Анализ работ, посвященных исследованиям преобразования природных комплексов Севера при разработке различных месторождений полезных ископаемых, показывает, что на каждом производственном цикле недропользования происходит воздействие на природную среду как непосредственно в зоне прямого контакта с элементами экосистем, так и далеко за пределами горного отвода. Трансформации подвергаются в различной степени все элементы природного комплекса, атмосферный воздух, недра, водная и наземная экосистема, биологические объекты.
Геоэкологические факторы, сопряженное взаимодействие которых определяет динамику и степень преобразования экосистем можно разделить на три основные группы. Во-первых, это естественные (географические), природно-климатические и прочие факторы, присущие природной обстановке данного района недропользования. Во-вторых, это факторы, обусловленные свойствами и специфическими характеристиками, в частности условиями залегания добываемого полезного ископаемого (геологическими и горно-техническими условиями). В-третьих, важнейшей группой факторов являются и технологические методы разработки месторождений.
Основными географическими и геоэкологическими факторами, отрицательно (значительно реже – положительно) влияющими на преобразование экосистем криолитозоны (КЛЗ) являются широтно-климатические (отчасти высотно-поясные) положения и геокриологические (мерзлотные) условия ландшафтов, где залегают месторождения.
Во многих исследованиях природной среды Якутии подчеркивается ее экстремальность по условиям жизнедеятельности человека, которая в первую очередь связана с влиянием на все виды природопользования в регионе климатических и криогенных факторов.
Природно-географические особенности криолитозоны оказывают огромное влияние на состояние экосистем Севера, на их чувствительность и устойчивость к техногенному воздействию, на способность к самовосстановлению. Для северных территорий характерны особые условия воздухообмена, которые выражены как частые штилевые явления в зимний период, преобладание малых скоростей ветров, высокая повторяемость приземных и приподнятых инверсий воздуха, вертикальная температурная стратификация, туманы. По сочетанию этих неблагоприятных метеорологических условий большая часть территории Якутии относится к районам высокого и очень высокого потенциала загрязнения атмосферного воздуха [1], что снижает способность рассеивания атмосферным воздухом примесей и способствует его загрязнению даже при сравнительно небольших объемах выбросов вредных веществ различными источниками (автотранспорт, горная и строительная техника, отопительные системы, промышленные предприятия и сооружения, буровзрывные работы и т.д.).
Данное обстоятельство требует применения в практике недропользования в Якутии специально разработанных с учетом климатических условий региона мероприятий по снижению запыленности воздуха при горных работах.
Многолетняя мерзлота оказывает существенное влияние на ландшафты и их экологическое состояние во многом определяется характером проявления криогенных процессов – термокарста, солифлюкции, мерзлотного пучения и т.д. Функционирование ландшафтов зависит от состояния и свойств многолетнемерзлых пород (ММП) – льдистости отложенией, температуры горных пород, мощности сезонно-талого и защитного слоев [2].
Многие исследователи отмечают, что в зависимости от характера освоения территории и техногенного воздействия, ландшафтных особенностей криогенных экосистем одинаковое нарушение поверхности в одних условиях вызывает повышение температуры многолетнемерзлых пород и проявление или усиление термокарста, термоэрозии и солюфлюкции, а в других – понижение температуры пород и проявления процессов пучения, морозобойного трещинообразования, наледей [3, 4, 5, 6, 7].
Естественными особенностями многолетнемерзлых пород, которые во многом влияют на степень воздействия горных работ на преобразование ландшафтов, являются их отрицательная температура и наличие цементирующей замерзшей воды, которые содержатся в породах в виде микроскопических частиц или могут быть представлены массивами повторно-жильных льдов (ПЖЛ). Данные особенности ММП наиболее ярко проявляются на россыпных месторождениях, расположенных в тундровой зоне и лесотундровой полосе, где мощность ПЖЛ местами может достигать десятков метров.
В зонах распространения ПЖЛ или сильнольдистых пород при проходке траншей, руслоотводных каналов, карьеров и т.д. линейный рост термоэрозионных образований (оврагов) достигает до 50-100 м/год [8].
Льдистость ММП, равно как и температура мерзлых пород должны учитываться при всех стадиях развития недропользования в зоне распространения мерзлоты.
При развитии процессов, связанных с нарушениями почвенного покрова, грунтов в результате температурного градиента, происходит поступление мелкодиспергированных продуктов разрушения в поверхностные водотоки, вызывая их загрязнение взвесями и различными химическими веществами.
Особенности водоемов и водотоков Якутии (длительность ледового покрова, низкая температура воды) негативно отражаются на загрязнение их вод взвешенными веществами, различными микроэлементами и на ухудшение химических свойств даже при незначительных изменениях естественных условий и техногенных воздействиях.
При ведении горных работ в многолетнемерзлых породах встречаются участки с талыми зонами, которые чаще всего бывают, заполнены таликами, т.е. водами, поступающими с поверхности, или образованными при оттайке жил подземных льдов. Талики наблюдаются в районах разработок россыпных и угольных месторождений Северной и Южной Якутии. Таликовые зоны в основном приурочены к руслам рек или днищ озер. В работе [9] описывается условия залегания россыпного месторождения олова в пределах пойменной части р. Тенкели, где отмечается наличие таликовой зоны, температуры горных пород которой в течение года имеют положительные значения.
В ряде случаев возрастание тепловой нагрузки при снятии почвенно-растительного покрова мерзлых пород приводит к формированию техногенных таликовых зон [10].
Таким образом, многолетняя мерзлота, выступает ведущим природным фактором, активно влияющим на развитие, как биотических процессов, так и последствий техногенного воздействия. В конечном счете криогенная составляющая северных территорий предопределяет всю экологическую обстановку при ее освоении.
Приведенные географические и геокриологические характеристики мерзлотных ландшафтов при освоении месторождений минеральных ресурсов являются основными факторами негативного воздействия на рельеф и загрязнения водной среды в различных природных зонах Якутии (таблица).
Данные особенности криолитозоны Якутии и сопутствующие им негативные процессы во многом должны определять выбор не только способов, технологии разработок месторождений в условиях той или иной географической зоны региона, но должны быть учтены и при проектировании и использовании природоохранных мероприятий при недропользовании.
Основные географические и геокриологические факторы, характеризующие преобразование ландшафтов при недропользовании
Виды минеральных ресурсов |
Географические и геокриологические факторы |
|
Климатические |
Криогенные |
|
1 |
2 |
3 |
Северная Якутия |
||
Россыпные золото, олово, алмазы |
Арктический пояс. tср.янв. –28 ÷ – 38 °С; tср.июль 2 ÷ 120С |
ПЖЛ – Н до 30 м, сильнольдистые породы. СТС 0,4-0,7 м. Термоэрозия |
Рудное золото, олово |
||
Центральная Якутия |
||
Россыпное золото, россыпи алмазов |
Субарктический пояс. tср.янв. –33 ÷ – 50 °С tср.июль 11 ÷ 16 °С |
ПЖЛ – до 3-5 м, сильно- и слабольдистые породы. СТС 0,7-1,2 м. Талики, наледи. Термоэрозия, термокарст |
Рудное золото, серебро, сурьма |
||
Коренные месторождения алмазов (кимберлитовые трубки) |
Субарктический и умеренный пояса. tср.янв. –33÷– 46 °С; tср.июль 12 ÷ 19 °С |
Слабольдистые породы. СТС 0,5-1,2. Морозобойное растрескивание, суффозия |
Каменный и бурый уголь |
Умеренный пояс tср.янв. –28 ÷ – 46 °С tср.июль 12 ÷ 18 °С |
Сильнольдистые отложения. СТС 2,0-3,0. Пучение, морозобойное растрескивание |
Углеводородные ресурсы |
Двухслойная мерзлота. СТС 2,0-3,0 |
|
Южная Якутия |
||
Россыпные золото, платина |
Умеренный пояс tср.янв. -28 ÷ – 36 °С tср.июль 4 ÷ 12 °С |
Прерывистая и островная мерзлота, слабо-льдистые породы; Талики и наледи. СТС 0,8-4,0 м. Термоэрозия, термокарст, морозобойное растрескивание |
Рудные месторождения золота, железа, урана и апатитов |
||
Каменный уголь |
Из множества геологических показателей самых различных месторождений полезных ископаемых, в качестве наиболее влияющих на выбор способа и параметров системы разработки месторождений, применяемой технологии, техники можно отнести рельеф местности (горный, равнинный), глубину залегания, мощность продуктивного тела (слоя, пласта, жилы и т.д.), угол наклона, форму рудного тела, содержание полезного компонента.
Если угольные и россыпные месторождения региона отличаются сравнительно простой пластообразной формой залегания, то рудные тела имеют довольно сложное строение. В некоторых случаях они распространены на значительные пространства в виде выдержанных пластообразных или линзовидных залежей, а в других образуют глубоко уходящие и обычно линейно вытянутые тела в виде жил и даек.
Например, форма алмазоносных кимберлитовых трубочных тел Якутии меняется в зависимости от размера эрозионного среза, типа канала и числа фаз внедрения кимберлитовых пород. Различают относительно выдержанные, простые по форме сечения одноканальные трубки взрыва (овальные, округлые, близкие к изометричным) с крутым углом падения, которые в прикорневой части имеют грушевидную форму (трубки «Мир», «Интернациональная», «Дачная»). Другую группу составляют трубки со сложной сдвоенной, гантелевидной формой сечения с расходящимися на глубине каналами (трубки «Новинка», «Удачная», «Сибирская», «Юбилейная»). Очень сложные формы имеют сильно вытянутые, линзовидные, дайкообразные с раздутыми горизонтальными сечениями трубки с каналами трещинного и смещанными трещинного и центрального типа кимберлитовые тела (трубки «Заполярная», «Якутская», «Сытыканская», «Айхал») [11].
Общеизвестно, что наибольший урон на природную среду наносится при открытом способе разработки месторождений минеральных ресурсов, характеризующихся значительным объемом выбросов в атмосферный воздух, сбросом загрязняющих веществ в водные объекты, масштабным прямым уничтожением почвенно-растительного покрова, занятием земель под отвалы пустых пород и другими негативными явлениями и процессами.
В настоящее время на самых крупных алмазоносных месторождениях Якутии исчерпаны возможности открытого способа отработки, и горно-обогатительные комбинаты переходят на подземную добычу. С глубиной горнотехнические условия на многих трубках сильно усложняются, что связано как с изменением форм залегания рудных тел, так и гидрогеологических, газодинамических и других параметров отработки месторождений, что осложняет как технологию разработки, так и экологические последствия.
Горное производство сложный комплекс, включающий добычу (извлечение из недр) полезного ископаемого и его первичную переработку, который отличается интенсивностью и разнообразием негативного воздействия на все компоненты экосистем района освоения месторождений. Тем не менее, технологические факторы воздействия на природную среду можно отнести к наиболее поддающимся к управлению параметрам, в т.ч. и по экологической необходимости.
Библиографическая ссылка
Иванов В.В. ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ОСВОЕНИЯ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ ЯКУТИИ // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2013. – № 8-1. – С. 59-62;URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=3847 (дата обращения: 17.08.2024).