Урало-Сибирская научно-практическая конференция

Экологическая геофизика – основа мониторинга опасности геологической среды

В.И.Уткин, В.С.Дружинин

Институт геофизики УрО РАН
620016, г. Екатеринбург, ул. Амундсена, 100

Катастрофические природные события – факторы срыва устойчивого экономического и социального развития, ибо в результате таких событий за последние 30 лет в мире ежегодно погибает около 100 тыс. человек. Материальный ущерб постоянно возрастает, что связано с увеличением техногенной нагрузки на геологическую среду. Это приводит к активизации многих природных процессов и к формированию нового специфического класса природно-техногенных катастрофических процессов. Сегодня их роль особенно велика в крупных городах, в районах расположения экологически опасных объектов. Урал - один из наиболее нагруженных регионов России. Особенность этой нагрузки – большой объем предприятий горно-металлургического и атомно-промышленного комплексов. Такая совокупность промышленности не имеет аналогов на планете. Многочисленные карьеры и шахты сегодня являются источниками повышенной опасности и стимулируют активные геодинамические процессы: горные удары в глубоких шахтах, техногенные землетрясения, оползни, провалы. Возникает острая необходимость контроля за поведением геологической среды, в прогнозировании геодинамических явлений и событий.

В последние годы создалась и выросла новая область геологических знаний – ГЕОЭКОЛОГИЯ или ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ГЕОЛОГИЯ, решающая разнообразные задачи  по исследованию влияния развития геосфер и естественных геопроцессов на экологическое состояние среды; разработку методов геоэкологического мониторинга на основе геофизических, геохимических и других методов исследования; оценку возможных техногенных нагрузок на геологическую среду, анализ этих последствий этих нагрузок и прогноз дальнейшего поведения среды.

Главная особенность ПРОМЫШЛЕННОГО УРАЛА, уникальность геологического пространства Урала – это вертикальное и латеральное гетерогенное строение, которое прослеживается в глубину до 80 км и которое является отражением прошедших тектонических событий, имевших место при образовании Уральских гор. Контактные зоны между блоками - это подвижные зоны, в пределах которых могут осуществляться движения земной коры; это проницаемые зоны, что вызывает повышенное (в сотни раз) выделение радиогенных газов (радона, гелия, аргона) в их пределах и обеспечивает распространение поверхностных вод и всевозможных растворов (загрязняющих среду) по подземным каналам на большие расстояния; это зоны пониженного электрического сопротивления в верхней части земной коры, вызывающие притяжение грозовых разрядов и создающие также специфические экологические проблемы. Техногенные воздействия на геологическую среду активизируют состояние разломных структур, начинаются и развиваются техногенно-тектонические геодинамические процессы, что приводит к возникновению чрезвычайных ситуаций. Это приводит к увеличению психологического давления на население, и этому сопутствует подъем заболеваемости. Так образуется неблагоприятная последовательность событий.   

 Глобальное движение Евро-Азиатского континента вызывает, по современным представлениям, сжатие земной коры на Северном Урале и растяжение ее на Южном Урале. Вероятно, что как раз с этим и связано появление на Среднем Урале сейсмической области, директивно отраженной на последних картах сейсмической опасности в России. Действительно, на Урале наблюдались достаточно крупные сейсмические события: Сысертское землетрясение (1892 год, 6 баллов), Билимбаевское (1914 год, 6-7 баллов), Соликамское (1995 год, 5.5 балов), многочисленные пятибалльные землетрясения. Причем все это дислоцируется вдоль трех сейсмогенных линий - Восточно-Уральской, Средне-Уральской в Западно-Уральской, что однозначно связано с известными структурами Урала. За последние 200 лет отмечается практически десятикратное увеличение числа низкоэнергетических сейсмических событий не только на Урале, но и на Восточно - Европейской платформе, что может быть следствием продолжающегося движения Евро-Азиатского материка.       

Важнейшее практическое значение имеет определение городских и промышленных районов и мест, где возможны проявления геодинамической активности. В первую, очередь это относится к строительству метрополитена, водохранилищ и отстойников, многоэтажных зданий. В крупных и, естественно, старых городах данные о строении верхней части земной коры очень ограниченны или просто отсутствуют. Большинство грунтов в Екатеринбурге при геодинамических проявлениях способствуют усилению сейсмического воздействия. 

В настоящее время построена схематическая карта сейсмического районирования Среднего Урала и прилегающих к нему частей Северного и Южного, где в потенциально опасных зонах оказались такие промышленные центры (узлы), как Екатеринбург, Нижний Тагил, Первоуральск–Ревда, Кизел–Губаха, Соликамск–Березняки, Североуральск, Миасс–Златоуст и др.

Для снижения уровня аварийности и прогнозирования возможных геодинамических событий давно необходим постоянный мониторинг состояния геологической среды на Урале. Необходимо создание региональной сети комплексного геофизического мониторинга, состоящей из постоянных станций и передвижных лабораторий.