Губин В.Н., Ковалев А.А., Сладкопевцев С.А., Ясовеев М.Г. Экология геологической среды

Подождите немного. Документ загружается.

изменений среды. В ходе исследований осуществляются

геохимическое, биохимическое, гидрогеохимическое и

минералогическое опробование, геофизические, горно-буровые работы,

наземные и аэровизуальные наблюдения, дешифрирование аэро- и

космических снимков. При этом важнейшим видом полевых работ

являются геохимические исследования, позволяющие определить

полноту переработки добываемого минерального сырья, состав

техногенных аномалий, их границы, пути и скорости миграции

элементов загрязнения.

Целесообразность того или иного метода, плотность сети

опробования, схема расположения горных выработок определяются с

учетом размеров исследуемых природных и техногенных объектов,

характера преобладающих процессов и необходимой детальности их

изучения. Неоднократные наблюдения и измерения параметров

геологической среды (форм проявления экзогенных процессов,

уровенного режима подземных вод и др.) позволяют установить

количественные показатели эколого-геологической обстановки. В

результате полевых исследований уточняется предварительная эколого-

геологическая карта и составляются сходные по содержанию, но более

крупного масштаба карты ключевых участков. Кроме того, выделяются

объекты для последующей организации и ведения мониторинга

геологической среды.

В камеральный период весь собранный фактологический материал

обобщается и систематизируется. Особое внимание уделяется

построению окончательного варианта эколого-геологической карты на

основе комплексного анализа результатов дешифрирования аэро- и

космических снимков, наземных наблюдений и полевого опробования.

Важнейшей частью камеральных работ является создание

информационного банка данных, обеспечивающего получение

оперативных сведений о состоянии геологической среды в пределах

региона. Для этих целей применяются ГИС-технологии, позволяющие

использовать собранные материалы на любом уровне обобщения,

подключать отдельные блоки информации к отраслевому либо

республиканскому центру хранения экологических данных и к службе

мониторинга природной среды.

4. ЭКОЛОГИЯ ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ СРЕДЫ

В РАЙОНАХ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

4.1. ПРОБЛЕМЫ ОСВОЕНИЯ

СТАРОБИНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

КАЛИЙНЫХ СОЛЕЙ

При эколого-геологических исследованиях важнейшую роль играет

оценка состояния геологической среды в районах проведения

геологоразведочных работ и добычи полезных ископаемых. К очагам

активного техногенного влияния на верхнюю часть литосферы

относятся районы эксплуатации месторождений полезных ископаемых.

В настоящее время из недр земли извлекается более 400 видов сырья,

из которых по стоимости преобладают горючие ископаемые (80 %),

далее – металлы (12=%) и строительные материалы (около 2 %), причем

строительные материалы находятся на первом месте по объемам

добычи. Горнодобывающие комплексы загрязняют все компоненты

природной среды углеводородами, оксидом серы, многими металлами

– ртутью, кадмием, свинцом, хромом, медью, никелем. Основная часть

соединений отличается стойкостью и большой миграционной

способностью.

При добыче минерального сырья применяются различные системы

использования ресурсов недр, которые включают открытые

(карьерные) и подземные (шахтные) виды разработки, проходку

скважин, технологии подземной газификации углей, выщелачивания

солей, выплавки серы и др. Каждая из перечисленных основных систем

имеет свои модификации и составляющие, зависящие от конкретных

условий. Открытая разработка связана с объемами вскрышных работ,

проблемами размещения отвалов и их последующей рекультивации.

Глубокие карьеры требуют откачки подземных вод и сброса их в

поверхностные водоемы. При шахтной добыче сталкиваются со

многими сложными проблемами: трудностями разработки маломощных

и наклонных горизонтов, прорывами подземных вод, обвалами,

растеплением многолетнемерзлых пород, взрывами рудничных газов.

Для более эффективной добычи нефти используются кусты скважин,

наклонное бурение, закачки в нефтеносные горизонты больших

объемов воды и поверхностно-активных веществ. Одна из технических

новинок – подземные ядерные взрывы для повышения отдачи

продуктивных горизонтов. Технология буровых работ непрерывно

совершенствуется в целях увеличения глубины и скорости проходки,

оптимизации режима эксплуатации, борьбы с обводнением грунтов,

прихватами и коррозией труб.

Проведение геологоразведочных работ и разработка

месторождений полезных ископаемых оказывают комплексное

активное влияние на геологическую среду, которое охватывает большие

площади (в отличие от ряда других отраслей промышленности) и

затрагивает как земную поверхность, так и глубокие горизонты

литосферы. Длительная, в течение десятилетий, а иногда и столетий,

эксплуатация месторождений приводит в конечном счете к

значительным и необратимым изменениям геологической среды.

Технологические и региональные особенности систем

недропользования и их воздействие на геологическую среду зависят от

типов месторождений полезных ископаемых и закономерностей их

распределения, рельефа земной поверхности, инженерно-

геологических и гидрогеологических условий.

На территории Беларуси открыто свыше 4000 месторождений

минерального сырья. Детально разведаны запасы и осуществляется

разработка месторождений нефти, каменной и калийной солей,

строительных материалов, торфа, пресных и минеральных подземных

вод. В результате геологоразведочных работ (бурение скважин,

сейсмические исследования и др.) нарушаются физико-механические

свойства почв и горных пород, загрязняются подземные воды.

Негативное воздействие на верхние слои литосферы оказывает добыча

полезных ископаемых.

Особую актуальность приобретает эколого-геологический анализ

территории Солигорского промышленного района (Минская обл.).

Многолетняя эксплуатация Старобинского месторождения калийных

солей привела на пороге XXI в. к сложной экологической ситуации в

промышленном районе, вызванной засолением почв и подземной

гидросферы, трансформацией рельефа земной поверхности,

активностью сейсмотектонических процессов и другими изменениями

геологической среды.

П р о я в л е н и я г е о д и н а м и ч е с к и х п р о ц е с с о в. Важным

аспектом эколого-геологической оценки Солигорского района является

изучение трансформаций верхней части литосферы под влиянием

новейших геодинамических процессов. С эндогенной геодинамикой

связана активизация деструктивных явлений, влияющих на ход

развития геологической среды. Вдоль линий тектонических нарушений

(разломов, зон трещиноватости) отмечается заметное усиление

экзогенных процессов (развитие просадок, заболачивание, эрозия), в

том числе вызванных горнопромышленным фактором. Новейшей

геодинамикой кон-

тролируется пространственное распределение сейсмических событий,

приносящих значительный социально-экономический ущерб.

В результате интенсивной отработки калийных горизонтов

Старобинского месторождения в земных недрах происходит

перераспределение тектонических напряжений, что способствует

образованию систем трещин в массивах горных пород, активизации

газодинамических явлений, возникновению местных землетрясений.

Формирование техногенно обусловленных геодинамических процессов

контролируется прежде всего дизъюнктивной неотектоникой. В связи с

этим изучение разло-

мов, активных в позднеолигоцен-антропогеновый период (последние

30 млн лет), имеет в настоящее время важное значение при решении

эколого-геологических задач в Солигорском промышленном районе.

В структурном отношении Старобинское месторождение калийных

солей приурочено к северо-западной центриклинальной части

Припятского прогиба. Поэтому при выяснении пространственной

дифференциации неотектонических разрывных нарушений

месторождения изучалась дизъюнктивная неотектоника Старобинской

центриклинали в целом. К анализу были привлечены

аэрокосмогеологические, геолого-геофизические и сейсмические

данные.

О новейшей активизации дизъюнктивов можно судить по их

выраженности на материалах дистанционных съемок в виде систем

линеаментов – индикаторов разрывов, флексурно-разрывных дислокаций

и зон трещиноватости. Активные разломы находят отражение в

размещении стратиграфо-генетических комплексов и фаций четвертичных

отложений, характере поверхности доантропогеновых пород, в

изменениях мощностей основных структурных подразделений

мезокайнозойских образований. В зонах неотектонических нарушений

отмечаются высокие значения и контрастность современных

вертикальных движений земной поверхности. К таким линейным

дислокациям приурочены эпицентры землетрясений.

Анализ дизъюнктивной неотектоники Старобинской центриклинали

показывает, что преобладающее простирание активных разломов

согласуется с «припятским» направлением 287°, а также с ортогональной

ориентировкой линейных структур 45–315°, отличавшихся наибольшей

мобильностью в позднеолигоцен-антропогеновый период. Субширотные

системы эшелонированных линеаментов шириной 1,0–2,5 км

устанавливаются над зонами Северо-Припятского, Червонослободского,

Ляховичского, Речицкого и других разломов платформенного этапа

заложения. Они представляют собой разрывы сбросово-сдвигового типа с

амплитудой смещения по поверхности фундамента от нескольких сотен

метров до 1,3 км.

Среди активных разломов северо-восточного направления цент-

ральное место в дизъюнктивной неотектонике Старобинской центри-

клинали занимает доплатформенный Стоходско-Могилевский

суперрегиональный разлом (азимут 45

), разделяющий структурные

элементы кристаллического фундамента.

Региональные системы разломов сопоставлялись с тектоническими

зонами Старобинского месторождения калийных солей,

установленными в ходе геофизических аэрогеологических и горно-

геологических работ. В верхнефаменской соленосной формации

отдельным звеньям Ляховичского и Речицкого разломов соответствует

Северная тектоническая зона, с которой сближены разрывы,

примыкающие к краевому Северо-Припятскому разлому. На юге

месторождения выделяется Южная тектоническая зона,

сопоставляемая с частью Червонослободского дизъюнктива.

Центральная тектоническая зона (Центральный разлом) сопряжена

с одним из фрагментов Стоходско-Могилевского суперрегионального

разлома. Активизация последнего на платформенном этапе (вплоть до

антропогена) обусловила также формирование Чепелевского дизьюнк-

тива и ряда других субпараллельных разрывов, которые проявились в

калиеносной субформации с вертикальными амплитудами смещения

до 150 м и на земной поверхности в виде зон линеаментов северо-

восточного направления.

По данным сейсмических исследований в течение последних 20 лет

установлено, что сейсмособытия, происходящие в пределах

Старобинской центриклинали Припятского прогиба, сконцентрированы

в определенных областях, приуроченных к неотектонически активным

дизъюнктивным нарушениям. Эпицентр землетрясения 10 мая 1978 г.,

находящийся вблизи г. Солигорска в районе д. Кулаки, контролируется

фрагментом Червонослободского разлома. Интенсивность сотрясения

земной поверхности достигала 4–5 баллов, а энергетический класс

землетрясения К = 9,0–9,5. На пересечении Стоходско-Могилевского и

Северо-Припятского разломов произошло землетрясение 2 декабря

1983 г. с энергетическим классом К = 9.

География землетрясений в Солигорском районе за период с января

1997 г. по сентябрь 1999 г. свидетельствует о связи сейсмособытий в

первую очередь с Центральной и Южной тектоническими зонами.

Цепочка микроземлетрясений (К = 7) отмечается в Северной

тектонической зоне, которая ограничивает с севера шахтные поля 2-го

и 3-го рудников ПО «Беларуськалий». Заслуживает внимания

землетрясение, произошедшее 15 марта 1998 г. в районе пос. Погост.

Данное событие, а также менее интенсивный повторный толчок на

следующий день были зарегистрированы сейсмостанцией

«Солигорск». Очаг сотрясений радиусом 1,5–2,0 км приурочен к зоне

Стоходско-Могилевского разлома. Интенсивность сотрясаемости –

около 5 баллов.

Сейсмические явления в Солигорском районе вызваны

концентрацией и разрядкой напряжений в литосфере, энергетическая

подпитка которых, возможно, обусловлена сильными карпатскими

транзитными землетрясениями. Локальное перераспределение

регионального поля напряжений, очевидно, связано с проведением

горных работ. К техногенным причинам возникновения чрезвычайных

сейсмических ситуаций в промрайоне следует отнести также

воздействие солеотвалов, шламохранилищ и Солигорского

водохранилища на верхнюю часть литосферы. Эти объекты над

подработанными шахтными полями ведут к перераспределению

напряжений и нарушению изостатического равновесия в земных недрах,

увеличивают сейсмический риск на территории промрайона.

Зоны активных разломов контролируют развитие экзогенных

процессов. Очаги интенсивного заболачивания в пределах

Чепелевского

и Центрального разломов, а также других дизъюнктивов, отраженных в

ландшафтах в виде линеаментов, по-видимому, связаны с

разуплотнением и трещиноватостью грунтов, повышенной

фильтрацией подземных вод и высокой степенью обводненности

покровных отложений в таких зонах (рис. 4). Для заболоченных

ландшафтов, развитых в подобных геодинамических условиях,

характерны особенности строения торфяной залежи, подстилающих

грунтов и определенный режим водно-минерального питания. Такие

болота часто имеют прямолинейные очертания в плане и довольно

отчетливо дешифрируются на снимках.

Рис. 4. Отражение экзогенных геодинамических процессов в зоне

Центрального разлома (Солигорский промрайон):

А, Б – схемы дешифрирования аэрофотоснимков до создания водохранилища (А) и после его

сооружения (Б): 1– пониженная (а) и гривистая (б) поймы; 2 – песчаные гряды; 3 – заболоченные

котловины; 4 – волнистая водно-ледниковая равнина; 5 – структурно-эрозионные уступы; 6 –

проявления

дизъюнктивных (а) и пликативных (б) дислокаций; 7 – дамба (а) и очаги ее разрушения (б);

8 – прогрессирующее заболачивание

В пределах отдельного участка в зоне Центрального разлома

осуществлен количественный анализ интенсивности процессов

заболачивания. Это позволило оконтурить очаги заболачивания в

линеаментной зоне, где значения коэффициента интенсивности

составили 0,3–0,7. Их площадь порядка 30 км

, форма в плане

изометрично-вытянутая, общее простирание северо-восточное, что

согласуется с направлением Центрального разлома. Высокими

значениями коэффициента интенсивности (до 0,8–0,9) характеризуются

узлы пересечения дизъюнктивов. Являясь наиболее ослабленными

участками земной коры, они служат каналами разгрузки подземных

вод. Современная поверхность таких территорий значительно

обводнена.

В зонах тектонических нарушений усиливаются техногенные

процессы заболачивания, вызванные просадками земной поверхности в

ре-

зультате отработки калийных горизонтов Старобинского

месторождения. Такие явления наиболее широко распространены в

пределах шахтных полей. Фиксируемые на аэрокосмических снимках

«мульды сдвижения» сопровождаются трансформацией рельефа,

активизацией водной эрозии и процессов заболачивания. Мульды

проявляются на площади 20 тыс. га, из которых 6,5 тыс. га подвержены

заболачиванию. Характер развития подобных форм зависит от

геодинамического режима, строения зоны аэрации, глубины залегания

уровня грунтовых вод и других ландшафтных особенностей. «Мульды

сдвижения» имеют четкие контуры в пределах холмисто-моренно-

эрозионных и вторично-моренных ландшафтов, плавные или

расплывчатые очертания на участках вторичных водно-ледниковых

ландшафтов. Размеры мульд в поперечнике колеблются от нескольких

десятков до первых сотен метров. Глубина прогибания таких форм до 3–

5 м, крутизна склонов от 5–8 до 10–15

Сравнительный анализ аэрокосмических снимков различных

участков месторождения убедительно показывает, что заболачивание

«мульд сдвижения» горных пород наиболее интенсивно в зонах

разломов, особенно в узлах их пересечения с поперечными

дизъюнктивами.

В данном случае геодинамические явления, вызванные шахтными

выработками калийных горизонтов, усиливаются природными

нисходящими современными движениями в ослабленных зонах

платформенного чехла.

Таким образом, особенности проявления активных разломов

земной коры следует учитывать при прогнозировании возможных

сейсмособытий и оценке экзогенной, в том числе техногенной,

динамики геологической среды.