УДК 664.131.1
ТЕХНОГЕННЫЕ ОБРАЗОВАНИЯ КАК ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ФОРМАЦИЯ
© 2009 г. С.А. Несмеянов, О.А. Воейкова, А.А. Каздым, В.И. Макаров
Институт геоэкологии им. Е.М. Сергеева РАН Поступила в редакцию 23.06.2008 г.
После исправления 26.12.2008 г.
Современные объемы и площади распространения техногенных отложений позволяют выделять их в самостоятельную формацию. Техногенная формация обладает не только параметрами, свойственными другим геологическим формациям (например, несогласием в основании, специфическими фациями и парагенетическими ассоциациями), но и целым рядом собственных уникальных характеристик. Общая тенденция современного геологического развития заключается в интенсивном распространении техногенной формации за счет смыкания множества точек роста. Для некоторых регионов в перспективе вероятно повсеместное распространение техногенной формации на площадях в десятки и сотни тысяч квадратных километров. При этом преобразование освоенных недр может достигнуть такой степени, что и эти недра станут неотъемлемой частью техногенной формации. Важным направлением исследования техногенной формации становится изучение влияния техногенных образований на экологию урбанизированных и производственных территорий.
Общеизвестно широкое распространение на урбанизированных и промышленных территориях техногенных отложений большой мощности (до нескольких десятков метров). Размеры территорий, занятых техногенными образованиями, неуклонно увеличиваются, и можно полагать, что этот процесс будет прогрессировать. Во многих случаях объемы техногенных образований становятся соизмеримыми с объемами некоторых природных геологических формаций. Поэтому вполне уместна постановка вопроса о выделении "рукотворной" техногенной формации [13].
ПОНЯТИЕ "ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ФОРМАЦИЯ" И СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОГЕННЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ
Формациями в геологии обычно именуются комплексы горных пород, парагенетически связанных между собой и возникающих в определенной структурно-фациальной обстановке. Формации представляют собой геологические тела, часто значительной мощности и приуроченные к определенным тектоническим формам [4].
Позднее [3] геологические формации определялись как "сообщества геологических тел (слоев и т.д.), объединяемые в парагенетическом, генетическом, стратиграфическом или каком-либо ином отношении". Отмечалось, что термин имеет три
толкования: 1) парагенезы горных пород, 2) комплекс (сообщество) пород, фаций, отвечающий определенной стадии геотектонического цикла, этапу развития региона, 3) аналог местных стратиграфических подразделений, чаще всего свит.
Используется это понятие и в качестве термина свободного пользования для обозначения любого крупного геологического образования, имеющего нечто общее по происхождению, а, следовательно, и по своему вещественному составу [1, 17, с. 71]. Наконец, высказывается мнение о возможности различного соотношения понятий фация и формация (фация - часть формации, формация -часть фации) [2, с. 49-50].
Обобщая историю развития учения о формациях в нашей стране, В.Е. Хаин [22, с. 137-138] предложил следующее их определение: "Формация - это естественное и закономерное сочетание (парагенез, комплекс, набор, ассоциация) горных пород (осадочных, вулканогенных, интрузивных), связанных общностью условий образования и возникающих на определенных стадиях развития основных структур земной коры". При этом отмечалось, что наряду с основными типами пород, определяющими облик формации, в ее сложении могут участвовать и другие породы, дополняющие этот облик. Каждая порода, входящая в состав формации, есть продукт определенной физико-географической и физико-химической
обстановки и отвечает определенной фации, а сами формации в большинстве своем являются полифациальными и рассматриваются в качестве комплексов фаций. Каждая формация занимает определенное место в осадочной оболочке земной коры и составляет конкретное геологическое тело, обладающее определенной площадью своего распространения и мощностью (т.е. формой). При этом, очевидно, подразумевается, что каждая формация отвечает определенному времени (этапу эволюции земной коры).
В.М. Цейслер [23, с. 3, 18, 134] определяет формацию как парагенетическую ассоциацию горных пород. Ее основными признаками считаются набор видов горных пород и тип взаимоотношения однородных слоев. "Первый признак характеризует вещество формации, второй - строение этого вещества. Эти признаки следует считать необходимыми и достаточными для выделения и определения формации" [там же, с. 18].
Как отмечал Н.С. Шатский [26, с. 182], "в конечном счете, неважно, большая или маленькая, тонкая или толстая формация - все они могут быть формациями. Какая-нибудь пачка может быть формацией или огромная толща, измеряемая километрами, может быть формацией". И в подтверждение данного положения он приводит угленосную серию Подмосковного бассейна, которая имеет мощность в несколько десятков метров и, безусловно, является самостоятельной формацией [там же, с.183].
Учение о формациях развивалось в основном для понимания закономерностей развития тектонических структур земной коры, и поэтому основным фактором, определяющим облик формаций, считаются геодинамические условия и тектонический режим. Физико-географическим условиям в этом отношении отдается подчиненное значение. Отметим также, что это учение обращено к па-леоформациям, которые характеризуют прошедшие этапы тектономагматической и физико-географической эволюции земной коры. Самые же последние наиболее детально изученные этапы формирования осадочной оболочки Земли с этой точки зрения практически не рассматривались. В то же время они отличаются специфическими особенностями, в том числе развитием ранее отсутствовавших процессов крупномасштабного техногенного преобразования приповерхностной части литосферы.
И здесь, опираясь на труды В.И. Вернадского, мы должны подчеркнуть гигантскую и во многом определяющую роль процессов, происходящих
на поверхности и в приповерхностной зоне земной коры, в формировании сложно устроенного покрова осадочных отложений. В современной части этого покрова заметное место принадлежит техногенным отложениям, которые покрывают большие площади, нередко характеризуются значительными мощностями и потому становятся существенным элементом геологической среды. По существу, мы имеем дело с уже сформированной и продолжающей свое развитие новой геологической формацией. Ее уместно назвать техногенной, подчеркивая, что своей генетической спецификой она демонстрирует эволюционное разнообразие седиментационных процессов.
Как отмечено выше, никаких количественных ограничений по минимальным величинам площади и мощности отложений, объединяемых в формацию, не существует. Важнее специфика состава пород, набора слоев и их соотношения. Тем не менее, учитывая существующие традиции, целесообразно рассматривать в качестве техногенной формации образования, занимающие территорию, по крайней мере, близкую или превышающую сотню-другую квадратных километров, и достигающие мощностей, которые свойственны для обычных осадочных пачек или толщ. При таком подходе техногенной формацией можно считать, прежде всего, накопления в пределах крупных городских агломераций или производственных комплексов, например, горно-добывающих.
Совершенно ясно, что при указанном подходе будут выделяться породные ассоциации, отличающиеся от всех иных осадочных формаций составом, взаимоотношением слоев и другими параметрами.
КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ ПАРАМЕТРЫ ТЕХНОГЕННОЙ ФОРМАЦИИ
В данной статье можно остановиться только на основных объектах урбанизированных и производственных территорий. В ряде случаев эти типы оказываются совмещенными (например, города при горно-добывающих и промышленных комплексах). Однако каждая из указанных категорий обладает существенной спецификой, которую полезно рассмотреть самостоятельно.
В настоящее время еще не разработано достаточно полных классификаций урбанизированных и производственных территорий, которые можно было бы рассматривать в качестве объектов развития техногенной формации. Поэтому ниже анализируются лишь некоторые наиболее представительные ситуации.
УРБАНИЗИРОВАННЫЕ ТЕРРИТОРИИ
Большие площади мощных техногенных образований свойственны достаточно широкой категории городских агломераций. Так, города-мегаполисы занимают до тысячи квадратных километров (см., например [18]). В частности, Москва во второй половине прошлого века при численности населения 8.6 млн. человек занимала 994 км2 [12, с. 6] и продолжает расширяться. Площадь Санкт-Петербурга в 1970-х годах достигала 600 км2 при населении около 4 млн. человек. По данным М.И. Хазанова [21], площадь города с населением 0.1 млн чел. обычно составляет 6 км2. Очевидно, что существует значительный разброс данных по подобным соотношениям. Он часто связан либо с природно-социальными особенностями (например, со скученностью населения в Юго-Восточной Азии), либо со спецификой освоения городского пространства (преобладание малоэтажной застройки или интенсивное высотное строительство). Тем не менее анализ материалов по ряду европейских городов (с численностью населения до 2.5 млн. чел.), приведенный в табл. 1 и на графике (рис. 1), свидетельствует о существовании достаточно определенной зависимости между численностью населения и площадью городов.
Несколько хуже подобная зависимость прослеживается для обеих Америк (рис. 2). Это связано, скорее всего, с существенным различием типов застройки, использовавшихся в разных странах.
В целом можно предположить, что многие города с населением более 1 млн чел. будут иметь площадь более 100-300 км2. Следовательно, при достаточной мощности техногенных отложений на их территориях можно выделять техногенную формацию. А такие мощности нередко достигают от одного до нескольких десятков метров. Достоверная информация по этой теме достаточно скудна. Но можно привести ряд характерных примеров максимальных мощностей техногенных отложений для разновеликих городов: Одесса -45 м, Киев - 44 м, Москва - 24 м, Воронеж - 20 м, Ташкент - 18 м, Волгоград - 17 м, Новгород -14 м, Саратов
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.