Научный журнал
Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований
ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,564

ОСНОВНЫЕ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ И ПРИКЛАДНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ В ИЗУЧЕНИИ ГЕОДИНАМИЧЕСКИХ АКТИВНЫХ ЗОН

Копылов И.С. 1
1 Естественнонаучный институт Пермского государственного национального исследовательского университета
В статье рассмотрены основные фундаментальные и прикладные направления в изучении геодинамических активных зон. Методика линеаментно-геодинамического анализа на основе аэрокосмогеологических исследований в комплексе с другими методами позволяет производить оценку геодинамической активности территорий (что показано на многих примерах Урала, Сибири, Севера, Средней Азии и др.). Отражена минерагеническая, гидрогеологическая, инженерно-геологическая, геоэкологическая роль геодинамических активных зон. Геодинамическая активность является ведущим фактором в формировании многих месторождений полезных ископаемых, особенно – нефти и газа, алмазов, подземных вод; определяет минерагенические закономерности. Основная гидрогеологическая роль геодинамических активных зон заключается в распределении подземного стока, формировании гидрогеологических и гидрогеохимических аномалий, специфических гидрогеологических условий. В пределах зон с наиболее высокой геодинамической активностью отмечается повсеместное проявление инженерно-геологических процессов; в условиях техногенеза растет их интенсивность, наблюдается ухудшение физико-механических свойств грунтов. Установлено влияние геодинамических активных зон на формирование геохимических аномалий, влияющих на состояния окружающей среды и заболеваемость населения.
геодинамические активные зоны
роль
методология
минерагения
гидрогеология
инженерная геология
геоэкология
1. Коноплев А.В., Ибламинов Р.Г., Копылов И.С. Инженерно-геологические условия Жилянского калийного месторождени (Казахстан) // Современные проблемы науки и образования. – 2014. – № 5.
2. Коноплев А.В., Копылов И.С., Красильников П.А., Кустов И.В. Формирование ГИС-атласа «Инженерная геология и геоэкология» города Перми // Геология и полезные ископаемые Западного Урала. Пермь, 2015. – С. 154-157.
3. Копылов И.С. Теоретические и прикладные аспекты учения о геодинамических активных зонах // Современные проблемы науки и образования. – 2011. – № 4.
4. Копылов И.С. Принципы и критерии интегральной оценки геоэкологического состояния природных и урбанизированных территорий // Современные проблемы науки и образования. – 2011. – № 6.
5. Копылов, И.С. Геодинамические активные зоны Верхнекамского месторождения калийно-магниевых солей и их влияние на инженерно-геологические условия // Современные проблемы науки и образования. – 2011. – № 5.
6. Копылов И.С. Влияние геодинамики и техногенеза на геоэкологические и инженерно-геологические процессы в районах нефтегазовых месторождений Восточной Сибири // Современные проблемы науки и образования. – 2012. – № 3.
7. Копылов И.С. Неотектонические и геодинамические особенности строения Тимано-Печорской плиты по данным аэрокосмогеологических исследований // Электронный научный журнал Нефтегазовое дело. –2012. – № 6. – С. 341-351.
8. Копылов И.С. Линеаментно-геодинамический анализ Пермского Урала и Приуралья // Современные проблемы науки и образования. – 2012. – № 6.
9. Копылов И.С. Аномалии тяжелых металлов в почвах и снежном покрове города Перми, как проявления факторов геодинамики и техногенеза // Фундаментальные исследования. – 2013. – № 1-2. – С. 335-339.
10. Копылов И.С. Закономерности формирования почвенных ландшафтов Приуралья, их геохимические особенности и аномалии // Современные проблемы науки и образования. – 2013. – № 4.
11. Копылов И.С. Поиски и картирование водообильных зон при проведении гидрогеологических работ с применением линеаментно-геодинамического анализа // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. – 2013. – № 93. – С. 468-484.
12. Копылов И.С. Картографическое моделирование геодинамических активных зон, оценка их влияния на инженерно-геологические и геоэкологические процессы и формирование полезных ископаемых // Геология и полезные ископаемые Западного Урала. – 2013. – № 13. – С. 145-147.
13. Копылов И.С. Геоэкология нефтегазоносных районов юго-запада Сибирской плаформы. – Пермь: Перм. гос. нац. иссл. ун-т, 2013. – 166 с.
14. Копылов И.С. Геоэкологическая роль геодинамических активных зон // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. –2014. – № 7. – С. 67-71.
15. Копылов И.С. Гидрогеологическая роль геодинамических активных зон // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2014. – № 9-3. – С. 86-90.
16. Копылов И.С. Аэрокосмогеологические методы для оценки геодинамической опасности на закарстованных территориях // Современные наукоемкие технологии. – 2014. – № 6. С. – 14-19.
17. Копылов И.С. Формирование микроэлементного состава и гидрогеохимических аномальных зон в подземных водах Камского Приуралья // Вестник Пермского университета. Геология. – 2014. – № 3 (24). – С. 30-47.
18. Копылов И.С. Научно-методические основы геоэкологических исследований нефтегазоносных регионов и оценки геологической безопасности городов и объектов с применением дистанционных методов / автореф. дис. ... д-ра геолого-минералогических наук. – Пермь, 2014. – 48 с.
19. Копылов И.С. Инженерно-геологическая роль геодинамических активных зон // Успехи современного естествознания. – 2014. – № 5-2. – С. 110-115.
20. Копылов И.С. Методы и технологии выявления геодинамических активных зон при разработке калийных месторождений для обоснования безопасного ведения горных работ // Современные наукоемкие технологии. – 2014. – №4. – С. 38-43.
21. Копылов И.С. Прогнозирование нефтегазоносных объектов комплексом геохимических и аэрокосмогеологических методов // Академический журнал Западной Сибири. – 2014. Т. 10. – № 4. – С. 16-17.
22. Копылов И.С. Система мониторинга окружающей среды ЮрубченоТохомского нефтегазового месторождения (Восточная Сибирь) // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2014. – № 10-1. – С. 104.
23. Копылов И.С. Геодинамические активные зоны Приуралья, их проявление в геофизических, геохимических, гидрогеологических полях // Успехи современного естествознания. – 2014. –№ 4. – С. 69-74.
24. Копылов И.С. Аэрокосмогеологические исследования на трассах нефтегазопроводов для оценки инженерно-геологических условий и геодинамической активности // Геология и полезные ископаемые Западного Урала. – Пермь, 2015. – С. 157-162.
25. Копылов И.С., Козлов С.В. О перспективах развития аэрокосмогеологических методов в геологии и неотектонический прогноз нефтегазоносности // Геология и полезные ископаемые Западного Урала. – 2013. – № 13. – С. 68-73.
26. Копылов И.С., Козлов С.В. Неотектоническая модель нафтидогенеза и минерагеническая роль геодинамических активных зон // Вестник Пермского университета. Геология. – 2014. № 1 (22). – С. 78-88.
27. Копылов И.С., Коноплев А.В. Геологическое строение и ресурсы недр в атласе Пермского края // Вестник Пермского университета. Геология. – 2013. – № 3 (20). – С. 5-30.
28. Копылов И.С., Коноплев А.В., Ибламинов Р.Г. Новейшая тектоника и современная геодинамика Западного Казахстана на Жилянском месторождении калийных солей // Современные проблемы науки и образования. – 2014. – № 5.
29. Копылов И.С., Копылова Т.А. О влиянии геоэкологических факторов на здоровье школьников и здоровьесберегающие технологии в процессе обучения // В сб. Наука, образование, общество: проблемы и перспективы развития. – Тамбов, 2014. – С. 60-61.
30. Копылов И.С., Коноплев А.В. Оценка геодинамического состояния Талицкого участка Верхнекамского месторождения калийных солей на основе ГИС-технологий и ДДЗ // Геоинформатика. 2013. № 2. С. 20-23.
31. Копылов И.С., Коноплев А.В., Ибламинов Р.Г., Осовецкий Б.М. Инженерно-геологическое изучение, картографирование, районирование территории Пермского края // Фундаментальные исследования. – 2014. – № 11-10. – С. 2190-2195.
32. Копылов И.С., Ликутов Е.Ю. Структурно-геоморфологический, гидрогеологический и геохимический анализ для изучения и оценки геодинамической активности // Фундаментальные исследования. – 2012. – № 9-3. – С. 602-606.
33. Копылов И.С., Лунев Б.С., Наумова О.Б., Маклашин А.В. Геоморфологические ландшафты, как основа геоэкологического районирования // Фундаментальные исследования. 2014. – № 11-10. – С. 2196-2201.
34. Копылов И.С., Наумов В.А., Спасский Б.А., Маклашин А.В. Геоэкологическая оценка горно-промышленных и нефтегазоносных закарстованных районов Среднего Урала // Современные проблемы науки и образования. – 2014. – № 5.
35. Ликутов Е.Ю., Копылов И.С. Комплексирование методов изучения и оценки геодинамической активности // Вестник Тюменского государственного университета. – 2013. – № 4. – С. 125-133.
36. Наумов В.А., Копылов И.С., Оборин В.В. Геохимические аномалии урана и перспективы его поисков в Вятско-Камском Приуралье // Геология и полезные ископаемые Западного Урала. – Пермь, 2015. – С. 74-79.
37. Оборин В.В., Копылов И.С. Климатогеохронологическая история неоплейстоцена севера Пермского Предуралья и ее связь с неотектоническими движениями, трансгрессивными и регрессивными циклами // Геология и полезные ископаемые Западного Урала. – Пермь, 2015. – С. 83-90.
38. Теория и методология экологической геологии / Трофимов В.Т. и др. Под ред. В.Т. Трофимова. – М.: Изд-во МГУ, 1997. – 368 с.
39. Тихонов А.И., Копылов И.С. Явление поступления глубинных вод из земных недр и их роль в развитии Земли // Вестник Пермского университета. Геология. – 2014. – № 4 (25). – С. 43-55.
40. Kopylov, I.S. Geoecological monitoring of petroleum regions and influence of geodynamics on environment // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2012. – № 1-2. – С. 43.
41. Kopylov, I.S. Geological-ecological problems of the large cities and the concept of the geological safety // European Journal of Natural History. – 2012. – № 6. – С. 46-47.
42. Kopylov I.S. Development of the concept of the geological safety of Perm city // European Journal of Natural History. – 2013. – № 6. – С. 73.
43. Kopylov I.S. About influence of geological factors on health of schoolchildren and healfh-saving technologies // Международный журнал экспериментального образования. – 2014. – № S6. – С. 23.
44. Kopylov I.S. Basic principles of environmental monitoring of oil and gas fields at the initial stage of development // European Journal of Natural History. – 2014. – № 3. – С. 28.

Изучение геодинамических активных зон (ГАЗ) является фундаментальной проблемой наук о Земле, которая рассматривается новым научно-прикладным направлением геологии – учением о ГАЗ, в рамках геологических наук (современной и новейшей геодинамики, неотектоники, структурной геологии, геоморфологии, геоэкологии, инженерной геологии, гидрогеологии, геохимии, геофизики) на стыке с географией, биологией, экологией и другими науками. Геодинамические активные зоны (ГАЗ) представляют собой участки земной коры, различные по объему, конфигурации и площади, активные на современном этапе неотектонического развития, характеризующиеся пониженной прочностью, повышенной трещиноватостью, проницаемостью и, как следствие, проявлениями разрывной тектоники, сейсмичности и других процессов [3, 18, 32, 35].

Материалы и методы исследования

В структуре учения о ГАЗ выделяется две основные части – теоретико-методологическая и прикладная. Концептуальная модель разработки учения о ГАЗ базируется на принципах: фундаментальности, системности, комплексности, объективности, критериальности, результативности, многофункциональности (рис. 1).

Основными методами изучения ГАЗ являются: геофизические; аэрокосмогеологические (АКГИ), структурно-геоморфологические, гидрогеологические, геохимические, биологические методы. Разработанные специальные методики для оценки геодинамической активности территорий – морфонеотектонический и линеаментно-геодинамический анализы на основе АКГИ позволяют достаточно надежно устанавливать ГАЗ различных уровней – от региональных до локальных, особенно при комплексировании с другими методами. Критериями оценки геодинамической активности являются различные расчетные показатели. Одним их важнейших показателей является плотность разломов и линеаментов [18]. Результаты многолетних исследований автора использованы при выполнении НИР (ЕНИ ПГНИУ, 2010-2015 гг.), где сложились основные фундаментальные и прикладные направления в изучении ГАЗ – их ведущей роли в формировании геоэкологических, инженерно-геологических, гидрогеологических, минерагенических условий.

kop1.tif

Основные направления изучения геодинамических активных зон

Результаты исследования и их обсуждение

Изучение минерагенической роли ГАЗ. В формировании многих месторождений полезных ископаемых ГАЗ играют активную роль и определяют минерагенические закономерности. Во многих регионах мира отмечена концентрация зон нефтегазонакопления и крупных месторождений нефти и газа в местах пересечений и сгущений разрывных тектонических нарушений. Разработана геодинамическая модель нафтидогенеза [25, 26], отражающая эволюцию нафтидогенеза (а также и рудогенеза), которая позволяет после увязки наблюдаемых фактов и выделения определяющих показателей, выйти на прогноз нефтегазоносности локальных участков. Прогнозное значение данной модели в пространственно-временном диапазоне изучено на примере месторождений нефти и газа Пермского края. Проведен линеаментно-геодинамический анализ с применением методов АКГИ с учетом данных по нефтегазоносности. Построена карта ГАЗ (с выделением 60 мезозон), установлено их проявление в геофизических, геохимических, гидрогеологических полях [8, 23]. Сделан локальный прогноз месторождений нефти и газа, алмазов, урана, подземных вод и других полезных ископаемых [7, 12, 21, 27, 36, 37].

Изучение гидрогеологической роли ГАЗ. В формировании гидрогеологической обстановки в зоне активного водообмена участвуют многочисленные процессы; ведущую роль при этом играют структурно-геологические условия и геодинамическая активность. Действия этой закономерности установлено для многих регионов мира и подтверждено нами во многих районах Сибири, Урала, Приуралья [11, 35, 39]. Основным методом исследований является структурно-гидрогеологический анализ. В качестве основных расчетных показателей применяются модули подземного стока, подземного химического стока, подземного углеводородного стока. В западной части Сибирской платформы установлена геопространственная связь зон повышенной геодинамической активности с участками повышенной концентрации подземного и подземного химического стока. Большинство локальных положительных структур в ГАЗ характеризуются повышенными гидрогеологическими показателями [13]. На основании многочисленных фактов, можно определить основную гидрогеологическую роль ГАЗ в следующем: распределение подземного стока; миграция химических элементов в подземных водах; формирование гидрогеологических и гидрогеохимических аномалий, водообильных зон и как следствие из этого – формирование специфических гидрогеологических условий территорий в зонах повышенной геодинамической активности [15].

Изучение инженерно-геологической роли ГАЗ. Геодинамическая активность является мощным фактором формирования инженерно-геологических условий территорий недропользования, который часто играет ведущую роль среди многих природных факторов. Морфонеотектонический и линеаментно-геодинамический анализы применялись во многих регионах – Урале и Приуралье, Восточной и Западной Сибири, Дальнем Востоке, Севере, Средней Азии в различных инженерно-геологических целях.

В районах развития многолетнемерзлых пород Восточной Сибири комплексный инженерно-геокриологический анализ показал на закономерное изменение состояния геологической среды и ее параметров в пределах локальных ГАЗ по сравнению с другими участками. В пределах этих зон отмечается увеличение размеров таликов среди мерзлых пород; ухудшение физико-механических свойств грунтов (увеличение площади и мощности рыхлых грунтов – торфов, мягко- и текучепластичных суглинков, водонасыщенных песков, увеличение трещиноватости скальных грунтов); увеличение интенсивности проявления заболачивания, пучения грунтов, термокарста, эрозионных процессов. [6, 13].

При изучении карстовой опасности на закарстованных территориях установлено закономерное влияние степени геодинамической активности на развитие карста. В районе г. Дзержинска Нижегородской области детальный линеаментно-геодинамический анализ показал наиболее высокую концентрацию карстовых воронок на участках с чрезвычайно и очень высокой степенью плотности линеаментов. То же самое установлено в городах и районах Приуралья – гг. Кунгур, Чусовой, Кизел, п. Полазна и др. [16].

При разработке месторождений калийных солей изучение геодинамической опасности имеет чрезвычайно важное значение для безопасности горного производства. На территории крупнейшего в мире Верхнекамского месторождения калийно-магниевых солей проведено сопоставление локальных ГАЗ и линеаментов с данными инженерно-геологических изысканий. Анализ показал на приуроченность к этим зонам карстовых и суффозионных процессов, оврагообразования, оползней, береговой и склоновой эрозии. В пределах ГАЗ отмечается наибольшая мощность рыхлых образований, значительное ухудшение физико-механических свойств грунтов [5, 30]. Все известные техногенно-карстовые провалы в Соликамско-Березниковском промузле в т.ч. – участки аварий на калийных рудниках располагаются в пределах ГАЗ с чрезвычайно высокой степенью плотности линеаментов. Данный факт (о связи аварийности на рудниках и тектонической трещиноватости) известен для большинства калийных месторождений мира. Поэтому проведенные АКГИ на Жилянском (Казахстан) и Тюбегатанском (Узбекистане) месторождениях калийных солей позволили построить карты ГАЗ этих районов, где выделены опасные участки для их разработки [1, 18, 20, 28].

На трассах нефтегазопроводов установлено, что практически все чрезвычайные ситуации природного и природно-техногенного характера происходят в пределах зон повышенной геодинамической активности, что четко подтверждает факт влияния геодинамического фактора на условия эксплуатации нефтегазопроводов на территории Урала и Приуралья. Аналогичный вывод сделан многими исследователями практически во всех нефтегазоносных регионах России. Поэтому проведенные нами АКГИ (Западная и Восточная Сибирь, Европейский Север, Алтай, Дальний Восток и др.) с целью оценки геологической безопасности при проектировании, строительстве и эксплуатации нефтегазопроводов имеют важное значение для обеспечения их надежного функционирования [7, 18, 24].

На урбанизированных территориях, особенно в городах оценка геодинамической активности играет исключительно важное значение при изучении инженерно-геологических условий. Пермский мегаполис имеет сложные инженерно-геологические условия, обусловленные развитием различных геологических процессов, специфическими грунтами, подработанными пространствами и др. При этом многие неблагоприятные техноприродные процессы значительно усиливаются в зонах повышенной геодинамической активности, серьезно влияют на условия строительства и эксплуатацию инженерных сооружений [18, 19, 31]. Основной методический комплекс их изучения – крупномасштабное инженерно-геологическое картирование, мониторинг геологической среды, АКГИ. Разработана концепция геологической безопасности городов на примере г. Перми. [2, 41, 42].

Изучение геоэкологической роли ГАЗ. Основные закономерности формирования геоэкологических условий различных территорий определяются природными и техногенными факторами. При этом ведущая роль принадлежит геодинамическому фактору. ГАЗ тесно связаны с так называемыми геопатогенными зонами – т.е. литосферно обусловленными зонами биологического дискомфорта (по В.Т.Трофимову и др. [38]), разделяющихся на геопатогенные (геопатогенные геохимические и геофизические аномалии) и техногенные зоны. Рассмотрено влияние ГАЗ на формирование геохимических аномалий как важнейшей составляющей части геоэкологических условий на многих примерах Урала и Сибири [4, 9, 18, 22, 33, 34, 40, 44]. При проведении региональных геоэкологических, геолого-геохимических, гидрогеологических и исследований, многоцелевого геохимического картирования на Западном Урале и в Приуралье выявлено большое количество геохимических аномалий со значительным превышением ПДК. Подавляющее большинство их находится в пределах закартированных 21 комплексных литогеохимических аномальных зон (Pb, Zn, Cd, Be, P, As, Ni, Co, Cr, Mo, Cu, Sb, Mn, V, Ba, Sr, Sn, Ti, Zr, Ga) [10] и 13 гидрогеохимических аномальных зон (Br, B, Ba, Mn, Ti, Sb, Be, Cd, V, Cr, Ni, Pb, Sr, Zn, Co, Mo) с площадями 1-9 тыс. км2 [17]. Их положение обнаруживает хорошую пространственную сходимость с региональными ГАЗ. При этом большинство локальных геохимических и гидрогеохимических аномалий характеризуются повышенными значениями геодинамических показателей. Участки в контурах геохимических аномалий характеризуются значительной современной геодинамической активностью. Все это доказывает о весьма существенной роли современной геодинамики в формировании геохимических аномалий, а вместе с тем – геоэкологических условий.

Геопространственный анализ территории Пермского края, включающий изучение ГАЗ (с очень высокой плотностью тектонических нарушений), зон экологической опасности (по комплексу показателей – химическому, радиоактивному и др. загрязнению почв, подземных и поверхностных вод, воздуха; степени нарушения ландшафтов; пораженности территории геологическими и др. процессами и участков заболеваемости населения (по данным медицинской статистики) показывает, что подавляющее большинство площади, занимающими всеми ГАЗ на территории края (87 %) находятся в пределах неблагоприятного и весьма неблагоприятного экологического состояния, характеризующегося также самым высоким процентом общей заболеваемости населения (особенно – детей). Можно вполне определенно отнести все площади ГАЗ к зонам экологического риска [14, 29, 43].

На основании приведенных и других аналогичных фактов, можно определить основную геоэкологическую роль ГАЗ в следующем: выявление и прогнозирование перемещений вещества Земли; формирование геохимических аномалий; оценка загрязнения земных оболочек и территорий; выявление геопатогенных зон; активное формирование геоэкологических условий регионов и, следовательно – рассмотрение в качестве одного из ведущих критериев для комплексной геоэкологической оценки и районирования территорий; выявление геоэкологических особенностей природных и урбанизированных территорий, городов, различных объектов в целях оценки геологической и экологической безопасности планируемой хозяйственной деятельности, в т.ч. – недропользования.

Заключение

Таким образом, сформированы основные фундаментальные и прикладные направления в изучении геодинамических активных зон. Показана геоэкологическая, инженерно-геологическая, гидрогеологическая и минерагеническая роль ГАЗ, изучение которых имеет важное значение для развития общей теории Земли и решения многих практических задач экологии и экономики.


Библиографическая ссылка

Копылов И.С. ОСНОВНЫЕ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ И ПРИКЛАДНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ В ИЗУЧЕНИИ ГЕОДИНАМИЧЕСКИХ АКТИВНЫХ ЗОН // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2015. – № 8-1. – С. 82-86;
URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=7047 (дата обращения: 01.12.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074