Сметанин Николай Николаевич Геоэкологическая оценка нефтегазовых территорий западного Ямала на основе анализа структуры геосистем

Краткое описание

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ИНСТИТУТ КРИОСФЕРЫ ЗЕМЛИ

На правах рукописи

Сметанин Николай Николаевич

ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА НЕФТЕГАЗОВЫХ ТЕРРИТОРИЙ ЗАПАДНОГО ЯМАЛА НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА СТРУКТУРЫ
ГЕОСИСТЕМ

Специальность 25 00 36 - геоэкология

Диссертация на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Научный руководитель - доктор геолого-минералогических наук профессор Е.С.Мельников

Тюмень, 2006

2

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ......................................................................................................................... 4
ГЛАВА 1. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ СТРУКТУРУ ГЕОСИСТЕМ РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ.......................................... 8
1.1. Геолого-геоморфологическое строение, геологическая история развития и
рельеф......................................................................................................................... 8
1.2. Гидрография.................................................................................................... 18
1.3. Климат............................................................................................................. 19
1.4. Почвенный покров.......................................................................................... 22
1.5. Растительность................................................................................................ 31
1.6. Ландшафтная структура................................................................................. 33
1.7. Вывод............................................................................................................... 56
Глава 2. ГЕОКРИОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ........ 58
2.1. Распространение и мощность многолетнемерзлых пород......................... 58
2.2. Температурный режим многолетнемерзлых пород.................................... 60
2.3. Криогенное строение и льдистость многолетнемерзлых пород................ 65
2.4. Устойчивость ММП района исследований.................................................. 71
2.5. Температурный режим и геокриологическое строение сезонноталого
слоя........................................................................................................................... 73
2.6. Выводы............................................................................................................ 78
Глава 3. МЕТОДЫ АНАЛИЗА ЛАНДШАФТНОЙ СТРУКТУРЫ............................. 79
3.1. Представление о ландшафте и ландшафтной структуре............................ 79
3.2. Ландшафтная карта, как модель пространственной организации геосистем
(ландшафтно-картографический и ГИС методы)................................................ 83
3.3. Картографо-математические методы анализа ландшафтной структуры на
основе реализованной пространственной модели............................................... 85
3.4. Выводы............................................................................................................ 89
Глава 4. КАРТОГРАФО-МАТЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ КОНТРАСТНОСТИ И СЛОЖНОСТИ ЛАНДШАФТНОЙ СТРУКТУРЫ РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ.... 90
4.1. Анализ ландшафтной структуры с помощью индекса ландшафтной
контрастности.......................................................................................................... 90
4.2. Анализ ландшафтной структуры с помощью коэффициента ландшафтной
неоднородности....................................................................................................... 96
4.3. Выводы............................................................................................................ 98
Глава 5. ОЦЕНКА ПРОЯВЛЕНИЯ КОМПЛЕКСА ЕСТЕСТВЕННЫХ ДЕСТРУКТИВНЫХ КРИОГЕННЫХ ПРОЦЕССОВ В ГЕОСИСТЕМАХ РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ.......................................................................................................... 99
Выводы................................................................................................................... 106
Глава 6. ОЦЕНКА ПОЧВЕННО-РАСТИТЕЛЬНОГО ПОКРОВА РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ......................................................................................................... 107
6.1. Почвенная карта (ценность почв)............................................................... 108
6.2. Мощность торфа в геосистемах района исследований............................ 115
6.3. Запасы и структура надземной фитомассы района исследований......... 118

з
6.3.1. Методика расчета запасов фитомассы кустарниковых тундр...... 118
6.3.2. Карта запасов и структуры надземной фитомассы района
исследований................................................................................................. 120
6.4. Выводы.......................................................................................................... 130
Глава 7. ОЦЕНКА СЛОЖНОСТИ БИОЛОГИЧЕСКОЙ РЕКУЛЬТИВАЦИИ ГЕОСИСТЕМ РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ............................................................. 132
Выводы................................................................................................................... 141
ВЫВОДЫ........................................................................................................................ 142
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ............................................................................................. 144
ПРИЛОЖЕНИЕ.............................................................................................................. 145

Список литературы

ВЫВОДЫ
1. - Выявлены главные факторы, формирующие структуру геосистем западного
Ямала. Г еолого-геоморфологические (стратиграфо-генетический комплекс
отложений, характер и степень расчленения v рельефа) и геокриологические (температурный режим, криогенное строение и льдистость многолетнемерзлых пород) факторы формируют структуру на уровне ландшафтов и местностей. Мезорельеф, литолого-фациальный комплекс отложений, характер увлажнения и степень дренированности, развитие определенного типа криогенных процессов влияют на дифференциацию урочищ.
2. Преобразован и адаптирован к условиям западного Ямала картографо­математический метод расчета коэффициента ландшафтной контрастности. С помощью накопления (суммирования) коэффициента контрастности вдоль оси трассы газопровода Бованенково - Байдарацкая Губа удалось выявить и оконтурить участки более однородные по морфоструктуре, нежели выделявшиеся ранее по комплексу геолого-геоморфологических признаков. Установлено, что наиболее сложными по ландшафтной структуре являются крупнохолмистые, всхолмленные и пологоволнистые местности в пределах III и IV морских террас.
3. Проведена типизация криогенных процессов по степени вызываемой ими деструкции геологической среды и выполнено ранжирование урочищ по степени естественной неоднородности, обусловленной действием комплекса криогенных процессов. Результатом оценки разнообразия деструктивных криогенных процессов явилась карта степени естественной неоднородности микроструктуры геосистем ранга урочищ (на примере ключевого участка «Васькины Дачи»), Данная карта, оценивающая сложность территории с точки зрения проявления деструктивных криогенных процессов, может являться основой для оценки строительных рисков и рисков на стадии эксплуатации объектов ТЭК.
4. Определены запасы фитомассы и ее структура для геосистем на западном Ямале. В естественных условиях формирование зонального типично тундрового мохово-лишайникового сообщества происходит гораздо дольше, чем интразонального кустарникового (тем более, травяного), что определяет естественный потенциал восстановления растительного покрова. Установлено, что заболоченные озсрпо-хасырейные и пологогривистые местности пойм крупных рек являются иптразопальпыми геосистемами с высоким естественным потенциалом

143

восстановления растительного покрова за сует доминирования, травяного яруса. Во всхолмленных, крупнохолмистых, пологоволнистых местностях на III и IV морских террасах 50% площади занимают зональные мохово-лишайниковые фитоценозы, а 30% интразональные закустаренные оползневые склоны.
5. ■ • Путем синтеза ландшафтной карты, карты естественной неоднородности геосистем, почвенной карты, карты мощности торфа, а также карты структуры и запасов фитомассы геосистемы западного Ямала ранжированы по сложности биологической рекультивации, т.е. естественного потенциала восстановления растительного покрова. Установлено, что к урочищам с наименьшей по затратам биологической рекультивации относятся болотные комплексы, переувлажненные поймы и днища хасыреев.
Оползневые склоны (особенно молодые) с одной стороны обладают питательным' субстратом, способствующим быстрому естественному зарастанию поверхности с консервацией экзогенных процессов, что очень выгодно для рекультивации, а с другой - характеризуются неполной завершенностью восстановления растительности, что может провоцировать эрозию, термоэрозию и термокартст - процессы, явно опасные для экологии и строительства.
Самыми сложными и затратными для биологической рекультивации оказываются дефлированные трещинно-полигональные и байджараховые тундры, где деградация растительности и развитие экзогенных процессов взаимно активизируют друг друга.
Карта сложности рекультивации может быть использована как рекомендательная для оптимизации рекультивации отчужденных земель при строительстве нефтегазотранспортных объектов на территории Ямала.