Меньшов Олександр Ігоревич Теорія і методологія застосування маг­нетизму ґрунтового покриву в геології, екології, ґрунто­знавстві : Меньшов Александр Игоревич Теория и методология применения магнетизма почвенного покрова в геологии, экологии, почвоведении Men'shov Aleksandr Igorevich Teoriya i metodologiya primeneniya magnetizma pochvennogo pokrova v geologii, ekologii, pochvovedenii

Краткое описание

Меньшов Олександр Ігоревич, докторант кафедри геофізики Київського національного університету імені Тараса Шевченка: «Теорія і методологія застосування маг­нетизму ґрунтового покриву в геології, екології, ґрунто­знавстві» (04.00.22 - геофізика). Спецрада Д 26.001.42 у Київському національному університеті імені Тараса Шев­ченка

КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
ІМЕНІ ТАРАСА ШЕВЧЕНКА
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
ІМЕНІ ТАРАСА ШЕВЧЕНКА
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
Кваліфікаційна наукова
праця на правах рукопису
МЕНЬШОВ ОЛЕКСАНДР ІГОРЕВИЧ
УДК 550.382.3
ДИСЕРТАЦІЯ
ТЕОРІЯ І МЕТОДОЛОГІЯ ЗАСТОСУВАННЯ МАГНЕТИЗМУ
ҐРУНТОВОГО ПОКРИВУ В ГЕОЛОГІЇ, ЕКОЛОГІЇ,
ҐРУНТОЗНАВСТВІ
04.00.22 – геофізика
Подається на здобуття наукового ступеня
доктора геологічних наук
Дисертація містить результати власних досліджень. Використання ідей,
результатів і текстів інших авторів мають посилання на відповідне джерело
_____________О.І. Меньшов
(підпис, ініціали та прізвище здобувача)
Науковий консультант:
Вижва Сергій Андрійович, доктор геологічних наук, професор
Київ – 2017

ЗМІСТ
ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ………………………………….. 18
ВСТУП........................................................................................................... 19
РОЗДІЛ 1
СТАН ПРОБЛЕМИ ДОСЛІДЖЕНЬ МАГНЕТИЗМУ ҐРУНТІВ…... 29
1.1. Історія розвитку досліджень магнетизму ґрунтів…………………… 30
1.2. Сучасні магнітні дослідження ґрунтового покриву………………… 36
РОЗДІЛ 2
МЕТОДОЛОГІЯ МАГНЕТИЗМУ ҐРУНТОВОГО ПОКРИВУ…….. 55
2.1. Основні принципи методології магнетизму ґрунтового покриву….. 55
2.2. Магнітні дослідження при розв’язанні задач ґрунтознавства та
аграрного сектора………………………………………………………….. 65
2.3. Магнітні дослідження при розв’язанні екологічних та
природоохоронних задач………………………………………………….. 92
2.4. Магнітні дослідження в геології……………………………………... 108
РОЗДІЛ 3
ІНФОРМАТИВНІСТЬ МАГНЕТИЗМУ ҐРУНТІВ В
ҐРУНТОЗНАВСТВІ ТА АГРАРНОМУ ВИРОБНИЦТВІ…………… 124
3.1. Інформативність магнетизму ґрунтового покриву при дослідженні
деструктивних процесів ґрунтів на прикладі чорноземів приберогової
частини Одеської області………………………………………………….. 124
3.2. Інформативність магнетизму ґрунтового покриву при визначенні
індексу ерозійної небезпеки на прикладі земель аграрного виробництва
Харківської області…………………………………………………………. 133
3.3. Інформативності магнетизму ґрунтового покриву при дослідженні
його продуктивності на прикладі чорноземів та сірих лісових ґрунтів
Полтавської області………………………………………………………... 145
3.4. Інформативність магнетизму ґрунтового покриву при дослідженні
фізико-хімічних показників на прикладі аграрних земель Київщини….. 152
17
3.5. Приклад дослідження інформативності магнетизму ґрунтового
покриву для розв’язання аграрних завдань за межами України………... 158
РОЗДІЛ 4
ІНФОРМАТИВНІСТЬ МАГНЕТИЗМУ ҐРУНТІВ ТА ПИЛОВИХ
ФРАКЦІЙ ПРИ КОНТРОЛІ ТА МОНІТОРИНГУ ЗАБРУДНЕННЯ
ДОВКІЛЛЯ…………………………………………… 163
4.1. Інформативність магнітних методів при контролі забруднення
атмосфери…………………………………………………………………... 163
4.2. Магнетизм ґрунтів при контролі техногенного забруднення
урбанізованих територій…………………………………………………... 187
4.3. Інформативність магнетизму ґрунтів при забрудненні довкілля
вуглеводнями……………………………………………………………….. 212
РОЗДІЛ 5
ІНФОРМАТИВНІСТЬ МАГНЕТИЗМУ ҐРУНТІВ ПРИ ПОШУКАХ
ВУГЛЕВОДНІВ ТА РОЗВ’ЯЗАННІ ДЕЯКИХ ІНШИХ
ГЕОЛОГІЧНИХ ЗАДАЧ……………………………………… 230
5.1. Комплексні магнітні дослідження території покладів вуглеводнів у
межах Передкарпатського прогину України, Орховицьке нафтогазове
родовище…………………………………………………………………… 230
5.2. Комплексування магнітних методів з іншими геофізичними,
геохімічними та геологічними дослідженнями у межах полігону
Старуня……………………………………………………………………...
242
5.3. Приклади використання інформативності магнітних досліджень
при пошуках вуглеводнів за межами України…………………………… 261
ВИСНОВКИ.................................................................................................. 269
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ................................................. 271
ДОДАТОК: СПИСОК ПУБЛІКАЦІЙ ЗДОБУВАЧА ЗА ТЕМОЮ
ДИСЕРТАЦІЇ ТА ВІДОМОСТІ ПРО АПРОБАЦІЮ
РЕЗУЛЬТАТІВ……………………………………………………………... 306
18
ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ
MS - магнітна сприйнятливість;
χ - питома магнітна сприйнятливість;
ᴂ - об’ємна магнітна сприйнятливість;
χfd - частотна залежність магнітної сприйнятливості;
χARM - безгістерезисна (ідеальна) магнітна сприйнятливість;
IRM - ізотермічна залишкова намагніченість;
ARM - безгістерезисна (ідеальна) намагніченість;
Sratio - відношення магнітом’якої до магнітожорсткої
компоненти IRM;
SP - суперпарамагнітний стан;
SD - однодоменний стан;
PSD - псевдооднодоменний стан;
MD - мультидоменний стан;
PM10 - пилові фракції розміром близько 10 мкм;
К - температура за шкалою Кельвіна;
˚С - температура за шкалою Цельсія.
19
ВСТУП
Актуальність теми. Актуальність теми дисертаційної роботи
визначається пріоритетними тематичними напрямками наукових
досліджень і науково-технічних розробок на період до 2020 року (Постанова
Кабінету Міністрів України № 942 від 7 вересня 2011 р.). Узгоджується із
необхідністю створення нових технологій моделювання та прогнозування
стану навколишнього природного середовища та змін клімату, очищення та
запобігання забрудненню атмосферного повітря, раціонального використання
ґрунтів і збереження їх родючості, оцінки корисних копалин, їх
раціонального, екологічно безпечного видобування.
Магнітні властивості є одними з найбільш універсальних у природі та
характерні практично для усіх об’єктів від мікро- до макрорівнів. Природа
магнетизму залежить від багатьох чинників, головними з яких є: склад і вміст
магнітних мінералів, їхні розміри та доменний стан, умови формування і
шляхи переносу.
Ґрунтовий покрив є однією із найбільш динамічних частин
геологічного середовища, склад якого формується через взаємодію гірських
порід із атмосферою, гідросферою, біосферою шляхом різноманітних
екзогенних та біохімічних процесів. Ґрунти несуть інформацію як про
природну компоненту, так і про антропогенну й техногенну складові, мають
здатність вибірково змінювати свої фізико-хімічні властивості у залежності
від зовнішніх умов, що робить їх унікальним джерелом знань про стан і
властивості навколишнього середовища.
Крім того, саме зараз в Україні остаточно сформувалася єдина наука
про Землю як освітня та наукова спеціальність, що об’єднує основну частину
геологічних та географічних напрямків. Цей факт став логічним втіленням
міжнародного досвіду, коли провідні закордонні геофізичні центри до
комплексу магнітних досліджень речовини включають гірські породи, палео-
20
та археологічні об’єкти, ґрунти, осади, пилові фракції та інші матеріали.
Водночас, упродовж другої половини ХХ ст. – першої половини ХХІ ст. у
геофізичній науці з’явилася значна кількість принципово нових
міждисциплінарних підходів до вивчення магнетизму верхньої частини
твердої землі. Серед них особливе місце належить дослідженням магнетизму
ґрунтового покриву [160]. Накопичено значний матеріал щодо магнітної
сприйнятливості, мінералогії та інших магнітних характеристик ґрунтів
різних регіонів та їх реакції на зміни геологічних, екологічних, ґрунтознавчих
та інших чинників. З огляду на це можна розглядати магнетизм ґрунтів як
принципово новий інструмент для вирішення актуальних завдань у галузі
геології, природокористування, аграрного комплексу, який відповідає
сучасним пріоритетам розвитку науки та виробництва в Україні та світі. Ціла
низка публікацій та наші власні матеріали свідчать про високу ефективність
застосування системного аналізу магнетизму ґрунтів при їх картуванні [163],
пошуках корисних копалин [250], дослідженні довкілля [185], контролі
забруднення урбанізованих територій та повітряних басейнів міст [287], а
також в аграрному секторі при розробці оптимальних схем сталого
землеробства [222] та як інструменту сучасного ґрунтознавця [37]. Разом з
тим на сьогодні у світовій та вітчизняній літературі чітко не визначено
доцільність та найбільш ефективні шляхи застосування зазначених підходів.
Хоча наявність суттєвої кількості публікацій і наш власний досвід надають
підстави вважати, що інформативність магнетизму ґрунтів є достатньо
високою. Таким чином, розробка теорії і методології застосування
магнетизму ґрунтового покриву в геології, екології та ґрунтознавстві є
головною метою дисертаційного дослідження, що водночас визначає його
актуальність.
Зв’язок з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна
робота тісно пов’язана з науковими дослідженнями, що виконувалися в ННІ
21
«Інститут геології» Київського національного університету імені Тараса
Шевченка у рамках:
1. Д/б теми 06БФ049-02 «Розробка теорії та методології
комплексної інтерпретації геофізичних, гідрогеологічних та інженерногеологічних даних моніторингу геологічного середовища» (державний
реєстраційний № 0106U005855).
2. Д/б теми 11БФ049-02 «Розробка теорії та методології побудови
динамічних геолого-геофізичних моделей геологічних об’єктів і процесів»
(державний реєстраційний № 0111U006457).
3. Д/б теми 16БП049-02 «Наукові засади передумов
нафтогазоносності сланцевих товщ і складнопобудованих порід-колекторів»
(державний реєстраційний № 0116U004829).
4. Гранту МОН України згідно з указом Президента України «Про
Цільовий план Україна-НАТО на 2008 рік у рамках Плану дій УкраїнаНАТО», г/д тема 08ДП049-03 «Проведення комплексних екопедофізичних
досліджень на колишньому військовому аеродромі у м. Прилуки
(Чернігівська обл.) з метою визначення ефективної технології очищення
ґрунтів, забруднених внаслідок військово-господарської діяльності»
(державний реєстраційний № 0108U007504).
5. Двосторонньої співпраці у рамках угод з Карпатським
відділенням Інституту геофізики ім. С.І. Субботіна НАН України,
Національним науковим центром «Інститут ґрунтознавства та агрохімії імені
О.Н. Соколовського», Центром Навколишнього Середовища Університету
Миколаса Ромеріса (Литва), Геофізичним Центром Королівського
Метеорологічного Інституту (Бельгія), Центром Наук про Землю
(лабораторія CNRS) Університету Монпельє (Франція).
Мета – розробити теорію і методологію дослідження магнетизму
ґрунтового покриву при розв’язанні геологічних, природоохоронних та
аграрних задач. Для реалізації цього були поставлені такі завдання.
22
Завдання:
1. Встановити сучасний стан дослідження магнетизму ґрунтового
покриву та досвід використання окремих параметрів при вирішенні завдань
геології, екології, ґрунтознавства в Україні та за її межами.
2. Дослідити інформативність магнетизму ґрунтів при розв’язанні
геологічних завдань, зокрема при сучасному геологічному картуванні та
пошуках вуглеводнів.
3. Обґрунтувати і розробити раціональний підхід щодо
застосування магнетизму ґрунтів при розв’язанні ґрунтознавчих та аграрних
завдань, зокрема при картуванні ґрунтових покривів і ландшафтів,
визначенні продуктивності земель, родючості ґрунтів, контролі ерозійних
процесів, вивченні вмісту гумусу та інших агрономічних показників.
4. Дослідити інформативність магнетизму ґрунтів та розробити
методологію застосування магнітних параметрів при розв’язанні завдань
охорони довкілля, зокрема забруднення атмосфери і педосфери важкими
металами та іншими небезпечними для життя людини хімічними сполуками,
при картуванні урболандшафтів та міських агломерацій, екологічному
моніторингу антропогенного та техногенного впливів на довкілля.
Об’єктом дослідження є ґрунтовий покрив як верхня частина
геологічного розрізу, ключовий елемент агро- і урболандшафтів, у тому числі
змінених під впливом природних, антропогенних та техногенних чинників.
Предметом дослідження є магнітні властивості ґрунтів та їхня
інформативність в геології, екології, ґрунтознавстві.
Методи дослідження. Використано системний аналіз магнетизму
ґрунтів, верифікація та осмислення матеріалів магнітних досліджень ґрунтів,
методологія динамічної геофізики, методологія пізнання, практичної
цілісності та оцінки, моделювання педосфери. Для з’ясування
23
інформативності магнетизму ґрунтів на конкретних прикладах нами
розроблено методологічний комплекс використання методу в геології,
екології, ґрунтознавстві, методики та технології польових та лабораторних
робіт. Використано найсучаснішу апаратурну магнітометричну базу: кафедри
геофізики Київського національного університету імені Тараса Шевченка;
Геофізичного центру Королівського метеорологічного інституту, Бельгія,
Дурб; Центру Наук про Землю (лабораторія CNRS) Університету Монпельє,
Франція. До апаратурного комплексу входили кріогенний магнітометр
MPMS 3 (Quantum Design, США) із температурним діапазоном 1,8…400 К,
магнітним полем ± 7 Tл, частотним діапазоном 0,1 Гц…1 кГц. Обертальний
магнітометр J-coercetivity Meter (Казань, Росія), що створює магнітне поле 0-
500 мТл. Сквід-магнітометр 2G Enterprises. Капамістки KLY-2 та KLY-4S
(AGICO, Чехія) з можливостями автоматизованого вимірювання магнітної
сприйнятливості у температурному діапазоні -196…+700 °C у різних змінних
електромагнітних полях. Двочастотний вимірювач магнітної
сприйнятливості MS2B (Bartington, Велика Британія), польові капаметри
типу KT-5 (Чехія), а також ряд інших високочутливих магнітометричних
інструментів. Найбільш вживаними магнітними параметрами стали об’ємна
та питома магнітна сприйнятливості. З метою з’ясування
магнітомінералогічного складу, доменної структури, розмірів магнітних
частинок ґрунтів та пилових фракцій залучено параметри петлі гістерезису,
ізотермічна залишкова намагніченість, безгістерезисна (ідеальна)
намагніченість, термомагнітний аналіз у діапазоні від 1,8 К (-271,35 ˚С) до
973,15 К (700 ˚С), інші види намагніченостей, мінералогічні мікроскопічні
дослідження. Побудовано карти, графіки розподілів магнітних величин та
їхні кореляційні залежності з геохімічними, агрономічними і вуглеводневими
параметрами.
Наукова новизна одержаних результатів.
24
Вперше на прикладі родовищ Передкарпатського прогину, ДДЗ
України, полігону Старуня (Івано-Франківська обл.) зафіксовано високу
дисперсію магнітних параметрів ґрунтів і підстилаючих порід верхньої
частини геологічного розрізу, критеріями інформативності визначено
підвищення магнітної сприйнятливості та намагніченості в зоні впливу
вуглеводнів у 2-15 разів порівняно із фоновими значеннями. Встановлені
закономірності пояснюються формуванням аутогенних (вторинних)
магнітних мінералів під впливом вуглеводневої речовини у процесі її міграції
та розсіювання, зокрема доведено утворення діагенетичного піротину та
магнетиту у псевдооднодоменній фазі розміром від десятків нм до перших
мкм. Магнітні аномалії ґрунтів збігаються із аномаліями магнітного поля,
геохімічними аномаліями концентрації етану та алканів С2-С5 у ґрунтовому
покриві.
Вперше для чорноземів звичайних, типових, південних та сірих лісових
ґрунтів Степу та Лісостепу України визначено, що понижені відносно
фонових значення магнітної сприйнятливості збігаються із зонами водної
ерозії ґрунтів, а зростання магнітної сприйнятливості відповідає підвищенню
вмісту гумусу, що дає змогу прогнозувати родючість ґрунтів на основі
експресної магнітометричної технології. Отримано значущі за Пірсоном
високі кореляційні зв’язки між величинами магнітної сприйнятливості та
індексом ерозійної небезпеки, показниками продуктивності, вмістом гумусу,
марганцю, обмінного калію та кислотно-лужним балансом ґрунтів. Зміни
магнітної сприйнятливості пов’язані із вмістом і формуванням у ґрунтах
однодоменних стабільних та суперпарамагнітних зерен магнетиту, магеміту,
гетиту та гематиту ґрунтотвірного походження розміром у десятки нм.
Знайшло подальший розвиток дослідження інформативності
магнетизму ґрунтового покриву та твердих пилових фракцій атмосферного
повітря України при розв’язанні екологічних та природоохоронних завдань. А
саме, на прикладі Києва, Трускавця, Дніпра визначено, що небезпечні для
25
здоров’я людини пилові фракції розміром близько 10 мкм (РМ10), що містять
важкі метали, переносяться в атмосферному повітрі урбанізованих територій
з подальшим осіданням у ґрунтовому покриві та на пласких гладеньких
поверхнях, що призводить до підвищення магнітної сприйнятливості у 10-
100 разів, а коефіцієнт частотної залежності магнітної сприйнятливості
становить менше ніж 3. Крім того, визначено, що накопичення небезпечних
частинок у ґрунтах відбувається до глибини 20-30 см залежно від будови
генетичних горизонтів ґрунтового покриву. На прикладі урбоземів
Ботанічного саду ім. акад. О.В. Фоміна продемонстровано значущі за
Пірсоном високі кореляційні зв’язки між магнітною сприйнятливістю та
вмістом міді, свинцю, цинку, заліза. Критерієм техногенного забруднення
ґрунтів є наявність у їхньому складі крупнозернистого мультидоменного
магнетиту у вигляді сферул розміром близько 10 мкм і більше.
Удосконалено методологію магнітних досліджень ґрунтів України в
геології, екології та ґрунтознавстві, створено алгоритми проведення усіх
етапів досліджень, визначено фізико-хімічні основи методу, принципи
формування магнітних мінералів у ґрунтах. Спосіб відбору пилових фракцій
атмосферного повітря запатентовано.
Практичне значення одержаних результатів. Полягає в обґрунтуванні
та практичному доведенні на конкретних прикладах високої інформативності
магнетизму ґрунтового покриву, а також рекомендації для використання у
практиці геологічних, екологічних, аграрних та ґрунтознавчих робіт.
Отримані матеріали використані у спільних наукових та практичних
роботах з ДП «Агрогеофізика» НАК «Надра України», Карпатським
відділенням Інституту геофізики ім. С.І. Субботіна НАН України,
Національним науковим центром «Інститут ґрунтознавства та агрохімії імені
О.Н. Соколовського», Центром Менеджменту Навколишнього Середовища
Університету Миколаса Ромеріса (Литва), Центром Наук про Землю
26
Університету Монпельє (Франція), Геофізичним Центром Королівського
Метеорологічного Інституту (Бельгія).
Особистий внесок здобувача. Автором створено концепцію
дисертаційного дослідження, проведено системний аналіз опублікованої
інформації, одноосібно або разом із співавторами, роль яких визначено щодо
кожної роботи, проведено польові та лабораторні дослідження. Самостійно
проведено обробку, аналіз та інтерпретацію отриманих даних, розроблено
теорію та методологію застосування магнітних досліджень ґрунтів у геології,
екології та ґрунтознавстві.
Основні результати дисертаційного дослідження викладено у 47
публікаціях [21, 37, 39, 55-83, 213, 242, 243, 245-254, 266, 267]. Внесок
здобувача у публікаціях, написаних у співавторстві, визначається таким
чином. У роботах [266, 267] за участю автора виконано огляд літератури,
обговорення результатів, формулювання висновків. У роботах [21, 39, 55-57, 60,
61, 63-65, 67, 70, 71, 77-79, 81-83, 213, 245-254] автор брав безпосередню участь
у аналітичному огляді літератури, виконанні експериментальних польових і
лабораторних досліджень, обробці та аналізі результатів, підготовці висновків.
У роботі [75] дисертанту належить аналітичний огляд стану проблеми, у роботі
[74] – постановка завдання досліджень, огляд літератури та обговорення
результатів, у патенті [68] автор розробив алгоритм проведення експерименту,
виконав експеримент та провів інтерпретацію результатів. У роботі [37]
дисертанту належать лабораторні вимірювання магнітних характеристик,
обробка та інтерпретація отриманих результатів. У роботі [66] автору належить
ідея, огляд літератури, обговорення та написання висновків.
Апробація результатів дисертації. Апробація дисертаційного
дослідження проходила у рамках стажування: Науковий обмін, Геофізичний
центр Бельгійського Королівського Метеорологічного Інституту (Дурб,
Бельгія, 2016 р); Стипендіальна програма Посольства Франції в Україні для
наукового стажування в Центрі Наук про Землю, Університет Монпельє
27
(Монпельє, Франція, 2016 р).
Основні результати роботи доповідалися й обговорювалися: конференції
та виставки Європейської Асоціації Геовчених та Інженерів EAGE (Барселона,
Іспанія – 2010 р., Амстердам, Нідерланди – 2014 р.); конференції та виставки
«Приповерхнева геофізика» EAGE (Париж, Франція, 2012 р.); Генеральна
асамблея Європейського Геологічного Союзу (Відень, Австрія, 2014-2017 рр.);
Конференція «Нові тенденції у палео-, рок-магнетизмі та магнетизмі
навколишнього середовища» (Новий Град, Чехія – 2010 р., Зволен, Словаччина
– 2012 р., Евора, Португалія – 2014 р, Дінан, Бельгія – 2016 р.); Геоінформатика
(Київ, 2009-2017 рр.); Моніторинг геологічного середовища (Київ – 2009, 2012
рр., Львів – 2011, 2013, 2016 рр.); Всеукраїнська (молодіжна) конференціяшкола «Сучасні проблеми геологічних наук» (Київ, 2009-2013 рр.);
Міжнародна науково-практична конференція «Проблеми
природокористування, сталого розвитку та техногенної безпеки регіонів»
(Дніпропетровськ, 2009, 2011, 2013); Наукова міжнародна конференція
“Наукові засади геолого-економічної оцінки мінерально-сировинної бази
України та світу” (Київ, 2011); Міжнародна наукова конференція
«Нетрадиційні джерела вуглеводнів в Україні: пошуки, розвідка,
перспективи» (Київ, 2013, 2015).
Публікації. Результати досліджень викладені у 47 наукових
публікаціях, зокрема: 1 міжнародна монографія, 18 cтатей у наукових
фахових виданнях України, які входять до переліку ВАК/ДАК України, 7
статей у наукових фахових виданнях України, які входять до міжнародних
наукометричних баз Scopus та Web of Science, 5 статей в іноземних виданнях,
1 патент, 9 статей та праць в інших виданнях, 6 тез наукових доповідей.
Структура та обсяг роботи. Робота складається зі вступу, п’яти
розділів, висновків, списку використаних джерел, що налічує 308 посилань,
додатку. Обсяг 312 сторінок, в тому числі 270 основного тексту, містить 21
таблицю, 99 рисунків.
28
Роботу виконано на кафедрі геофізики Київського національного
університету імені Тараса Шевченка. Автор висловлює щиру подяку
науковому консультанту, доктору геологічних наук, професорові Сергію
Андрійовичу Вижві за допомогу у визначенні актуальних завдань та
сучасних підходів до їх розв’язання, директорові ННІ «Інститут геології»
Володимиру Альбертовичу Михайлову та завідувачу кафедри геології нафти
і газу Олексієві Миколайовичу Карпенку за цінні поради, колективам
кафедри геофізики, НДЛ «Теоретичної і прикладної геофізики»,
Студентського Конструкторсько-Дослідницького Бюро ННІ «Інститут
геології» та особисто к.геол.н. С.А. Попову, к.геол.н. Р.В. Хоменку, к.геол.н.
К.М. Бондар, у співпраці з якими було виконано частину досліджень. Подяка
к.геол.н. О.В. Круглову (ННЦ «Інститут ґрунтознавства та агрохімії імені
О.Н. Соколовського»), д.фіз.-мат.н. В.Ю. Максимчуку, к.геол.н.
Р.С. Кудеравцю та м.н.с. І.О. Чоботку (Карпатське відділення Інституту
геофізики ім. С.І. Субботіна НАН України), спільно з якими проводилися
польові та лабораторні дослідження. Також подяка закордонним колегам
проф. Пауло Перейрі (Центр менеджменту навколишнього середовища
Університету Миколаса Ромеріса, Литва), доктору Сімо Спассову
(Геофізичний центр Бельгійського Королівського Метеорологічного
Інституту, Бельгія), доктору П’єру Кампсу (Центр Наук про Землю,
Університет Монпельє, Франція), проф. Едуарду Петровські (Інститут
геофізики Чеської АН, Чехія) за допомогу у стажуванні, наданні лабораторій
для вимірювання зразків, допомозі у підготовці закордонних публікацій та
проектів. Окрема подяка кандидату геолого-мінералогічних наук, доценту
Анатолієві Васильовичу Сухораді за професійні поради на всіх етапах
досліджень.

Список литературы

ВИСНОВКИ
1. Раціональний комплекс дослідження магнетизму ґрунтового покриву
з метою розв’язання завдань геології, екології та ґрунтознавства, що
визначений автором, має включати: масову капаметрію ґрунтового покриву
по латералі і вертикалі, аналіз природи магнітних аномалій ґрунтів на основі
високороздільних магнітомінералогічних досліджень, зіставлення величин
магнітних характеристик та складу магнетиків із інформацією про наявність
корисних копалин, забруднення навколишнього середовища, показниками
родючості аграрних земель (зони покладів вуглеводнів, техногенні аномалії,
дані щодо ерозії ґрунтового покриву, вмісту гумусу і т.ін.).
2. Магнетизм ґрунтового покриву має розглядатися на даному етапі як
досі не використаний інформаційний ресурс при геологічних дослідженнях, у
тому числі при пошуках родовищ нафти і газу. Зокрема, проекції покладів
вуглеводнів на денну поверхню і відповідні геологічні аномалії часто зіставні
із зонами магнітних аномалій та змінами магнітних характеристик ґрунтів,
що підтверджується конкретними прикладами для дерново-підзолистих та
лучних ґрунтів родовищ Передкарпатського прогину України. Це
пояснюється вторинними перетвореннями феромагнітних фракцій
відповідних ґрунтів під впливом вуглеводневих флюїдів. Зафіксовано
утворення діагенетичного піротину та магнетиту у псевдооднодоменній фазі
розміром від десятків нм до перших мкм, підтверджено збіги зон магнітних
та геохімічних аномалій концентрації етану та алканів С2-С5 у ґрунтовому
покриві.
3. Висока інформативність магнітних характеристик ґрунтового
покриву при екологічних дослідженнях визначається привнесенням до
структури ґрунту у межах техногенно забруднених територій феромагнітної
компоненти, що утворюється у процесі роботи підприємств важкої
промисловості та руху транспорту. Відбувається зростання значень
магнітних параметрів відповідних ґрунтів у порівнянні з їх первинним
270
(фоновим) станом. При цьому техногенні магнітні мінерали відіграють роль
перенощика небезпечних для людини хімічних компонентів, у першу чергу
важких металів. Результатами наших досліджень для різних регіонів України
продемонстровано високі коефіцієнти кореляції між магнітною
сприйнятливістю та вмістом цілого ряду техногенних елементів, зокрема
міді, свинцю, цинку, заліза. Критерієм техногенного забруднення є
підвищення магнітної сприйнятливості урбаноземів на глибині до 30 см у 10-
100 разів, а коефіцієнт частотної залежності магнітної сприйнятливості
становить менше ніж 3. Ознакою техногенного генезису магнетиків у ґрунтах
є наявність у їхньому складі крупнозернистого мультидоменного магнетиту у
вигляді сферичних зерен розміром близько 10 мкм і крупніше, що було
зафіксовано для міст Київ, Дніпро та Трускавець. Практична реалізація
вказаного положення значно спрощується впровадженням розроблених нами
патентоспроможних способів відбору пилових фракцій з метою визначення
забруднення атмосфери.
4. Прикладне значення магнетизму ґрунтового покриву при розв’язанні
завдань ґрунтознавства та аграрного сектора визначається диференціацією
магнітних характеристик у ґрунтовому розрізі, а також тісними
кореляційними зв’язками між магнітними параметрами та показниками
родючості ґрунтів. Зокрема, нами зафіксовано для чорноземів звичайних,
типових, південних та сірих лісових ґрунтів Степу та Лісостепу України
високі за Пірсоном коефіцієнти кореляції між магнітною сприйнятливістю та
індексом ерозійної небезпеки, продуктивністю земель, вмістом гумусу,
марганцю, калію, кислотно-лужним балансом. Ідентифікуються місця
природних пожеж та необхідності внесення добрив. Критерієм
незабруднених фонових ґрунтів визначено вміст однодоменних стабільних та
суперпарамагнітних дрібнодисперсних зерен магнетиту, магеміту, гетиту та
гематиту ґрунтотвірного походження розміром від кількох нм до перших
мкм.