CC BY
39
Геологическая съемка нового поколения:
белорусский масштаб
Резюме. В статье рассмотрены общие вопросы организации геологической съемки нового поколения. На основе анализа международного опыта даны рекомендации по проведению геологического картирования и сформулированы направления регионального изучения недр территории Беларуси. Сеть опорных геофизических профилей, параметрических и глубоких скважин, а также глубинное картирование на отдельных участках позволят обеспечить основу для поисков новых месторождений полезных ископаемых. Одновременно должна быть создана единая цифровая геологическая карта всей территории Беларуси с визуализацией в разных масштабах (от 1:500 000 до 1:50 000) путем переинтерпретации имеющейся геологической информации с минимальным комплексом работ по доизучению. Ключевые слова: геологическая съемка, картирование, цифровая геологическая карта.
Создание минерально-сырьевой базы страны - сложный и многостадийный процесс, в начале которого осуществляется региональное изучение геологического строения всей территории. Затем следуют этап поисков и оценки месторождений полезных ископаемых и этап разведки выявленных месторождений (подготовки к промышленной эксплуатации).
В основе регионального изучения недр лежит геологическая съемка - комплекс исследований, нацеленных на получение информации о геологическом строении региона, истории его развития и закономерностях размещения полезных ископаемых. Геолого-съемочные работы включают разнообразные способы извлечения данных: дистанционные, наземные наблюдения, бурение скважин. Их результатом являются общие и специальные карты.
Различают съемку «открытых» в геологическом отношении регионов, в ходе которой обследуются только поверхностные отложения, и геологически «закрытых» территорий, таких как Республика Беларусь. Последние перекрыты горизон-
Сергей Мамчик,
начальник управления региональной геологии НПЦ по геологии, кандидат геолого-минералогических наук
тально залегающими или слабо дислоцированными осадками четвертичного возраста, под которыми погребены толщи древних пород (коренных отложений). Для исследования глубоких горизонтов необходимо применение современной буровой техники и геофизической аппаратуры.
С проведением нового этапа геолого-съемочных работ связывают надежды на актуальную информацию о геологическом строении территорий для поисков новых месторождений полезных ископаемых, их разведки, использования недр в целях, не связанных с освоением минеральных ресурсов. В обобщающей статье, подготовленной коллективом авторов под руководством академика А. А. Махнача, изложены мнения геологов о видах, масштабах и объектах геологической съемки, проблемах организации регионального освоения недр республики [1].
За последние десятилетия внедрение новейших технологий получения, интерпретации и передачи геохимических, геофизических, дистанционных
<
оо
данных, составления цифровых карт значительно изменило методики геолого-съемочных работ. Благодаря современным коммуникациям круг пользователей геологической информации значительно расширился. Анализ опыта зарубежных стран в организации и проведении картирования, использования карт позволяет по-новому обозначить направления регионального геологического изучения Беларуси на ближайшие годы.
Геологическое картирование за рубежом
Региональное (общее) геологическое исследование недр предусматривает получение сведений о строении территории, обобщением которых является изображение геологических образований и явлений на картах. С середины XIX в. систематическое геологическое картирование (съемка) начало развертываться как одна из функций государства по обеспечению экономики минеральными ресурсами, планированию и размещению промышленных и социальных объектов. С этой целью во многих странах были образованы государственные организации - геологические службы, первая из которых была создана в Великобритании в 1835 г.
Состояние геологической изученности различается даже в развитых странах. Это обусловлено рядом причин: площадью территории, плотностью производительных сил, особенностями геологического строения, минерально-сырьевым потенциалом и другими объективными факторами. Так, сравнительно небольшая и с высокой плотностью населения Великобритания,как и другие европейские страны, характеризуется весьма высокой степенью геологической
изученности. Россия и США во второй половине ХХ в. в целом выполнили среднемасштабное картирование, а изученность территории в масштабе 1:50 000 и крупнее в США составляет порядка 60% [2], в России -около 20% [3].
Такая неравномерность также связана с использованием геологических карт. В западных странах картирование выполняется в крупном масштабе, например в Великобритании -1:10 000, Германии - 1:25 000, США - 1:24 000. Это позволяет получать данные для широкого круга потребителей, включая территориальное планирование и развитие, строительство, поиски полезных ископаемых, обеспечение населения пресными подземными водами, выбор участков локализации отходов, размещение транспортных коммуникаций, охрану и развитие национальных парков, прогнозирование геологических опасностей и страхование собственников от геологических рисков. Средне- и мелкомасштабные карты составляются путем генерализации информации, полученной при крупномасштабном картировании.
В странах СНГ геологическое изучение глубоко специализировано. Проведение традиционной съемки, а также исследование глубинного строения (глубинное картирование) нацелены на развитие минерально-сырьевой базы. Для иных нужд производят гидрогеологическую, инженерно-геологическую, геоэкологическую съемки.
Вследствие антропогенного воздействия, а также современных процессов, вызывающих значительную трансформацию геологической среды, крупномасштабные карты достаточно быстро устаревают.
Компьютерные технологии привели к революции в гео-
логическом картировании. Начиная с 1990-х гг. имеющиеся карты большинством стран переводились в цифровой формат, а при необходимости проводилась повторная геологическая съемка в том же или более крупном масштабе. Новый этап развития геологической стандартизации привел не только к разработке на национальном уровне единых требований к предоставлению картографической информации в электронном виде, введению стандартных условных знаков, но и к упорядочению геологической терминологии и классификаций горных пород. При этом в Великобритании при переходе на цифровую картографию геологическую информацию разделили на блоки: поверхностные отложения (четвертичного возраста), коренные отложения (дочетвертичные), подвижные массы горных пород, антропогенные образования. При обновлении карт с использованием дистанционных данных такое деление позволяет сосредоточить внимание только на тех объектах (слоях), которые подвергаются быстрым изменениям.
Фрагмент
геологической
карты и 3D-модель
глубинного
строения
территории
в районе г. Гродно
Процесс создания геологической карты в режиме реального времени
Для изучения глубинного строения в настоящее время осуществляется переход на создание трехмерных моделей отдельных участков, а в Великобритании - всей территории страны. Они позволяют выйти на новый уровень использования геологических данных. В западных странах 3D-карти-рование находится на стадии становления и в ближайшие годы широко войдет в исследовательскую практику. В странах СНГ, несмотря на значительную теоретическую проработку, 3D-модели составляются пока только отдельными добывающими компаниями. В целях исследования глубоко залегающих горизонтов в Республике Казахстан проводятся работы по глубинному картированию, а в Российской Федерации принята к реализации стратегия, согласно которой вся территория будет охвачена государственной сетью опорных геолого-геофизических профилей, параметрических и сверхглубоких скважин [3]. При этом полнота геологического изучения для воспроизводства минерально-сырьевой базы обеспечивается разделением региональных работ по видам: геологическая съемка,
поставляющая необходимую информацию для поиска полезных ископаемых на открытых в геологическом отношении территориях, и глубинное геологическое картирование, применяемое для геологически закрытых регионов.
В Беларуси выявление рудных полезных ископаемых (благородные металлы, редкоземельные элементы и пр.) в кристаллическом фундаменте и в магматических комплексах венда и девона - главная цель поисковой геологии. Правда, перспективные участки рудных месторождений перекрыты более молодыми образованиями, что обусловливает необходимость проведения глубинного геологического картирования на уже известных своим ми-нерагеническим потенциалом территориях, а также параметрического бурения и создания сети геофизических профилей. При постановке задач в целях гармонизации законодательства Беларуси и России также необходимо учитывать требования к цифровым картам, применяемым в Российской Федерации.
Развитие информационно-коммуникативных средств дало возможность выйти на новый уровень предоставления сведений. Во многих странах при поддержке государства созданы геологические веб-ресурсы, общедоступные базы картографических данных. На портале One Geology в формате единой цифровой геологической карты Земного шара размещены карты в масштабе 1:1 000 000.
Также информационно-коммуникативные технологии воспринимаются как способ ускорить выполнение и, соответственно, повысить экономическую эффективность проектов по картированию. В западных государствах при
геологической съемке используются электронные планшеты и GPS-навигаторы [4]. При этом заносимая в них информация доставляется через мобильную связь в офис и сразу интерпретируется ведущими специалистами. То есть карты составляются в режиме онлайн. В США сокращение затрат времени на эту процедуру - один из целевых показателей национальной программы геологического картирования [2].
Геологическое картирование за рубежом организуется и финансируется из разных источников и выполняется как путем реализации отдельных проектов, так и в рамках целых программ. Так, в Соединенных Штатах в 1992 г. принят закон о государственном геологическом картировании, в соответствии с которым реализуется соответствующая национальная кооперационная программа. В ней участвуют геологические службы США, штатов, а также университеты, что позволяет обеспечить планомерное покрытие страны геологической съемкой. Причем картирование территорий федерального подчинения осуществляется силами геологической службы США за счет средств федерального бюджета, а остальных - службами штатов за счет федерального бюджета и средств конкретного штата на паритетной основе. В Германии картирование земель в крупном масштабе (1:25 000) ведется соответствующими службами, а Федеральный институт геонаук и природных ресурсов координирует эту деятельность и обеспечивает государство мелкомасштабными картами геологического содержания.
В рамках Государственной программы Российской Федерации «Воспроизводство и использование природных ресурсов» на 2013-2020 гг. [3]
решаются задачи по составлению средне- и мелкомасштабных карт, а крупномасштабное картирование с учетом специализации на отдельные виды минерального сырья и другие направления применения выполняется по заказам и за счет средств конкретных недропользователей.
Белорусская перспектива
На основе оценки состояния картирования за рубежом можно выделить некоторые организационные, методические и иные аспекты, которые следует учитывать при региональном геологическом изучении недр в нашей стране.
Когда в 1980-х гг. в США наблюдалось снижение объемов картирования, для обоснования принятия управленческих решений по этой проблеме на уровне государства был проведен опрос аудитории, представляющей потенциальных потребителей геологических карт. В Беларуси карты, созданные в середине ХХ ст. в результате среднемас-штабных геолого-съемочных работ, применяются, главным образом, геологоразведчиками при реализации проектов по поиску полезных ископаемых. Отдельные организации республики используют значительно устаревшие карты, составленные в рамках инженерно-геологических и мелиоративных съемок. Представляется целесообразным опросить сотрудников геологических, научных и проектных структур, природоохранных служб, высших учебных заведений по поводу возможных путей применения карт и требований к их составу, масштабу и иным параметрам, необходимым для учета при геологической съемке.
В США попутно с картированием производится подготовка следующего поколения
специалистов-геологосъемщи-ков, в рамках национальной программы геологического картирования посредством грантов колледжам и университетам ежегодно выделяется финансирование на реализацию соответствующих проектов. В нашей стране проблема обеспечения геологоразведочной отрасли кадрами стоит еще более остро. Целесообразно продумать вопрос привлечения студентов вузов для участия в проектах по картированию либо в форме выполнения отдельных заданий под руководством квалифицированных преподавателей, либо путем участия в выполнении отдельных этапов геолого-съемочных работ, в первую очередь, полевых маршрутов в ходе производственных практик студентов геологических специальностей.
В нашей республике картирование можно осуществлять исходя из компетенции органов госуправления и местных органов власти. Например, проекты, нацеленные на получение геологической информации для поиска полезных ископаемых, относимых согласно Кодексу о недрах к числу стратегических (глубинное геологическое картирование), должны финансироваться из республиканского бюджета. Геолого-съемочные работы, предусматривающие картирование четвертичных отложений и верхней части коренных образований, с которыми связаны общераспространенные полезные ископаемые и подземные воды для питьевого водоснабжения, могут полностью или частично осуществляться за счет бюджетов соответствующих регионов.
В мировой практике в качестве показателя прямой экономической эффективности мероприятий по геологическому картированию используются прогнозные ресурсы полезных
ископаемых на выявленных в ходе съемки перспективных участках. Создаваемые цифровые версии геологических карт способствуют принятию решений, связанных с улучшением качества жизни населения и экономическим развитием страны, поддержкой землеус- тройства, смягчением природных опасностей, проведением экологического мониторинга, и обеспечивают косвенный, но весьма значительный эффект. В Великобритании цифровые карты крупного масштаба предоставляются на платной основе по лицензионному соглашению. Наша республика не должна остаться в стороне от передовых тенденций.
Анализируя международный опыт картирования с учетом геологического строения территории Беларуси, ее площади, плотности размещения производительных сил, степени изученности и ориентируясь при этом на имеющиеся методические разработки СССР и необходимость интеграции и гармонизации с Российской Федерацией, можно наметить определенные направления регионального геологического освоения недр:
■ комплексная многоцелевая геологическая съемка всей территории страны с составлением комплекта крупномасштабных карт. Эти работы должны осуществляться путем кооперации усилий республиканских органов госуправления, местных органов власти, геологических организаций страны и высших учебных заведений. Финансирование комплексной съемки должно быть диверсифицировано
и включать средства не только республиканского, но и местных бюджетов;
■ формирование сети опорных геолого-геофизических профилей и параметрических скважин для повышения глу-
бинности изучения территории Беларуси, а на отдельных наиболее перспективных участках - глубинное геологическое картирование на обнаружение полезных ископаемых с оценкой прогнозных ресурсов минерального сырья. Это направление должно реализовываться усилиями государственной геологической службы, представляемой в настоящее время НПЦ по геологии, за счет средств республиканского бюджета;
■ составление единой цифровой карты страны масштаба 1:200 000 путем переинтерпретации имеющейся информации с минимальным комплексом работ по геологическому доизучению;
■ создание общедоступного веб-ресурса для обеспечения пользователей геологическими картами. К этому, несмотря на определенный опыт геологических организаций в основании таких ресурсов, целесообразно подключить компании, специализирующиеся на информационных технологиях.
Проведение нового этапа геолого-съемочных работ, представляющих основу регионального геологического изучения Беларуси, обеспечит общество и различные сферы национальной экономики современными данными и позволит достигнуть международного уровня в исследовании геологического строения Земли.
See: http://innosfera.org/2014/12/geo_survey
Литература
1.О дальнейшем региональном геологическом изучении территории Беларуси / А. А. Махнач [и др.] // Природные ресурсы. 2010, №2. С. 5-15.
2. National Cooperative Geologic Mapping Program. Program plan 2007-2011 // U. S. Geological Survey, 2014. Electronic resource: http://ncgmp.usgs.gov/about/program_plans/FINAL%20 NCGMP%205-YR%20PLAN.pdf.
3. Государственная программа Российской Федерации «Воспроизводство и использование природных ресурсов»: распоряжение Правительства Российской Федерации от 26.03.2013 г. №436-р // Сайт Правительства Российской Федерации, 2013. Электронный ресурс: http://government.ru/ docs/1059.
4. Barnes J. W. Basic geological mapping / J. W. Barnes with R. J. Lisle p. an.- 4th ed.- Chichester, West Sussex, 2004.
1 _с 19 к
\15 р 1 39,0983
00,973762 1- калий
ч фосфор
В ПОЧВЕ:
определить оптимально
УДК 631.41:543.05
Резюме. Разработан способ, имеющий уровень мировой новизны, с помощью которого можно установить валовые формы азота, фосфора и калия из одной навески пробы почвы путем мокрого озоления пероксидом водорода и серной кислотой в присутствии катализатора (металлический селен) в стеклянных пробирках минерализатора. Способ применим в аналитической химии, экологии, агрохимии при санитарно-химических исследованиях почв.
Ключевые слова: почва, валовые формы, азот, р, калий, минерализация.
Азот, фосфор и калий являются основными питательными компонентами растений. Информация о содержании их в почве играет ключевую роль при решении вопросов о количестве внесения удобрений при подкормке различных культур. Для определения элементов необходимы аналитические методы высокой селективности и точности с минимумом трудозатрат.
Известные способы определения валовых форм азота, фосфора и калия в почве основаны на сухом или мокром озолении единичных проб с отдельной подготовкой их для каждого элемента [1, 2, 6-8]. Многоста-дийность процесса и его длительность (10-16 часов) могут приводить к снижению точности анализа. Отсутствие возможности определять элементы из одной навески пробы почвы затрудняют применение вышеуказанных методов в рутинной лабораторной практике при выполнении массовых анализов. Поэтому нами была поставлена цель создать такой способ.
Объектами исследований стали образцы почвогрунтов с добавлением биогумуса «Дружные всходы», «Хозяин», «Аленький цветочек», «Экзотика», «Сеньор помидор», «Восторг», «Родничок», «Гаспадыня», «Клубничная поляна», «Царица цветов», произведенные ООО «Карио». Доставленные в лабораторию грунты подсушивали на воздухе до воздушно-сухого состояния, измельчали в фарфоровой ступке, просеивали через сито с ячейками диаметром 1-2 мм. Из подготовленных образцов отбирали навески массой от 0,5 до 2,0 г и подвергали мокрому озолению с использованием дигестора (Кьель-даль-система CSB 8А фирмы Gerhardt, Германия), что позволило провести одновременную минерализацию восьми образцов. К навеске пробы почвогрунта прибавляли 30%-ный раствор перокси-да водорода, через 5-10 минут - концентрированную серную кислоту плотности 1,83-1,84 г/см3 и металлический селен. Количество прибавляемого раствора пероксида водорода варьировали от 5 до 15 см3, серной кислоты - от 10 до 20 см3, количество металлического селена оставалось неизменным и составляло 0,01 г. После прекращения вспенивания пробирки помещали в нагревательный блок системы, смесь нагревали. Температуру нагрева варьировали от 200 до 290 °С, смесь кипятили при заданной температуре до обесцвечивания раствора, затем охлаждали до температуры 18-20 °С. Полученный минерализат разбавляли дистиллированной водой, доводя объем раствора до 100 см3. В данном растворе определяли азот, фосфор и калий.
Для нахождения азота аликвоту полученного минерализата нейтрализовали 40%-ным раствором гидрокси-да натрия, разбавляли дистиллированной водой в 10-500 раз и проводили фотометрический анализ с реактивом
