WWW.LIB.KNIGI-X.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Электронные матриалы
 


Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |

«ВЛИЯНИЕ СЕЙСМИЧНОСТИ (НА ПРИМЕРЕ ЧУЙСКОГО ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ И ЕГО АФТЕРШОКОВ) И СОПУТСТВУЮЩИХ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ НА АБИОТИЧЕСКИЕ КО ...»

-- [ Страница 1 ] --

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Горно-Алтайский государственный университет»

На правах рукописи

ШИТОВ АЛЕКСАНДР ВИКТОРОВИЧ

ВЛИЯНИЕ СЕЙСМИЧНОСТИ (НА ПРИМЕРЕ ЧУЙСКОГО

ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ И ЕГО АФТЕРШОКОВ) И СОПУТСТВУЮЩИХ

ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ НА АБИОТИЧЕСКИЕ КОМПОНЕНТЫ

ЭКОСИСТЕМ И ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА

25.00.36 – Геоэкология (наук

и о Земле) Диссертация на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук Горно-Алтайск - 2015 Оглавление Введение 5 Глава 1 Состояние проблемы изучения влияния эколого-геологических 18 факторов на биологические системы Выводы по главе 1 24 Глава 2 Природные факторы, определяющие эколого-геологические 25 условия Республики Алтай

2.1 Общие сведения 25

2.2 Характеристика рельефа 26

2.3 Геологическое строение 29

2.4 Современные геологические процессы 36

2.5 Особенности распространения многолетнемерзлых пород 39

2.6. Специфика гидрогеологического строения территории 41

2.7 Геофизические поля территории 48

2.8 Ландшафтная структура территории 54

2.9 Почвенно-геохимическая характеристика 57 Выводы по главе 2 60 Глава 3 Методика полевых работ, методы обработки и анализа данных 62

3.1 Методы изучения аномальных участков 62

3.2 Методика изучения разломных зон при помощи частоты сердечных 63 сокращений

3.3 Методика и результаты оценки эколого-геологических и социально- 69 экономических условий административных районов Республики Алтай и учета гелиогеофизических характеристик

3.4 О нормировании эколого-геологических характеристик 77

3.5 Методы обработки данных 81 Глава 4 Геодинамическая активизация территории Республики Алтай 84 (содержание, причины, выраженность)

4.1 Сейсмичность территории Республики Алтай и всей Алтае- 84 Саянской горной области

4.2 Геолого-тектоническая характеристика эпицентральной зоны 92 Чуйского землетрясения

4.3 Характеристика сейсмического процесса эпицентральной зоны до 96 Чуйского землетрясения

4.4 Характеристика Чуйского землетрясения (2003 г.) и афтершокового 101 процесса Выводы по главе 4 108 Глава 5 Влияние Чуйскогоземлетрясения на абиотическую компоненту 110 среды

5.1 Развитие сейсмодислокаций в эпицентральной зоне Чуйского 110 землетрясения

5.2 Землетрясения и оползневая активность в эпицентральной зоне 117 Чуйского землетрясения

5.3 Землетрясения и характеристики подземных вод 137

5.4 Землетрясения и наледные процессы 152

5.5 Землетрясения и динамика эманаций радона и торона в г. Горно- 164 Алтайске

5.6 Землетрясения и метеорологические процессы 175

5.7 Влияние сейсмической активизации на инфраструктуру населенных 198 пунктов и автодорог

5.8 Комплексный анализ изменения геолого-геофизических 203 характеристик при геодинамической активизации Выводы по главе 5 210 Глава 6 Региональное влияние геодинамической активизации на 212 биотические составляющие экогеосистем

6.1 Влияние сейсмических процессов на животный мир 214

6.2 Влияние Чуйского землетрясения на изменение заболеваемости 215 населения

6.3 Многофакторный анализ влияния геологических факторов на 217 здоровье населения

6.4 Комплексный анализ вызовов скорой помощи в г. Горно-Алтайске 247 во время активизации Чуйского землетрясения

6.5 О влиянии событий, связанных с сейсмической активизацией, на 267 биологические системы Выводы по главе 6 271 Глава 7 Изучение влияния активных разломов на сердечно-сосудистую 273 систему человека в различных геологических условиях

7.1 Характеристика участков исследования 274

7.2 Результаты исследования 279

7.3 Обсуждение результатов 290 Выводы по главе 7 292 Заключение 294 Список литературы 298 Приложения 338 Список сокращений 339 Акты о практическом использовании результатов работы 340 Введение На примере Чуйского землетрясения (27.09.2003 г.), его подготовки и его афтершокового процесса дается итог исследования воздействия, подготовки и события крупного землетрясения на геолого-геофизические и некоторые другие параметры биосферы. Исходя из этого, определяется степень влияния разнообразных геологических процессов Республики Алтай на здоровье и качество жизни человека.

Актуальность.

Одним из величайших достижений естествознания XX в. стало учение В. И. Вернадского о биосфере – области жизни, объединяющей в едином взаимодействии живые организмы (живое и косное вещество). В. И. Вернадский впервые показал значение геологических процессов в эволюции биосферы [Вернадский, 1978]. В настоящее время – это важное научное направление по изучению тесной взаимосвязи между живой и неживой природой и влиянии геологических факторов на живые организмы.

Актуальность работы обусловлена назревшей необходимостью углубления и расширения подходов, методов к изучению геодинамических процессов, влияния подготовки, события и последействий землетрясений на абиотическую и биотическую компоненты экосистем. В настоящее время является актуальным рассмотрение процессов разного ранга, которые характеризуют геологическую среду как открытую систему взаимодействующих неоднородностей разного порядка (блоков/геосфер) [Садовский, 2004]. При этом изучение литосферы как открытой системы, функционирующей под влиянием энерго-, массообмена между блоками литосферы и атмосферой, а также их реагированием на солнечно-земные взаимодействия существенно дополняет эколого-геологические исследования в разделе динамики геологических процессов [Летников, 2004; Королев, 2007].

Бесконечное разнообразие этих условий, их взаимосвязанность требуют от методологии наук о Земле комплексного подхода в изучении причин протекания процессов и явлений, отражающихся в геофизических полях и оказывающих влияние на биологические и другие процессы.

При оценке экологического качества геолого-геофизической среды Республики Алтай необходимо учитывать сейсмические процессы, как факторы, могущие оказать существенное влияние на биологические системы, в том числе и на здоровье населения. Чуйское землетрясение, произошедшее 27.09.2003 г., явилось крупнейшим сейсмическим событием в Алтае-Саянской горной области за весь период инструментальных наблюдений. Исследование влияния подготовки этого события, самого события и его афтершокового процесса на динамику геологических, геофизических, гидрогеохимических и других процессов на всей территории Республики Алтай очень существенно для выявления роли землетрясений в динамике природных процессов региона и влияния этих процессов на здоровье населения. Обнаружение воздействия землетрясений и связанных с ним процессов, происходящих на изучаемой территории на динамику обращаемости детского населения по разным видам заболеваемости представляется актуальным для выработки мероприятий и рекомендаций для снижения заболеваемости детей. При проведении медикоэкологического мониторинга очень важно комплексное изучение территории, с учетом не только социальных, но и природных факторов, оказывающих влияние на здоровье населения.

Изучение влияния структурно-вещественных, геодинамических и пространственных параметров литосферы на биоту потребовало оценки степени влияния этих параметров. Известно, что наибольшие временные изменения геофизических параметров зафиксированы на границах геоблоков, представленных разломами, разуплотненными зонами, зонами повышенного напряжения (геоактивными участками). В пределах подобных территорий неоднократно наблюдались последствия геодинамических активизаций [Лунина, Гладков и др., 2005, 2006], в результате чего данные участки могут быть объектами мониторинга геологических и геофизических процессов и степени их воздействия на биологические системы. При этом, комплексное геологическое, геофизическое и геохимическое исследование активизированных участков разломов, дополненных методами биоиндикации становится актуальным направлением в области изучения влияния геологических процессов на биосистемы.

Современное развитие естественнонаучного направления привело к необходимости комплексного анализа природных и техногенных характеристик, что инициировало появление новой науки – экологической геологии.

Учитывая возможности экологической геологии как нового направления геологической науки, изучающей экологические функции литосферы, закономерности их формирования и пространственно-временного изменения под влиянием природных и техногенных причин в связи с жизнью и деятельностью биоты и, прежде всего, – человека [Трофимов, Зилинг, 2002]. В данной работе показывается взаимосвязь геологических характеристик среды, отражающихся на условиях жизни биоты, ее состоянии, безопасности и комфортности проживания человека.

В настоящее время изучение роли эколого-геологического фактора в формировании зон с аномальной экологической обстановкой становится все более актуальной. В связи с высоким уровнем и определенным спектром природных воздействий данные явления не проходят бесследно для растений и других биологических систем. В общем случае геоактивные участки земной коры обладают определенными (дискомфортными или благоприятными) свойствами по отношению к биоте. С ними связывают повышенную заболеваемость населения, генетические отклонения, нарушения функционирования экосистем и другие явления [Мельников и др., 1994; Пронин, 1994; Вахромеев, 1995; Богословский, 2000; Сальников и др., 2006].

В процессе своей жизнедеятельности человек постоянно находится под воздействием электромагнитных полей различного генезиса и проживает на территории с различным геологическим строением. Поэтому состояние геологической среды в данной работе мы будем учитывать как степень геоактивности территории. Показателем комплекса внешних и внутренних свойств в этом случае будет интенсивность и динамика электромагнитных полей, общая вариация магнитных и радиационных полей и геологических процессов.

Нами выявлено, что особенности геологического строения района (рудные месторождения и проявления, разломы, интрузивные массивы) играют немаловажную роль, т.к. формируют в земной коре структуры, которые реагируют на внешние воздействия (солнечно-земные, лунно-земные воздействия) и их активность может оказывать влияние на биологические системы [Шитов, Достовалова, 2014].

В рамках региональных изучений были проведены комплексные исследования причин возникновения некоторых очагов распространения заболеваемости и возможного выявления их связи с подготовкой и протеканием Чуйского землетрясения и его афтершокового процесса при учете особенностей горной страны, которой является территория Республики Алтай.

В многочисленных работах показано влияние природных факторов на здоровье человека. Вопросы реагирования различных систем живого организма на изменения эколого-геодинамических процессов интенсивно рассматриваются различными исследователями (Московского государственного университета им.

М. В. Ломоносова, Института физики Земли РАН, Института динамики геосфер РАН, учеными СО РАН и др.). Выявлено, что в результате усиления геодинамических процессов происходят изменения уровня естественного электрического поля, появляются вариации проводимости среды, изменяются параметры инфразвука, электромагнитного поля и газовых составляющих, воздействующих на биологические системы не только в эпицентральной зоне землетрясения, но и за ее пределами. В ряде работ показано [Умидова и др., 1970], что хронические заболевания обостряются в период сейсмической активности, выявлены особенности клинического течения гипертонической болезни и коронарная недостаточность во время Ташкентского землетрясения 1966 г. По результатам многолетних исследований учеными СО РАМН выявлено наличие локальных участков земной поверхности (Горный Алтай, Хакасия, Якутия, Камчатка), в пределах которых в организме человека развиваются состояния адаптивного напряжения, возрастает частота патологических отклонений и уровень заболеваемости, повышается чувствительность к гелиогеофизическим факторам.

Произошедшее 27.09.2003 г. на территории Алтая Чуйское землетрясение оказало существенное влияние на динамику природных процессов, что могло обусловить усиление влияния комплекса природных характеристик на здоровье населения, для изучения этих закономерностей, и было проведено данное диссертационное исследование.

Известно, что подготовка крупного сейсмического события занимает десятилетия [Соболев, 2000]. Для того, чтобы показать форшоковую активизацию мы использовали данные мониторинга геологической среды с 2000 года, а данные по заболеваемости с 1996 года. При этом максимальная сейсмическая активность наблюдалась в конце 2003 – начале 2004 годов. Афтершоковый процесс продолжается по настоящее время.

Объект исследования – эколого-геологические системы территории Республики Алтай.

Предмет исследования – воздействия землетрясений и сопряженных с ними геологических процессов на экосистемы, в том числе и на здоровье человека.

Цель работы: выявление реагирования абиотических оболочек территории Республики Алтай на подготовку, событие и афтершоковый процесс Чуйского землетрясения, а также влияние изменений, связанных с этими процессами, на биологические системы, в том числе на медицинские показатели и общее экологическое состояние территории.

Основные задачи исследования:

1. Охарактеризовать особенности подготовки, события Чуйского землетрясения и его афтершокового режима Проанализировать эколого-геологические условия территории, 2.

испытавшей воздействие Чуйского землетрясения.

3. Выявить изменения в эколого-геологических условиях, произошедшие в результате Чуйского землетрясения.

4. Установить влияние изменений эколого-геологических условий при подготовке сильных землетрясений на здоровье детского населения Республики Алтай.

5. Проанализировать изменение динамики вызовов скорой помощи в результате подготовки и афтершокового процесса Чуйского землетрясения.

6. Изучить реакции сердечно-сосудистой системы человека на изменение геофизических характеристик в зонах разломов.

Положения, выносимые на защиту:

1. Установлены закономерности изменения большого комплекса геологических, геофизических, гидрогеологических, метеорологических процессов на территории Республики Алтай при подготовке крупного сейсмического процесса, заключающиеся во влиянии подготовки сейсмического события на эколого-геологические условия территории.

2. Установлено не известное ранее явление влияния изменений в абиотической компоненте среды, происходящих за 2-3 года до землетрясения, которые оказывают воздействие на здоровье человека, что объясняется подготовкой сейсмического процесса и связанными с ним изменениями в гидрогеохимическом составе подземных вод, повышением уровня радоновых эманаций и других параметров эколого-геологических условий.

3. При подготовке крупного землетрясения и его афтершокового процесса в населенных пунктах увеличивается количество вызовов скорой помощи, особенно по причине сердечно-сосудистых заболеваний. При этом, увеличивается степень коррелированности количества вызовов с метеорологическими, гелиогеофизическими характеристиками.

4. В результате пребывания человека в пределах активного разлома меняются параметры сердечно-сосудистой деятельности, проявляющиеся в изменении спектральных закономерностей частоты сердечных сокращений, обусловленных воздействием эманаций радиоактивных газов и влиянием изменения напряженности электрического поля в приземном слое атмосферы.

Научная новизна работы

1. Разработаны система оценки и критерии для выявления последствий воздействия геологических процессов на экологическое состояние территории Республики Алтай;

2. Впервые проведен комплексный анализ эколого-геодинамических условий сейсмоактивной территории Республики Алтай, показано влияние подготовки, события Чуйского землетрясения и его афтершокового процесса на различные геологические процессы.

3. Зафиксировано различное влияние социально-экономических условий, эколого-геологических условий и гелиогеофизических характеристик на состояние здоровья детского населения при подготовке Чуйского землетрясения и протекании его афтершокового процесса.

4. Впервые проведен анализ вызовов скорой помощи с учетом влияния подготовки и протекания крупного землетрясения и его афтершокового процесса.

5. Выявлено влияние зон активных разломов на деятельность сердечнососудистой системы человека.

Информационная база. Исследования проводились на основе следующих материалов: картографических материалов и баз данных по геологическому строению территории Республики Алтай, предоставленных ОАО «Алтай-Гео», Геофизической службой СО РАН, Институтом геологии и минералогии СО РАН;

метеорологическими характеристиками, полученными Государственным Комитетом по метеорологии и мониторингу окружающей среды по Республике Алтай; данными по медицинской статистике Респотребнадзора по Республике Алтай и по вызовам скорой помощи г. Горно-Алтайска. Значительная часть материалов, на которых основана работа, получена в результате самостоятельных полевых и аналитических исследований диссертанта, а также в ходе совместных работ с сотрудниками Томского государственного университета, института физики Земли РАН.

Личный вклад автора заключается в постановке проблемы, разработке методологии, получении, обработке и анализе большого массива данных по динамике эколого-геологических условий территории Республики Алтай.

Диссертация является многолетним (1996-2014 гг.) итогом научноисследовательских работ по изучению эколого-геологических условий территории Республики Алтай, в том числе их динамики в результате сейсмических процессов и влиянию на здоровье населения выполненных лично или при непосредственном участии автора. В основу исследования положен материал, полученный автором в ходе совместного изучения Чуйского землетрясения и его афтершокового процесса с сотрудниками ТЦ «Алтайгеомониторинг», Томского государственного университета. Проведена обработка, выполнен сравнительный и статистический анализ оползневых процессов в эпицентральной зоне Чуйского землетрясения. Осуществлена обработка и статистический анализ динамики макрокомпонентного и микроэлементного состава подземных источников и их изменения в результате подготовки Чуйского землетрясения и его афтершокового процесса. Создана станция мониторинга объемной активности радона в г. Горно-Алтайске, измерения ведутся с 2012 года. На основе данных сети гидрометеостанций Республики Алтай проведено изучение изменения метеопараметров при подготовке и протекании Чуйского землетрясения. Данные медицинской статистики по детской заболеваемости сопоставлялись с рассчитанными характеристиками эколого-геологическими условий по административным районам Республики Алтай, проведен многомерный анализ, который показал влияние изменения эколого-геологических условий на здоровье детского населения. В результате обработки данных по вызовам станции скорой помощи г.

Горно-Алтайска за 2002-2003 гг. (более 15000 вызовов) показано значимое увеличение количества вызовов перед землетрясением и в первые дни после землетрясения. Были организованы и проведены измерения характеристик сердечно-сосудистой системы волонтеров в пределах разломных зон.

Одновременно с этим осуществлялись геофизические работы по измерению вариаций магнитного поля и объемной активности радона.

Достоверность и обоснованность полученных результатов подтверждаются: корректной постановкой задач исследования, проведенных на междисциплинарной основе совместно с медиками и биофизиками; обширными результатами многолетних геоэкологических исследований автора на территории Республики Алтай; совпадением отдельных полученных результатов с данными других исследователей.

Диссертационная работа проводилась при поддержке ряда грантов:

Программа «Университеты России» (2001-2003, 2005 гг.), ФЦП «Интеграция»

(2003 г.), Минпромнауки РФ (2002 г.), Правительства Республики Алтай (2002гг.), Российского гуманитарного научного фонда (2007-2009 гг.), Российского фонда фундаментальных исследований (2005-2006, 2011-2014 гг.).

Теоретическая значимость работы.

Выявлены и охарактеризованы эколого-геологические условия, оказавшие влияние на здоровье населения Республики Алтай при подготовке Чуйского землетрясения.

Показано влияние радоновой активности связанной кислыми интрузиями и эффузивами и на динамику обращаемости детского населения.

Выявлена нелинейность реагирования здоровья детского населения Республики Алтай на слабые воздействия, связанные с подготовкой Чуйского землетрясения.

Обнаружено влияние разломных структур эпицентральной зоны Чуйского землетрясения на деятельность сердечно-сосудистой системы человека.

Разработана методика биоиндикационного картирования влияния участков активных разломов на сердечно-сосудистую систему человека с использованием холтеровских мониторов. Автором получены экспериментальные данные по динамике частоты сердечных сокращений в пределах различных разломных структур Алтая.

Внедрение. Результаты исследования использовались в ряде экологогеологических работ на территории в ряде организаций и ведомств Республики Алтай: ОАО «Алтай-Гео» (1996, 2006 г.), Республиканского центра по потребнадзору (2003-2005 гг.), Министерством природных ресурсов Республики Алтай (2004 г.). Для Министерства регионального развития Республики Алтай предложена геоинформационная система по ликвидации последствий Чуйского землетрясения. Диссертант участвовал в Программе по ликвидации последствий и мониторинга Чуйского землетрясения и его афтершокового процесса (совместно с ТЦ «Алтайгеомониторинг», Алтае-Саянским филиалом Геофизической Службы СО РАН, министерствами и ведомствами правительства Республики Алтай), в создании сейсмостанции «Горно-Алтайск» (совместно с Алтае-Саянским филиалом Геофизической Службы СО РАН).

Применяемые в настоящем исследовании подходы и методы позволили решать важные научно-практические задачи эколого-геологического обоснования принятия прямых управляющих решений Министерством регионального развития Республики Алтай, Министерством природных ресурсов Республики Алтай, администрациями административных районов. Производилась оценка масштабов и последствий воздействия на народно-хозяйственные объекты и их экологогеологические системы, таких как инфраструктура населенных пунктов, дорожная сеть, сеть линий электропередач, гидрогеологические условия и др. Проводились совместные исследования со специалистами Роспотребнадзора по Республике Алтай по изучению влияния эколого-геологических условий на здоровье человека.

Результаты работ используются в учебном процессе в Горно-Алтайском государственном университете.

Апробация. Результаты исследований и основные положения работы опубликованы в 160 печатных работах, в том числе в 15 статьях в ведущих российских журналах из перечня ВАК.

Материалы исследования докладывались на симпозиумах и конференциях:

Международном симпозиуме “Модели устойчивого развития Республики Алтай и стран Алтае-Саянского региона”, Горно-Алтайск, 1996; Международной конференции ИНТЕРКАРТО «ГИС для оптимизации природопользования в целях устойчивого развития территорий», 1998, 2004, 2008, 2011; Международной конференции «Экологическая геология и рациональное недропользование», Санкт-Петербург, 2000; Международной конференции «Физические проблемы экологии (экологическая физика)», Москва, 2001, 2004; Международной конференции «Радиоактивность и радиоактивные элементы в среде обитания человека, Томск, 2004; Международном симпозиуме «Гелиогеофизические факторы и здоровье населения», Новосибирск, 2005; Российской национальной конференции по сейсмостойкому строительству и сейсмическому районированию, Сочи, 2005; Международной научной конференции «Проблемы инженерной геодинамики и экологической геодинамики», Москва, 2006;

Международном симпозиуме «Контроль и реабилитация окружающей среды», Томск, 2006, 2010; Совещании по климато-экологическому мониторингу, Томск, 2007; юбилейных чтениях, посвященных 110-летию А. Л. Чижевского, СанктПетербург, 2007; Международной конференции «Климат и здоровье человека»

«Экофорум–2008». Санкт-Петербург, 2008; Международной научно-практической конференции «Многообразие современных геологических процессов и их инженерно-геологическая оценка», Москва, 2009; годичной сессии научного совета РАН по проблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрогеологии «Сергеевские чтения», Москва, 2009; Международной научно-практической конференции «Экологическая геология: теория, практика и региональные проблемы», Воронеж, 2011, Всероссийской научной конференции 2013;

«Экологический риск и экологическая безопасность», Иркутск, 2012.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 345 страницах машинописного текста, содержит 18 таблиц, 95 рисунков и состоит из введения, 7 глав, заключения и приложений с актами практического использования. Список литературы содержит 351 наименование.

Методология и методы исследования. В процессе исследования автор использовал теоретико-методологические положения экологической геологии, объединенные в единую систему, подчиненную решению эколого-геологических задач [Трофимов, 1999]. Представленная работа имеет междисциплинарный характер и связана не только с геологическими науками, но включает в себя методы изучения сопредельных наук: биологии, географии, медицины, биофизики, социологии [Атлас…, 1998, 2002, 2009, 2013]. Методологической основой данной работы послужили работы в области исследования экологогеологических систем Трофимова В. Т., Королева В. А., Зилинга Д. Г., Куриленко В. В., Косиновой И. И., Жигалина А. Д., Бгатова В. И., Сывороткина В. С., Барабошкиной Т. А., Мананкова А. В. комплексные междисциплинарные исследования А. Г. Гамбурцева, О. И. Аптикаевой, при изучении влияния геологических факторов на здоровье использовались работы российских и зарубежных исследователей (Slater L., Persinger M. A., Omori Y., Freund F., Kirschvink J. L. и др.).

С использованием стандартных методик, совместно с сотрудниками Томского государственного университета, было проведено изучение функционирования сердечно-сосудистой системы человека в пределах активных разломов.

Конкретные сведения о методике полевых работ и обработке данных приведены в главе 3.

Перечисленные подходы и методы позволяют решать важные научнопрактические задачи: обоснования принятия прямых управляющих решений административными органами, областными и районными комитетами по охране природы, оценки масштабов и последствий воздействия на эколого-геологические системы народно-хозяйственных объектов, а также исследования влияния эколого-геологических условий на животный мир и здоровье человека.

Благодарности. Автор выражает глубокую признательность д.г.-м.н., профессору В. Т. Трофимову за постоянное внимание, всемерную поддержку, советы и замечания при написании диссертации. Автор искренне благодарен коллективам Алтае-Саянского филиала Геофизической службы СО РАН, Института геологии и минералогии СО РАН, Государственной службы по метеорологии и мониторингу окружающей среды по Республике Алтай, Роспотребнадзора по Республике Алтай, станции скорой помощи г. ГорноАлтайска и Томского государственного университета за предоставленные фактологические данные для анализа и эколого-геологической интерпретации междисциплинарных данных. Автор выражает благодарность коллективам кафедры инженерной и экологической геологии геологического факультета Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова, сотрудникам Горно-Алтайского государственного университета, ТЦ «Алтайгеомониторинг», института физики Земли РАН за консультации и критику в процессе работы над диссертацией.

Глава 1. Состояние проблемы изучения влияния эколого-геологических факторов на биологические системы Изучение неоднородности земной коры было заложено еще в 1950-х годах XX века.

В работах Г. А. Гамбурцева рассматривается неоднородность земной коры, где каждый блок коры проявляет себя как отдельный элемент, со своей массой, упругими и вязкими свойствами [Гамбурцев, 1960]. Данные блоки образовались при дифференциации прочности отдельных участков земной коры, при этом на границах блоков образовывались так называемые ослабленные зоны.

При медленном движении блоков относительно друг друга нарастают напряжения, которые при некоторой величине разряжаются в сейсмические события [Гамбурцев, 2007].

В работах М. А. Садовского блоки земной коры рассматриваются как открытая система неоднородностей разного порядка, взаимодействующая между собой и другими геосферами [Садовский, Писаренко, 1991].

В последние десятилетия сформировалась новая научная дисциплина – экологическая геология [Теория и методология…, 1997]. В рамках экологической геологии изучаются и описываются прямые связи в системе литосфера (или техногенно измененная литосфера) – биота. При этом экологические функции литосферы определяются как «многообразие функций, определяющих и отражающих роль и значение литосферы, включая подземные воды, нефть, газы, геофизические поля и протекающие в ней геологические процессы, в жизнеобеспечении биоты и, главным образом, человеческого сообщества»

[Жигалин, 2002; Куриленко, 2003; Трансформация экологических..., 2006;

Трофимов, Харькина и др., 2008].

Среди экологонаправленных параметров принимается во внимание ряд геологических и геофизических показателей:

разломы, разноплотностные контакты геологических тел, сильноградиентные магнитные аномалии, наличие рудных тел. Известно, что геологические факторы среды определяют закономерности распределения и эволюции экосистем, качество среды обитания человека. К факторам воздействия относятся геохимические и геофизические аномалии, неоднородности земной коры:

разломные зоны, скопления рудных полезных ископаемых и подземных вод, изменение напряжений горных пород и т.п. К этим аномалиям, в связи с их относительной редкостью, живые организмы эволюционно не адаптированы [Косинова, Барабошкина и др., 2009].

Геохимические поля, отражающие вещественный состав геологических образований верхней части литосферы, могут создавать геохимические аномалии, формирующие через пищевые цепочки эндемические заболевания [Барабошкина, 2002; Baraboskina, 2003]. Геофизические поля (магнитные, электрические, гравиметрические, радиационные), создаваемые геологическими телами, зонами тектонических нарушений, погребенными речными долинами и другими неоднородностями литосферы, могут формировать очаги повышенной заболеваемости и проявления функциональных расстройств живых организмов в частности, воздействуют на нервную систему, кроветворные органы, психику [Виноградов, 1955; Мельников и др., 1994; Богословский, 2000; Трифонов, Караханян, 2004]. Малоизученным пока фактором воздействия на биоту является активизация естественных геофизических полей в зонах разломов и в геологических неоднородностях в результате ионосферных явлений, электромагнитных и низкочастотных излучений [Yasui, 1973; St-Laurent et al, 2006]. Прямым признаком активизации естественных геофизических полей являются природные самосветящиеся образования, широко проявленные на изучаемой территории [Дмитриев, 1998; Шитов, 1999]. Природные самосветящиеся образования (ПСО), как показывают исследования последних лет [Дмитриев, 1998], весьма разнообразны по генезису, характеру проявления и условиям образования.

Их можно условно разделить на несколько групп:

оптоатмосферные явления, световые явления при землетрясениях, метеоявления, шаровые молнии, ПСО как следствие солнечно-земных и геологических процессов. Анализ проявления ПСО свидетельствует об активизации данных процессов в регионах, характеризующихся определенным геологическим строением: крупные месторождения и проявления полезных ископаемых, кристаллические щиты, активные разломы. Достаточно уверенная привязка ПСО к разломам указывает на значительную роль литосферных процессов в их образовании и пространственном распределении.

Природные самосветящиеся объекты характеризуют высокую энергоактивность и генетически связаны с метеопараметрами, геологическим строением. Эти взаимосвязи выявлены на основании экспедиционных наблюдений, регистраций и опроса очевидцев (идентичные и/или одновременные события). Основой изучения энергоактивных участков земной поверхности явились работы по изучению электромагнитных предвестников землетрясений [Воробьев, 1974, Поиск электромагнитных..., 1988; Арефьев, Заверткин, Сальников, 2001].

Так, выявлено, что в процессе подготовки землетрясения происходит накопление упругих напряжений [Воробьев, 1974, 1977; Воробьев, Самохвалов и др., 1976; Садовский, Соболев и др., 1979; Гохберг, Моргунов и др., 1985;

Гамбурцев, 2007]. Релаксация напряжений обусловлена диффузионноразрывными процессами и с определенного момента преобладает над накоплением напряжений. При этом начинается необратимый процесс разрушения горных пород, показателем которого является аномальное поведение физических полей зоны очага. Как правило, эпицентральная зона совпадает с максимумом излучения электромагнитного излучения. В ряде случаев возможна передача напряжений и переизлучение электромагнитного излучения по тектонически сопряженным зонам на существенное расстояние [Сытинский, 1997].

На заключительной стадии подготовки землетрясения напряженность электрического поля в эпицентральной области достигает значения достаточного для возникновения микропробоев в атмосфере. Наличие ионизированной области над эпицентром может изменять условия распространения атмосфериков над сейсмоактивным районом [Фаткулин, Гайворонская и др., 1987]. Вынос энергии из земных недр осуществляется по ослабленным участкам земной коры – тектоническим нарушениям. При этом энергия высокочастотных колебаний рассеивается в крупных разрывных нарушениях, внося электромагнитный вклад в местный эндогенный тепловой поток, а энергия низкочастотных волн выводится по тому же волноводу в атмосферу, где расходуется на атмосферные явления. В таких зонах наблюдается выделение газов (ртути, радона), избыточной плотности зарядов, а также появление аномальных атмосферных явлений [Fidani, 2010].

Очень важно вести исследования радоновой концентрации относительно сейсмической активности. Регулярные измерения содержания радона на линии активных геологических разломов могут помочь в картировании активных тектонических структур. Альфа-частицы с энергией порядка 5,49 МэВ, испускаемые радоном, ионизируют молекулы воздуха [Pulinets et al., 1997]. Вновь образованные ионы вступают в плазмохимические реакции, образуя новые соединения. Эти соединения или конечные ионы становятся центрами конденсации водяного пара, всегда присутствующего в атмосфере. Выделение энергии в атмосферу приводит к повышению температуры воздуха. Несмотря на то, что увеличение концентрации радона в воздухе весьма незначительно, энергетическая эффективность процесса ионизации настолько высока, что эти изменения приводят к вариациям параметров атмосферы, регистрируемым с помощью как наземной метеорологической аппаратуры, так и методами дистанционного зондирования с борта искусственных спутников Земли [Pulinets, Ouzounov, 2010].

Вышеприведенные исследования выявили большой уровень электромагнитных и сейсмических энергий, выделяемых при геологических процессах. В связи с высоким уровнем и определенным спектром природных воздействий это не проходит бесследно для растений и других биологических систем, в том числе и для здоровья человека.

Существенным показателем влияния одного процесса на другой является сопоставление их временных характеристик, их спектров и спектральновременной анализ. Классическим примером подобных исследований является работа, осуществляемая под руководством А.Г. Гамбурцева по созданию Атласа временных вариаций природных антропогенных и социальных процессов [Атлас…, 1998; 2009; 2013]. С точки зрения изучения влияния землетрясений на различные природные процессы представляют интерес работы по изучению динамики оползневых процессов [Кюнцель, 1998], вариации уровня подземных вод и состава подпочвенных газов [Гамбурцев, Гусев и др., 1998], изучению возможных причин корреляций между сейсмической активностью и средними годовыми температурами на поверхности Земли [Ананьин, Фаддеев, 2002].

Известно, что зоны геодинамической активизации имеют аномальные характеристики геохимических, геофизических, эманационных полей, параметры которых меняются во времени и пространстве, оказывая влияние не только на минеральную часть геосреды, но также и биологическую (развитие и состояние микроорганизмов, растений, животных, людей) [Трофимов, Зилинг, 2002;

Малышков, Малышков, 2007].

Имеются факты, свидетельствующие в пользу того, что геологическая среда в целом, а также ее основные компоненты определяют экологические условия территории и могут рассматриваться как факторы, ограничивающие хозяйственную деятельность человека и регламентирующие интенсивность взаимодействия человека с природой [Экологические…, 2000]. Представляет интерес изучение вариаций медицинских показателей при сильных землетрясениях и в их афтершоковый период [Умидова и др., 1970; Takakura et al., 1997; Ананьин, 2000; Lai et al., 2000; Matsuoka et al., 2000; Parati et al., 2001; Kario et al., 2003; alciolu et al., 2003; Sokejima et al., 2004; Chen et al., 2007].

Важнейшим направлением современной науки является изучение ритмов в медицине [Галичий, Степанова, 2013]. Роль времени суток, сезона, характеристики солнечной и геомагнитной активности, параметры ионосферы имеют существенное значение в возникновении заболеваний и лечении больных [Агаджанян, Скальный, 2002; Дмитриева, Чуркин и др., 2002; Бреус, Конрадов, 2002]. Изучение колебательных характеристик кардиограмм, энцефалограмм, применение современных методов их обработки позволяют получать новые сведения о деятельности сердца, мозга и других органов человека [Стрелец, Новотоцкий и др., 2002; Гурфинкель, Канониди и др., 2002; Куклин, Михалевич и др., 2013]. Большое количество исследований проводится по изучению влияния различных факторов (в том числе и солнечно-земных взаимосвязей) на динамику вызовов скорой помощи в разных регионах России [Черешнев, Гамбурцев и др., 2013; Гамбурцев, Сигачев и др., 2013; Аптикаева, Гамбурцев и др., 2013; Немцов, Гамбурцев, 2013].

В настоящее время в результате совместных биофизических и геологогеофизических исследований выявлено, что на изменения в биологических системах могут оказывать влияние аномальные характеристики геофизических полей, геохимические аномалии, активные тектонические структуры (разломы), связанные с зонами повышенной проницаемости и напряжений земной коры, а также другие факторы [Богословский, 2000; Жигалин, 2002]. В их пределах растения, животные и человек испытывают стрессовое воздействие, приводящее к возникновению различных функциональных расстройств, которые снижают сопротивляемость организма к заболеваниям [Мельников и др., 1994;

Флоринский, 2001; Березин и др., 2003; Трифонов, Караханян, 2004].

Комплексная характеристика различных геологических и геофизических процессов позволяет существенно увеличить анализ динамики изменения геофизических полей.

Проблемы влияния локальных геологических участков на здоровье человека в настоящее время привлекают большое внимание геофизиков, медиков и физиологов [Скавинский, Шитов и др., 1992; Шитов, 2005; Марченко, Мамаев, 2005; Трофимов, 2005; Марченко, 2007]. Так в результате проведенного нами в 1996 году совместно с сотрудниками Института биофизики НАН Беларуси, биохимического тестирования крови, было выявлено значимое изменение ряда параметров крови на участках разломных структур [Кабанов, Сальников, Шитов, 2000; Шитов, 2005].

В полевой период 2005-2006 гг. было произведено изучение влияния разломов на вегетативную деятельность человека. Исследования совершались при проведении геологической практики студентов Горно-Алтайского госуниверситета. При этом измерялись характеристики сердечно-сосудистой системы у 25 человек [Воронков, Шитов и др., 2007]. В результате было выявлено, что при нахождении в разломной зоне эпицентральной области Чуйского землетрясения характеризовались негативными ощущениями (головные боли, тошнота, сонливость). Физически зафиксировано увеличение пульса и изменение электропроводности точек акупунктуры в зонах разломов [Воронков, Шитов и др., 2007].

Таким образом, предварительно было показано, что некоторые разломные зоны оказывают влияние на функционирование организма человека.

Выводы по главе 1 Представленная работа находится в рамках новых подходов и 1.

концепций формирования физических полей, которые обусловлены нелинейными свойствами самоорганизованных, энергонасыщенных геосфер и их динамическими взаимодействиями. В данных концепциях учитываются связи между землетрясениями и различными процессами, межгеосферные процессы, солнечно-земные взаимодействия и другие характеристики.

Современные исследования наметили методологию и пути изучения 2.

влияния геолого-геофизических процессов на биологические системы.

Причинами изменения в характеристиках биоты могут выступать аномальные характеристики геофизических и геохимических полей, связанные как с их динамикой, так и с процессами геодинамической активизации территории.

Исследования отечественных и зарубежных ученых показали, что в 3.

результате сейсмической активизации могут значимо изменяться характеристики здоровья населения.

В результате активизации флюидных и газовых эманаций, 4.

происходящих в результате сейсмических процессов, локальные разломные зоны могут выступать в качестве участков воздействия на биоту.

Глава 2 Природные факторы, определяющие эколого-геологические условия Республики Алтай Общие сведения 2.1 Эколого-геологическая система характеризуется эколого-геологическими условиями – обстановкой, создаваемой комплексом современных морфологически выраженных геологических факторов, оказывающих влияние на особенности функционирования биоты, включая человека [Трофимов, 2009].

Многообразие геологических особенностей, рассматриваемых при экологогеологических исследованиях, не мешает выделить среди них комплекс самых важных, определяющих, которые в той или иной степени изучаются всегда. Этот комплекс включает в себя восемь составляющих, которые называются факторами (компонентами) эколого-геологических условий: 1) геологическое строение местности и характер слагающих ее пород; 2) рельеф; 3) гидрогеологические условия; 4) мерзлотные условия; 5) геохимические условия; 6) геофизические условия; 7) ландшафтные особенности; 8) современные геологические процессы [Трофимов, 2010]. Закономерное сочетание этих компонентов формирует эколого-геологический облик любого природного или техногенно измененного массива, региона, определяет его эколого-геологические условия. Именно эти компоненты формируют различные экологические свойства и функции литосферы.

Геологические процессы и сформированный в результате их активности геологический облик любого региона являются главными ландшафто-, почво- и климатообразующими факторами, которые в свою очередь определяют биологическое разнообразие и природную самобытность территории.

Геохимические и геофизические поля горных пород, как продукты геологической эволюции, определяют эколого-геологическую среду биотопов. В ходе геологического развития формируются месторождения полезных ископаемых, которые также создают определенную обстановку, влияющую на органический мир через геохимические особенности ландшафтов и геофизические поля. Таким образом, обеспечивается геохимическая, геофизическая и ресурсная функции литосферы [Трофимов, Зилинг, 2002; Трофимов, 2008].

С этих позиций понимание геологической эволюции Алтая, его геологоструктурных особенностей и металлогенической специализации позволяет правильно оценить эколого-геологическую систему изучаемой территории и ее влияние на биотопы и здоровье населения.

Выбор региона исследования – территории Республики Алтай – связан с уникальностью региона – его природными, в том числе сейсмическими, тектоническими, ландшафтными и другими свойствами, особенностями задач геомониторинга, ограниченного границами региона, а также системой управления регионом для социально-экономического развития и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций.

Характеристика рельефа 2.2 Характеристики рельефа и связанные с ним особенности природных условий предъявляют особые требования при проведении эколого-инженерных исследований. В связи с этим рассмотрим некоторые природные закономерности, оказывающие влияние на подобные исследования [СП 11-102-97, 1997].

В высокогорной местности рельеф существенно затрудняет условия жизни населения, снижает уровень транспортной доступности, способствует удорожанию стоимости строительства объектов, в связи с характеристиками рельефа ухудшается водообеспечение населения (нередко реки, врезанные в горные ущелья, оказываются недоступными для водопотребления).

В связи с тем, что железных дорог на изучаемой территории нет, реки не судоходны, воздушный транспорт практически не работает, основным и единственным видом транспорта является автомобильный. Поэтому качество и количество автодорог играют главенствующую роль в развитии экономики Республики Алтай. Сеть территориальных дорог республики составляет около трех тысяч километров и только 14,5 % из них имеют усовершенствованное покрытие. В Алтайском крае этот показатель – 27 %, а в России – 57 %.

Необходимо отметить, что 85 % дорог республики проходят в горной местности с сильно расчлененным рельефом. В связи со сложными природными условиями высоки затраты на дорожное строительство.

Особенностью горных территорий является и то, что население в процессе хозяйственной деятельности перемещается между вертикальными поясами. Если скотоводы равнинных степей или тундры кочуют в пределах одной или соседних природных зон, то скотоводы горных регионов в процессе перекочевок поднимаются на многие месяцы от мест своего проживания в горы через несколько природных поясов в гораздо более суровые природные условия. Также в течение рабочего дня вынуждены несколько раз подниматься и спускаться до 1000 м в условиях высокогорья, где атмосферное давление понижается на 1 мм рт.

ст. при подъеме на 10 м, что оказывает отрицательное влияние на здоровье человека, вызывает серьезные заболевания.

Республика Алтай – регион России, расположенный на юге Западной Сибири на границе с Китаем и Казахстаном (рисунок 1). Он представляет собой сложную систему хребтов, глубоких речных долин и широких межгорных котловин. Выделяются три цепи горных хребтов – южная, центральная и северная. Южную цепь составляют хребты Тигерецкий, Коксуйский, Холзун, Листвяга, Катунский и Южно-Чуйский. В центральной цепи находятся хребты Северо-Чуйский, Теректинский, Бащелакский, Ануйский, Чергинский и Семинский. В северной цепи выделяются хребты Айгулакский, Сумультинский, Иолго. Отмечается увеличение высоты гор и их протяжённость с севера на юг.

Абсолютные отметки территории колеблются в широких пределах – от 230 м (урез рек Катуни и Бии) до 4506 м (г. Белуха). Средняя высота территории оценивается в 2150 м при наиболее встречаемых высотах – 1500-2500 м.

Низкогорный рельеф преобладает в северной части территории, в административном отношении соответствуя Майминскому, Чойскому и Турочакскому районам. Абсолютные отметки вырастают от 300 до 1000 м.

Водоразделы обособлены широкими долинами рек Катуни, Бии и их притоков.

Среднегорье занимает центральную и западную части территории, в административном отношении соответствуя Шебалинскому, Чемальскому, Онгудайскому, Усть-Канскому и, частично, Усть-Коксинскому районам.

Среднегорный пояс представлен рядом хребтов северо-западного и субмеридионального простирания (Коксинский, Коргонский, Бащелакский, Ануйский, Чергинский и другие) с колебаниями абсолютных отметок от 400 м в долинах до 2000-2500 м на хребтах. Все разнообразие рельефа среднегорного пояса можно свести к двум основным типам рельефа: альпийскому среднегорью и гольцовому среднегорью.

Рисунок 1 – Карта-схема расположения района исследования

Высокогорный рельеф занимает более 30 % площади республики, а 2,5 % территории расположено на высоте 3000-4500 м. Наиболее высокие хребты – Катунский, Южно-Чуйский и Северо-Чуйский – интенсивно расчленены ледниками.

Оледенение в высокогорной части республики создало ледниковый рельеф, для которого характерны остроконечные вершины, разрушенные карами склоны и глубокие троговые долины. Относительные превышения вершин над днищами долин достигают 1500 м и более.

Высокогорная и среднегорная части покрыты таёжными лесами, поднимающимися до высот 1700 м, а в высокогорной части – до 2200 м.

Межгорные впадины расположены преимущественно на двух высотных уровнях. В среднегорном поясе в интервале высот от 800 до 1200 м находятся Уймонская, Канская, Урсульская, Абайская, Улаганская впадины. В высокогорном поясе днища котловин находятся в пределах высот от 1500 до 1900 м. Они представлены Чуйской, Курайской, Самахинской, Бертекской, Джулукульской впадинами.

Наиболее обширной котловиной является Чуйская впадина; ее абсолютные отметки колеблются в интервале 1750-1900 м, протяженность с запада на восток около 70 км, с севера на юг – около 40 км. В административном отношении это наиболее обжитая высокогорная впадина, в пределах которой проживает около 15 тыс. человек.

Все котловины включают в себя широкие речные долины. К коренным склонам котловин примыкают обширные присклоновые шлейфы и конуса выноса небольших постоянных и временных водотоков.

2.3 Геологическое строение Территория характеризуется весьма сложным геологическим строением [Нехорошев, 1958; Туркин, Федак, 2008], интенсивно проявленной разломной тектоникой и неотектоникой, разнообразной металлогенией, которые создают контрастные, нередко высокоинтенсивные геофизические поля: магнитные, электрические, гравиметрические, радиационные.

Республика Алтай, входящая в состав Горного Алтая, который в свою очередь структурно входит в западную часть Алтае-Саянской складчатой области, сложен мозаикой блоков, представляющих собой разновозрастные геосинклинально-складчатые системы [Добрецов и др., 1995; Берзин, Кунгурцев, 1996; Buslov et al, 1998] (рисунки 2-3). Современный облик рельефа территории определился образованием в палеогеновый период Чуйской, Курайской, Самахинской, Катандинской и других межгорных впадин. В течение палеогенчетвертичного времени в них существовал режим озерного осадконакопления.

Активная роль в формировании впадин принадлежала взбросо-надвиговым поднятиям горных хребтов в условиях слабого субмеридионального сжатия. В процессе поднятий хребтов происходили катастрофические сбросы озер межгорных впадин и формирование основных речных долин – Чуйской, Аргутской, Катунской, Чулышманской. Неотектонические движения осуществлялись после снятия ледниковой нагрузки [Богачкин, 1981].

Формирование современного геологического облика Горного Алтая связано с геодинамической эволюцией пространства Палеоазиатского океана в течение четырех циклов тектогенеза: байкальского (гадринского), каледонского, герцинского (варисцийского) и альпийского [Говердовский, 1994; Легенда, 1999].

Исходным моментом этой эволюции явился раскол в среднем рифее суперконтинента Пангеи на отдельные литосферные плиты (Сибирскую, Таримско-Китайскую, Восточно-Европейскую) и более мелкие террейны (Джунгарский и др.) [Говердовский, 1994]. В результате их раздвига образовался Палеоазиатский океан [Руженцев, Моссаковский, 1995]. В процессе эволюции пространства океана сформировался гигантский межконтинентальный УралоМонгольский структурно-тектонический пояс, сегментом которого является Центрально-Азиатский складчатый пояс, включающий в себя территорию Горного Алтая [Берзин, Кунгурцев, 1996].

Рисунок 2 – Геологическая карта территории Республики Алтай. При составлении карты были использованы материалы Геологической карты западной части АлтаеСаянского складчатой области масштаба 1:500000 [Геологическая карта…, 1973] c дополнениями [Туркин, Федак, 2008]. По материалам ВСЕГЕИ http://www.vsegei.ru/ru/info/gisatlas/sfo/altay/index.php Рисунок 3 – Легенда к геологической карте Республики Алтай Рисунок 4 – Тектоническая карта Республики Алтай [Туркин, Федак, 2008]. По материалам ВСЕГЕИ http://www.vsegei.ru/ru/info/gisatlas/sfo/altay/index.php Рисунок 5 – Легенда к тектонической карте территории Республики Алтай В геологическом строении территории республики принимает участие большое количество структурно-вещественных комплексов, которые в соответствии с их возрастом, составом, структурно-тектонической и геодинамической позицией могут быть рассмотрены как производные основных шести этапов геологического развития региона в составе соответствующих мегакомплексов.

К ним относятся (рисунки 4-5):

Позднерифейско-раннекембрийский (субокеанический) мега-комплекс.

Основой мегакомплекса являются породные ассоциации кремнистокарбонатной и кремнисто-карбонатно-глинистой формаций, базальттрахибазальтовой формации, менее развиты породы базальтовой и офиолитовой формаций с гипербазитами (чаганузунский комплекс) фрагментов океанической коры, формации рифогенных известняков.

Раннекембрийско-раннеордовикский (островодужный) мегакомплекс объединяет стратифицированные, интрузивные и метаморфические подразделения раннекембрийского (раннеостроводужного) субмегакомплекса и среднекембрийско-раннеордовикского субмегакомплекса. Вещественной основой раннеостроводужного субмегакомплекса являются осадочновулканогенные формации с развитием базальтоидов толеитовой, известковощелочной и, фрагментарно, бонинит-марианитовой серий.

Позднеостроводужный субмегакомплекс характеризуется широким развитием терригенных флишоидных толщ, на востоке площади фациально сменяющихся молассоидными отложениями.

Раннеордовикско-раннедевонский (пассивно-окраинно-континентальный) мегакомплекс включает в свой состав отложения, представляющие собой шельфовые образования с преимущественно карбонатно-терригенным и терригенным типом разреза, при этом достаточно широко развиты известняковые рифовые постройки, мелководные и прибрежно-лагунные фации.

Раннедевонско-раннекаменноугольный (активно-окраинно-континентальный) мегакомплекс. Вещественную основу данного мегакомплекса составляют породные ассоциации осадочно-вулканогенных формаций и соответствующих вулканических комплексов ранне-среднедевонского возраста.

Каменноугольно-юрский (позднеколлизионный) мегакомплекс включает пермо-триасовые и юрские интрузивные образования, развитые в южной и восточной части и представленные в своем основном объеме гранитоидными комплексами анорогенного типа, а также континентальные угленосные, существенно терригенные отложения. Последние на территории Горного Алтая развиты в ограниченном объеме в виде мелких наложенных впадин и грабенов на площади и на границах блоков более древних мегакомплексов.

Мезо-кайнозойский (внутриконтинентальный) мегакомплекс сложен в основном нелитифицированными рыхлыми отложениями различного генезиса.

По долинам рек широко развиты аллювиальные, аллювиально-озерные, а также флювиогляциально-аллювиальные отложения террасового комплекса, при этом последние рассматриваются некоторыми исследователями как "катафлювиальные" образования, созданные потоками прорывов ледниковоподпрудных озер последнего оледенения. Большой объем подразделений мегакомплекса, включающих органогенные и хемогенные фации, ледниковые и водно-ледниковые песчано-валунные отложения, сосредоточен в межгорных Уймонской, Курайской, Чуйской, Джулукульской, Бертекской котловинах. В низкогорных районах северо-восточной части региона фиксируется развитие каолинит-монтмориллонит-гидрослюдистых кор выветривания верхнемелпалеогенового и палеоген-неогенового возраста и покровных делювиальнопролювиальных и лессовидных суглинков (QIII-II).

2.4 Современные геологические процессы С точки зрения инженерно-геологического районирования (рисунок 6) территория Республики Алтай входит в состав Горного Алтая относящегося к Алтае-Саянскому региону, в пределах которого по морфометрическому и морфогенетическому признаку выделяются 4 области – предгорье, низкогорье, среднегорье и высокогорье. Районы выделяются по преобладающим стратиграфо-генетическим комплексам пород, в основном мезо-кайнозойского (внутриконтинентального) мегакомплекса. Развитие и активизация современных геологических процессов на территории тяготеют к районам с широким развитием аллювиальных комплексов различного возраста (гидродинамическая группа процессов); озерно-ледниковых комплексов (геокриологическая и гравитационная группа процессов); склоновых комплексов (гравитационная группа процессов). Эти процессы испытывают активизацию в эпицентральной зоне землетрясения, доминирующие типы активизировавшихся процессов представлены процессами гравитационной (оползни) и геокриологической (наледи, подтопление) групп.

На изучаемой территории, учитывая специфику горной страны, выделяются следующие современные геологические процессы: подвижные осыпи и обвалы, снежные лавины, оползни, сели, эрозионные процессы, карст, заболачивание, засоление.

Обвально-осыпные процессы распространены в высокогорных и среднегорных участках, на крутых (более 45-60 градусов) склонах, сложенных скальными и полускальными породами в пределах Катунского, ЮжноЧуйского, Северо-Чуйского, Шапшальского хребтов. Обвалы и осыпи наибольший ущерб приносят дорожной сети.

Снежные лавины распространены в среднегорных и высокогорных участках, слабозалесенных, с крутизной склонов более 20 градусов.

Оползневые процессы встречаются ограничено в связи с широким распространением скальных пород. Они приурочены к склонам речных долин, имеющих покров существенно-глинистых четвертичных отложений.

Сели распространены в основном в пределах Катунского, СевероЧуйского хребтов и связаны с сильными дождями или интенсивным снеготаянием.

Эрозионные процессы в основном представлены боковой эрозией, широко встречающейся в долинах малых и средних рек, данные процессы наиболее полно изучены в Майминском и Усть-Коксинском районах.

Карст встречается на карбонатных породах кембрийского и силурийского возраста в пределах Бащелакского, Коргонского, Теректинского, Катунского хребтов.

Заболачивание проявляется локально, в основном в пределах пойм и низких террас речных долин. Выявлено и описано более 200 участков Рисунок 6 – Схема инженерно-геологического районирования территории Республики Алтай [Достовалова, 2005] заболоченных земель и болот. Большинство из них расположено в низкогорной зоне республики, на абсолютных отметках менее 1000 м. Засоление возникает вследствие близкого расположения к поверхности уровня грунтовых вод в обстановке преобладания испарения над осадками. Распространено в межгорных котловинах, особенно в Чуйской, Курайской, Уймонской.

Инженерно-геологическая характеристика территории очень важна при тех изменениях, которые происходили при подготовке Чуйского землетрясения и его афтершокового режима. Она является отражением геологических факторов, которые контролируют устойчивость возводимых инженерных сооружений и определяют изменение в верхних горизонтах [Панюков, 1968; Экологогеологические…, 2007].

2.5 Особенности распространения многолетнемерзлых пород Особым критерием в оценке эколого-геологических условий территории является наличие сплошной или островной мерзлоты [СНиП 2.02.04-88, 1990;

Трофимов, 2010]. На территории Республики Алтай выделяются участки с сезонным промерзанием грунтов и площади развития островной вечной мерзлоты (рисунок 7).

Своеобразие геокриологических условий территории связано с ее южным положением и принадлежностью к зоне перехода от океанического типа теплообмена к континентальному [Конищев, Лебедева-Верба и др., 2005]. В связи со сложными орографическими условиями широко и неравномерно распространены сезонно-мерзлые, многолетнемерзлые и многолетнеморозные породы [Луговой, 1970; Розенберг, 1977; Горбунов, 1983; Геокриология…, 1989].

Практически сплошное распространение криолитозона имеет на юго-востоке и востоке территории (рисунок 7). В направлении на запад и северо-запад сплошное развитие криолитозоны сменяется прерывистым островным развитием и далее зоной сезонного промерзания горных пород, расположенной вдоль северных и западных окраин территории. Пояс сезонного промерзания занимает порядка 55 % территории региона [Конищев, Лебедева-Верба и др., 2005].

Рисунок 7 – Схема распространения многолетнемерзлых пород Республики Алтай [Розенбург, 1989] При сезонном промерзании озерно-болотных, пойменных и других увлажненных отложений происходит морозное пучение грунтов [Грунтоведение, 1971; Грунтоведение, 2005]. Величина морозного пучения может достигать 10% толщины слоя морозного промерзания. В некоторые годы высота пучин достигает 5-11 см. Криогенные процессы широко развиты на площади распространения островной мерзлоты, граница которой находится на высоте 2200-2500 м. Так, термокарст развит в межгорных котловинах. Он приводит к образованию термокарстовых воронок, западин, озер. При оттаивании мерзлого грунта происходят оползневые явления, процессы солифлюкции, десерпции, дефлюкции.

При их большой активности формируются солифлюкционные шлейфы, нагорные террасы, нивально-эрозионные ложбины, происходит рост каров. Эти процессы совместно с другими формируют каменные потоки и глетчеры по долинам, а в пределах высокогорных плато и плоских водоразделов образуют каменные кольца и многоугольники. Вечная мерзлота, как и сезонно промерзающие грунты, подвержена морозному пучению. Этот процесс отмечается в пределах высокогорных впадин (Чуйской, Джулукульской, Бертекской), а также на плоских водоразделах и плато. Величина и сила пучения зависит от мощности и увлажненности деятельного слоя. Вечномерзлые породы характерны для южной части территории, островная мерзлота встречается и в Центральном Алтае.

Неблагоприятные гидромерзлотные условия (широкое развитие криогенных и посткриогенных процессов, заболачивание) резко повышают сложность и стоимость дорожно-строительных работ [СНиП 2.02.04-88, 1990].

Доминирующие типы экзогенных геологических процессов (ЭГП) в полях распространения нескальных пород представлены процессами гидродинамической группы (эрозия, сели), гравитационными процессами и геокриологическими процессами (наледи, подтопление).

Крайне важна инженерно-геологическая роль современного оледенения Алтая, от которого зависят водный режим большинства рек, их эрозионная деятельность, выветривание горных пород и многие другие явления.

Существенное влияние на формирование инженерно-геологических условий края оказывает интенсивная хозяйственная деятельность человека, которая часто способствует ускоренному развитию ряда неблагоприятных современных геологических процессов и явлений.

2.6 Специфика гидрогеологического строения территории В гидрогеологическом плане изучаемая территория находится в пределах юго-западной части Алтае-Саянской гидрогеологической складчатой области (АС ГСО) [Гидрогеология…, 1972].

Алтае-Саянская гидрогеологическая складчатая область характеризуется приподнятым и расчлененным рельефом, преимущественным обилием осадков, интенсивной дислоцированностью и метаморфизмом мощных толщ осадочных и вулканогенных пород, в основном, палеозойского или более древнего возраста.

Подземные воды приурочены, главным образом, к верхней выветрелой трещиноватой зоне пород различной стратиграфической принадлежности и литологического состава.

На изучаемой территории значительное развитие получили трещинные и трещинно-карстовые воды верхней зоны выветривания и более глубокие трещинно-жильные воды. В глубоких (до 1000 м) межгорных впадинах, выполненных рыхлыми, чаще всего песчано-гравийно-галечными кайнозойскими отложениями, заключены напорные поровые и порово-пластовые воды с характерными для артезианских бассейнов условиями залегания, формирования и стока. Эти межгорные замкнутые артезианские бассейны (Курайский, Чуйский, Уймонский, Усть-Канский и др.) занимают незначительные площади среди бассейнов стока трещинных и трещинно-карстовых вод.

В пределах наиболее изученного Чуйского бассейна выделяются несколько водоносных горизонтов и комплексов четвертичного, неогенового и палеогенового возраста, залегающих горизонтально в центральной части и субгоризонтально в краевых частях, что обусловлено тектоническими причинами.

Водоносные горизонты и комплексы разделены в своем большинстве мощными пачками глинистых пород одного возраста с горизонтами, что обусловливает большие напоры подземных вод.

В центральной части Чуйской впадины присутствует островная многолетняя мерзлота. Кровля мерзлых пород вскрывается на глубинах 2-15 м, их мощность от 30 до 75 м. Через зоны таликов происходит разгрузка подземных вод нижележащих водоносных горизонтов в вышележащие [Масленников, 1971].

В пределах А-С ГСО на территории выделяются два водоносных этажа.

Верхний этаж сложен рыхлыми мезозойско-четвертичными отложениями.

Это в основном четвертичные отложения, развитые в долинах рек и на склонах горных массивов. Небольшие площади отложений мезозойских приразломных впадин представлены триасовыми отложениями в Пыжинском грабене; юрскими в Аржанской, Яхансоринской и Луговской впадинах.

Нижний водоносный этаж представлен осадочными, вулканогенными, осадочно-вулканогенными и метаморфизованными образованиями широкого возрастного диапазона от девонского до протерозойского возраста, обводненными преимущественно в верхней трещиноватой зоне (до 200 м).

Водоносными образованиями (обводненные участки массивов) преимущественно в зонах нарушений и трещиноватости являются терригенные, карбонатные, осадочно-вулканогенные, метаморфические и интрузивные породы.

В Чуйском (площадь 2100 км2) и Курайском (площадь 300 км2) артезианских бассейнах, расположенных на абсолютных отметках 1600-1800 м, для целей водоснабжения сел Кош-Агачского района используются палеогеннеогеновые отложения: туерыкская (N1 tr), кош-агачская (Р3 - N1 кa) и четвертичные отложения. Водовмещающие отложения свит представлены аллювиальными озерными глинами, алевролитами, песками, галечниками, гравием, песками и бурыми углями, известняками.

Водоносный комплекс верхнечетвертичных – современных аллювиальных, пролювиальных, делювиальных моренных отложений распространен как в артезианских бассейнах, так и в долинах рек Бии, Катуни, Чуи, Чарыша, Песчаной, Ануе и их притоках. Водоносными являются валунно-галечниковые отложения, дресва, галечники с песком и валунами с песчаным и иногда песчаноглинистым заполнителем. Водовмещающие породы протягиваются узкими полосами вдоль речных русел. Мощность обводненной части разрезов колеблется от 5 до 20-73 м. Подстилается комплекс трещиноватыми породами палеозоя, аллювиальными глинами, на отдельных участках многолетнемерзлыми четвертичными и неогеновыми породами (в артезианских бассейнах). Кровля последних, по наблюдениям Алтайской гидрогеологической партии, в пределах межгорных впадин залегает на глубине 2-15 м. Мощность промороженных песчано-гравийных глинистых пород 40-75 м.

Водоносный комплекс средне-верхнечетвертичных, ледниковых, озерноледниковых и флювиогляциальных отложений распространен преимущественно в пределах межгорных артезианских бассейнов и приурочен к песчано-гравийногалечным образованиям. Воды залегают обычно в основании мореных суглинков с дресвой и валунами. Мощность обводненных пород изменяется от 6 до 150 м.

Степень водообильности отложений невелика из-за наличия в составе водовмещающих пород значительного количества суглинисто-глинистых фракций. Дебиты скважин составляют 0,15-8,3 л/сек при понижениях уровня на 0,5-50 м. Нижняя часть комплекса при расположении его в области развития многолетнемерзлых пород проморожена и образует совместно с нижележащими и промороженными неогеновыми отложениями своеобразный водоупор мощностью до 40-75 м [Кац, Достовалова, 2010].

Воды средне-верхнечетвертичых отложений гидрокарбонатные кальциевые с минерализацией 0,1-0,4 г/л.

Водоносный горизонт нижне-среднемиоценовых отложений (туерыкская свита) установлен и изучен на территории Чуйского межгорного артезианского бассейна [Масленников, 1971; Гусев, 1991]. Водовмещающие пески, дресва, гравий, галечники, валуны мощностью 3-35 м этажно располагаются в 400-600 метровой толще песчано-глинистых образований. Иногда количество водовмещающих прослоев достигает 4-7. Верхним водоупором помимо одновозрастных глин в центральных частях бассейна служат многолетнемерзлые породы. Подстилающий водоупор представлен глинистыми толщами олигоценмиоцена.

Водоносный комплекс олигоцен-миоценовых отложений (кош-агачская свита) известен в разрезе Чуйской и Курайской межгорных впадин и слабо изучен. Единичными скважинами водосодержащие породы вскрыты на глубине 157-633 м. Водовмещающие пески, песчаные и гравийно-галечные горизонты (10м) залегают среди толщи глин, мергелей, алевритов и бурых углей общей мощностью 200-250 м. С глубиной и по мере удаления от горного обрамления песчанистость разреза уменьшается.

Воды высоконапорные (до 146-189 м), самоизливающиеся;

пьезометрические уровни превышают поверхность земли до 29 м.

Водообильность отложений зависит от их гранулометрического состава, удельные дебиты скважин варьируют от 0,1 до 1,1 л/сек.

По химическому составу воды олигоцен-миоценовых отложений гидрокарбонатные кальциевые невысокой минерализации (до 0,1-0,3 г/л) в присклоновых частях бассейна и солоноватые (до 1,37 г/л) гидрокарбонатносульфатные натриевые – в центральных.

Водоносный комплекс девонских образований распространен довольно широко и приурочен к вулканотектоническим депрессиям и прогибам.

Водовмещающие породы средне-верхнедевонских водоносных комплексов (урсульская, юстыдская серии) представлены осадочными и терригенными отложениями (песчаники, алевролиты, сланцы).

Мощность обводненных участков водоносных зон варьирует от 12 до 276 м, удельные дебиты при понижениях от 2-80 м составляют 0,01-2,8 л/сек. В прибортовых частях Чуйского бассейна, на участках многолетнемерзлых пород устанавливается самоизлив из водоносных зон среднедевонских пород.

Минерализация водоносных зон варьирует от 0,15 до 0,77 г/дм3.

Водовмещающие образования средне-нижнедевонских комплексов (нирнинская, онгудайская, саганская, куратинская, аксайская и талдудюргунская свиты) представлены осадочно-вулканогенными породами – вулканитами от кислого до основного состава, песчаниками, алевролитами, известняками.

Мощность обводненной части комплекса зависит от различной степени трещиноватости, литологического состава и варьирует от 4 до 120 м. Удельные дебиты скважин изменяются от 0,01 до 6,9 л/сек, при понижениях от 1 до 76 м.

Водоносный комплекс нижнедевонских отложений развит незначительно в пределах Ануйско-Чуйского прогиба. Водовмещающие отложения представлены песчаниками, алевролитами и конгломератами. Мощность обводненной части разреза составляет 14-70 м, удельный дебит скважин 0,1-1,4 л/сек, при понижении 2-10 м.

Водоносные комплексы ордовикско-силурийских отложений распространены в Ануйско-Чуйском, Лебедском прогибах и Улаганской впадине.

Водовмещающие отложения ордовикско-силурийских комплексов (ануйская, еринатская, сретинская серии) представлены карбонатнотерригенными и терригенными породами (известняки, песчаники, алевролиты, реже конгломераты). Мощность обводненной части комплекса составляет 4-96 м, удельные дебиты колеблются от 0,02 до 5,3 л/сек, при понижениях от 0,5 до 41 м.

Минерализация вод ордовикско-силурийских отложений колеблется от 0,2 до 0,86 г/дм3. Подземные воды ордовикско-силурийских отложений используются для хозяйственно-питьевых целей в Усть-Канском, Улаганском и Турочакском района.

Воды зоны трещиноватости кембро-ордовикских и кембрийских отложений связаны с флишоидными толщами метаморфизованных глинистых сланцев, алевролитов и песчаников. Обводненность пород неравномерная и зависит от наличия тектонических ослабленных участков. Среди литологических разностей наибольшей открытой трещиноватостью, а, следовательно, и водообильностью, обладают песчаники, особенно в зонах разломов. В целом обводненность кемброордовикских отложений слабая. Мощность обводненной части водоносных зон варьирует от 3 до 148 м, удельные дебиты 0,02-4,4 л/сек, при понижении 0,6-68 м.

Дебиты естественных выходов подземных вод, не связанных с разломами, не превышают 0,1-0,2 л/сек.

На участках развития многолетнемерзлых пород притоки и горные выработки Акташского ртутного месторождения за счет подмерзлотных вод кембро-ордовикских отложений устойчивы и не превышают 13-14 л/сек (абс. отм.

2472 м). В выработке, пройденной в мерзлой зоне (абс. отм. 2570-2603 м), притоки до 3-5 л/сек наблюдались только в период положительных температур воздуха, а в зимнее время снижались до 0,03 л/сек [Путято, Секледцов, 1968].

Воды зоны трещиноватости среднекембрийских отложений (устьсеминская, сугашская свиты) связаны с верхней наиболее выветрелой частью разреза мощностью до 136 м, сложенной вулканитами среднего и основного состава, песчаниками, туфопесчаниками, мергелями, конгломератами, известковоглинистыми сланцами и известняками. Породы значительно метаморфизованы и интенсивно дислоцированы. Дебиты многочисленных родников, выходящих из нижне-верхнекембрийских отложений, изменяются от 0,14-0,3 до 4,5-10 л/сек.

Расходы до 1 л/сек характерны для площадей распространения песчаносланцевых разностей. На участках развития карбонатных пород и по зонам тектонических нарушений дебиты родников возрастают до 15 л/сек и более.

Удельный дебит одиночных скважин варьирует от 0,01 до 2,77 л/сек при понижении 3-68 м.

Воды зоны трещиноватости венд-кембрийских отложений (эсконгинская и манжерокская свиты), занимающие значительные площади в центральной части Горного Алтая, содержат в верхней выветрелой, трещиноватой и закарстованной зоне (до 100 м) грунтовые трещинные и трещинно-карстовые воды. Значительная дислоцированность и химически чистый состав кембрийских известняков способствуют развитию в них карстовых процессов. Водовмещающие породы представлены известняками, доломитами, песчаниками, сланцами, силицилитами и основными эффузивами. Мощность обводненной части венд-кембрийских отложений варьируется от 0,3 до 120 м, удельные дебиты колеблются весьма широко – от 0,01 до 50 л/сек, при понижениях от 0,7 до 112 м.

Воды по составу гидрокарбонатные кальциевые, минерализация составляет от 0,12-0,88 г/дм3.

Водоносный комплекс протерозойских образований распространен в пределах Теректинского и Телецкого блоков.

Водосодержащими породами являются метаморфизованные песчаники, алевролиты, вулканиты средне-основного состава и реже известняки. Мощность обводненной части метаморфизованных пород варьирует от 3 до 130 м, удельный дебит изменяется от 0,01 до 9 л/сек, при понижении 1-66 м.

Воды зоны трещиноватости интрузивных пород – разнообразные по составу (но преимущественно кислые) и возрасту интрузивные породы – занимают в пределах Республики Алтай значительные площади. Они образуют ряд довольно крупных массивов, большей частью обнаженных и подвергающихся в условиях резко континентального сурового климата интенсивному выветриванию.

Благодаря однотипности характера трещиноватости и связанной с нею обводненностью в верхней выветрелой части интрузивных массивов выделяется единая водоносная зона с грунтовыми трещинными водами. Мощность ее невелика (обычно 30-50 м, реже более). Ниже этой глубины трещиноватость затухает, за исключением зон тектонических нарушений.

Удельный дебит в подземных водах в интрузивных породах (Турочакский, Усть-Беловский массивы) варьируется от 0,01 до 1,85 л/сек при понижении 1,5 м до 56,5 м. Выходы теплых вод (до 20 С), близкие по составу Белокурихинским, но с меньшим содержанием радона (1 ед. Махе), известны в высокогорной части района, в области распространения многолетнемерзлых пород, в долине р.

Джумалы.

2.7 Геофизические поля территории Характеристика магнитного поля. Магнитное поле Земли является следствием электрических токов в ее ядре. Основное магнитное поле Земли образуют вторичные поля, обусловленные различной по интенсивности индуцированной и остаточной намагниченностью горных пород земной коры и, возможно, верхней части мантии Земли. Поэтому магнитное поле Земли неоднородно и содержит различных размеров и интенсивности аномалии, т.е.

отклонения от нормального поля, в которые обычно включают, кроме основного магнитного поля земного шара, также крупные материковые аномалии.

Карты магнитных аномалий используются в геологических целях для изучения строения земной коры и поисков полезных ископаемых (магниторазведка). По магнитным аномалиям определяется положение в плане, глубина и интенсивность намагничивания аномалеобразующего тела. В благоприятных условиях по этим данным можно определить, привлекая геологические материалы и результаты измерения магнитных свойств различных пород, является это тело рудным или нет.

Рисунок 8 – Карта магнитного поля.

Создана по материалам аэромагнитных съемок масштаба 1:200000 [Мамонтов, Кобылко, 1996] Аномальное магнитное поле Т в Республике Алтай очень сложное и различается от района к району по знаку и интенсивности преобладающих аномалий, по их форме, размерам и ориентировке в плане, по характеру и степени изрезанности (дифференцированности) [Атлас…, 1978; Мамонтов, Кобылко, 1996] (рисунок 8). В нем выделяются аномалии от крупных региональных, шириной в сотни километров, до локальных, измеряемых первыми километрами, а по наземным съемкам – сотнями и даже немногими десятками метров.

Региональные аномалии устанавливаются по преобладанию положительных значений Т в северо-западной, равнинной части территории, и отрицательных – в юго-восточной, горной. В пределах первой из них наблюдается ряд почти крупных изометричных или неправильной формы в плане аномалий, осложненных аномалиями более высоких порядков. Магнитное поле здесь дифференцировано сравнительно слабо, что в какой-то мере обусловлено глубоким залеганием складчатого основания, породы которого являются главным источником аномалий. В горной части края аномальное поле отличается резкой дифференцированностью и линейно-мозаичным рисунком в плане. Крупные интенсивные изометричные и линейные аномалии, развитые к востоку от р.

Катунь, разделены широкой полосой мелкомозаичного поля с аномалиями малой интенсивности.

Магнитные аномалии отражают распределение и характер залегания в земной коре горных пород различной намагниченности. Интенсивные положительные аномалии обычно связаны с изверженными породами ультраосновного и основного состава, а также крупными залежами магнетитовых и пирротиновых руд. Слабые положительные магнитные аномалии приурочены чаще всего к гранитным массивам и осадочным породам, претерпевшим контактовый или региональный метаморфизм. Слабые отрицательные аномалии обычно отмечают немагнитные породы преимущественно осадочного происхождения. Интенсивные отрицательные аномалии, как правило, обусловлены ненормальной ориентировкой вектора намагничивания.

Региональная положительная аномалия в общих чертах приурочена к поднятию, а отрицательная – к погружению кровли базальтового слоя земной коры.

В Республике Алтай магнитное поле, преимущественно отрицательное, местами сильно градиентное [Сурков и др., 1988]. Крупные аномальные участки положительного поля часто изометричны или образуют протяженные полосы северо-западной или меридиональной ориентировки. Для тектонических блоков с рифейскими, вендскими и кембрийскими образованиями характерны дифференцированные магнитные аномальные поля, а тектоническим блокам, сложенным герцинидами, свойственны спокойные и слабоконтрастные магнитные поля.

Естественная радиоактивность. Геологическое строение территории Республики Алтай очень сложное, характеризующееся обилием осадочных и магматических формаций и напряженной тектоникой [Туркин, Федак, 2008].

Почти четвертая часть территории сложена породами с высоким естественным радиационным полем. Мировой геологической практикой установлено, что наибольшей радиоактивностью характеризуются магматические кислые породы интрузивной и эффузивной фракций. На изучаемой территории таковыми являются девонские и каменноугольные интрузии гранитов и покровы кислых девонских вулканитов [Кац, Винокурова, 1998; Кац, 2004; Обухов, 2006]. При этом продуктивность гранитоидов на радиоактивное сырье увеличивается от древне- нижнепалеозойских (кембрийских) к самым молодым – верхнепалеозойским (каменноугольным). Последние, относятся к наиболее продуктивному типу гранитов с повышенным содержанием урана, тория, бериллия, молибдена, вольфрама. Девонские и каменноугольные граниты являются потенциально радоноопасными объектами. Уровень естественного радиационного поля гранитов, обычно составляющий 20-30 мкР/час, как правило, в 1,5-2 раза выше, чем у вмещающих пород. Максимальная интенсивность аномалий в «молодых» гранитах достигает 2000 мкР/час. Граниты Республики Алтай при высокой эманирующей способности стоят только на третьем месте по количеству радоновых аномалий. Низкий коэффициент эманирования этих гранитов, продуктивных на уранооруденение, связан с их слабым тектоническим преобразованием (рисунок 9).

Девонские вулканиты по уровню естественной радиации и количеству урановых аномалий стоят на втором месте после гранитов. При этом кислые вулканиты отличаются от средних и тем более от основных не только более высоким радиационным полем, но и наличием в них промышленной урановой минерализации. Максимальная радиоактивность – 2900 мкР/час установлена в измененных кислых эффузивах. Уровень естественного радиационного поля кислых вулканитов выдержан по всей территории и составляет 20-30 мкР/час.

Приуроченные к этим породам аномалии урана и радона располагаются в южной части территории.

Рисунок 9 – Схема радоновой активности территории Республики Алтай [Кац, Винокурова, 1998] Аномальные радиационные поля гранитов и кислых вулканитов имеют много общего. Это характер урановой минерализации, тип и сгруппированность радиоактивных аномалий, приуроченность к зонам вторичных изменений и тектоники.

Общая радиоактивность пород не всегда может характеризовать опасность радоновыделения. Часто на первый план выступает разрывная тектоника, любые проявления которой (трещиноватость, брекчирование, катаклаз, милонитизация) приводят к резкому увеличению коэффициента эманирования.

На территории Горного Алтая максимальное количество радоновых аномалий расположено в зонах повышенной трещиноватости слаборадиоактивных терригенных и карбонатных отложений.

Связь разрывной тектоники и интенсивности радоновыделения не всегда имеет прямую взаимосвязь. Анализ геологического положения радоновых аномалий Горного Алтая показал, что самые интенсивные из них приурочены к узким непротяженным зонам трещиноватости. Наиболее высокий уровень естественной радиоактивности горных пород связан с постмагматическими преобразованиями, обуславливающими урановую минерализацию. На территории выделяют 324 естественных радиоактивных аномалии, из них – 140 урановых, 86 радоновых и 8 комплексных. Интенсивность аномалий зачастую превышает допустимый уровень (не менее 3-кратного превышения уровня естественно радиационного фона). Следовательно, участки, на которых присутствуют аномалии урана, тория и радона необходимо рассматривать, безусловно, как, радоноопасные.

По содержанию радона воды известных родников на территории могут быть отнесены к слаборадоновым, слабоминерализованным, кремнистым, термальным. Помимо слаборадоновых вод территория представляется перспективной на выявление высокорадоновых, трещинных и трещинно-жильных вод, связанных с рудными концентрациями радиоактивных элементов. Местное население использует воды необорудованного источника «Теплый ключ» с максимальной концентрацией радона 94 Бк/л для бальнеологических целей. По высокому содержанию радона в подземных водах выявлено 14 радиогидрогеологических аномалий радона, приуроченных к трещинным водам гранитоидов. Среди всех радоновых аномалий самая интенсивная находится на Калабинском проявлении, в 16 км на юго-восток от с. Каракол. Здесь в приконтактовой зоне Талицкого гранитного массива содержание радона в подземных водах колеблется от 370 до 129500 Бк/л.

Таким образом, территорию Республики Алтай, со всей очевидностью можно отнести к радоноопасному региону.

2.8 Ландшафтная структура территории Ландшафты Республики Алтай отличаются большим разнообразием, что связано с характером рельефа, климата, почвенного покрова, воздействием прошлой и современной хозяйственной деятельности человека и другими факторами.

Согласно карте районирования Азиатской части России, территория Республики Алтай располагается на территории Алтайской горной области, Алтае-Саянской физико-географической страны, в пределах которой выделяются 5 физико-географических провинций [Самойлова, 1973].

Физико-географические провинции соответствуют в пространственном отношении крупным географическим регионам, условно называемым СевероЗападный Алтай, Центральный Алтай, Южный и Юго-Восточный Алтай, СевероВосточный Алтай, Восточный Алтай [Атлас…, 1978].

В соответствии с классификацией [Исаченко, 1989], на изучаемой территории выделены следующие типы ландшафтов (рисунок 10): гляциальнонивальные, тундровые, тундрово-степные, альпийско-субальпийско-луговые, подгольцово-редколесные, лесостепные, лесные [Самойлова, 1990].

В пределах морфологических категорий рельефа выделены ландшафтные зоны, расположенные согласно пространственной дифференциации рельефа, совокупности индивидуальных ландшафтных признаков, а также обладающих генетической общностью и однотипной структурой, отражающей биоклиматическую специфику района работ. Особенно велико влияние гор Алтая на циркуляцию атмосферы, атмосферное увлажнение и радиационный режим.

Основной закономерностью в распределении ландшафтов является высотная поясность. Отчетливо прослеживаются три основных вертикальных ландшафтных пояса: степной, лесной, высокогорный [Модина, Сухова, 2007].

Рисунок 10 – Карта типов ландшафтов Республики Алтай [Самойлова, 1973]

Особенностью зоны высотно-поясных ландшафтов является особый тип природной зональности, состоящий из системы предгорных барьерно-высотных поясов, что привело к формированию нескольких типов ландшафтов, сменяющихся по вертикальной поясности [Маринин, Самойлова, 1987].

Наиболее мозаична структура гор Центрального, Юго-Восточного и Восточного Алтая. Здесь представлены все виды лесных среднегорий, высокогорных тундровых и гляциально-нивальных высокогорных ландшафтов.

Рельеф высокогорий сформировался в результате новейших поднятий древней поверхности выравнивания и воздействия на нее денудационных процессов [Сухова, 2009]. Результатом интенсивной экзарации являются альпийские формы рельефа с острыми гребнями, скалистыми пиками, трогами. Аккумулятивная деятельность ледников способствовала распространению моренно-холмистого рельефа [Алтай…, 2005].

Ландшафтами высокогорий являются субальпийские луга, альпийские луга, тундровые и гляциально-нивальные комплексы на горно-луговых и дерновоперегнойных почвах. Субальпийские комплексы представлены: высокотравными, низкотравными, злаково-осочковыми и кобрезиевыми лугами. Тундровые ландшафты представлены каменистой, лишайниковой, мохово-лишайниковой, кустарниковой, луговой тундрой. Высокотравные тундры занимают большую площадь территории Алтая.

Лесные ландшафты наиболее широко распространены на изучаемой территории. Подтаежные предгорные ландшафты характерны для СевероВосточного Алтая. Ввиду длительной эксплуатации лесов в настоящее время здесь преобладают вторичные высокотравные осинники. Южнее их замещают лесо-луговые и лесостепные предгорья с березовыми лесами.

Черневые подтаежные южно-лесные низкогорные ландшафты характерны для пенепленизированного и эрозионного низкогорья. Экспозиционные различия в распределении почвенно-растительного покрова выражены крайне слабо, что связано со значительным увлажнением этой территории и небольшими абсолютными высотами. На нижнем пределе темнохвойных лесов мощная кора выветривания. Обильное атмосферное увлажнение, значительный снежный покров, который предохраняет почву от промерзания, способствуют большой интенсивности процессов химического выветривания.

На смену черневым лесам по крутым склонам среднегорий с высоты 1200м приходит елово-пихтово-кедровая тайга, сплошное распространение которой нарушается выходами скал, осыпями с зарослями кустарников.

Для горно-лесных ландшафтов характерны сосновые и березово-сосновые леса. Выше 700 м сосны обычно не встречаются. Выше преобладают кедроволиственничные, лиственничные и елово-лиственничные леса.

Субальпийское редколесье находится между лесными и высокогорными геосистемами. Здесь наблюдается чередование небольших участков леса с участками субальпийских лугов или горной тундры. Данный тип ландшафтов находится в границах 1600-2000 м над уровнем моря.

Зона остепненных ландшафтов Северного Алтая на полого-увалистом лессовом плато и лесостепных ландшафтов приурочена к предгорной части пролювиальной равнины, где развиты, в основном, черноземы обыкновенные и выщелоченные, интенсивно используемые в сельском хозяйстве.

На изучаемой территории широко распространены межгорные котловины.

Котловины представляют собой участки аккумуляции древних и современных отложений, здесь преобладают аллювиально-делювиальные отложения. В высокоприподнятых межгорных котловинах выделяются тундрово-степные, степные, полупустынные и каменисто-степные ландшафты. Формирование степных ландшафтов связано с сухостью климата, бесснежностью зим, наличием сильных ветров. Травостой обогащен степными видами растительности.

Формирование горно-долинных ландшафтов связано с эрозионной деятельностью временных и постоянных водных потоков. Интенсивность эрозионного расчленения и его глубина возрастают вблизи долин крупных рек.

В настоящее время под влиянием антропогенной деятельности состояние горных ландшафтов ухудшается. Одним из антропогенных факторов является складирование бытовых и промышленных отходов. При этом в большинстве мест хранения твердых бытовых отходов отсутствуют какие-либо виды восстановления и защиты окружающей среды. В районах, где в настоящее время добываются полезные ископаемые (золоторудный рудник Веселая Сейка) или находятся отвалы горно-рудного производства (Акташский горно-рудный завод по переработке ртути) антропогенные факторы оказывают воздействие на все природные компоненты геосистем [Доклад…, 2004].

2.9 Почвенно-геохимическая характеристика В системе гор Южной Сибири территория Республики Алтай отличается богатством и своеобразием почвенного покрова. Для территории характерно заметное повышение высотного уровня всех почвенных поясов и изменение состава почв с севера на юг и с запада на восток. Почвенные пояса обусловлены особенностями рельефа, геологическим строением и климатическими условиями [Маринин, Самойлова, 1987]. На изучаемой территории выделяются три высотных почвенных пояса:

1) пояс горно-тундровых, горно-луговых и горных лугово-степных почв высокогорий (1600-3500 м);

2) горно-лесных почв высокогорий, среднегорий и низкогорий (600-2500 м);

3) лесостепных почв низкогорий (высоты менее 600 м).

Кроме этого, выделены межпоясные степные почвы высокогорных, среднегорных и низкогорных котловин и речных долин.

В Северном Алтае в условиях влажного климата междуречья низкогорий почвы представлены выщелоченными и оподзоленными черноземами, а также серыми лесными по повышенным элементам рельефа. В Прителецкой части Алтая под черневой тайгой сформированы горно-лесные бурые оподзоленные и типичные почвы. На высотах более 1800 м распространены лесотундровые и горно-тундровые почвы.

Центральный Алтай характеризуется наиболее полным набором почвенных поясов. В среднегорных котловинах и расширенных участках речных долин формируются своеобразные степные черноземовидные и сухостепные темнокаштановые почвы. На северных, северо-западных и северо-восточных склонах хорошо представлен пояс горно-лесных почв. Здесь под осветленными травянистыми парковыми лиственничными лесами развиты лесные черноземовидные почвы. Южные склоны заняты горными сухостепными каштановидными и, реже, черноземовидными почвами. Выше границы лесного пояса распространены горно-луговые и горно-тундровые почвы. По мере возрастания засушливости климата обыкновенные черноземы сменяются южными земноземами, которые постепенно переходят в темно-каштановые почвы [Модина, Сухова, 2007].

В Юго-Восточном Алтае, при практически полном выпадении лесного пояса, сухостепные каштановые и светло-каштановые почвы непосредственно контактируют с горно-тундровыми и горно-луговыми почвами. В высокогорном поясе широко распространены тундровые дерновые и перегнойные почвы под кобрезиевыми и осоковыми тундрами.

В группе межпоясных образований выделяются почвы высокогорных котловин, плато и речных долин (на высотах 1100-2500 м); низкогорных и среднегорных котловин и речных долин (500-1100 м); остепненных склонов (500м).

Почвы предгорий и низкогорий разнообразны по условиям миграции. Часть их в северо-восточных и юго-западных предгорьях обладает резко выраженным труднопроницаемым горизонтом, что при тяжелом механическом составе и обильном увлажнении превращает его в горизонт интенсивной аккумуляции веществ. Этому способствует резкое возрастание в горизонте окислительновосстановительного потенциала [Атлас...,1978].

Почвы северных предгорий имеют более однородные условия миграции в отличие от горных почв, характеризующихся наибольшей пестротой и непостоянством условий. Очень большие площади заняты кислыми почвами с нерегулярным окислительно-восстановительным режимом. Здесь преобладает вертикально-боковая миграция химических веществ.

Сопоставление средних (фоновых) концентраций химических элементов с таковыми по опубликованным данным [Глазовская,1988] позволяет в первом приближении оценить избыток и недостаток их в ландшафтных зонах.

Ландшафты по поведению химических элементов можно разделить на три группы.

В первую группу входят микроэлементы, концентрации которых сопоставимы с кларковыми – молибден, ванадий, литий, иттрий, стронций, хром, скандий, ниобий.

Вторую группу составляют свинец, цинк, никель, марганец, титан, иттербий, бериллий, фтор, а также цирконий и барий, средние концентрации которых в первом случае в 1,5-2, а во втором – в 10-15 раз соответственно больше, чем кларковые. При этом наиболее высокие концентрации свинца, цинка, бериллия фиксируются в предгорных типах ландшафтов. Наиболее низкие содержания таких элементов как никель, марганец, титан, цирконий, цинк, медь установлены в интразональных песчано-боровых зонах. Это объясняется тем, что на границе боровых песков формируется физико-механический барьер, препятствующий миграции большинства микроэлементов. В результате зоны боровых песков характеризуются более низкими фоновыми концентрациями большинства микроэлементов и в геохимических полях картируются аномалиями интенсивностью в 1,5-2 раза ниже регионального геохимического фона, причем, как в почвенном горизонте А, так и в горизонтах В, ВС.

Третью группу составляют кобальт, олово, бор, галлий, средние концентрации которых ниже фоновых.

Особое место в геохимической специализации ландшафтов занимают кальций, магний и железо. Поведение этих макроэлементов (ввиду их большого удельного веса) в значительной степени зависит от литогенной основы ландшафта, класса водной миграции, окислительно-восстановительного потенциала, состояния биоты и т.д.

Кларк почв для железа, кальция и магния составляет соответственно 38000, 14000 и 6000 мг/кг [Возбуцкая, 1968]. Кларки концентрации этих элементов в ландшафтах изученной территории варьируют соответственно от 1,3 до 3 и более, 1,1 до 5 и более, 1,1 до 33 и более.

При этом четко прослеживается возрастание кларка концентрации макроэлементов в ряду равнинные – предгорные – низко-средневысокогорные ландшафты. Высоким уровнем концентраций макроэлементов характеризуются также межгорные котловины.

В целом, более высокие средние содержания макроэлементов в ландшафтах горной части, прежде всего, объясняются тем, что они формируются на геологических формациях с достаточно высоким уровнем концентрации петрогенных (кальций, магний) элементов. Кроме того, изучаемая территория в металлогеническом плане рассматривается как крупная железорудная провинция.

Выводы по главе 2 В результате проведенного анализа региона представлены основные характеристики эколого-геологических условий, оказывающих влияние на биологические системы, в том числе и на человека.

Территория характеризуется весьма сложным геологическим и гидрогеологическим строением, интенсивно проявленной разломной тектоникой и неотектоникой, разнообразной металлогенией, эти характеристики создают контрастные, нередко высокоинтенсивные геофизические поля: магнитные, электрические, гравиметрические, радиационные.

Активно развиваются современные геологические процессы: береговая эрозия, наледи, подтопления, термокарст, заболачивание, оползни.

Глава 3 Методика полевых работ, методы обработки и анализа данных

3.1 Методы изучения аномальных участков Магниторазведочные работы. Основная цель изучения магнитного поля заключалась в исследовании характера и структуры магнитного поля выявленных участков разломных зон. Работы включали в себя маршрутные съемки, исследования отдельных площадок (микромагнитная съемка).

При проведении работ была использована следующая аппаратура:

квантовый магнитометр ММП-303 (1 шт.), протонные магнитометры ММП-203 (2 шт.). Перед началом экспедиционных работ приборы тарифицировались в различных геофизических организациях (НПО «Рудгеофизика, ПО «Казгеофизика», Институт автоматики и телеметрии СО РАН, ГП «Алтай-Гео»).

Маршрутные съемки осуществлялись по осевым частям основных геоморфологических элементов, по долинам рек и вблизи мест площадных съемок. Общий объем проведенных маршрутных съемок составил порядка 10-15 пог. км с шагом измерения 5-10 м. Масштаб площадной съемки 1:400 (местами 1:100). При съемках производился постоянный хронометраж времени с целью введения поправки за вариации на отдельных (контрольных) точках. Площадные съемки на локальных участках проводились неоднократно с привлечением практически всех видов магнитометров и носили детализационный характер.

Магниторазведочные работы производились с одновременным измерением координат точки измерения (GPS–приемник Etrex). Высокая эффективность магнитных съемок при изучении микроплощадок была показана в ряде источников [Ерофеев, 1976]. В целом, методика работ отвечала требованиям инструкции по магниторазведочным работам [Магниторазведка, 1980].

Радонометрические работы производились при помощи сейсмической радоновой станции СРС-05. При этом проводились измерения объемной активности (ОА) радона-222 и количества распадов 216Po в подпочвенном воздухе.

Дополнительно контролировались температура, относительная влажность и давление окружающего воздуха. Измерение ОА радона-222 и количества распадов Po основано на электростатическом осаждении положительнозаряженных ионов Po и Po из отобранной пробы воздуха на поверхность полупроводникового детектора с помощью высокого положительного потенциала, поданного на электрод измерительной камеры. Активность радонаопределяется по количеству зарегистрированных альфа-частиц при распаде Po альфа-спектрометрическим методом анализа воздуха [Сейсмическая …, 2009].

3.2 Методика изучения разломных зон при помощи частоты сердечных сокращений В настоящее время для оценки экологической обстановки территорий широко используется биоиндикация или комплексное исследование состояния различных организмов, реагирующих на изменение внешней среды. Системы организма человека не менее чувствительны к изменению характеристик среды.

При этом расширяется тенденция поиска и использования новых обобщающих показателей адаптации организма к изменяющимся условиям окружающей среды.

На наш взгляд, заслуживает более глубокого внимания исследование прогностической значимости адаптационного потенциала сердечно-сосудистой системы человека. В качестве предикторов риска неблагоприятного влияния факторов окружающей среды чаще всего используются показатели функционирования сердечно-сосудистой системы, потому что именно она отражает количественную сторону возможностей организма, выполняет интегративную роль функционировании организма и первой отвечает на изменения характеристик окружающей среды [Агаджанян, 2004].

В ходе исследования нами были использованы стандартные медицинские и биофизические методы исследования и обработки данных [Баевский и др., 1984;

Дабровски, 1998; Агаджанян, 2004]. На основании этих методов неоднократно проводились исследования влияния гелиогеомагнитных характеристик на функционирование организма человека [Колесник, Колесник и др., 2009]. Нами подобные апробированные методы были применены в целях изучения эффекта влияния разломных структур на организм человека.

Целесообразность использования предложенных методов обосновывается относительной простотой их применения, что крайне важно при проведении исследований в полевых условиях, а также возможностью получения объективно и количественно учитываемой информации.

Одним из индикаторов влияния среды на организм можно считать частоту сердечных сокращений (ЧСС), нами изучались интервалы RR синусового ритма.

Данные исследования проводились в пределах Кош-Агачского административного района Республики Алтай и города Горно-Алтайска с использованием холтеровских мониторов.

Мониторинг ЧСС во время нахождения на активных геологических разломах, в том числе и суточный, позволяет получить информацию о реакции организма человека на изменяющиеся внешние воздействия и его способность к адаптации. Методически исследования строились таким образом, чтобы испытуемые в течение суток находились на участках с различной степенью геодинамической активности, в пределах различных геологических неоднородностей.

Выполнение суточного мониторинга ЭКГ производилось у двух волонтеров (система холтеровского мониторирования «Валента» МН-02-5) и состояло из трех этапов: оснащение пациента монитором и суточная регистрация ЭКГ; считывание суточной записи из памяти монитора ЭКГ в компьютер; обзор анализ суточной записи с формированием заключительного документа. Во время суточной регистрации ЭКГ волонтер вел дневник событий. В дневнике отражалось самочувствие, жалобы, вид деятельности и его изменения, прием пищи, периоды отдыха и сна. В соответствии с записями волонтеров были выделены основные события, представленные в таблице 1.

Таблица 1 – Пример основных событий в течение 3 дней исследования в 2012 году 20.08.2012 № Время Основные занятия 1 19:00 – 19:45 Сбор дров 2 19:45 – 20:10 Ужин 3 20:10 – 20:45 Сбор дров 4 20:45 – 22:15 Спокойное времяпровождение в лагере 5 22:15 – 08:00 Сон 6 08:00 – 09:00 Пробуждение, завтрак 7 09:00 – 12:30 Прогулка вдоль дороги 8 13:10 – 13:40 Обед 9 13:40 – 15:30 Спокойное времяпровождение в лагере 10 15:30 – 17:30 Прогулка в горах 11 17:30 – 18:30 Спокойное времяпровождение в лагере 21.08.2012 № Время Основные занятия 1 19:45 – 20:15 Ужин 2 20:15 – 23:15 Спокойное времяпровождение в лагере 3 23:15 – 08:00 Сон 4 08:00 – 09:30 Пробуждение, завтрак 5 09:30 – 12:40 Прогулка вдоль дороги 6 13:00 – 13:30 Обед 7 13:30 – 14:40 Спокойное времяпровождение в лагере 8 14:40 – 17:00 Прогулка в горах 9 17:00 – 17:40 Спокойное времяпровождение в лагере 10 17:40 – 18:10 Ужин 22.08.2012 № Время Основные занятия 1 19:00 – 23:30 Спокойное времяпровождение в лагере 2 23:30 – 08:00 Сон 3 08:00 – 09:30 Пробуждение, завтрак 4 09:30 – 12:10 Прогулка вдоль дороги 5 12:10 – 12:40 Спокойное времяпровождение в лагере 6 12:40 – 14:30 Обед, спокойное времяпровождение в лагере 7 14:30 – 17:15 Прогулка в горах 8 17:15 – 18:00 Спокойное времяпровождение в лагере 9 18:00 – 18:30 Ужин 23.08.2012 № Время Основные занятия 1 19:00 – 23:30 Спокойное времяпровождение в лагере 2 23:30 – 08:00 Сон 08:00 – 09:30 Пробуждение, завтрак 09:30 – 12:30 Прогулка вдоль дороги 12:30 – 13:00 Спокойное времяпровождение в лагере 13:00 – 14:30 Обед, спокойное времяпровождение в лагере 14:30 – 17:05 Прогулка в горах 17:05 – 18:10 Спокойное времяпровождение в лагере 18:10 – 18:40 Ужин При проведении исследования в течение 4-х суток было получено двенадцать суточных записей ЭКГ. Предварительная обработка электрокардиограммы каждого пациента в отдельности проводилась при помощи программного обеспечения, сопровождающего холтеровский монитор «Валента».

Обработка заключалась в считывании данных суточного мониторирования, в поиске ошибок, неизбежно возникающих вследствие разных факторов в ходе проведения эксперимента и последующее их исправление этих ошибок. С помощью программного обеспечения RR-интервалы были усреднены по трехминутным интервалам, вследствие чего был получен суточный ряд параметров временного анализа.

Временной анализ проводился двумя методами. Первый включает показатели, рассчитанные на основе анализа продолжительности очередных интервалов RR синусового ритма (mRR, SDRR показатели). Второй метод основан на анализе разницы между очередными интервалами RR этого ритма (MSD, r-MSSD, PNN50 показатели). Эти показатели могут вычисляться за всё время наблюдения или за какие-то определенные промежутки в течение периода записи, что позволяет сравнивать вариабельность ритма сердца (ВРС) в различные моменты жизнедеятельности (сон, отдых, и т.д.) (таблица 2) [Дабровски, 1998].

Таблица 2 – Показатели временного анализа изменяемости интервалов RR синусового ритма, основанные на анализе времени продолжительности очередных интервалов RR и описываемые на основе разницы между очередными интервалами RR Показатель Определение Среднее от всех интервалов RR синусового ритма mRR Стандартное отклонение от среднего арифметического SDRR Средняя разница между очередными интервалами RR MSD Корень квадратный из средней суммы квадратов разниц r-MSSD между очередными интервалами RR Процент разниц между очередными интервалами RR, PNN50 превышающих 50 мс Все эти показатели временного анализа отражают быстрые высокочастотные колебания в структуре вариабельности ритма сердца и коррелируют между собой. Однако степень этой корреляции довольно разная.

Изменяемые непостоянные величины, рассчитанные на основе разниц интервалов RR (r-MSSD, pNN50), характеризуются корреляцией выше 0,9. Эти показатели отражают напряжение парасимпатической нервной системы. Анализ показателей, отражающих сложную динамику вегетативных изменений или последствия применения лекарств, показывает на однонаправленную изменчивость, однако полученные данные часто значительно отличаются численно.

Множество оцениваемых показателей, различный уровень корреляции результатов анализа этих показателей, сложность и разнородность явлений, отражаемых с помощью этих них – это причины, которые позволяют оценивать прогностическое значение временного анализа только на основе их эмпирического описания. Поскольку неблагоприятное прогностическое значение имеет снижение вариабельности RR интервалов, то клинически значимыми являются показатели, информирующие об этом снижении: SDRR, r-MSSD, pNN50. Однако четких критериев временного анализа в настоящее время не существует [Дабровски, 1998].

«Вариабельность ритма сердца в значительной мере зависит от степени напряжения регуляторных систем, обусловленной возникающей в ответ на любое стрессорное воздействие активацией системы гипофиз-надпочечники и реакцией симпато-адреналовой системы. Здоровый организм, обладая достаточным запасом функциональных возможностей, отвечает на воздействие обычным, нормальным, так называемым рабочим напряжением регуляторных систем. Однако даже в условиях покоя напряжение может быть высоким, если человек не имеет достаточных функциональных резервов. Это выражается, в частности, в высокой стабильности сердечного ритма (СР), характерного для повышенного тонуса симпатической нервной системы. Важная роль при этом принадлежит центральной нервной системе (ЦНС), которая координирует и направляет все процессы в организме» [Баевский и др., 1984, стр.78].

У одного волонтера проводился круглосуточный контроль уровня насыщения артериальной крови кислородом (сатурации), сопряженный с оценкой частоты пульса. Это было произведено с помощью использования портативного монитора WristOx 3100. Цифровой пульсоксиметр на запястье WristOx 3100 является небольшим, размещаемым на запястье прибором, который измеряет и отображает на дисплее результаты измерений, а также сохраняет в памяти значения сатурации кислорода и частоты пульса испытуемых. Данные о частоте пульса затем переводились в RR интервалы, а значения пульсоксиметра использовались для изучения влияния аномальных участков на содержания кислорода в крови в аномальных участках.

Таким образом, в каждый день исследования было получено 3 электрокардиограммы, 1 суточная кривая содержания кислорода в крови.

Исследования на аномальных участках велись не менее трех суток в течение трех лет.

Для изучения временных закономерностей изменений RR-интервала в течение суток нами был использован анализ спектральной плотности мощности колебаний. Эта процедура дает информацию о распределении мощности в зависимости от частоты колебаний. Применение спектрального анализа позволяет количественно оценить различные частотные составляющие колебаний ритма сердца и наглядно графически представить соотношения разных компонентов сердечного ритма, отражающих активность определенных звеньев регуляторного механизма. Различают параметрические и непараметрические методы спектрального анализа. К первым относится авторегрессионный анализ, ко вторым – быстрое преобразование Фурье и периодограммный анализ. Обе эти группы методов дают сравнимые результаты.

Быстрое преобразование Фурье даёт возможность получить спектры изменяемости интервалов RR синусового ритма.

Спектры разделяют по амплитуде частот на следующие поддиапазоны:

1. Ультранизкие частоты ULF – до 0,015 Гц (66 секунд); зависят главным образом от симпатической системы.

2. Очень низкие частоты VLF – 0,015 – 0,04 Гц (25 – 66 сек); зависят главным образом от симпатической системы.

3. Низкие частоты LF – 0,04 – 0,15 Гц (6,6 – 20 с); зависят одновременно от симпатической и парасимпатической систем. Условно трактуется как показатель активности симпатической системы.

4. Высокие частоты HF – 0,15 – 0,4 или 0.5 Гц (2 – 6,6 с); зависят от парасимпатической системы (изменение дыхания). Являются показателем активности парасимпатической системы.

3.3 Методика и результаты оценки эколого-геологических и социальноэкономических условий административных районов Республики Алтай и учета гелиогеофизических характеристик Для анализа эколого-геологических и социально-экономических условий административных районов Республики Алтай и изучения их возможного влияния на здоровье детского населения была разработана авторская методика исследования.

Оценивая состояние эколого-геологических систем как определенного объема литосферы с находящейся в ней и на ней биотой [Трофимов, 2009], целесообразно количественно определить состояние абиотических и биотических ее компонент в пределах конкретных геологических структур. Опыт экологогеологических, в том числе и эколого-геофизических, исследований показывает, что основные трудности возникают с получением информации по биотической компоненте. В нашем распоряжении имелись данные только по медицинской статистике (общая заболеваемость населения, нормированная на 1000 населения, форма 12 Министерства здравоохранения Республики Алтай) [Данные о заболеваемости…, 1999], привязанные не к геологическим структурам, а к административным районам Республики Алтай.

Для оценки эколого-геологических условий, учитывающей многофакторность воздействия природно-техногенных явлений исходя из критериев благоприятности проживания населения, нами были использованы карты содержательного характера: геолого-формационная, тектоническая, сейсмическая, металлогеническая, полезных ископаемых [Туркин, Федак, 2008] карта распространения многолетнемерзлых пород [Розенбург, 1989], карта показателей благоприятности биоклиматических условий [Сухова, 2009].

Для выявления связи изучаемых геологических параметров (разломов, интрузивных массивов, аномалий электромагнитного и радиоактивного полей) с показателями заболеваемости детского населения были проанализированы следующие картографические материалы и базы данных: геологическая карта масштаба 1:500000 (распределения разломов, интрузивных массивов) [Туркин, Федак, 2008], карта магнитного поля масштаба 1:500000, карта геохимических аномалий [Результаты…, 1974; Государственная геологическая…, 2011] и карта встречаемости природных самосветящихся образований (ПСО) [Дмитриев, 1998;

Шитов, 1999], данные многоцелевого геохимического картирования (МГХК-1000) и геоэкологического исследования и картографирования (ГЭИК-1000) [Результаты…, 1998].

В ГИС ArcView нами была рассчитаны некоторые характеристики геологической информации (площади геологических формаций, аномалий естественной радиоактивности почвенного горизонта А, аномалий геомагнитного поля и длина разломов) на каждый административный район (таблица 6).

Также посчитаны площади интрузивных массивов, аномалий магнитного поля Т (более ±200 нТл) [Богословский, 2000], аномалий естественной радиоактивности в почвенном горизонте А (более 20 мкР/час), общая протяженность разломов (пог. км) на территории каждого административного района (таблица 3).

Также были рассчитаны площади различных геологических формаций (кв.

км) (таблица 4): интрузивных массивов (гранитов, диоритов, габбро), метаморфических пород (гнейсов, сланцев, известняков), осадочных пород (песчаники, алевролиты), отложений четвертичного периода (пески, галечники), вулканогенно-осадочных пород [Геологическая карта…, 1973; Государственная геологическая…, 2011].

–  –  –

В связи с широкой дифференциацией многолетнемерзлых пород по изучаемой территории, нами был произведен расчет площадей распространения разных типов многолетнемерзлых пород по их температуре и нормирован на площадь административного района.

Криогенные процессы существенным образом влияют на современные геологические процессы, такие как наледи, термокарст, пучение, и резко повышают сложность и стоимость строительных работ [СНиП 2.02.04-88, 1990].

Помимо эколого-геологических условий существенными факторами, оказывающим влияние на здоровье населения, являются биоклиматы.

Биоклиматы – это совокупность характеристик климата, которые определяют его комплексное воздействие на организм человека на определенной территории [Русанов, 1973]. В качестве основных показателей биоклиматов используются комплексные показатели – классы погод моментов.

Нами использовалась биоклиматическая оценка ландшафтов Алтая для условий жизнедеятельности человека, которая была рассчитана рядом авторов [Русанов, 1973; Сухова, Русанов, 2004; Сухова, 2009]. Эта работа была произведена на основе анализа дефицита тепла в организме человека, нормальной эффективно-эквивалентной температуры, условной температуры, показателей благоприятности биоклиматических условий (ПББКУ), а также общеклиматических данных, заимствованных из справочников и полевых наблюдений сети гидрометеорологических станций. В связи с тем, что данная биоклиматическая оценка показателей благоприятности биоклиматических условий для июля и декабря была произведена только для различных ландшафтов, нами был произведен пересчет ПББКУ для каждого из районов Республики Алтай (таблица 6).

–  –  –

Необходимо отметить, что географические, эколого-геологические факторы внешней среды составляют нежелательные сочетания с социальнообусловленными факторами, что резко увеличивает влияние на здоровье, особенно детского населения [Михайлова, 1996; Шестернина, Михайлова, 2004].

Ряд исследований показал, что неблагоприятные социальные условия усугубляются воздействием факторов внешней среды на здоровье детей. Так, установлено влияние факторов внешней среды на функциональное состояние дыхательной и центральной нервной систем, на распространенность острых и хронических заболеваний на фоне не благоприятных жилищно-бытовых условий, а на показатели физического развития – на фоне низкого уровня материального обеспечения семьи [Звиняцковский, Серых, 1991].



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |
Похожие работы:

«ОАО СК "Альянс" Приложение к приказу Генерального директора ОАО СК "Альянс" "02" декабря 2013 г. № 354 УТВЕРЖДЕНО приказом Генерального директора ОАО СК "Альянс" "02" декабря 2013 г. № 354 ПРАВИЛА СТРАХОВА...»

«белорусских городов. Кроме того, были выделены новые опорные центры: Давид-Городок (высокий историко-культурный и религиозный потенциал), Логишин (культурно-познавательный), новый перспективный район ра...»

«АННОТАЦИИ РАБОЧИХ ПРОГРАММ УЧЕБНЫХ ДИСЦИПЛИН ОСНОВНОЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ПРОГРАММЫ ПО НАПРАВЛЕНИЮ ПОДГОТОВКИ 06.06.01 "Биологические науки" (Заочная форма обучения) Вариативная часть Дисциплины по выбору Молекулярная биология 1. Цели и задачи дисциплины Дисцип...»

«1 ХИМИЯ. БИОЛОГИЯ. МЕДИЦИНА 1. Biomediale : соврем. общество и геномная культура / ред.-сост. Д. Булатов. Е0 Калининград : Янтарный сказ, 2004. 499 с. : ил.; 27 см. Библиогр. : с....»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ЗДРАВООХРАНЕНИЮ И СОЦИАЛЬНОМУ РАЗВИТИЮ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ КАФЕДРА...»

«И.В. Челышева Развитие критического мышления и медиакомпетентности студентов в процессе анализа аудиовизуальных медиатекстов Учебное пособие для педагогических вузов по специальности 03.13.00 "Социальная педагогика", специализации 03.13.30 "Медиаобразование" Таганрог Челышева И.В. Развитие критического мышления и медиакомпетентности...»

«8. Deutsch-Russische Umwelttage in Kaliningrad, 25. 26. Oktober 2011 Dokumentation 8-ые Российско-Германские Дни Экологии в Калининграде, 25 26 октября 2011 г. Документация 8-ые Российско-Германские Дни Экологии в Калининграде, 25 – 26 октября 2011 г. Документация по заказу Федерального ведомства по охране окружаю...»

«2007 "Оптические свойства   биологических  тканей"   Учебно – исследовательская работа по  специальному практикуму для оптиков и  биофизиков      Г.В. Симоненко, В.В. Тучин  Саратовский государственный унив...»

«Труды БГУ 2014, том 9, часть 2      УДК [615.9:547.26]74 ТОКСИКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ГЕКСИЛОВОГО ЭФИРА 5-АМИНОЛЕВУЛИНОВОЙ КИСЛОТЫ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ПУТЯХ И РЕЖИМАХ ОДНОКРАТНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ Е.К. Власенко, С.И. Сычик, В.А. Стельмах, В.А. Грынчак Республиканское унитарное предприятие "Научно-практический центр гигиены", Минск, Беларусь Введение...»

«УДК 577.112:615.787 ИССЛЕДОВАНИЕ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНОЙ КОНФОРМАЦИИ ГБ-115, ДИПЕПТИДНОГО АНАЛОГА ХОЛЕЦИСТОКИНИНА-4 © 2013 г. Т. А. Гудашева, В. П. Лезина, Е. П. Кирьянова, О. А. Деева, Л. Г. Колик, С. Б. Середенин ФГБУ НИИ фармакологии имени В.В. З...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" АННОТАЦИЯ РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЫ по дисциплине Б1.В.ДВ.1 Экология насе...»

«Вестник МГТУ, том 16, №2, 2013 г. стр.233-241 УДК 338 : 504 Эколого-экономический анализ региональной политики в сфере обращения с отходами (на примере Мурманской области) Е.М. Ключникова2, В.А. Маслобоев1,2 Апатитский филиал МГТУ, кафедра химии и строи...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Кемеровский государственный университет Биологический факультет Рабочая программа дисциплины ФИЗИОЛОГИЯ ТРУДА И СПОРТА Направление подготовки 06.03.01 Биология Направленность (профиль) подготовки "Физиологи...»

«МАЛИНА Наталья Владимировна ПРИОРИТЕТНЫЕ ОРГАНИЧЕСКИЕ ЗАГРЯЗНИТЕЛИ В ОБЪЕКТАХ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ 03.02.08Экология (химия) Диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук Научный руководитель: доктор...»

«Пацкевич Юрий (Packiewicz Yury) Пацкевич Алла (Packiewicz Alla) КНИГА МИРА Том 1 (книга Запада) Часть 3 И внял я неба содраганье, И горний ангелов полет, И гад морских подводный ход, И дольней лозы прозябанье. ( А.С. Пушкин "Пророк") ".Человек может существовать лишь в д...»

«"ПЕДАГОГИКО-ПСИХОЛОГИЧЕСКИЕ И МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ И СПОРТА" Электронный журнал Камского государственного института физической культуры Рег.№ Эл №ФС77-27659 от 26 марта 2007г №2 (1/2007) УДК 616.711 СКОЛИОЗ В МЛАДШЕМ ШКОЛЬНОМ ВОЗРАСТЕ д...»

«БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ НЕЙРОТОКСИНОВ ТРОПИЧЕСКОЙ АКТИНИИ HETERACTIS CRISPA Кветкина Александра Николаевна студент, Дальневосточный федеральный университет, РФ, г. Владивосток E-mail: sashaledy.ru@mail.ru Калина Римм...»

«ПЛОТНИКОВ ВАДИМ АЛЕКСЕЕВИЧ МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ И БИОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОЛЕВЫХ ИЗОЛЯТОВ ВИРУСА ЛЕЙКОЗА ПТИЦ, ЦИРКУЛИРУЮЩИХ НА ТЕРРИТОРИИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Специальность 03.02.02 вирусология ДИССЕРТАЦИЯ На соискание ученой степени кандидата биологических наук Научный руководительдок...»

«Учебники и учебные пособия для студентов высших учебных заведений С.В. ТИМОФЕЕВ Заслуженный ветеринарный врач РФ, доктор биологических наук, профессор СТОМАТОЛОГИЯ животных Учебник Д о п у щ е н о Министерством сельского хозяйства Российской Федерации в качестве учебника для студентов высших уче...»

«Ученые записки Таврического национального университета им. В. И. Вернадского Серия "Биология, химия". Том 25 (64). 2012. № 1. С. 118-131. УДК: 581.14:635.93:581.522.4(477.60) БИО...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОУ ВПО "УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ" Кафедра физической, органической химии и нанодисперсных технологий В.Т. Брунов В.В. Свиридов ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ ПО ФИЗИЧЕСКОЙ ХИМИИ (ЧАСТЬ 1) Методические указания для самостоятельной работы студентов по физической химии инженерно-эколо...»








 
2017 www.lib.knigi-x.ru - «Бесплатная электронная библиотека - электронные матриалы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.