CC BY
139
УЧЕНЫЕ ЗАПИСКИ КАЗАНСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА Том 149, кн. 4 Естественные науки 2007
УДК 550.84.092 (470.41)
ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ НА ТЕРРИТОРИИ РЕСПУБЛИКИ ТАТАРСТАН
Р.Х. Сунгатуллин, М. И. Хазиев
Аннотация
Съемка по потокам рассеяния масштаба 1 : 200 000 показала перспективность получения геохимической информации для решения разнообразных геологических и экологических задач. Выявлены аномалии И§, 8Ъ, Си, Р, Мп, 8г и других элементов, которые являются геохимическими поисковыми признаками обнаружения месторождений углеводородов и твердых полезных ископаемых. Методами математической статистики выделены «природные», «техногенные» и «природно-техногенные» ассоциации элементов. Использование методики компьютерного моделирования позволяет создавать интегральные модели, учитывающие сложные взаимосвязи между химической и другими средами геологического пространства.
Введение
Во второй половине прошлого века на 85% площади территории Республики Татарстан (РТ) проведено литогеохимическое опробование донных отложений. При этом плотность отбора геохимических проб в основном отвечала масштабам 1 : 500 000 - 1 : 1 000 000 и мельче, а подавляющее количество работ носило опытно-методический или рекогносцировочный немасштабный характер. Поэтому по их результатам сложно говорить об эффективности изучения потоков рассеяния химических элементов для решения геологических и экологических задач в условиях сплошного развития осадочных отложений большой мощности на востоке Восточно-Европейской платформы. Кроме того, достоверность проведенных геохимических исследований не соответствовала современным требованиям. Например, достоверно изученные площади по потокам рассеяния составляли всего около 10% территории РТ, а 30% территории РТ требовало проведения повторного опробования. Для остальной территории РТ вообще нельзя было дать оценки достоверности проведенных работ. Учитывая данные факты, геохимическая съемка по потокам рассеяния с рациональной сетью опробования, общим комплексом анализируемых элементов, единой лабораторной базой являлась необходимым условием получения качественной геохимической информации на площади РТ, пригодной для использования в геологических, поисковых и экологических целях. В 2001-2003 гг. по заданию Министерства экологии и природных ресурсов РТ сотрудниками геологического предприятия «Татарстангеология» проводилась геохимическая съемка по потокам рассеяния масштаба 1 : 200 000 для создания геохимической основы для средне- и крупномасштабных геолого-съемочных работ и геоэколо-
Рис. 1. Площадь проведения геохимической съемки
гических исследований. Геохимическими исследованиями решались две основные задачи: 1) выявление по геохимическим аномалиям участков, перспективных на полезные ископаемые (поисковая задача); 2) применение геохимических данных для геоэкологических исследований (экологическая задача). В связи с сокращением финансирования геохимическая съемка проведена на площади 22 620 км2 (одна третья часть территории РТ), включающей полностью или частично 12 топографических листов масштаба 1 : 200 000 (рис. 1).
Методика работ
Работы выполнялись согласно существующим инструкциям, методическим рекомендациям и требованиям к геохимическим исследованиям [1-6]. Методика работ включала подготовительный, полевой, лабораторный и камеральный периоды.
Подготовительный период заключался в выполнении следующих видов работ: сбор, изучение, обобщение материалов по геологическому строению и геохимической изученности РТ; составление комплекта предварительных карт (геологической, районирования по условиям проведения работ, функционального зонирования, расположения пунктов отбора проб и др.); сопоставление различных лабораторных методик; выбор оптимального комплекса определяемых элементов и аналитических исследований. Учитывая цели геохимической съемки, в донных отложениях изучалось поведение 47 химических элементов: Ag, А1, Аб, Аи, В, Ва, Ве, Са, Сё, Се, Со, Сг, Си, Бе, Оа, Ое, К, Ьа, Ы, Mg, Мп, Мо, Ка, №, Кё, N1, Р, РЬ, Р1, ЯЬ, БЬ, Бе, Бе, Б1, Бш, Бп, Бг, ТЪ, И, и, V, Ш, У, УЬ, 2п, 2г. Комплекс аналитических методов включал приближенно-количественный атомно-эмиссионный спектральный; атомно-эмиссионный в индук-
ционно-связанной плазме; атомно-абсорбционный; рентгено-спектральный флуоресцентный; спектрозолотометрический. В качестве аналитического центра была выбрана лаборатория ФГУП ЦНИИгеолнеруд Министерства природных ресурсов Российской Федерации (г. Казань).
Полевой период. Основная цель данного периода состояла в отборе геохимических проб из донных отложений в поймах водотоков. Литогеохимическое опробование по потокам рассеяния направлено на решение двух главных задач: прогнозно-поисковой и экологической. Основным условием проведения геохимической съемки по потокам рассеяния являлось по возможности равномерное распределение точек опробования. Из опробования исключены транзитные реки: Волга, Кама, Вятка, Белая. Опробовались все водотоки протяженностью более 3 км; шаг опробования составлял 1000 м (рис. 2, а). Реки с шириной русла более 20 м опробовались по обеим сторонам русла. Опробование прекращалось, не доходя 3 км до водораздела. Средняя плотность отбора проб составила 1 пункт на 3 км2 (0.32 пробы/км2). При длине ручья менее 3 км отбиралась одна проба в его приустьевой части за пределами влияния долины основного водотока. Для оценки степени влияния техногенных объектов на природную среду в зоне пересечения водотоком селитебных и промышленных объектов шаг опробования сгущался до 500 м (рис. 2, б). При этом в каждом пункте отбирались две рядовые пробы для проведения приближенно-количественного спектрального и спектрозолотометрического анализов. Одна проба отбиралась для решения экологической задачи из донного наилка водотока и представляла собой преимущественно илистую фракцию (менее 0.1 мм). Вторая проба решала поисковую задачу и формировалась из аллювиальных и пролювиальных отложений водотока. Глубина ее отбора составляла 0.2-0.4 м, а материал пробы представлен песчаной (песчано-глинистой) фракцией с размером зерен менее 1.0 мм. При опробовании исключалось попадание в отбираемую пробу органического материала, который мог исказить результаты анализов. Пробы отбирались как сборные из 3-5 точек. Первоначальный вес каждой из проб составлял 200 г. Затем пробы просушивались и просеивались через сито диаметром 1 мм. Вес просеянной пробы составлял не менее 100 г, что отвечает необходимым требованиям к навеске для проведения всех видов анализов, а также сохранения дубликата пробы. Кроме того, проводился отбор специальных проб для рентгенофлуоресцентного анализа на макрохимические компоненты, атомно-абсорбционного анализа на мышьяк и спектрометрического анализа с индукционно-связанной плазмой. Специальные пробы отбирались в каждой десятой точке рядового литогеохимического опробования с учетом природной и техногенной ситуации (рис. 2).
Лабораторный период включал проведение по стандартным методикам обработки и анализы геохимических проб. Все рядовые пробы подверглись эмиссионному приближенно-количественному спектральному анализу методом просыпки на спектрографе ДФС-458. Дополнительно в этих пробах анализировалось содержание золота и ртути. Атомно-абсорбционный анализ на ртуть выполнялся на спектрометрах КВАНТ-АФА и АА8-Ш. Спектрозолотометрический анализ проводился на спектрографе ДФС-458 со специальной подготовкой проб. В специальных пробах определялось содержание мышьяка атомно-
сз
О 1 в 2 1"
Рис. 2. Схема опробования природных (а) и селитебно-промышленных (б) ландшафтов: 1-2 - точки опробования (1 - рядового, 2 - специального); 3 - селитебные и промышленные объекты
170 Р.Х. СУНГАТУЛЛИН, М.И. ХАЗИЕВ
абсорбционным методом на спектрометрах КВАНТ-АФА и AAS-1N. Дополнительно в специальных пробах проводились опытно-методические исследования по определению 60-65 элементов спектрометрическим методом с индукционно-связанной плазмой. Пределы обнаружения элементов данным методом превосходят традиционные спектральные анализы в 10-1000 раз. Результаты подобных исследований могут использоваться при обнаружении следовых содержаний «экологических элементов». Спектрометрический анализ методом с индукционно-связанной плазмой проводился на спектрометре 0PTIMA-2000 с использованием разбавленных элементарных растворов. Рентгено-спектральный флуоресцентный анализ предусматривался для определения в специальных пробах химических макрокомпонентов: Al, Ca, Fe, K, Mg, Mn, Na, P, S, Si, Ti. Данный вид анализа проводился впервые для территории РТ и предназначался для получения наиболее полной геохимической информации о донных осадках с возможностью ее использования в геолого-экологических моделях. Анализ проводился на рентгено-флуоресцентном спектрометре VRA-30 и квантометре СРМ-25М. Отдельные элементы анализировались с помощью спектрофотометра СФ-46 и фотоколориметра КФК-2МП.
Камеральный период включал систематизацию, обработку анализов с использованием геохимических результатов в моделировании геологического пространства. Методика системного моделирования разработана одним из авторов [7-9]. Камеральная обработка материалов состояла из следующих операций: 1) систематизация полевых материалов; 2) создание баз данных и компьютерная обработка геохимической информации; 3) уточнение и дополнение предварительных карт; 4) составление моно- и полиэлементных геохимических карт-полей для разных фракций; 5) выделение среди геохимических полей фоновых, переходных и аномальных областей; 6) совместный анализ геохимических и других карт; 7) определение генезиса выявленных геохимических аномалий с дифференциацией их на природные, техногенные, смешанные и неопределенного происхождения; 8) выделение площадей детализационно-завероч-ных работ; 9) составление цифровых интегральных моделей.
Все карты и цифровые модели создавались с помощью программы MapInfo. Компьютерная обработка результатов анализов геохимических проб проводилась с использованием специальных программных продуктов (Statistika, Surfer, Excel и др.). Для многоцелевой интерпретации результатов геохимических анализов, наряду с применением аппарата математической статистики, сегодня необходимо использовать цифровые модели рельефа, геологического строения изучаемой территории, химического состава пород и месторождений полезных ископаемых, техногенной нагрузки на геологическое пространство. Цифровые модели позволяют проводить совместный статистический анализ и экологогеохимическую интерпретацию геохимических данных с количественными и качественными (балльными) характеристиками окружающей среды. Это приводит к получению совершенно новой информации о геологическом пространстве как целостной системы, которая обладает эмерджентными свойствами.
Рис. 3. Коэффициент концентрации микроэлементов в илистой фракции (за 1 ед. принято среднее содержание компонентов в песчаной фракции)
Результаты геохимических исследований
В данной статье мы рассмотрим наиболее значимые результаты поведения микроэлементов. Основные результаты изучения химических макроэлементов в донных отложениях приводились ранее [10].
Статистические параметры распределения микроэлементов по фракциям (табл. 1) и коэффициенты их концентрации в потоках рассеяния (рис. 3) выявили элементы, накапливающиеся в илистой или песчаной фракциях. Первая фракция концентрирует большую часть изученных элементов и подтверждает депонирующие (экологические) свойства илистых осадков. Во второй (песчаной) фракции повышены содержания кобальта, хрома, олова, стронция и ртути. Однако распределение большинства микроэлементов на отдельных участках территории РТ не имеет четкой приуроченности к определенной фракции, что отличает поведение химических микроэлементов от поведения макрокомпонентов. По нашему мнению, это свидетельствует о незначительной связи микроэлементов и геологических особенностей отдельных районов изученной территории. С другой стороны, данный факт говорит в пользу большой зависимости поведения микроэлементов в донных осадках от степени антропогенного воздействия на геологическое пространство. Однако, учитывая разнообразие геологических условий РТ и источников антропогенного воздействия, можно предположить, что концентрация микроэлементов зависит от многих природных и техногенных факторов, комплексный учет которых в настоящее время представляет сложную научную проблему.
Модели геохимических полей позволяют применять их для системного решения поисковой геологической задачи. Так, при изучении поведения ртути в первичных ореолах и потоках рассеяния в нефтедобывающих районах на северо-востоке РТ нами была установлена близкая пространственная приуроченность ртутных аномалий и месторождений нефти [11]. По результатам проведенной геохимической съемки объектами исследования перспектив нефтеносности может стать центральная часть Северо-Татарского свода. Здесь в донных отложениях выявлены аномалии ртути, сурьмы, свинца, цинка, ванадия, никеля,
Табл. 1
Статистические параметры содержания химических микроэлементов в донных отложениях (по данным 8309 анализов)
Статистические параметры, г/т
Элемент Минимальное Максимальное Среднее (фоновое) содержание Стандартное
содержание содержание отклонение
1 2 1 2 1 2 1 2
Аб 0.05 0.05 14.7 31.9 4.01 4.00 2.32 3.07
Ва 50 50 5000 1500 441 417 78 90
Ве 0.1 0.1 3 3 1.54 1.38 0.36 0.43
Со 1 0.5 35 40 15.3 15.6 4.6 5.4
В 10 8 300 400 42.9 37.4 9.9 10.9
Бс 1 0.5 90 30 13.4 12.7 4.0 4.3
Р 200 300 7000 7000 652 626 140 118
РЬ 4 3 70 40 14.1 12.8 4.2 4.5
Бп 1 1 10 50 2.78 2.97 0.64 0.83
V 8 2 250 300 107 99 35 39
ва 1 1 25 90 9.4 8.8 2.1 2.4
Мп 70 70 30000 15000 663 605 323 350
Т1 600 50 10000 8000 3370 3146 598 776
№ 7 1.5 25 25 12.7 12.0 3.3 3.0
Сг 10 5 3000 3500 201 208 109 117
ве 0.5 0.5 3 3 1.45 1.38 0.43 0.40
N1 3 2 250 350 45.1 43.2 18.9 18.6
Мо 0.7 0.15 70 100 1.98 1.97 0.86 0.95
и 20 20 335 450 43.5 41.7 9.3 9.8
гг 50 10 550 500 167 144 66 65
Си 1 1 300 300 28.8 27.5 15.5 14.8
УЬ 1 0.4 4.5 4.5 3.29 3.07 0.42 0.57
У 5 1.5 40 40 24.0 22.8 4.7 5.3
гп 10 10 250 350 63.8 56.5 15.5 18.1
Бг 40 40 1100 600 200 222 76 88
са 0.005 0.005 0.78 0.69 0.027 0.019 0.07 0.06
Се 13.6 6.5 67.8 66.1 36.6 30.7 8.8 10.8
БЬ 0.05 0.05 6.7 6.4 1.21 0.97 0.80 0.79
№ 5.9 2.5 38 51 20.4 18.3 5.5 6.8
не 0.0001 0.0001 0.719 0.547 0.0343 0.0365 0.0421 0.0385
Аи 0.0015 0.0015 0.08 0.08 0.0070 0.0070 0.0049 0.0051
Примечание'. 1 - илистая фракция; 2 - песчаная фракция.
галлия. Например, аномалии сурьмы (рис. 4) отчетливо фиксируют известные нефтяные месторождения на востоке Северо-Татарского свода. Именно поэтому обнаружение подобных аномалий при проведении геохимических поисков может иметь важное значение для прогноза залежей углеводородов на территории РТ, особенно в малоизученной ее западной части.
Взаимосвязь различных геологических сред фиксируется совпадением геохимических моделей титана в первичных ореолах и потоках рассеяния с полями развития неогеновых отложений (рис. 5), что, в свою очередь, подтверждает
Рис. 4. Аномалии сурьмы в потоках рассеяния и месторождения нефти: а - илистая фракция, б - песчаная фракция; 1-3 - содержание сурьмы в потоках рассеяния: 1- ниже фонового, 2- фоновое, 3 - аномальное; 4- месторождения нефти
преимущественное накопление титана в глинистых минералах неогенового периода. Для юго-западной части РТ выявлена хорошая сопоставимость между распространением мезозойских отложений, месторождениями фосфоритов, аномалиями фосфора и церия в донных отложениях (рис. 6).
Статистическая обработка всего массива геохимических данных позволила нам получить предварительные выводы для решения экологической задачи. Подобная обработка с применением кластерного анализа привела к выделению «природных», «техногенных» и «природно-техногенных» элементов (рис. 7). Природные особенности изученной территории характеризуются в основном такими элементами, как V, Бс, Т1, гг, У, УЬ, Ва, Ве. К элементам преимущественно техногенного происхождения относятся Мп, Р, Аб, Бп, №, а к элементам смешанного генезиса - гп, РЬ, Си, N1, В, Ы, ва, Со. Таким образом, за счет антропогенной деятельности в потоках рассеяния возникает искусственный парагенез микроэлементов, который можно выделить в виде своеобразного кластера техно-геохимической (нехарактерной для природных систем) ассоциации элементов. Проведенный анализ геохимических моделей с объектами техносферы позволил нам выявить приуроченность элементов к определенным типам природных и техногенных ландшафтов (табл. 2). Сопоставление распреде-
Рис. 5. Неогеновые отложения и аномалии титана в илистой фракции донных отложений: 1 - неогеновые отложения, 2 - аномальные содержания титана, на врезке - аномалии титана в первичных ореолах и неогеновые отложения, по [7]
ИССЛЕДОВАНИЯ ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИИ НА ТЕРРИТОРИИ РТ
Рис. 6. Распространение фосфора и церия в донных отложениях юго-западной части РТ: а - илистая фракция, б - песчаная фракция; 1-3 - аномальные содержания: 1 -фосфора (спектральный анализ), 2 - Р205 (химический анализ), 3 - церия (спектральный анализ); 4-6 - месторождения и проявления фосфоритов (данные А.Н. Тюрина): 4 - с запасами более 1 млн. т, 5 - до 1 млн. т, 6 - проявления; 7-9 - отложения: 7 - кайнозойские, 8 - мезозойские, 9 - палеозойские
ления микрокомпонентов по областям развития техногенной инфраструктуры показывает, что концентрация отдельных элементов зависит как от гранулометрического состава донных осадков, так и от типа антропогенных объектов. Это еще раз подтверждает, что поведение «техногенных» элементов в окружаю-
Wards method 1-Pearson r
природная группа
природно-техногенная группа
техногенная
группа
Wards method 1-Pearson r
природная группа
природно-техногенная
группа
техногенная
группа
Рис. 7. Кластерные диаграммы микроэлементов: а - илистая фракция, б - песчаная фракция
щей среде является наиболее сложным видом миграции химических элементов, и их изучение должно являться приоритетным направлением будущих экологогеохимических исследований на территории РТ.
Статистическая обработка геохимических данных с применением факторного анализа позволила выявить основные нагрузки в потоках рассеяния (табл. 3). С учетом геохимических особенностей элементов, геологического строения и особенностей техногенных объектов, каждый из факторов получил
Табл. 2
Средние содержания химических микроэлементов в донных отложениях по природным и техногенным типам ландшафтов (в г/т)
Эле- мент Природные и техногенные типы ландшафтов
I II III IV V VI VII VIII
1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2
Аэ 3.9 3.4 4.1 4.1 4.0 3.9 4.3 4.6 3.9 4.1 3.1 4.2 2.2 3.2 5.4 5.6
Ва 452 404 446 420 446 420 452 421 449 418 438 372 430 405 470 404
Ве 1.5 1.3 1.5 1.4 1.5 1.4 1.5 1.3 1.5 1.4 1.6 1.3 1.6 1.2 1.6 1.3
Со 15 15 16 16 15 16 15 16 16 16 14 14 16 16 16 15
В 41 34 43 38 43 38 44 35 43 38 43 40 45 37 41 33
8е 13 12 14 13 13 13 14 13 13 13 13 11 14 12 13 12
Р 714 705 676 639 687 649 675 618 679 638 722 748 633 661 768 583
РЬ 13 12 14 13 15 13 16 14 15 13 14 13 16 13 18 14
8п 2.8 3.1 2.8 3.0 2.8 3.0 2.9 3.1 2.8 3.0 2.6 3.1 2.8 3.0 2.8 2.9
V 107 98 107 100 107 99 105 98 109 100 100 104 109 100 104 94
Оа 9.2 8.4 9.4 8.9 9.4 8.9 9.5 9.1 9.5 9.0 00 ОО 8.6 9.9 ОО 00 9.8 9.0
Мп 865 605 901 685 790 657 765 701 856 657 771 763 641 636 996 711
■п 3442 3013 3446 3213 3417 3199 3490 3367 3424 3212 3281 2773 3727 3157 3660 3152
№ 13 12 13 12 13 12 12 12 13 12 12 12 14 13 12 11
Сг 238 243 215 234 213 231 232 273 222 240 189 161 253 299 255 211
Ое 1.4 1.3 1.5 1.4 1.5 1.4 1.5 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4 1.5 1.5 1.7 1.4
№ 47 43 46 45 47 45 49 45 47 44 42 49 54 42 47 41
Мо 2.1 2.1 2 2 2.1 2.1 2.4 2.8 2.1 2.0 1.9 2.0 2.0 2.0 1.9 1.8
и 43 39 44 42 44 42 43 43 44 43 44 45 44 43 44 42
гг 178 147 168 147 167 143 181 148 165 146 158 110 183 137 171 150
Си 29 27 29 28 30 28 32 30 30 28 26 28 32 29 38 35
УЪ 3.2 3.0 3.3 3.1 3.3 3.1 3.3 3.1 3.3 3.1 3.3 2.9 3.3 3.0 3.3 3.1
У 24 22 24 23 24 23 25 23 24 23 22 21 23 22 24 22
Ъп 65 56 64 57 67 59 71 60 66 58 65 65 67 58 76 61
8г 201 214 201 223 202 230 218 261 205 228 178 189 218 248 238 280
С(1 0.055 0.009 0.026 0.022 0.027 0.016 0.066 0.009 0.017 0.020 0.018 0.005 0.022 0.022 0.024 0.011
Се 32 23 37 31 37 32 37 34 37 32 38 29 35 31 36 30
8Ь 1.1 0.8 1.2 1.0 1.3 1.0 1.3 0.8 1.3 0.9 1.0 1.2 1.4 0.9 1.5 0.7
N(1 17 14 20 18 21 19 22 22 21 19 23 17 20 19 22 18
Нд 0.035 0.034 0.033 0.036 0.037 0.038 0.028 0.036 0.036 0.039 0.033 0.043 0.043 0.041 0.026 0.042
Аи 0.008 0.007 0.007 0.007 0.007 0.007 0.007 0.008 0.007 0.007 0.007 0.006 0.007 0.007 0.008 0.009
Примечание'. I - природный ландшафт; II—VIII - техногенные типы ландшафтов: II - сельскохозяйственный; III - селитебный; IV - промышленный; V - транспортный; VI - отходов производства; VII - горнодобывающий; VIII - нефтепромысловый; 1 - илистая фракция; 2 - песчаная фракция.
178 Р.Х. СУНГАТУЛЛИН, М.И. ХАЗИЕВ
Табл. 3
Факторные нагрузки микроэлементов в донных отложениях
Элемент Илистая фракция Песчаная фракция
1 2 3 1 2 3
Аб 0.074 0.194 0.072 -0.009 0.105 0.739
Ва 0.527 0.256 0.097 0.587 0.189 0.255
Ве 0.634 0.004 0.105 0.583 0.144 0.215
Со 0.170 0.536 -0.071 0.261 0.670 0.182
В 0.129 0.563 -0.031 0.155 0.517 0.129
Бс 0.720 0.122 -0.096 0.713 0.291 -0.120
Р -0.194 0.242 0.520 -0.245 0.215 0.007
РЬ 0.055 0.752 0.087 0.234 0.679 0.160
Бп -0.025 0.103 0.039 -0.141 0.133 0.397
V 0.518 0.286 0.061 0.502 0.438 -0.234
ва 0.248 0.545 0.120 0.275 0.625 0.119
Мп 0.141 0.028 0.803 0.206 0.127 0.055
Т1 0.645 0.183 0.018 0.670 0.279 0.077
№ 0.238 0.075 -0.452 0.174 0.065 0.082
Сг 0.078 0.258 -0.081 0.015 0.237 0.142
ве -0.066 0.671 -0.210 -0.110 0.641 0.025
N1 0.251 0.603 -0.042 0.199 0.695 -0.117
Мо 0.023 0.486 -0.126 -0.113 0.561 0.080
и 0.185 0.500 0.097 0.203 0.634 0.179
гг 0.715 0.035 0.084 0.669 0.013 -0.034
Си 0.251 0.645 0.156 0.138 0.706 -0.332
УЬ 0.735 0.208 0.010 0.735 0.362 -0.091
У 0.747 -0.080 -0.172 0.811 0.068 -0.040
гп 0.089 0.776 0.124 0.152 0.742 -0.157
Бг 0.134 0.180 -0.191 0.105 0.072 -0.121
Вес фактора, % 15.7 17 5.5 16.3 19.7 4.9
Примечание: 1-3 - факторы: 1 - «природный», 2 - «природно-техногенный», 3 - «техногенный». Жирным шрифтом выделены значимые нагрузки отдельных элементов в факторах.
геолого-экологическую интерпретацию. Модели геохимических полей, созданные по факторным нагрузкам (рис. 8, а-в), системно представляют информацию по всем химическим элементам на одной интегральной модели. При этом наиболее отчетливо выражена связь интегральной модели «техногенного» фактора со степенью антропогенной нагрузки (рис. 8, в, г). Установленные статистические взаимосвязи позволяют найти путь поиска закономерностей поведения разных сред, их последующей геолого-экологической интерпретации и представления этой информации в удобном для пользователя виде. Наряду с хорошей сопоставимостью с традиционными моноэлементными геохимическими картами, интегральные модели учитывают весь комплекс информации по анализируемым средам и очень удобны для планирования и проведения природоохранных мероприятий в техногеосистемах. Результаты подобных исследований позволят в будущем рассматривать мезо- и микроуровни организации вещества совместно с макроуровнем, который в настоящее время преобладает в экологических исследованиях.
25 0 25 50 75 км
Рис. 8. Интегральные модели (а-в) в илистой фракции донных отложений и модель техногенной нагрузки (г). Расшифровку факторов см. табл. 3. Категории состояния окружающей среды: 1 - благоприятная, 2 - удовлетворительная, 3 - напряженная, 4 -кризисная, 5 - катастрофическая
Основные выводы
1. Аномалии ртути, сурьмы и других элементов могут являться геохимическими поисковыми признаками для обнаружения месторождений углеводородов на землях нераспределенного фонда недр РТ. Аномалии меди, фосфора, марганца, стронция и других элементов, связанные с определенными стратиграфическими уровнями в геологическом разрезе, подтверждают перспективность их изучения при опережающих геохимических исследованиях перед проведением поисковых работ на твердые полезные ископаемые.
2. Методы математической статистики позволяют объединить химические элементы в группы, которые в дальнейшем получают геолого-экологическую интерпретацию. Выделенные «природные», «техногенные» и «природно-техногенные» ассоциации элементов способствуют комплексному использованию геохимической информации для решения разнообразных геологических и экологических задач.
3. Получение новой геохимической информации и дальнейшее совершенствование компьютерно-математической методики моделирования позволяют создавать интегральные модели геологического пространства качественно нового уровня, которые учитывают сложные взаимосвязи между природными и техногенными процессами.
Заключение
Проведенные исследования показали, что современные геохимические работы должны быть направлены на решение следующих задач: а) прогнозная оценка территорий для расширения их минерально-сырьевой базы; б) опробование нескольких (сопряженных) компонентов окружающей среды для их комплексного изучения как частей единой техногеосистемы; в) применение современных аналитических методов для определения широкого набора химических элементов; г) использование единой методики, системно рассматривающей количественные и качественные показатели различных компонентов природной и антропогенной сред; д) составление интегральных геохимических моделей, пригодных для решения задач геологического моделирования, поисков полезных ископаемых, мониторинга геологического пространства, составления кадастров земель с определением их объективной стоимости; е) оценка состояния окружающей среды для обеспечения экологической политики.
На примере территории РТ показана перспективность получения геохимической информации по потокам рассеяния для областей развития полифациаль-ных отложений осадочного чехла древних платформ с интенсивной техногенной нагрузкой на геологическое пространство. Подобная информация может стать основой геологического, экологического и геохимического мониторингов, прогноза природно-техногенных процессов и явлений. Необходимо интенсифицировать проведение геохимических работ на Восточно-Европейской платформе и в других осадочных палеобассейнах. Данный вид изучения недр должен опережать поисковые и разведочные работы, а также специальные гидрогеологические и геоэкологические исследования.
Summary
R.Kh. Soungatoulline, M.I. Khaziev. Geochemical investigations of the bed silts on the territory of Tatarstan Republic.
Flow scattering survey in 1 : 200 000 scale has shown the actuality of geochemical information for the decision of different kind of geological and ecological problems. Anomalies of Hg, Sb, Cu, P, Mn, Sr and other elements being geochemical prospecting sign for the discovery of the oilfields and minerals have been found. Natural, technogenic and natural-technogenic associates of elements have been marked using mathematical statistics. Computer simulation allows to create an integral models considering complex relationships between chemical and other medias of geological space.
Литература
1. Временные требования к геохимическому обеспечению геологосъемочных работ масштаба 1 : 200000 и создания Госгеолкарты-200. - М.: ИМГРЭ, 1998. - 41 с.
2. Инструкция по геохимическим методам поисков рудных месторождений. - М.: Недра, 1983. - 191 с.
3. Методические рекомендации по литохимическим методам поисков рудных месторождений по потокам рассеяния. - М., 1992. - 164 с.
4. Требования к геолого-экологическим исследованиям и картографированию масштаба 1 : 50000 - 1 : 25000. - М.: ВСЕГИНГЕО, 1990. - 127 с.
5. Требования к производству геохимических работ для подготовки основы к Госге-олкарте-200 (новая серия). - М.: ИМГРЭ, 1995. - 41 с.
6. Требования к производству и результатам многоцелевого геохимического картирования масштаба 1 : 1000000. - М.: ИМГРЭ, 1999. - 104 с.
7. Сунгатуллин Р.Х. Комплексный анализ геологической среды (на примере Нижнекамской площади). - Казань: Изд-во «Мастер-Лайн», 2001. - 140 с.
8. Сунгатуллин Р.Х. Интегральная геология. - Казань: Изд-во «Образцовая типография», 2006. - 142 с.
9. Сунгатуллин Р.Х. Системный анализ, моделирование и интегральная геология // Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Естеств. науки. - 2006. - Т. 148, кн. 4. - С. 143-164.
10. Сунгатуллин Р.Х. Литохимические параметры при исследовании геологического пространства // Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Естеств. науки. - 2005. - Т. 147, кн. 1. - С. 62-75.
11. Сунгатуллин Р., Хазиев М., Швыдкин Э. Геолого-геохимические предпосылки поисков углеводородов // Бурение & нефть. - 2004. - Ноябрь. - С. 6-8.
Поступила в редакцию 20.09.06
Сунгатуллин Рафаэль Харисович - кандидат геолого-минералогических наук, доцент кафедры региональной геологии Казанского государственного университета. E-mail: geol@kzn.ru
Хазиев Марсель Ильгизович - начальник геологического отдела ООО «Татар-стангеология».
E-mail: tatgeo@telebit.ru
