Эколого-тектонофизическая среда Беларуси

УДК [551.241:550.8.015](476)

Гарецкий, Р. Г. Эколого-тектонофизическая среда Беларуси / Р. Г. Га- 
рецкий, Г. И. Каратаев. – Минск : Беларуская навука, 2015. – 175 с. – ISBN 978985-08-1906-2.

На территории Беларуси развита сеть геодинамических полигонов, на которых в течение 
многолетних наблюдений получены данные о вариациях во времени гравитационного и магнитного полей, обусловленные протеканием современных тектонофизических и космических 
процессов, особенно ярко проявляющихся в зонах разломов литосферы. Установлено негативное влияние этих процессов на жизнедеятельность человека. Разработана специальная геологоматематическая модель эколого-тектонофизической среды Беларуси, способная по геологогеофизическим материалам давать оценку экологического состояния на изучаемый период 
и сформулировать мероприятия по предотвращению возможных отрицательных влияний 
тектонофизического и космического факторов на состояние здоровья человека и объектов его 
жизнедеятельности. 
Рассчитана на геологов, геофизиков и экологов, научных сотрудников, преподавателей  
и аспирантов, изучающих проблемы экологической геологии, жизнедеятельности человека  
в нестабильной тектонофизической среде. 
Табл. 31. Ил. 59. Библиогр.: 82 назв.

Р е ц е н з е н т ы:

академик, доктор геолого-минералогических наук А. К. Карабанов (Минск),
профессор, доктор технических наук В. Г. Колмогоров (Новосибирск),
доктор геолого-минералогических наук В. Н. Астапенко (Минск)

ISBN 978-985-08-1906-2 
 
 
 Гарецкий Р. Г., Каратаев Г. И., 2015
 
 
 
 
 
 
 Оформление. РУП «Издательский дом 
 
 
 
 
 
 
    «Беларуская навука», 2015

ВВЕДЕНИЕ 

Настоящая работа посвящена исследованию трех наблюдаемых природных явлений: 1) изучению вариаций во времени и пространстве аномальных 
геофизических полей, генерируемых геологическими образованиями, которые в силу воздействия на их напряженно-деформированное состояние современных тектонофизических процессов подвержены изменениям формы  
и физических характеристик (тектонофизический фактор); 2) течению в зонах 
глубинных разломов по разрезу современных электромагнитных потоков, 
обусловленных проникновением на большие глубины в литосферу электромагнитного поля ионосферы Земли (возмущенной процессами взаимосвязи 
магнитосферы Земли, солнечного ветра и космических лучей) и встречных 
индуктивных полей от глубинных электропроводящих слоев (космический 
фактор, конкретнее – разломнофизический фактор); 3) взаимодействию физических полей человека и продуктов его жизнедеятельности (в общем случае –  
хомофизических полей) с изменяющимися в пространстве и времени геофизическими и космофизическими полями, нарушающими «хомофизический 
климат». Изучение характера взаимодействия отмеченных явлений природы и поиск путей исключения или смягчения отрицательного влияния современных космических и тектонофизических процессов, проявляющихся  
в пространственно-временных вариациях геофизических полей, на человека 
и продукты его деятельности является предметом экологической геофизики 
и тектоники, практическим инструментом исследований которых и есть геофизический мониторинг. 
В качестве ведущей характеристики современных глубинных тектонофизических процессов в геолого-геофизическом аспекте будем рассматривать 
изменения во времени и пространстве значений (вариаций) геофизических полей, особенно ярко проявляющихся в зонах глубинных разломов мантийного 
заложения и в зонах тектоно-магматических активизаций. Под вариациями  
во времени геофизических полей тектонофизического происхождения понимают изменения во времени значений наблюдаемых полей, обусловленных 
реакцией аномальных тел на воздействие глубинных тектонофизических 
процессов, выражаемое в виде изменений во времени напряженно-деформированного состояния возмущающих поля тел и их перемещения в геологиче

ской среде. Отклик физико-геологической среды на тектонофизические процессы может проявляться в длиннопериодных вариациях гравитационного  
и магнитного полей (часто называемых вековыми, а для гравитационного 
поля – еще и неприливными) и в медленных вертикальных и горизонтальных 
смещениях земной поверхности, устанавливаемых геодезическими методами, 
а также и в быстрых высокочастотных колебаниях почвы, фиксируемых сейсмическими методами. 
Техногенный фактор обусловлен хозяйственной деятельностью самого 
человека. Так, строительство сооружений, разработка месторождений полезных ископаемых, строительство атомных и гидроэлектростанций, каналов, 
мелиорация, создание радиотелерадаров, высоковольтных ЛЭП, подземных 
силовых кабелей, теплотрасс, водопроводов и канализаций, карьеров, отвалов горных пород, уничтожение лесов в крупных масштабах и др. – все это 
приводит к существенному изменению земного гравитационного, магнитного  
и сейсмического полей.
К настоящему времени установлено, что человек в целом, а также отдельные его органы являются генераторами «внутричеловеческих» физических 
полей (будем называть их хомофизическими), которые вступают во взаимодействие с внешними геофизическими полями (в том числе космического, 
тектонофизического и техногенного происхождения). Разумеется, если геофизическая среда, в которой мы живем, изменяет во времени свои параметры, то 
это (как переменчивость климата) через посредство нашего собственного хомофизического поля оказывает влияние на стабильность функционирования 
наших внутренних органов и может, как показывают исследования, нанести 
вред нашему здоровью. Так, например, всем хорошо известно влияние магнитных бурь на человеческий организм. В особенности опасны зоны распространения глубинных сквозькоровых разломов, в которых, как показано нашими 
исследованиями, протекание геофизических полей носит весьма аномальный 
по отношению к соседним участкам стабильной земной коры характер. Замечено, что продолжительное нахождение человекам в таких зонах отрицательно сказывается на состоянии его здоровья: существенно увеличивается риск 
заболеть инфарктом миокарда, раком и другими опасными заболеваниями.  
В частности, отмечено, что на автотрассах, пересекающих такого рода разломные зоны, нарушается психика водителя, что может привести к ДТП. 
Иначе говоря, жизнь и деятельность человека и других биологических объектов проходит не только в геологической, но и в сложно меняющейся в пространстве и времени структуре геофизической среды. Эта среда, как отмечено 
выше, обладает некими, будем говорить, «нормальными» и «аномальными» 
свойствами. Естественно, биологические и технические объекты будут нормально функционировать в геофизической среде с «нормальными» свойствами. Отклонение же геофизических полей от нормы приводит к нарушению 
нормального функционирования биологических и хозяйственных объектов. 
Изменяясь во времени и пространстве, геофизические поля воздействуют на 

биологические и технические объекты как содействуя их развитию, так и разрушая их. Изучение характера этого действия, поиск путей и способов исключения или смягчения отрицательного влияния изменчивости геофизических 
полей на человека и животных, на прецизионную аппаратуру и оборудование, 
на безаварийную работу железнодорожного и автомобильного транспорта,  
на устойчивость таких ответственных сооружений, как атомные электростанции, химические заводы, метрополитен, высотные здания, нефте- и газопро- 
воды, могильники радиоактивных и других опасных химических отходов  
и др. является предметом геологической и геофизической экологии.
Предмет наших исследований – пространственно-временные вариации 
геофизических полей космического и тектонофизического происхождения 
(Гарецкий и др.,2002). Изучение картины хода такого класса вариаций геофизических полей осуществляется на специальной сети наблюдений в виде геодинамических полигонов, секущих сквозькоровые глубинные разломы и зоны 
сочленения крупных тектонических структур разного возраста формирования, на которых слежение за ходом вариаций полей ведется по оригинальным 
методикам наблюдений, обработки и анализа. 
Из определения временных вариаций геофизических полей космического 
и тектонофизического происхождения следует, что они являются индикаторами структуры и вещественного состава зон глубинных разломов и современных тектонофизических процессов. Следовательно, данные о пространственно-временных вариациях полей могут быть использованы для выявления на 
территории Беларуси зон современной тектоно-магматической активизации 
и прежде всего – зон активизации глубинных разломов мантийного заложения, возможно перспективных на полезные ископаемые металлогенического 
ряда. Отсюда сеть геофизического мониторинга Беларуси должна включать 
наиболее перспективные на «активизацию» глубинные разломы мантийного 
заложения.
С другой стороны, по характеру проявления вариации гравитационного 
и магнитного полей тектонофизического происхождения носят в основном 
длиннопериодный характер, тем самым дают информацию о протекании медленных смещений во времени земной поверхности, опасных для функционирования ответственных технических сооружений. Поэтому в систему сети 
геофизического мониторинга должны быть включены участки особо ответственных сооружений типа АЭС, ГЭС и др.
Как уже отмечалось ранее, состояние здоровья человека в значительной 
степени зависит от продолжительности его пребывания в зонах современных 
активных глубинных разломов. На территории Беларуси глубинные разломы 
мантийного заложения секут крупные города: Минск, Гомель, Витебск, Мозырь, Новополоцк. Вблизи разломов находятся Могилев, Брест, Гродно и другие города. Сеть глубинных разломов разных направлений и геофизической 
интенсивности покрывает государственные национальные парки, в том числе 
ГНП «Беловежская пуща». Особый геологический и экологический интерес 

вызывают Полоцкая и Припятская системы глубинных разломов широтного 
простирания.
При этом то обстоятельство, что человек с физической точки зрения является своего рода магнитом, поле которого распространяется на относительно 
небольшие расстояния вне человека, в состав геофизического мониторинга 
целесообразно включить специальные исследования по изучению «магнитной» реакции человеком на изменчивость во времени и пространстве внешнего и внутреннего поля Земли. В частности, опыт наших исследований в этом 
направлении позволяет рекомендовать на автотрассах, в местах пересечения 
ими зон активных разломов, ввести специальные дорожные знаки, требующие быть особо внимательными на этих участках. 
Разумеется, не всякий глубинный разлом может быть опасен в настоящее 
время. Среди всех выделяемых геологами и геофизиками глубинных разломов важно определить те, которые активны сегодня, и где геофизические поля 
носят аномально опасный характер для человека, продуктов его хозяйственной деятельности и для других биологических объектов. Следовательно, необходимо создания такой сети геофизического мониторинга, которая охватывала бы зоны активных глубинных разломов мантийного заложения и информировала бы население о необходимости его медицинского контроля. 
Что касается быстрых колебаний почвы, то в последние три десятилетия 
мы не один раз были встревожены этим классом колебаний почвы, вызванным землетрясениями. Их воздействие на крупные технические сооружения 
в Беларуси контролируется предельно возможным параметром сейсмичности, 
равным 7 баллов. На сейсмических станциях, расположенных на территории  
Беларуси, Центром геофизического мониторинга Национальной академии 
наук Беларуси (руководитель доктор физико-математических наук А. Г. Аронов) ведется систематический инструментальный контроль сейсмичности 
территории Беларуси. 
Из всего множества геофизических полей мы сосредоточили внимание на 
изучении современных вариаций во времени гравитационного и магнитного 
полей Земли. Вариации этих полей с достаточной точностью фиксируются 
современной геофизической аппаратурой, удобной для перемещения вдоль 
геодинамических полигонов, а современные магнитометры позволяют выполнять синхронные наблюдения в зонах разломов и на стабильных участках 
земной коры при изучении вариаций космического происхождения.
Впервые идея выявления возможных вариаций гравитационного и магнитного полей тектонофизического происхождения на территории запада Восточно- 
Европейской, казалось бы, стабильной докембрийской платформы была предложена заведующим лаборатории физики Земли Института геохимии и геофизики НАН Беларуси Г. И. Каратаевым (1987 г.). Ее реализация творчески  
и финансово была поддержана директором этого института академиком Р. Г. Га- 
рецким. По контуру Витебск – Могилев – Бобруйск – Слоним – Советск –  
Шяуляй – Рига – Верхнедвинск – Витебск, пресекающему наиболее крупные 

глубинные разломы мантийного заложения и основные тектонические элементы Белорусско-Прибалтийского региона, характеризующиеся различным 
типом глубинного строения земной коры и различными геофизическими полями, были проведены три цикла магнитометрических наблюдений (1988, 
1989, 1990 гг.) и три цикла гравиметрических измерений (1988–1990 гг.) со стандартными, используемыми при решении геологоразведочных задач, грави-  
метрами (ГНУ-КС) и магнитометрами (ММП-203), (Каратаев, Папушина, 1990; 
Мастюлин и др., 1993; Каратаев, Шевцов, 1994). Были выявлены значимые вариации полей во времени, интерпретируемые протеканием современных глубинных тектонофизических процессов, в особенности в зонах глубинных разломов 
мантийного заложения. Эти рекогносцировочные региональные исследования 
показали целесообразность изучения вариаций полей во времени для решения 
не только тектонических, но и экологических задач. Так, Р. Г. Гарецким (тектоника), А. П. Емельяновым (сейсмичность) и Г. И. Каратаевым (потенциальные 
поля) было показано, что естественные геофизические поля и современные 
глубинно-физические процессы, протекающие в тектоносфере Беларуси, наиболее интенсивно отрицательно воздействуют на состояние человека и про- 
дукты его хозяйственной деятельности в зонах глубинных разломов мантийного заложения, разделяющих крупные блоки земной коры с различным 
типом ее глубинного строения. Выделение на территории Беларуси таких, 
геофизико-тектонически активных зон, постоянное слежение за характером 
протекания в них геофизических явлений и разработка мероприятий по ограничению отрицательного их влияния на человека и ответственные сооружения – все это является первейшей экологической задачей, решение которой 
требует создания на общегосударственном уровне Национального геофизического мониторинга. Авторы дали научное обоснование и принципы построения Национальной системы геофизического мониторинга в Беларуси, на основании которого этот вид мониторинга был включен в состав Государственной 
программы «Национальная система мониторинга окружающей среды Республики Беларусь» (НСМОС РБ). Таким образом, началом целенаправленного  
и систематического ведения Геофизического мониторинга в Беларуси следует 
считать 1996 г. (Гарецкий, Емельянов, Каратаев, 1996). 
В развитие этих предложений для изучения пространственно-временных 
вариаций гравитационного и магнитного полей Земли в геологическом и экологическом аспектах на территории Беларуси была создана сеть геодинамических полигонов, секущих крупные глубинные разломы мантийного заложения: региональный и пять локальных. На полигонах ежегодно выполнялись 
повторные измерения приращений гравитационного и магнитного полей между пунктами для изучения тектонофизического фактора, и синхронные измерения короткопериодических вариаций геомагнитного поля между пунктами  
в зонах глубинных разломов и на стабильных блоках в рамках космического 
фактора. 
Цель геофизического мониторинга – изучить характер реакции человека, 
продуктов его жизнедеятельности и других биологических объектов на ано

мальные всплески геофизической среды, выявить участки аномального поведения геофизических полей во времени и по площади и на основе сравнительного анализа полученных материалов с данными о современных геологических процессах, тектонике и медико-статистических данных установить 
на территории Беларуси зоны опасного проявления вариаций геофизических 
полей, в том числе выражающихся в дилатационных и магнитострикционных 
явлениях в зонах глубинных разломов, а также разработать мероприятия, 
снижающие отрицательные воздействия космического и тектонофизического 
факторов на экологическую обстановку в данном районе.
В результате научно-исследовательской работы в рамках ГП НСМОС РБ, 
на основании комплексного анализа научных и экспериментально-полевых 
исследований слежения за вариациями геофизических полей, данных о разломной тектонике, изменчивости структуры и интенсивности проявления 
геофизических полей и сейсмичности в пространстве и времени, материалов 
техногенеза и медицинской статистики заболеваний населения Беларуси, литературных источников Р. Г. Гарецким и Г. И. Каратаевым было установлено 
природное явление, связывающее разломную тектонику, геофизические поля 
и жизнедеятельность человека. Сущность этого явления определяется триадой: 
«разломы литосферы + геофизические поля и геологические процессы ⇒ человек и объекты его жизнедеятельности» (Гарецкий, Каратаев, 2005). В зонах 
глубинных разломов вариации геофизических полей космического и тектонофизического факторов аномально сильно воздействуют на физические поля 
человека, что приводит к нарушению функционирования физиологических 
процессов во внутренних органах человека и к их заболеванию, к нарушению 
психики; воздействуют на физические поля электротехнических устройств  
и приборов, что приводит к нарушению процесса их функционирования; происходящие в них колебательные процессы земной поверхности и сейсмические явления могут привести к превышению предела прочности сооружений  
и их разрушению.
Это явление свидетельствует о существовании в природе геоэкологически 
неблагоприятных (геопатогенных, в широком смысле этого слова) зон, изучение которых является одной из главных задач экологической геологии и геофизики, на что нацелен, в частности, ведущийся на территории Беларуси геофизический мониторинг в соответствии с ГП НСМОС РБ. 
Изложенные в настоящей монографии научно-практические результаты 
исследований в рамках геофизического мониторинга Беларуси относятся, 
вообще говоря, к области стыка двух ведущих научных направлений – экологической геологии и геофизики и современным движениям земной коры, 
так или иначе связанных с современными тектонофизическими процессами  
и космическими явлениями, влияющими на жизнедеятельность человека и среду его обитания. В связи с этим полагаем, что в последующем целесообразно 
усилить геофизический мониторинг Беларуси проведением, по крайней мере, 
на локальных геодинамических полигонах повторных геодезических измере

ний по выявлению на крыльях зон активных разломов вертикальных и горизонтальных смещений земной поверхности.
Тектоно-геофизическое обоснование и проект гравиметрических и магнитометрических геодинамических полигонов и пунктов векового хода (ПВХ) 
геомагнитного поля на территории Беларуси был разработан Р. Г. Гарецким 
и Г. И. Каратаевым. Практическая реализация проекта выполнялась сотрудниками Института геохимии и геофизики НАН Беларуси по методике и при 
непосредственном участии Г. И. Каратаева. При этом определение мест заложения геофизических реперов, их закладка, составление кроки, определение 
координат пунктов и многократные измерения приращений гравитационного 
и магнитного полей между пунктами на полигонах геофизического мониторинга Беларуси выполнялись В. Н. Астапенко, Ю. В. Беловым, С. В. Голобоковым, О. И. Карагодиной, О. В. Мясниковым, А. Э. Шечковым. Развитие сети 
ПВХ на территории Беларуси и соответствующие повторные наблюдения  
геомагнитного поля произведены Г. И. Каратаевым, О. И. Карагодиной  
и Н. Р. Рудковской при консультациях и практической поддержке сотрудни- 
ков Польского института геодезии и картографии профессора А. Сас-Ухрынов- 
ского и С. Мрочека. Участие указанных специалистов отмечено в соответствующих отчетах по ГП НСМОС РБ, а также в ряде публикаций, в том числе 
в работах (Сас-Ухрыновский и др., 2001; Аронов и др., 2004; Каратаев, Мясников, 2007; Каратаев, Мясников, 2008; и др.). Геологическая интерпретация 
выявленных на полигонах в зонах глубинных разломов пространственно-временных вариаций гравитационного и магнитного полей в конечном итоге вылилась в создание Р. Г. Гарецким и Г. И. Каратаевым тектонофизической модели экологической среды Беларуси (см. главу 7 настоящей монографии).
В научно-исследовательской работе по изучению и интерпретации про- 
странственно-временных вариаций гравитационного и магнитного полей Земли на территории Беларуси наиболее активное участие в разные годы, кроме 
указанных специалистов, принимали сотрудники Института геохимии и геофизики НАН Беларуси: Л. А. Мастюлин, Ю. Н. Кузнецов, Л. Б. Папушина. Медицинские исследования выполнялись совместно с кандидатом медицинских 
наук Н. Г. Кравцовой. На Полоцком микрополигоне геодезические измерения 
проводились сотрудниками Новополоцкого госуниверситета под руководством доцента Г. А. Шароглазовой. Неоценимую помощь в понимании тектонофизических процессов на Краснослободском полигоне оказывали контакты 
с зав. сектором исследования процессов сдвижения горных пород и экологии 
ОАО «Белгорхимпром» А. Ф. Даниловой. На некоторых этапах в рамках Государственной программы НСМОС РБ работы велись совместно с сотрудниками Центра геофизического мониторинга НАН Беларуси и прежде всего  
с Р. Р. Сероглазовым, Т. И. Ароновой и Д. С. Римшей. Всем, принимавшим 
участие в работе, авторы выражают искреннюю благодарность.

Глава 1

ГЕОФИЗИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ  
В СИСТЕМЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ГЕОЛОГИИ 

Геология – обширный комплекс наук о литосфере и Земле в целом, ее составе, строении, движениях, истории развития и размещении в ней полезных 
ископаемых. В соответствии с конкретными задачами и направленностью исследований геология подразделяется на ряд более узких научных дисциплин: 
динамическая геология, историческая, структурная, инженерная, угольная, 
космическая, экономическая  и т. д. В последнее время в самостоятельное на- 
правление стала оформляться экологическая геология, как и ее разделы – 
экологические геофизика и геохимия. «Принципиально новое направление 
геологических наук – экологическая геология. Задача сохранения природной среды требует специального изучения геологических процессов, связанных с развитием биосферы и техногенного воздействия человека на природу.  
Не менее важно рациональное использование минерально-сырьевых ресурсов…» (Горная…, с. 543). Геологические исследования, связанные с решением 
проблем экологии, составляют предмет экологической геологии.
В проблеме экологической геологии можно выделить два аспекта: прямой – 
воздействие человека на среду его обитания, приводящее к нарушению геологической, геофизической, геохимической и гидрогеологической обстановки,  
и обратный – воздействие естественных и искусственных физических полей 
и современных космических и глубинных тектонофизических процессов на 
человека и продукты его хозяйственной деятельности.
Прямой аспект. Человеческая деятельность, оказывающая мощное техногенное воздействие на природу, стала одной из существенных геологических 
сил современного периода развития Земли, по справедливости получившего 
название антропогена. Ежегодно человечество выбрасывает в атмосферу миллионы тонн твердых и жидких отходов производства, не меньшее количество 
горной породы перекапывается на земной поверхности и добывается из более 
глубоких частей земной коры карьерами, шахтами и другими выработками. 
Колебания относительных отметок техногенного рельефа достигают многих 
десятков и даже первых сотен метров. Большая загрязненность гидросферы 
делает ее небезопасной для здоровья человека и всего живого. Огромные объемы газообразных и пылевидных выбросов в атмосферу изменяют ее состав. 
Все это оказывает влияние на геофизические поля, изменяет климат, вызывает