Введение к работе
Актуальность проблемы определяется тем, что современные глубинные геодинамические процессы, протекавдие в зонах разломов земной корн, являются мощным фактором, влияние которого может приводить к авариям технических систем и объектов. Постоянный рост энергонасыщенности техносферы, урбанизация, строительство и эксплуатация сложных технических сооружений влекут за собой увеличение опасности данных аварий, в ряде случаев превращают их в катастрофы с региональными и дазхе глобальными экологическими последствиями. Вследствие этого возникают вакные задачи: выявление геоди-намически активных зон, контроль их состояния и прогнозирование возможного влияния глубинных геодинамических процессов на природ-но-техннческие системы и объекты, аварии которых сопрякены с тяжелыми экологическими последствиями (АЭС, предприятия хшягческой промышленности, гидротехнические соорукения, хранилища радиоактивных и токсичных отходов и т.д.).
Эти задачи решаются многие десятки лет в сейсмоактивных областях. Разработаны и опробованы многочисленные геофизические, геохимические, гидрогеологические, геодезические и другие методы контроля современной геодинамики. Широко ведутся работы, связанные с прогнозом землетрясений и вулканических извержений. Исследования последних 20 лет показали, что современные геодинамические процессы в виде тектонических двинений и флшдопереноса, проявляются на территории асейсмичных и слабосейсмичных регионов, каким, например, является Белоруссия.
Изучение геодшамической активности на территории Белоруссии является актуальным вследствие наличия з данном регионе большого числа объектов энергетики, химической и горнохимической промышленности, а такге слабой защищенностью природных акосистем в случав аварий технических объектов.
Цель работы- Определение закономерностей пространственно-временной структуры газогеохимических полей в приповерхностных отложениях, в связи с современной геодинамической активностью зон глубинных разломов юго-востока Белоруссии. Для достижения этой цели необходимо было решить следующие задачи:
-создание методик подпочвенной водородной съемки и водородного мониторинга в подпочвенном воздухе;
-оборудование наблюдательной сети на различных по геодинамической активности участках юго-востока Белоруссии;
-изучение пространственного распределения газогеохимических полей в приповерхностных отложениях и выявление газовых аномалий, связанных с геодинамически активными разломами земной коры;
-выявление временных вариаций газогеохимических показателей, обусловленных современными тектоническими движениями и флюидомас-сопереносом в зонах разломов.
Методика исследований включала проведение площадных газогеохимических съемок, выбор и оборудование наблюдательной сети, осуществление решмных газогеохимических наблюдений, эксперименты в лабораторных и натурных условиях, а таюке комплексную интерпретацию результатов с использованием дополнительной геолого-геофизической информации.
Фактический материал получен автором диссертации в ходе площадных съемок и реяимных наблюдений в течение 1993-1996 гг. В работе использовались результаты исследований кафедры геофизики ГГУ, в которых принимал участие автор, а также фондовые и опубликованные материалы по геологии, тектонике, гидрогеохиши и современной геодинамике юго-востока Белоруссии.
Научная новизна. 1. Впервые для юго-востока Белоруссии проведены исследования пространственно-временной структуры газовых полей в приповерхностных отлоЕвниях, позволившие выявить площадные газогеохимические аномалии, связанные с глубинными разломами и временные вариации газогеохимических показателей, обусловленные современными тектоническими процессами.
-
Реаимные наблюдения за содерваншши водорода и радона в подпочвенном воздухе позволили изучить влияние на поведение этих газов основных факторов, таких, как: температура, атмосферное давление, влавность, земноприливные силы, современные тектонические движения. Обнарукены 12 и 24 часовые вариации водорода, связанные с земнопршшвными деформациями. В ходе исследований установлено, что появление в спектре колебаний водорода данных гармоник зависит от тектонического строения участка наблюдений.
-
Впервые для слабосэйсмичной территории обнарукены газогеохимические эффекты современных тектонических движений, выражавшиеся в значительных аномалиях содержаний водорода и радона в подпочвенном воздухе длительностью от нескольких суток до первых недель.
4. В ходе изучения пространственной структуры водородного поля установлено, что ряд тектонических нарушений северо-восточной части Дрипятского прогиба и юго-западного склона Воронеяской антекли-зы трассируется аномалиями повышенного содернания водорода в подпочвенном воздухе. При сопоставлении результатов водородной съемки с результатами водногелиевой съемки получена хорошая корреляция мэзду этими показателями.
Защищаемые полоквния.
-
Современные тектонические процессы в пределах платформенных областей отражается во временных изменениях подпочвенных газов, что позволяет использовать газогеохимические методы при гводинами-чвском мониторинге земной коры на участках АЭС, горнохимических комбинатов и других технических объектов, аварии которых сопряжены с масштабными экологическими катастрофами.
-
Взаимосвязь газовых полей с тектоническим строением позволяет выявлять зоны глубинных геодинагягаэски активных разломов и учитывать их при размещении слошых технических систем.
Практическая значимость работы. Проведенные исследования показали, что газогеохимический метод в комплексе с другими методами (геофизическими, гидрогеологическшш, гндрогеохшическими, геодезическими) мокет использоваться для изучения современных геодина-шчбских процессов и контроля напряЕенно-деформированного состояния земной коры. Обнаруженные газогеохимические эффекты современных тектонических ДВКЕЄЕИЙ необходимо учитывать при сейсмопрогнос-тических исследованиях. Выявленные в данной работе особенности водородного поля приповерхностных отлокений и разработанные методики наблюдений могут использоваться при геоэкологическом мониторинге геодинамических процессов. Обнаруженные техногенные аномалии подпочвенного водорода являются индикатором коррозионных процессов, что позволяет применять водородную съемку при контроле состояния подземных технических систем.
Апробация работы и публикации. Результаты исследований докладывались в 1993-1997 гг на научных семинарах геолого-географического факультета ГТУ им. Ф.Скорины и 0И3 им. О.Ю.Шмидта, международной научно-технической конференции "Экологическое моделирование и оптимизация в условиях техногенеза" (Минск, 1996), научно-технической конференции "Устойчивость природной среды в условиях техногенеза" (Минск, 1997), научно-практической конференции
молодых ученых "Ыолодекъ и экологические проблемы современности'' (Гомель, 1997), научно-технической конференции молодых ученых "Проблемы экологии и экологической безопасности" (Липецк, 1997); отражены в 3 научно-исследовательских отчетах и опубликованы в 12 научных статьях.
Автор искренне благодарит научного руководителя доктора геолого-минералогических наук И.Г.Киссина, за поддержу и постоянное внимание, а такае доктора геолого-минералогических наук Г.И.Войто-ва и доктора физико-математических наук В.П.Рудакова, чья помощь и сотрудничество сыграли значительную роль при выполнении работы. Автор глубоко признателен за подцерзкку и ценные советы кандидатам геолого-минералогических наук А.М.Гумену и А.П.Пинчуку.
Структура и объем работа, диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, содержит стр. машинописного текста, 26 рисунков, 10 таблиц, а такав список литературы из 110 наименовании.