Экологическая геология
Программа дисциплины для государственных университетов специальностей:
011500 – Геология и геохимия горючих ископаемых
080500 – Геология нефти и газа
Всего часов - 50
в том числе, лекционные - 22
лабораторные - 11
Программу составил: д.г.н., профессор А.Д. Абалаков
Иркутск 2007
Введение
Программа включает в себя организационно-методический раздел, содержание курса, вопросы для
проверки и список литературы.
Курс «Экологическая геология» читается студентам дневной и заочной форм обучения, специальностей
геология и геохимия горючих ископаемых, геология нефти и газа при длительности обучения 6, 5, 4 и 3
года, включая специализацию и профилизацию бакалавров.
Рабочая программа дисциплины «Экологическая геология» федерального компонента цикла ДС
составлена в соответствии с государственным стандартом высшего профессионального образования
второго поколения.
Учебное пособие подготовлено при поддержке ведомственной целевой программы «Развитие научного
потенциала высшей школы (2006-2008 годы)», проект РНП.2.2.1.1.7334 «Научно-образовательный центр
Байкал».
I. Организационно–методический раздел
Цель курса заключается в формировании у студентов основных представлений о
геологической среде, экологических функциях литосферы, охране окружающей среды нефтяных и газовых
месторождений. Задачи курса – изучение закономерностей формирования экологических функций литосферы
и их пространственно-временного изменения под влиянием природных и техногенных причин в связи с
жизнью и деятельности биоты и человека, и прежде всего поиском, разведкой и разработкой нефтяных и
газовых месторождений.
Важной задачей экологической геологии является рассмотрение с экологических позиций основных
читаемых на геологическом факультете дисциплин, таких как общая геология, геотектоника,
геоморфология, петрография, геохимия, геофизика, геология нефти и газа, инженерная геология и
гидрогеология. Это способствует их углубленному пониманию и формированию у студентов системного
представления наук о Земле, рационального и бережного отношения к использованию ее недр и
окружающей природной среды.
Задачи курса
Практическими задачами, которые при этом можно решать, являются следующие:
- прогнозная оценка эколого-геологических условий строительства, проведения поисково-разведочных
работ и разработки нефтегазовых месторождений;
- обоснование проведения инженерно-экологических изысканий для строительства;
- составление эколого-геологических карт разного содержания и масштаба;
- определение зон экологического влияния месторождений полезных ископаемых и линейных
сооружений;
- определение зон загрязнения компонентов природной среды;
- определение влияния геодинамических, геохимических полей и геофизических аномалий на окружающую
природную среду, человека и его жизнедеятельность;
- обоснование и управление экологическими обстановками с целью сохранения или оптимизации
состояния геологической среды.
Место курса в системе образования по специальностям
011500 – Геология и геохимия горючих ископаемых
080500 – Геология нефти и газа
Освоение программы требует от студентов интегральных знаний и предполагает знание курсов «Общая
геология», «Геотектоника», «Структурная геология», «Геоморфология», «Геофизика», «Геохимия»»,
«Геология и геохимия нефти и газа», «Нефтегазовая литология» и в особенности «Инженерная геология и
гидрогеология».
Требования к уровню освоения материала После изучения курса студент должен
овладеть навыками эколого-геологических исследований, прогнозирования неблагоприятных экологических
ситуаций и принятия управленческих решений в области охраны геологической среды.
II. Содержание курса
Введение
Тема 1. Теоретические основы экологической геологии
Место экологической геологии в системе наук
Объект, предмет, задачи исследований
Получение и обобщение эколого-геологической информации, методы экологической геологии
Эколого-геологические подходы оценки состояния и охраны окружающей среды нефтяных и газовых
месторождений
Тема 2. Экологические функции и свойства литосферы
Геологическая среда и экологические свойства литосферы
Определение экологических функций литосферы
Классификация экологических функций литосферы
Структура экологической геологии
Экологические функции литосферы нефтегазовых месторождений
Тема 3. Экологическая петрология
Принципы изучения и классификация горных пород в инженерной геологии (инженерной петрологии)
и экологической геологии (экологической петрологии)
Горные породы нефтегазовых месторождений, физико-механические свойства и пространственная
изменчивость, экологическая оценка
Тема 4. Экологическая геодинамика
Объект и предмет экологической геодинамики. Геологические процессы и их классификация
Геодинамические экологические функции литосферы
Геологические процессы и их влияние на природные и техногенные комплексы нефтегазовых
месторождени1
Тема 5. Экологическая гидрогеология
Гидрогеология и экологическая гидрогеология. Определение. Объект и предмет изучения
экологической гидрогеологии
Природные и техногенные гидрогеологические системы
Миграция загрязняющих веществ в геологической среде и подземных водах
Природная защищенность подземных вод
Охрана и рациональное использование подземных вод месторождений нефти и газа
Тема 6. Экологическая геохимия
Принципы экологической геохимии
Содержание, объект и предмет экологической геохимии
Геохимические экологические функции литосферы
Геохимическая оценка состояния окружающей среды.
Этапы эколого-геохимических исследований
Виды эколого-геохимических работ
Химическое воздействие, геохимическая мера качества окружающей среды нефтегазовых территорий.
Обеспечение экологической безопасности.
Тема 7. Экологическая геофизика
Объект и предмет эколого-геофизических исследований литосферы
Геофизические экологические функции литосферы
Биологическое действие геофизических полей
Методика экогеофизических работ. Экогеофизика нефтегазовых месторождений.
Тема 8. Охрана окружающей среды нефтяных и газовых месторождений
Нефтегазовая отрасль и охрана окружающей среды
Охрана воздушной среды, поверхностных и подземных вод, геологической среды и недр, почв,
растительности, животного мира
Оценка экологического риска и аварийных ситуаций
Оценка величины и значимости воздействия
Тема 9. Экологическое картографирование нефтяных и газовых месторождений
Понятие экологического картографирования. Виды экологических карт
Геоэкологическое картографирование
Эколого-геологическое картографирование
Геоинформационное картографирование
Картографирование поясов экологической безопасности нефтегазовых месторождений
Тема 10. Геоэкологический анализ технических решений разработки нефтегазовых
месторождений
Технология кустового наклонно-ориентированного бурения с использованием безамбарных
технологий
Проектирование и освоение высоконапорных горизонтов
Тема 11. Экологическое проектирование нефтяных и газовых месторождений
Экологическая оценка
Инженерно-экологические изыскания
Разработка проектов «Оценка воздействия на окружающую среду» (ОВОС)
Разработка проектов «Охрана окружающей среды» (ООС)
ОВОС и ООС нефтегазовых месторождений
Экологическая экспертиза
Участие общественности
Рассмотрение альтернатив
Тема 12. Мониторинг геологической среды нефтяных и газовых месторождений
Понятие экологического мониторинга
Структурно-логическая схема
Объекты экологического мониторинга: природная и техногенная среды и сфера взаимодействия
Формирование сети режимных наблюдений
Виды и методы наблюдения и контроля
Разработка программы производственного экологического мониторинга
Перечень практических работ
Задание 1. Построение структурно-логической схемы экологической геологии
Основными разделами экологической геологии являются экологическая петрология, экологическая
геодинамика, экологическая геоморфология, экологическая геохимия, экологическая геофизика,
экологическая гидрогеология, специальная экологическая геология, включающая эколого-геологические
аспекты проектирования и строительства. В ее состав можно включить рекреационную экологическую
геологию.
Структура экологической геологии некоторым образом повторяет структуру инженерной геологии, и
это не случайно. Такая преемственность отражает процесс формирования экологической геологии из недр
инженерной геологии (Ломтадзе, 1984).
Экологическая геология имеет управляющее начало в развитии других направлений наук о Земле и
обществе, экологии, формирующих разделы экологической геологии. Эти разделы – складывающиеся
отдельные научные направления экологической геологии. Каждый из них имеет свой предмет, задачи и
методы исследований, что и определяет их положение в логической структуре экологической геологии
как науки в целом. Все они составляют единую систему эколого-геологических знаний и направлены на
достижение общих целей. Это определяет основные теоретические, методические и практические основы
экологической геологии.
Используя основную и дополнительную литературу, студенты должны построить структурно-логическую
схему дисциплины, отражающую положение разделов научных направлений экологической геологии,
определяющее ее логическую структуру как науки в целом.
Задание 2 Раскрытие содержания экологических функций литосферы
На основе модели эколого-геологической системы, складывающейся из сфер
пространственно-временного экологического взаимодействия природы, населения и общества, с
отражением структуры этих сфер в классах пересечения, раскрыть содержание экологических функций
литосферы.
Задание 3 Составление эколого-геологических карт
Раскрыть основные принципы эколого-геологического картографирования в зависимости от видов работ
и масштабов исследования.
Используя данные литературных источников и полевых практик и наблюдений составить легенду
эколого-геологической карты на конкретную территорию. Подготовить макет карты оценки
геоэкологической опасности, на которой выделить площади с различной оценкой геоэкологической
ситуации и площади с особыми видами техногенного воздействия.
Необходимое знание графических редакторов, например, CorelDRAW Graphics Suite, версии 9-12.
Задание 4 Оценка экологического состояния геологической среды
Выделить основные виды воздействия на геологическую среду и провести их типизацию. Раскрыть
принципы выделения территорий с различной интенсивностью проявления эндогенных и экзогенных
геологических процессов и их техногенной активизации. Разработать балльную шкалу и провести оценку
экологического состояния геологической среды на модельных участках. Оценить экологические
последствия техногенного воздействия на отдельные компоненты окружащей среды и литосферу.
Задание 5 Разработка схемы экологического мониторинга на примере отдельных нефтегазовых
месторождений
Используя общие принципы разработки схемы экологического мониторинга, разработать схему
экологического мониторинга на примере конкретного нефтегазового месторождения, включая следующие
параметры: концепция, вид мониторинга, анализ источников воздействия, обоснование объектов и сети
режимных наблюдений, контроль состояния окружающей среды, определение периодичности, методов и
приборно-аппаратурной базы,
Перечень контрольных вопросов и заданий для самостоятельной работы
- Что такое «Экологическая геология». Чем отличается эта наука от экологии, геоэкологии,
инженерной геологии?
- Как связана экологическая геология с другими науками о Земле, природе и обществе?
- История взглядов на содержание, структуру и задачи экологической геологии?
- Объект и предмет экологической геологии, какие задачи она решает?
- Что такое экологические функции литосферы?
- Классификация экологических функций литосферы?
- Из каких разделов состоит экологическая геология?
- Предметные и информационные области экологической геологии?
- Ресурсные и экологические функции литосферы?
- Экологическое ресурсоведение. Экологические условия разработки месторождений полезных
ископаемых?
- Экологическая петрология. Объект, предмет исследования, цели и задачи? В чем заключается
экологическая интерпретация инженерно-геологической классификации горных пород?
- Инженерно-геологическая и инженерно-экологическая оценка горных пород?
- Экологическая геодинамика. Объект, предмет исследования, цели и задачи?
- Геодинамические функции литосферы?
- Геологические процессы, связанные с внутренней (эндогенные процессы) и внешней (экзогенные
процессы) динамикой Земли.
- Защита от неблагоприятных геологических процессов на месторождениях нефти и газа?
- Экологическая геохимия. Объект, предмет исследования, цели и задачи?
- Какие геохимические неоднородности литосферы вы знаете?
- Назовите геохимические экологические функции литосферы.
- Как проводится геохимическая оценка состояния окружающей среды?
- Расскажите об этапах эколого-геохимических исследований.
- Какие существуют виды эколого-геохимических работ и в чем они заключаются?
- Химическое воздействие и обеспечение экологической безопасности нефтегазовых территорий?
- Экологическая геофизика. Объект, предмет исследования, цели и задачи?
- Назовите геофизические поля и геофизические экологические функции литосферы?
- В чем проявляется биологическое действие гравитационного, температурного, геомагнитного,
электрического, радиационного геофизических полей?
- Назовите методы экогеофизических работ.
- Что такое радиометрия, сейсмическое районирование, сейсморазведка, электроразведка,
магниторазведка, гравиразведка?
- Для чего применяются экогеофизические методы на нефтегазовых месторождениях?
- Экологическая гидрогеология. Объект, предмет исследования, цели и задачи?
- Какие подземные воды вы знаете?
- Что такое природные и техногенные гидрогеологические системы?
- Как влияет деятельность человека на подземную гидросферу?
- Расскажите о миграции загрязняющих веществ в геологической среде и подземных водах.
- Что такое природная защищенность подземных вод, от чего она зависит и как оценивается?
- Расскажите о методах эколого-гидрогеологические исследования?
- Как осуществляется охрана, защита и рациональное использование ресурсов подземной гидросферы
месторождений нефти и газа?
- Экологического риска аварийных ситуаций и его оценка?
- Технические решения обеспечения экологической безопасности на нефтегазовых месторождениях:
наклонно-направленное бурение, проектирование и освоение высоконапорных горизонтов, подземное
захоронение отходов производства, безамбарное бурение
- Раскройте понятие «экологическое картографирование»?
- Виды экологических карт. Чем отличаются геоэкологическое картографирование от
эколого-геологического картографирования?
- Что такое пояса экологической безопасности нефтегазовых месторождений. Как осуществляется их
картографирование?
- Что такое экологическое проектирование?
- Зачем проводятся экологическая оценка и экспертиза проектов. Основные понятия и принципы.
Основные элементы экологической оценки.
- Какие проекты и как должны проходить экологическую оценку?
- Что такое общественная экспертиза проектов. Каково участие общественности?
- Зачем при разработке экологических проектов осуществляется рассмотрение альтернатив?
- Какие требования предъявляются к экологическим проектам «Оценка воздействия на окружающую
среду» (ОВОС) и «Охрана окружающей среды» (ООС)?
- В чем заключается специфика ОВОС и ООС нефтегазовых месторождений?
- Дайте определение экологического мониторинга. Предъявляемые к нему требования?
- Какова структурно-логическая схема экологического мониторинга?
- Назовите объекты экологического мониторинга?
- Каковы принципы формирование сети режимных наблюдений?
- Назовите виды и методы наблюдения и контроля?
- Раскройте содержание производственного экологического мониторинга нефтегазовых
месторождений?
Примерный перечень вопросов к зачету (экзамену)
- Что такое «экологическая геология»?
- Связь экологической геологии с другими науками.
- Как происходит расчленение экологической геологии на отдельные дисциплины?
- Цели и задачи экологической геологии.
- Объект и предмет изучения экологической геологии.
- История развития экологической геологии.
- Экологические функции и свойства литосферы. Их классификация.
- Общая экологическая геология.
- Экологическая петрология.
- Экологическая оценка грунтовых условий на месторождениях нефти и газа.
- Экологическая геодинамика.
- Геологические процессы и их экологическая оценка на нефтегазовых месторождениях.
- Экологическая геохимия.
- Геохимия ландшафтов нефтегазовых месторождений.
- Экологическая геофизика. Эколого-геофизические исследования на нефтегазовых
месторождениях.
- Экологическая гидрогеология.
- Эколого-гидрологические исследования на нефтегазовых месторождениях.
- Защищенность подземных вод.
- Охрана подземных вод нефтегазовых месторождений.
- Оценка экологического риска на месторождениях нефти и газа.
- Технические решения обеспечения экологической безопасности на нефтегазовых месторождениях.
- Эколого-геологическое картографирование.
- Пояса экологической безопасности нефтегазовых месторождений.
- Экологическое проектирование.
- Экологическая оценка и экспертиза.
- Содержание экологического проекта «Оценка воздействия на окружающую среду» (ОВОС) при
поисково-разведочных работах работ на нефть и газ.
- Содержание экологического проекта «Охрана окружающей среды» (ООС) при поисково-разведочных
работах работ на нефть и газ.
- Экологический мониторинг. Основные принципы. Цели и задачи. Структурно-логическая схема.
Формирование сети режимных наблюдений и их проведение.
- Организация и проведение производственного экологического мониторинга на нефтегазовых
месторождениях.
III Распределение часов курса по темам и видам работ
№ п/п
|
Наименование тем и разделов
|
Всего (часов)
|
Аудиторные занятия (часов)
|
Самостоятельная работа
|
в том числе
|
Лекции
|
Лабораторные занятия
|
1
|
Введение
Тема 1. Теоретические основы экологической геологии
|
1
|
1
|
-
|
1
|
2
|
Тема 2. Экологические функции и свойства литосферы
|
1
|
1
|
1
|
1
|
3
|
Тема 3. Экологическая петрология
|
2
|
2
|
1
|
1
|
4
|
Тема 4. Экологическая геодинамика
|
2
|
2
|
1
|
1
|
5
|
Тема 5. Экологическая гидрогеология
|
2
|
2
|
1
|
1
|
6
|
Тема 6. Экологическая геохимия
|
2
|
2
|
1
|
1
|
7
|
Тема 7. Экологическая геофизика
|
2
|
2
|
1
|
1
|
8
|
Тема 8. Охрана окружающей среды нефтяных и газовых месторождений
|
2
|
2
|
1
|
1
|
9
|
Тема 9. Экологическое картографирование нефтяных и газовых месторождений
|
2
|
2
|
1
|
2
|
10
|
Тема 10. Геоэкологический анализ технических решений разработки нефтегазовых месторождений
|
2
|
2
|
1
|
2
|
11
|
Тема 11. Экологическое проектирование нефтяных и газовых месторождений
|
2
|
2
|
1
|
2
|
12
|
Тема 12. Мониторинг геологической среды нефтяных и газовых месторождений
|
2
|
2
|
2
|
2
|
|
ИТОГО:
|
50
|
22
|
13
|
15
|
IV Темы рефератов
- Роль и место экологической геологии в системе наук.
- Новые подходы в экологической геологии.
- Современное состояние экологической геологии в работах отечественных и зарубежных авторов.
- Определение и раскрытие отдельных экологических функций литосферы (петрологических,
геодинамических, геохимических и т.д.).
V Примерный список возможных тем курсовых работ
- Теория и методология экологической геологии
- Роль горных пород в формировании экологических функций литосферы
- Геодинамические функции литосферы и их связь с эндогенными геологическими процессами.
- Геодинамические функции литосферы и их связь с экзогенными геологическими процессами.
- Методы эколого-геологической оценки техногенного воздействия на литосферу.
- Эколого-геологические аспекты природно-техногенных систем.
VI Примерный список возможных тем дипломных работ
Дипломная работа должна быть непосредственным продолжением ряда (в крайнем случае, одной)
курсовых работ и работ, выполненных во время производственных практик студента.
Темы дипломных работ формулируются в зависимости от выполненных курсовых работ и мест
прохождения производственной практики.
Тема работы уточняется со студентом в зависимости от его интересов и возможностей.
Возможные темы:
- Геологическое строение, нефтегазоносность и экологические проблемы месторождения нефти и газа
(на примере конкретного месторождения).
- Техническая и экологическая безопасность при проектировании, строительстве и эксплуатации
магистральных трубопроводов (на примере конкретных газо- и нефтепроводов).
- Эколого-геологическое картографирование месторождений полезных ископаемых с использованием
методов поясов экологической безопасности.
- Разработка программы эколого-геологического мониторинга на примере конкретного месторождения
полезных ископаемых.
VII Форма итогового контроля
Зачет, экзамен
VIII Учебно-методическое обеспечение дисциплины
Список основной литературы
- Трофимов В.Т., Зилинг Д.Г. Теоретико-методологические основы экологической геологии: Учебное
пособие.– СПб.: Изд-во С.-Петербургского государственного университета, 2000. – 68 с.
- Трофимов В.Т., Зилинг Д.Г. Трофимов В.Т., Зилинг Д.Г. Экологическая геология: Учебник для
вузов. М., Геоинформмарк. 2002. – 416 с.
- Ясаманов Н.А. Основы геоэкологии: учеб. пособие для эколог. специальностей вузов. – М.:
Издательский центр «Академия», 2003. – 352 с.
- Грищенко А.И., Акопова Г.С., Максимов В.М. Экология. Нефть и газ. – М.: Недра, 1997. – 589
с.
- Черп О.М., Виниченко В.Н., Хотулев М.В. и др. Экологическая оценка и экспертиза. – М.:
Социально-экологический союз, 2000. - 232.
- Вахромеев Г.С. Экологическая геофизика: Учебное пособие для вузов. – Иркутск: ИрГТУ, 1995. –
216 с.
- Пиннекер Е.В. Экологические проблемы гидрогеологии. – Новосибирск: Наука. Сибирское предприятие
РАН, 1999. – 128 с.
- Алексеенко В.А. Экологическая геохимия: Учебник. – М.: Логос, 2000. – 627 с.
- Абалаков А.Д., Васильев С.В. Пояса экологической безопасности Ковыктинского газоконденсатного
месторождения. - Иркутск: Изд-во Арт-Пресс, 2003. – 136 с.
- Абалаков А.Д., Половкин В.П., Вахромеев А.Г. и др. Геоэкология кустового безамбарного бурения
нефтеназовых месторождений. - Иркутск: Изд-во Арт-Пресс, 2003. – 334 с.
Список дополнительной литературы
- Мазур И.И., Молдованов О.И. Курс инженерной экологии: Учебник для вузов. – М.: Высшая школа,
2001. – 510 с.
- Протасов В.Ф. Экология, здоровье и охрана окружающей среды в России: Учебное и справочное
пособие. – М.: Финансы и статичтика, 2000. – 672 с.
- Е.М. Сергеев. Инженерная геология: Учебник. – М.: Изд-во МГУ, 1978. – 384 с.
- Ломтадзе В.Д. Инженерная геология. Инженерная геодинамика. – Л.: Недра, 1977. – 479 с.
- Ломтадзе В.Д. Инженерная геология. Инженерная петрология. – Л.: Недра, 1984. – 511 с.
- Ломтадзе В.Д. Инженерная геология. Специальная инженерная геология. – Л.: Недра, 1978. – 496
с.
- Абалаков А.Д., Зиганшин Э.С., Медведев Ю.О. и др. Экологические аспекты освоения Ковыктинского
газоконденсатного месторождения. – Иркутск: Изд-во Института географии РАН, 2001. – 194 с.
- Калинин В.М. Мониторинг природных сред. Учебное пособие. – Тюмень: Изд-во Тюменского гос.
ун-та, 2007. – 208 с.
- Дьяконов К.Н., Дончева А.В. Экологическое проектирование и экспертиза: учебник для вузов / К.В.
Дьяконова, А.В. Дончева. – М.: Аспект Пресс, 2005. – 384 с.
- Белоусова А.П., Габич И.К., Лисенков А.Б., Попов Е.В. Экологическая гидрогеология: учебник для
вузов. – М.: ИКЦ «Академкнига», 2006. – 397 с.
- Саксонов М.Н., Абалаков А.Д., Данько Л.В., Бархатова О.А., Балаян А.Э., Стом Д.И. Экологический
мониторинг нефтегазовой отрасли. Физико-химические и биологические методы: учебное пособие. –
Иркутск: Иркутский университет, 2006. – 114 с.
Библиография к курсу
Программу составил:
д.г.н., проф. А.Д. Абалаков (Иркутский госуниверситет)
Рецензенты:
д.г.н., проф. Л.М. Корытный (зам. директора Института географии СО РАН им В.Б. Сочавы),
д.б.н., проф. Д.И. Стом (зав. лаб. НИИ биологии при Иркутском госуниверситете)