Антропогенное воздействие на литосферу в Курганской области на примере карьерных разработок месторождений полезных ископаемых

ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ НАУКИ

Г.Ф. Азева

Курганский государственный университет

АНТРОПОГЕННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ЛИТОСФЕРУ В КУРГАНСКОЙ ОБЛАСТИ НА ПРИМЕРЕ КАРЬЕРНЫХ РАЗРАБОТОК МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

Литосфера как составная часть географической оболочки и биосферы обладает рядом уникальных свойств и функций. Она также испытывает антропогенное "давление". В Курганской области оно проявляется довольно заметно при карьерной добыче полезных ископаемых. Приведены примеры возрождения и облагораживания отдельных участков литосферы области.

Литосфера как верхняя каменная оболочка Земли проявляет себя во многих жизненно важных экологических функциях, обеспечивающих существование всего живого на планете. Это обусловлено её разнообразными естественными свойствами. Процессы, проявляющиеся в литосфере, отмечаются как по месту возникновения, так и по характеру взаимодействия.

Литосфера - среда, где накапливаются пресные воды, образуются, сосредоточены и добываются природные минеральные ресурсы. Литосфера связывает между собой различные звенья геологического, биологического и других круговоротов веществ. В отличие от них приносимое в литосферу вещество обычно замедляет своё движение и накапливается. Аккумулированное вещество, накопившаяся энергия сохраняются в течение длительного периода.

Последствия таких процессов проявляются не сразу, а через продолжительные промежутки времени, то есть носят долговременный характер. Следовательно, важнейшая экологическая функция литосферы заключается в том, что она - аккумулятор и источник вещества и энергии для геологических, гидрологических, биологических и других круговоротов.

Литосфера, в отличие от других составных частей географической оболочки, обладает уникальным свойством. Она отмечает, фиксирует определённые периоды жизни планеты в виде геологической летописи.

Изучение закономерностей взаимосвязи литосфер-ных и биосферных процессов прошлого Земли позволяет выявить пути разрешения возникших экологических проблем на современном этапе и дать определённые, довольно значимые перспективы для глобальных экологических прогнозов.

Литосфера представляет собой также территориальное пространство, в пределах которого идёт расселение живых организмов и их существование, а также это специфическая среда жизни и деятельности человека. При этом в литосфере используются не только поверхностные, но и глубинные (подземные) пространства.

Нельзя забывать также, что литосфера оказывает огромное влияние на формирование климата разнообразных ландшафтов Земли. Историческое развитие литосферы в прошлом способствовало неоднократному изменению палеогеографической обстановки на планете: климата, очертаний материков и океанов, распределения растений и животных, возникновения, эволюции и расселения человека.

С момента появления литосферы в её пределах проявляются различные геодинамические факторы в виде совокупности эндогенных и экзогенных процессов. Ряд этих процессов на современном этапе развития литосферы испытывает особое развитие, часто чуждое естественному и обусловленное усиливающейся антропогенной нагрузкой.

Хозяйственная деятельность человека всегда была связана с каменной оболочкой Земли. В настоящее время и в будущем эта связь становится ощутимой и значимой. Но до сих пор поддерживается "иллюзорное" мнение о безграничной возможности вторжения человека в литосферу. Поверхность литосферы используется как геологическая среда для строительства наземных объектов. Происходит проникновение вглубь для возведения шахт, рудников, карьеров, водохранилищ и других подземных сооружений, заложение фундамента под городские и промышленные здания и т.д. Считается, что это не оказывает отрицательного влияния на литосферу, также как и постройка шоссейных и железных дорог, добыча минерального сырья, возведение многокилометровых дамб-насыпей вдоль рек, утилизация радиоактивных и других токсичных веществ и т.п .Иногда отмечается, что негативные стороны такой деятельности второстепенны и можно предотвратить подобную опасность в любое время.

Техногенные воздействия на литосферу увеличиваются из года в год в разных районах планеты. Не является исключением и наше Зауралье. В недрах Курганской области залегают разнообразные полезные ископаемые: строительный камень и сырьё для производства строительных материалов, редкоземельные элементы, руды железа и молибден (вольфрамитовые), глины бентонитовые и красящие. Недалеко то время, когда будут разведаны месторождения углеводородного сырья.

Массовое наступление промышленности, добывающей сырьё, на литосферу вызывает проявление широкого спектра процессов на её поверхности и во внутренних районах. Это прямой результат взрывов при добыче строительного камня на Синарском (Катайский район) и Пер-шинском (Далматовский район) карьерах, действия тяжёлой техники и разного рода механизмов при добыче и транспортировке строительного сырья и камня, бентонитовых глин. Оказывает прямое негативное влияние на литосферу и растворяющее действие кислот при считающейся "экологически чистой" добыче уранового сырья на Далматовском месторождении. Отрицательное воздействие оказывают на литосферу и происходящие экологические катастрофы разных масштабов. В 1957 году радиоактивные отходы с предприятия Челябинской области вызвали загрязнение многих участков литосферы северо-западных районов Курганской области.

В пределах Курганской области преобладает карьерная добыча полезных ископаемых. На состояние пород, слагающих борта, уступы, отвалы карьеров, влияют климатические, гидрогеологические, геологические, инженерно-геологические, географические и другие факторы. Антропогенная деятельность оказывает существенное влияние на протекание поверхностных экзодинами-ческих процессов в пределах существующих карьеров. В подземных выработках при процессах выщелачивания также происходит деформация вмещающих пород.

Породы отвалов и стенок карьеров в поверхностном слое подвергаются интенсивному выветриванию. Это хорошо заметно на бортах и уступах Синарского карьера по добыче строительного камня, где имеется множество

трещин разных размеров на липаритах. Здесь же интенсивно развивается десквамация (шелушение) пород. В отдельных участках борта карьера приобрели ржаво-бурый цвет тонко щебенчатой структуры. Происходит постепенное формирование коры выветривания на уступах и бортах карьера. Скорость таких процессов составляет на Синарском карьере 12-15 сантиметров в год. Подобные процессы выветривания наглядно выражены в кварцевых порфирах и на бортах Першинского карьера по добыче строительного камня. Интенсивность выветривания пород наибольшая обычно наблюдается на свежих бортах карьеров. Скорость разрушения пород по мере формирования профиля коры выветривания постепенно снижается. На Синарском карьере затронутые выветриванием породы имеют среднюю мощность 7-7,5 метров. Выветрелые породы, идущие для получения щебня, снижают его качество. Такие породы, как бутовый камень, уже не используются.

Вскрышные породы карьеров занимают обычно значительную площадь и формируют отвалы. Как правило, это поверхностные слои суглинков, супесей, лессовидных пород разных возрастов. Но на некоторых карьерах, в частности на Синарском, вскрышные породы, кроме поверхностных, представлены и внутренними - прослоями аргиллитов и туфов. Средняя мощность вскрышных пород здесь составляет около 20 метров. На Пер-шинском карьере вскрышных пород около 12 метров по мощности. На карьерах по добыче песка и глины мощность "вскрыши" варьирует от 0,5 до 3,0 метров.

Вскрышные породы обычно складируются недалеко от разрабатываемого карьера. Эти отвалы постоянно подвергаются поверхностному выветриванию. Скорость его зависит от литологического состава пород и гидротермических условий местонахождения. Отвалы довольно значительное время остаются оголенными, подвергаясь химическому выветриванию и выносу вредных веществ водными потоками. Постепенно отвалы зарастают и испытывают процессы почвообразования, что можно наблюдать в Мишкинском, Каргапольском, Макушинском районах и в ряде других. Мощность таких почв часто не превышает 5 см. Профиль их отличается сжатостью и карликовостью.

Склоны отвалов и борта карьеров подвергаются плоскостному и ручейковому смыву. При этом выносятся ионы железа, марганца, водорода, кальция и другие. Образуются также затёки горных пород в виде конусов выноса на значительные расстояния, что отрицательного сказывается на качестве рядом расположенных сельскохозяйственных угодий. Важным мероприятием при рекультивации отвалов является противоэрозионная защита в виде выполаживания склонов.

На карьерах по добыче строительных материалов возникает необходимость сброса подземных вод, подтапливающих продуктивные участки. Так, на Просветском месторождении песка для этой цели прорыта водоотводная канава в сторону реки Ик. На Колташевском месторождении глин дренаж возможен в р. Средний Утяк. На Белоярском месторождении песчано-гравийной смеси водоотводные канавы направлены к р. Миасс и т.д.

Сбрасываемые воды отличаются высокой мутностью. И в водоёмах-приёмниках таких вод идёт ускоренный процесс аккумуляции, обусловленный антропогенным воздействием. Это ведёт к усилению осадконакоп-ления и заиливанию дна водоёмов. Уменьшается и без того небольшая глубина наших рек и озёр. Часто подземные воды сбрасываются на уже затопленные участки карьеров, днища которых из-за большой мощности донных осадков представляют собой вязкое илистое месиво. Такая ситуация наблюдается на многих затопленных карь-

ерах, где седиментация (осадконакопление) идёт в течение десятков лет и мощность донных отложений часто составляет более 1 метра.

В бортах карьеров, сложенных глинами с прослойками песка, при значительном обводнении наблюдается оплывание пород. Вблизи ряда карьеров по добыче песка и глины можно видеть мощные скопления вскрышных пород, доходящие до 1,5 метров и формирующие так называемый "культурный" горизонт. Такие искусственно созданные отложения обезображивают окружающие ландшафты, снижают качество сельскохозяйственных угодий.

Большинство карьеров по добыче строительных материалов расположены в западной части Курганской области. Это обусловлено особенностями геологического строения области и, следовательно, условиями формирования месторождений. Западные и восточные районы области отличаются разной продуктивностью осадочных пород, слагающих их территории, а также геогра-фо-экономическими условиями: разной степенью заселённости и уровнем хозяйственного освоения недр.

Многие месторождения были разведаны в 50-70-х годах прошлого века, и качество полезных ископаемых изучалось в соответствии с устаревшими стандартами и не всегда достаточно полно. Некоторые из месторождений из-за низкого качества получаемых строительных материалов заброшены. Карьеры же остались, постепенно заполняясь водой, в лучшем случае они зарастают травой. Многие из карьеров имеют осыпные борта, подверженные эрозии, многочисленные затеки и смывы горных пород. Засыпка этих искусственных глубоких понижений изначально даже не планировалась. Таких мелких заброшенных карьеров в Курганской области много. Только учтенных карьеров более 70.

В настоящее время освоение любого месторождения полезных ископаемых невозможно без выполнения мероприятий по охране окружающей среды и программы по рекультивации отработанных земель.

Рекультивация карьера по добыче бентонитовых глин Зыряновского месторождения представлена проведением работ в два этапа: технического и биологического. Общая площадь нарушенных горными работами земель составит 11,39 га. Эта территория и подлежит восстановлению. Предусматривается засыпка дна карьера вскрышными породами до абсолютной отметки + 144 метра, выполаживание бортов карьера до этой же отметки и нанесение на борта и дно карьера плодородного грунта мощностью 0,4 метра. Такой же грунт будет нанесён и на территорию под отвалом вскрышных пород.

В ходе отработки карьера, начиная с 3 года добычи сырья, вскрышные породы уже не складируются, а вывозятся на засыпку дна карьера. Одновременно с работами по засыпке карьера предусмотрено снятие почвен-но-растительного слоя с площади, нарушаемой при вы-полаживании бортов карьера. Указанные мероприятия составляют технический этап рекультивации.

Биологический этап предусматривает использование засыпанных участков карьера под пашню. Для улучшения свойств почвы и получения устойчивых урожаев запланированы мероприятия по обработке почвы и внесение минеральных и органических удобрений. Рекомендуется в первые годы на рекультивированных землях выращивать многолетние травы.

Одним из примеров продуманного человеком влияния на литосферу можно назвать создание культурно-оздоровительного комплекса в районе Голубых озёр областного центра.

Голубые озёра - это народное название карьера, оставшегося после добычи кварцевого песка на Рябков-

СЕРИЯ «ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ», ВЫПУСК 1

119

ском месторождении. Карьер расположен в 5 км от посёлка Рябково. В конце 60-х годов прошлого века месторождение, из-за положения его в зелёной зоне г Кургана, перестали разрабатывать. Карьер оказался заброшенным. Из-за отсутствия материальных средств неоднократные попытки рекультивации карьера заканчивались безуспешно. Заброшенный карьер между тем заполнялся подземными водами родников, бьющих со дна, атмосферными осадками и превратился в водоём с чистой, прозрачной, голубоватой по цвету водой. Водоём превратился в любимое место отдыха горожан.

Прозрачность воды в те годы была такова, что сравнивалась с чистейшими горными озёрами Урала и Сибири. Видимость под водой составляла 9-10 метров. Для сравнения, видимость под водой в реке Тобол и в ряде озёр Курганской области составляет 1-3 метра.

Голубые озёра уникальны ещё и потому, что водная поверхность их и объём воды довольно значительны. Длина в некоторых местах достигает 800 метров при глубине до 20 метров, ширина - около 500 метров. Объём воды, её чистоту и прозрачность поддерживают бьющие со дна источники.

В последние годы в силу ряда негативных антропогенных воздействий, качество воды в Голубых озёрах ухудшилось, видимость под водой снизилась до 4-5 метров, на дне накопился значительный слой илистых отложений, прекратили действие родники.

Сложившаяся ситуация требовала вмешательства человека с целью сохранения искусственно созданного ландшафта. ООО "Курган-Парк" разработаны мероприятия по рекультивации водоёма рекреационной направленности. Запланировано создание в южной части территории Голубых озёр культурно-оздоровительного комплекса. Проводятся работы по очистке дна, выполажи-ванию склонов, оборудованию пляжа, обустройству прибрежной полосы. Претворяется в жизнь и строительство спортивно-развлекательного комплекса. Таким образом, продуманная рекультивация бывшего карьера превратит его территорию не только в зону культурного ландшафта, но и в место различных форм отдыха.

Ещё ряд карьеров окрестностей г. Кургана нуждается в рекультивации рекреационной, либо рыбохозяй-ственной направленности. Результатом таких работ было бы снижение негативных антропогенных воздействий на литосферу пригородной зоны г.Кургана и облагораживание ландшафтов.

О.Н. Гпадкова, А.В. Тихонов, В.С. Христолюбский Курганский государственный университет

ПОДХОДЫ К ПРОЕКТИРОВАНИЮ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО КАРКАСА БАССЕЙНА Р.ИСЕТЬ

Каждая бассейново-речная система функционирует, притерпевая структурные изменения или испытывая стрессы в зависимости от интенсивности нагрузки прежде всего на биотические и почвенные компоненты, а в определенной мере на геологические тела и водные объекты на поверхности и в подземном пространстве. Если негативное воздействие хозяйственной деятельности на водосборные части речного бассейна вызывает резкую реакцию в центре главных долин, то это свидетельствует об очень большой нагрузке на бассейново-речную систему в целом. В последнее время, в целях сохранения природно-антропогенного равновесия, предлагается обоснование экологического каркаса (ЭК) терри-

тории речного бассейна. В данном случае под экологическим каркасом региона понимается совокупность природных территорий, обеспечивающих стабильность природных условий региона, в том числе сохранение биологического разнообразия. В частности Е.Ю. Колбовский, автор многих работ по ландшафтному планированию и организации экологического каркаса понимает под ним "определенный набор и пространственное сочетание природных "диких" и культурных ландшафтов, обеспечивающих экологическую стабильность (относительный го-меостаз) территории соответствующего уровня"(2001).

Несмотря на нестрогость и множество формулировок и определений понятий "экологический каркас" большинство авторов сходятся на том, что охраняемые территории - это основа, ядро экокаркаса, при условии, что в данном случае ООПТ ( особо охраняемые природные территории) рассматриваются ни с позиции случайного набора, а в определенной системе - группы территории, экологически связанных между собой различные формы существенного для них вещественно-энергетического и информационного взаимодействия.

Бассейн Исети, выполняющий значительные трансграничные функции, за небольшой промежуток времени относительно существования собственной речной системы приобрел невиданный уровень антропогенного воздействия. В границах сравнительно небольшой территории (58900кв.км.) сосредоточились две крупные городские агломерации Урала (Екатеринбургская и Челябинская), ряд промышленных центров (Каменск-Уральский, Миасс, Шадринск, Кыштым и др.) насчитывающие десятки предприятий, имеющих негативное воздействие на природную среду. Центральная часть бассейна, состоящая из сопредельных территорий Челябинской, Свердловской и Курганской областей оказалась в 1957, 1967гг в зоне действия Восточно-Уральского радиоактивного следа. На территории бассейна проживает около 3,5млн.жителей. Города и сельские населенные пункты связаны густой сетью автомобильных и железных дорог.

Вместе с этим на территории Приисетья существует сеть ООПТ, включающая ООПТ разного ранга, статуса и значения, и частично территориально налагающихся друг на друга. Основу региональной сети составляют 2 заповедника. Оба заповедника находятся на территории Челябинской области. Это Ильменский комплексный заповедник, площадью 30,4 тыс. га, и Восточно-Уральский заповедник (площадь 16,6 тыс. га), созданный в головной части Восточно-Уральского радиоактивного следа. Кроме того, на территории Приисетья находится 18 заказников регионального значения, в том числе на территории Курганской области 5 зоологических заказников и 1 агро-ландшафтный. На территории Челябинской области 8 зоологических заказников и на территории Свердловской области - 3. Многочисленную группу составляют памятники природы. На территории Курганской части Приисетья находится 34 памятника природы. Большую научную ценность имеют массивы островных боров - Чесно-ковский, Мыльниковский, Дубасовский, Верх-Теченский, Усть-Миасский, Песчанский, Чесноковский боры, лесо-культурные объекты и старовозрастные деревья - насаждения дуба, сосны кедровой, Дворецкий сад, Дендросад. Охраняются верховые и переходные болота в Шадринс-ком, Альменевском, Катайском районах (Болото Сосновое, Такташинская согра, Шаламовская согра, комплекс болот у д. Двуозерск, Батуринская согра, Болото Большое, Таволжанская согра). Обнажение кристаллических пород Иванов камень в Катайском районе известно находками агатов и других поделочных камней, богато представлены петрофильные растительные сообщества.