Особенности геофизических и геохимических экоаномалий

Физические и геохимические аномалии, оказывающие определенное воздействие на организмы и человека, можно назвать экоаномалиями [2]. В настоящее время вводятся также новые понятия, характеризующие эко-геохимические и геоэкологические особенности элементов: их литотоксичность (табл. 5.1), а также гидротоксичность - атмотоксичность, геоэкофильность и показатели геоэкологичности [27].

В целом аномалии разделяются на две большие группы: естественные (природные), обусловленные геологическими факторами, и техногенные (искусственные), созданные человеком.

Природныеэкоаномалии и их источники постоянно существуют независимо от желания человека. Они являются отражением разнообразных эндогенных и экзогенных геодинамических, а также физико-химических процессов, протекающих в геологической среде. Большая их часть обусловлена рудными залежами, полезными неметаллическими ископаемыми и отдельными геологическими структурами. Источники таких аномалий можно разделить на три большие группы.

К первой группе относятся объекты, генерирующие длительно существующие, достаточно постоянные во времени и пространстве физические и геохимические поля. Так, в зоне окисления сульфидных месторождений возникает сложная система электрических и температурных полей, аномалий Сu, Zn, Рb, Sc, Cd, In, SO₂, СО₂ и др. Активные глубинные разломы, являющиеся источником линейной фирмы, поставляющие на поверхность Земли эманации гелия, углеводородов, радиоактивных газов (в том числе радона), создают соответствующие локальные аномалии.

Таблица 5.1

Коэффициенты геотоксичности (литотоксичности) Т_х элементов

по геохимическим группам (по [ 26])

Примечание. На основе коэффициентов литотоксичности Т_х подсчитывается литоэкологичность разных объектов: ⁿ Sr и другие -радиотоксичные нуклиды;

** отдельные соединения С, Cl, P относятся к I, II и IV группам опасности, а соединения S, Al, N - к II и IV группам.

По степени экологического воздействия как источник, так и аномалии могут быть разделены на высоко опасные (окисные месторождения U, сернистые руды Bi, Те, Se, As, Sb, Нg, Сu и др.), умеренно опасные (месторождения Pb, Zn в карбонатных породах, месторождения галоидных соединений и др.), малоопасные (месторождения слюды, талька, драгоценных камней и др.).

Вторую группу составляют те из них, которые создают физические и геохимические поля или локальные аномалии, предшествующие геологическим процессам, протекающим практически мгновенно и носящим характер катаклизмов. К таким процессам относятся в первую очередь землетрясения, предвестниками которых является образование различных аномалий: сейсмических, электрических, магнитных, деформаций поверхности рельефа, гидрогеологических, газохимических.

К третьей группе относится Солнце, всплески активности которого вызывают магнитные бури, перераспределение теллурических токов в геологической среде и др.

Искусственные экоаномалии чрезвычайно разнообразны по размерам, форме и внутреннему строению. большинство из них имеет комплексный характер. Они являются результатом излучения и рассеивания разных видов энергии и вещества.

Так, труба теплоэлектростанции, работающей на угле, рассеивает пыль, тепловую и радиоактивную энергию (за счет присутствия в угле радиоактивных соединений), создает в почвах многокомпонентные вторичные ореолы рассеяния U, Th, Ge, S, а в нижних частях тропосферы -агрохимические или газовые ореолы рассеяния соединений С, N, S.

Главными источниками искусственных аномалий являются городские агломерации, сельскохозяйственные комплексы, промышленные и горнодобывающие предприятия, электростанции, транспортные магистрали, линии электропередач и кабели связи, радио и телекоммуникационные системы, аэродромы, площадки для запуска ракет, нефтебазы, склады ГСМ, хранилища химических и радиоактивных отходов, золоотвалы, хвостохранилища, полигоны для испытания различных, в том числе и ядерных, вооружений.

Размеры и амплитуды искусственных аномалий часто соизмеримы, а в отдельных случаях многократно превышают природные аномалии.

Например, авария Чернобыльской АЭС создала радиоактивную аномалию, по суммарной площади, спектру радионуклидов и интенсивности излучения превосходящую любой из известных природных геологических объектов. Максимальные концентрации и суммарные запасы некоторых тяжелых и редких металлов в золоотвалах и хвостохранилищах в отдельных случаях превосходят запасы тех же полезных ископаемых в природных месторождениях. Напряженность электромагнитных полей мощных радиостанций, ЛЭП во много раз превышает таковую при проведении на рудных телах электроразведочных работ.

Физические и геохимические экоаномалии обладают некоторыми специфическими особенностями:

1) их источники обычно располагаются на дневной поверхности или в верхней части геологического разреза;

2) они имеют крайне ограниченную вертикальную мощность при плоскостном, площадном характере распространения;

3) в отличие от природных аномалий, связанных с рудными залежами и геологическими структурами, создающих физические поля и первичные ореолы рассеяния, грубоконцентричные по отношению к аномалиеобразующим объектам, техногенные экоаномалии распределяются вдоль путей перемещения воздушных масс, подземного и поверхностного стока, вдоль автомобильных и железнодорожных магистралей и т.д.;

4) для экоаномалии характерно не только пространственное совпадение и наложение нескольких физических полей, но и совмещение совершенно разнородных аномальных параметров.

Так, вдоль автомагистрали, включающей полотно дороги с кюветами и полосой отчуждения, ЛЭП, воздушные и подземные линии связи, трубопроводы, возникают:

а) комплексные ореолы Рb, Нg, Zn, бензопирена, азотистых, сернистых и других соединений за счет выхлопных газов; б) первичные и вторичные электромагнитные поля, индуцируемые в электропроводниках ЛЭП и линий связи; в) электрические потенциалы за счет фильтрации метеорных вод через подушку полотна дороги;

г) сейсмические и акустические колебания при движении автотранспорта.

По относительным размерам среди экоаномалий выделяют: точечные (например, за счет скоплений акцессорных минералов в породе или утерянного ампульного эталона радиоактивного излучения), локальные (например, возникшие на месте свалки бытовых отходов или небольшого рудного тела с определенными токсичными элементами-примесями), региональные (в частности, образующиеся вследствие токсичных выбросов крупной ТЭЦ).