Введение к работе
Актуальность работы.
Изучение и освоение континентального шельфа рассматривается в числе актуальных проблем стоящих перед современной гешогией.
Разнообразие литологаческих и седиментологических обстановок в морских бассейнах Черного и Балтийского морей характеризуют их как типично морские и позволяют апроксимировать установленные закономерности на другие морские бассейны.
Современные донные отложения остаются одним из основных объектов геологических исследований на шельфе как наиболее доступные для изучения, являясь при этом источником полезных ископаемых. В то же время они выполняют роль основного коллектора антропогенного загрязнения. Важное место занимают геотоксикологические исследования морских отложений, в ряду которых - изучение аутигенной минерализации донных отложений. Научный и практический интерес представляет изучение железомарганцевых конкреций, которые дают уникальную возможность наблюдения одного из современных процессов литогенеза.
К экологическим проблемам морских бассейнов в первую очередь следует отнести современное загрязнение морской среды. Использование геотоксиколоіического подхода позволяет более качественно оценить воздействие геологической среды на экологические системы, чем при традиционных геоэкологических исследованиях.
На современном этапе существует реальная перспектива освоения железомарганцевых конкреций в качестве полиметаллического сырья, при этом перспективна задача диспергации техногенно-природнозараженных бассейнов.
Цель и задачи работы.
Целью работы является изучение процессов литогенеза и седиментогенеза с учетом современного загрязнения морской среды. Проблема эта многоплановая, поэтому для анализа оценивались бассейны Балтийского моря, на примере Финского залива, Черного моря, на примере Каламитского и Одесского заливов.
В качестве основных задач определены: 1) изучение и оценка состояния экологической системы донных отложений морских бассейнов, степень ее поражения, выявление критериев корреляции факторов поражения, 2) постановка задачи локализации и диспергации антропогенного загрязнения, с учетом механизма железомарганцевого конкрециеобразования.
Фактический материал.
Основой диссертации послужили материалы собранные автором: - при проведении полевых исследований 1985-87г.г. в восточной части Финского залива Балтийского моря, в рамках научно-исследовательских работ, проводимых сектором Методики ГСШ ВСЕГЕИ;
при проведении полевых исследований 1987-90г.г. в северо-западной части Черного моря, в рамках геологической сьемки проводимой морской партией Причерноморской ПСЭ "Крымгеология";
при проведении геотоксикологических исследований 1991г. в северо-восточной части Аральского моря, в рамках изучения дна современного Аральского моря, в составе морской партии ВСЕГЕИ;
- при проведении геотоксикологических исследований 1992-96г.г. в районе
Одесского залива Черного моря, в рамках программы Госкомгеологии Украины
"Опытно-методические исследования для оценки геотоксикологической
обстановки на опорных участках промышленно-городской агломерации и
аграрных комплексов в районе г. Одессы".
Помимо литологического описания 28 колонок и 230 образцов, автором обработано 83 пробы железомарганцевых конкреций Финского залива и 18 проб железомарганцевых конкреций Каламитского залива, просмотрено 34 шлифа и 4 аншлифа. Химический силикатный анализ выполнялся в физико-химических лабораториях ЛГИ (гЛенинград) и ППСЭ (г.Одесса), рентгеноспектральный силикатный анализ - в физико-химических лабораториях ЛГИ, ППСЭ и ОГУ (г. Одесса), исследование органических соединений проводилось в физико-химической лаборатории ОГУ, биотестирование - в ПО Биопрепрат (г.С-Петрбург), микрозондовый анализ - ИГФМ (г.Киев). Математическая обработка данных проиведена преимущественно в Бюро минеральных ресурсов(г.Одесса) и Главном управлении по гидрогеологии и экологии Госкомгеологии Украины(г. Киев).
Научная новизна.
Впервые проведено комплексное геотоксикологаческое исследование донных отложений. Одесского залива Черного моря. Выявлены фушщибналькые зависимости бцотестов и токсикантов в донных осадках.
Представлены осноюпожэгающие геологические факторы формирующие геотоксикологическую обстановку современных морских отложений.
Установлена перспективность использования' механизма образования железомарганцевых конкреций для локализации и диспергации антропогенного загрязнения морской среды. Охарактеризована зональность конкреций согласий приуроченности к динамике бассейна, глубинам. '
Предложены генетические категории для литологического изучения и
описания железомарганцевых конкреций и донных осадков,
железомарганцеворудное районирование !для описания перспективных полей конкреций, с учетом гидродинамических особенностей морских бассейнов. .
Практическая значимость работы.
Л отологические маркеры - токсиканты в модели взаимодействия геосреды и экосистемы функционируют в соподчинении с биотестами. Донные осадки изучены с позиции экологии,' с учетом привлечения анализа поведения биотестов. Выявлены закономерности поведения биотестов и различных токсикантов в донных отложениях.
Литологаческий механизм - железомарганцеворудный процесс характеризуется как локализующий загрязнение донных отложений. Исходя из предложенной модели формирования конкреций, выделены аспекты
классификации, морфологии, генетических категорий и железомарганцеворудного районирования, а также предложен способ добычи конкреций, включающий использование искусственных площадок для естественного роста конкреций, по которому получено авторское свидетельство на изобретение.
Основные защищаемые положения.
-
.Цитологическими факторами (геохимическим, гидродинамическим и структурно-морфологическим) в донных отложениях Одесского залива обусловленно, выделение 3 геохимических ассоциаций. К. первой ассоциации отнесены - Fc,Cr,Co,Li,Zn,Cu, ко второй - Ba,Sr,Mn и к третьей - Hg,As,Pb.
-
Цитологические маркеры - токсиканты в модели взаимодействия и воздействия геологической среды на экологаческую систему функционируют в соподчинении с биотестами. Предложены модели оценки взаимодействия и воздействия геосреды на экосистему с функциональным соподчинением между биотестами и токсикантами (SOS-тест и полихлорированнные бифенилы и фенолы, SOS-тест и гербициды (антрозин).
3. Предложена модель железомарганцевого конкрециеобразования с учетом
преобладающего литологического фактора(гидродинамического), на базе которого
разработан новый способ добычи железомарганцсвых конкреций.
Апробация работы.
Основные положения диссертации доложены на студенческих конференциях в Ленинградском горном институте (Ленинград, 1985-87), на заседании НТС Причерноморской ПСЭ (Одесса, 1989), на совместном научном заседании отдела Региональной геоэкологии и Шельфвой КТП ВСЕГЕИ (Ленинград, 1990), на заседании кафедры общей и морской геологии Одесского государственного университета (Одесса, 1991,1996), на заседании научного совета АНИ ФИП ЦЭНДИСИ при АН СССР (Одесса, 1991), на заседании Главного управления по гидрогеологии и геоэкологии Госкомгеолопги Украины (Киев, 1994), на заседании научного совета Бюро минеральных ресурсов (Одесса, ,1996).
Рекомендации автора прошли апробацию и внедрены в опытно-методические работы по оценке геотоксикологической обстановки на опорных участках шельфа Одесского залива Черного моря, промышленно-городской агломерации в районе г.Одессы, северо-восточной части Аральского моря1, отражены в отчетных материалах и при составлении карт геологического содержания.
Материалы изучения железомарганцевых конкреций отражены в ряде работ.
По теме диссертации опубликовано 2 монографии, 14 статей, 1 изобретение.
Объем работы.
Диссертация состоит из введения. 3 глав и заключения. Содержит 167 страниц машинописного текста, 126 иллюстраций, 38 таблиц. Список литературы включает 189 наименований, из них 38 на иностранном языке.
Автор глубоко благодарен научному руководителю работы доценту ОГУ Кравчуку О.П. Особую благодарность за постоянное содействие и ценные советы хочется выразить Бутылину В.П., Кадурину В.Н., Кликушину В.Г.. Автор выражает свою признательность Рязанцевой З.И., Проскурякову P.M., Сибилеву А.К., Спиридонову М.А., РыбалкоА.Е.,, Москаленко П.Е., Филиппову В.М., Иепапышеву А.А.Духару В.В., Великому Г.И., Старикову С.Н. и другим специалистам СпбГИ, СпбГУ, ВСЕГЕИ, ОГУ, ППСЭ, Госкомгеологии Украины, Фонда инновационных проектов ЦЭНДИСИ при АН СССР и Бюро минеральных ресурсов, оказавших помощь в работе.