Антропогенная трансформация геолого-геоморфологического субстрата в системе «Карьер несанкционированная свалка» (на примере полигона в поселке Октябрьском, саратов)

УДК 551.438.5

А.С. Шешнёв АНТРОПОГЕННАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ ГЕОЛОГО-ГЕОМОРФОЛОГИЧЕСКОГО СУБСТРАТА В СИСТЕМЕ «КАРЬЕР - НЕСАНКЦИОНИРОВАННАЯ СВАЛКА»

Представлены результаты анализа современной и исторической трансформации геолого-геоморфологического субстрата на полигоне карьерной разработки в районе Октябрьского поселка (Саратов), превращенном в несанкционированную свалку.

Урбанизированные территории, трансформация рельефа, антропогенные отложения, территория Саратова

A.S. Sheshnev ANTHROPOGENIC TRANSFORMATION OF GEOLOGICAL AND GEOMORPHOLOGICAL SUBSTRATE IN THE «PIT - ILLEGAL DUMPS» SYSTEM

The article presents the analysis of the present-day and historical transformation of the geological and geomorphological substrate on the open-pitting landfill turned into a dump in the area of Octyabrsky settlement (Saratov).

Urban areas, changes of the landscape, anthropogenic deposit, Saratov area

На территории Саратова известны несколько десятков свалок отходов, различающихся по составу и площади. Санкционированные места складирования отходов расположены вне основных жилых массивов, несанкционированные - повсюду. Особенно интенсивно загрязнены овражно-балочные и

234

речные долины. В центральных частях города отмечаются несанкционированные свалки в долинах Гле-бучева, Залетаевского, Белоглинского, Дегтярного, Кладбищенского, Крутенького оврагов, Мутного ручья.

Полигон настоящего исследования расположен на месте карьера Силикатного завода, на крупном местном субширотном водоразделе внутри Приволжской котловины в районе Октябрьского поселка (ранее - Агафоновка). Административно - на границе Октябрьского и Заводского районов Саратова. Полигон окружен жилым фондом, представленным преимущественно малоэтажной частной застройкой, с востока к участку примыкает промзона ОАО «Завод силикатного кирпича» (рис. 1).

С позиций геоэкологии свалочные тела представляют собой антропогенные (техногенные) образования, трансформирующие геолого-геоморфологический субстрат и наносящие значительный ущерб экологии города. Во-первых, выводятся из оборота значительные площади; во-вторых, из насыпных отложений выносятся разнообразные химические вещества, которые попадают в подземные воды и почвы; в-третьих, в результате горения вредные вещества попадают в атмосферу; в-четвертых, являются источниками разнообразных инфекций. Высокая плотность свалок обусловливает серьезную экологическую проблему загрязнения всех природных сред. В условиях города с высокой плотностью населения необходима рекультивация территорий свалок, их вынос за пределы города и уничтожение отходов в специально сооруженных производственных комплексах.

Рис. 1. Схема расположения объекта исследований

На изучаемом нами полигоне песчаный карьер для местных нужд разрабатывался с конца XIX века. С 1938 года месторождение эксплуатировалось заводом силикатного кирпича. Продуктивный интервал - песчаная пачка нижнего подъяруса сеноманского яруса (К^) мощностью до 24 м. Мощность вскрышных пород (четвертичные суглинки и почвенный слой) достигает 3,5 м.

Приведем литолого-стратиграфическую характеристику разреза по южной, малой части карьера (западная стенка), которая разрабатывалась последней, и по северной - более крупной части (югозападная стенка). Сверху вниз, с использованием данных [1].

04 (1). Четвертичные суглинки и почвенный слой. Мощность - до 3,5 м.

К2 8^ (2). Чередование прослоев серых силицитов (опок) и глины карбонатистой и темно-серой.

A) Силицит (опока) серый, при высыхании - почти белый. Местами разводы серо-голубого цвета (неравномерное распределение кремнезема в породе). Карбонатный, плотный. Сильно трещиноватый, преобладают трещины вертикальной ориентации. Слюдистый, линзы (1-Змм) мелкозернистого кварцевого песка. Характерно окрашивание гидроокислами железа размером 2x3 см. Мощность интервала - 0,35-0,4 м.

Б) Глина карбонатная, мелкоплитчатая, алевритистая и с обилием чешуй слюды. Преобладают вертикальные трещины. По поверхностям наслоения присыпки песка, мелкозернистого и желтого. Переход к выше- и нижележащим образованиям постепенный. Мощность интервала - 0,4 м.

B) Силицит серый, плотный. В общих своих чертах аналогичен вышеописанному интервалу А. Мощность интервала - 0,3 м.

Г) Глина карбонатная, темно-серая. Аналогична по строению интервалу В. Мощность интервала

- 0,5 м.

Д) Силицит серый, реже - серо-голубой, известковистый и песчаный, с чешуями слюды. Прослои и линзы (0,5-3 см) песка, кварцевого и мелкозернистого. Характерно линзообразное или в виде тонких выдержанных прослойков прокремнение (местами - полосчатое) породы слоя, особенно в его нижней части. Ближе к подошве увеличивается содержание псаммитового материала - кварцевоглауконитового, мелкозернистого. Здесь же - окатанные фосфоритовые желваки диаметром 1 см и более. Мощность интервала - 0,4 м. Видимая мощность - до 2 м.

К2 8^ (3). Алеврит грязно-серый, известковистый, глинистый и чешуи слюды. Песчанистый -псаммитовая составляющая мелкозернистая, кварцево-глауконитовая. Включения фосфоритовых желваков, угловатых и округлых, размером 0,1-1 см и до 3 см. На отдельных участках выражена плитча-тость. Мощность - 0,3 м.

К2 8^ (4). «Губковый» горизонт. Мергель, глинисто-песчаный, выраженный в стенке карьера в виде крупных монолитных блоков, образующих характерные выступы и карнизы. При выветривании (десквамация) свойственно образование чешуйчатой отдельности, параллельной поверхности породы. На общем серо-буром фоне - неравномерное пятнистое окрашивание гидроокислами железа (желтое, желто-коричневое) и до темно-синего (пятна прокремнения) и черного (крупные включения фосфоритов) цвета. Прокремнение в большей степени проявляется ближе к кровле. Фосфоритовые желваки окатанные и угловатые (размером 0,3-3 см), в большей степени приурочены к верхней половине слоя. В этой же части распространена большая часть скелетов кремневых губок различной сохранности, но по большей части - фосфатизированные. По латерали фосфоритовые включения иногда сконцентрированы в один-два прослоя - в верхней части и в середине слоя (мощность 0,15-0,3 м), либо представлены в виде линз по мощности слоя.

В нижней части слоя псаммитовая составляющая заметно преобладает над карбонатной, порода рыхлая и порой сыпучая, больше окрашена в желтый цвет гидроокислами железа. Включения фосфоритов разных генераций, с одной стороны - редки и меньше по размерам (0,3-1 см), а с другой - менее заметны, так как менее насыщены фосфатными соединениями и сходны по цвету с вмещающей породой. Ближе к подошве количество фосфоритовых включений и их размеры уменьшаются (до 0,1-0,5 см). В данном случае поверхность подошвы выбрана условно - по прослою песка карбонатного сильно окрашенного гидроокислами железа с редкими включениями песчаных фосфоритовых окатышей. Описание шлифа из отдельного участка слоя - силицит известковый, микропористый. Мощность 1,75-2,0 м.

К2 82 (5). Песок кварцево-глауконитовый, алевритовый, серый и серо-желтый, зеленоватый, местами - пятнистое окрашивание гидроокислами железа. В верхней части - слабо известковистый, средне- и мелкозернистый, слюдистый. В отдельных тонких прослоях содержание зерен глауконита возрастает. Равномерно распространены песчанистые фосфориты, продолговатые и округлые (диаметр 2-3 см), серо- и темно-коричневые. Часто окатыши неправильных очертаний, губкообразные. Реже -черные фосфоритовые включения, угловатые (1,5-2х3 см). Встречены палкообразные (веретенообразные) фосфоритовые стяжения размером 3x5 - 15-20 см. Это весьма характерные остатки переотложен-ных участков ходов декапод, впоследствии - фосфатизированных, для некоторых интервалов сеноманских образований. Мощность - 1,5-1,3 м.

К2 82 (6). Фосфоритовый горизонт, маломощный и едва пролеживается в составе мелко- и среднезернистого, мономиктового, белого кварцевого песка. Фосфоритовые окатыши черные и коричневые, размером 1-3x5 см. В 0,5-0,7 м ниже горизонта - уровень небольших линз, выполненных мелкими фосфоритовыми включениями и фосфатизированными остатками беспозвоночных и позвоночных. Видимая мощность - до 2 м.

Нижерасположенный интервал разреза (протяженность 6-7 м) по отдельным относительно расчищенным участкам стенок карьера характеризуется наличием в составе кварцевых среднезернистых песков преимущественно желтого цвета. Интервал отнесен к нижнему сеноману (К2 81 (7)), для него характерны прослои кварцевого крупнозернистого песка с многочисленными тонкими прослоями и уровнями глинизации.

Постилается сеноманская толща без видимого перерыва песчано-алевритовой пачкой средне-альбского подъяруса (К1а12 (8)).

Широко распространенные антропогенные (техногенные) отложения можно разделить на два основных типа.

04 Ш 1 (9). Техногенные отложения - отвалы горной выработки, представленные вскрышными породами: покровными суглинками и почвенным слоем, глино-силицитами и мергелем «губкового» 236

горизонта сантона (К2 811). Распространены локально между южной (малой) и северной (более крупной) частями карьера. Возраст большей части толщи - 30-50 лет.

04 Ш 2 (10). Современные насыпные техногенные отложения. Толща сложена преимущественно перемешанными грунтами и обломками строительного мусора, в сухом состоянии имеет серый до черного цвет. В нижних частях склонов сформирован шлейф из остатков деревянных конструкций, пенопласта, шлакоблоков, автомобильных покрышек. На ряде участков наблюдается фрагментарное зарастание откосов геологического тела сорной растительностью (рис. 2). Согласно классификации, принятой в грунтоведении [2], грунты, слагающие геологическое тело и форму рельефа, относят к царству техногенных, классу дисперсных, группе несвязных, подгруппе антропогенных насыпных образований, типу отходов производственной и хозяйственной деятельности, виду бытовых, промышленных, строительных и других отходов. Возраст основной массы насыпных грунтов - до тридцати лет.

Рис. 2. Фрагмент северного борта антропогенного геологического тела

К началу 1960-х годов карьер имел сложную форму, близкую к округлой. Длина карьера достигала 800 м, ширина - 300-350 м. Высота уступов карьера существенно различалась: северный борт (в направлении водораздела) достигал 20 м, западный - 2-3 м, южный - 5 м. К концу 1970-х годов глубина карьера достигла 25 м. К 1980-м годам разработка песчаных толщ прекратилась, и ОАО «Завод силикатного кирпича» стал снабжаться сырьем из иных месторождений. Со второй половины 1980-х годов в карьере стали стихийно возникать свалочные тела. К этому же периоду относится строительство гаражного массива в днище карьера и на его бортах. Позже, в 1990-х годах, на участок стали свозить строительные отходы многих районов Саратова. Резкий рост площади и объема свалочного тела наблюдается в течение последних десяти лет. В целях изучения динамики антропогенной формы рельефа нами проанализированы архивный картографический материал, данные космической съемки, проведено маршрутное обследование территории (рис. 3).

По нашим наблюдениям, выполненным в июне 2011 года, за сутки полигон принимает до 50 автомашин «КамАЗ». На территории нарушается №89-ФЗ «Об отходах производства и потребления» [3], согласно п. 5 ст. 12 которого «запрещается захоронение отходов в границах населенных пунктов, лесопарковых, курортных, лечебно-оздоровительных, рекреационных зон, а также водоохранных зон, на водосборных площадях подземных водных объектов, которые используются в целях питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения». Отходы отсыпаются в направлении остатков карьерных форм (восточный склон насыпного тела) и выравниваются. Данный объект можно рассматривать в качестве локальной «точки роста» и распространения техногенных образований на площади города. Размеры территорий, занятых антропогенными (техногенными) отложениями и формами рельефа, неуклонно увеличиваются [4, 5]. За период 2005-2011 гг. длина свалки в поселке Октябрьском увеличилась в 1,6 раза, ширина - в 1,4 раза, объем грунта оценивается величиной около 700 тыс. м3 (рис. 4).

Рис. 3. Трансформация формы рельефа карьера

Геолого-геоморфологический субстрат полигона существенно трансформирован. На участке имеем дело с наложением вторичной антропогенной формы (насыпи) на первичную (карьер). Первоначально, во время разработки карьера по добыче песка, создавался антропогенный гипорельеф. Затем, при образовании и росте насыпного геологического тела, создавался гиперрельеф. Современные абсолютные отметки превышают значения, отмечавшиеся в естественно-природных условиях, до трансформации при карьерной разработке (рис. 5, 6). Аккумулятивный рельеф имеет высоту около 23-25 м относительно днища карьера, поэтому его можно классифицировать как высокую форму. Склоны имеют крутизну до 50° и подвержены комплексу инженерно-геологических процессов. При осыпании северного борта часть отходов достигает гаражного массива, что обусловило необходимость сооружения в 2007 году подпорной стенки (рис. 7).

При выпадении ливневых осадков и в период снеготаяния воды, обогащенные разнообразными соединениями, мигрируют в сторону Волги. Часть задерживается в карьерных формах, инфильтруясь в грунтовые воды. Поверхность полигона не гидроизолирована и представляет собой водопроницаемый грунт, фильтрат легко проникает в подстилающую зону аэрации. В настоящее время отсутствует необходимая информация об объеме и составе депонированных отходов, особенностях образования фильтрата, строении и свойствах подстилающего грунта.

Свалка является причиной социального напряжения жителей и без того не самого благополучного поселка. В зоне нескольких сотен метров от объекта наблюдается перенос воздушным путем мусора. По сообщению местных жителей, на свалке многократно происходили возгорания, чему способствует состав отходов (строительный и бытовой мусор). Для тушения приезжали наряды МЧС. Согласно докладу [6], на свалке в Агафоновке, наряду с Глебучевым оврагом и Новосоколовогорским поселком, фиксируется наибольшее количество возгораний отходов.

Рис. 4. Увеличение площади антропогенного геологического тела в период 2005-2011 гг.

Л

Профиль склона:

А 25 50 100 150 200 250 300 350 м Б

Рис. 5. Антропогенная трансформация геолого-геоморфологического субстрата по профилю А-Б. Условные обозначения см. рис. 6.

в 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 f

Рис. 6. Антропогенная трансформация геолого-геоморфологического субстрата по профилю В—Г: Условные обозначения: 1 - 04,2 - К2 э^ (1), 3 - К2 э^ (2), 4 - К2 э^ (3), 5 - К2Э2 (4), 6 - К2Э2 (5), 7 - К2Э1, 8 - Кі аІ2,

9 - О4 1п 1, 10 - О4 1п 2

----1 ш^2 1М!з  4 5

Рис. 7. Сооружение подпорной стенки для защиты гаражей от осыпных отложений: условные обозначения:

1 - коренной склон, 2 - насыпное антропогенное геологическое тело, 3 - осыпной шлейф, 4 - подпорная стенка, 5 -

гаражная застройка

В настоящее время ликвидация многометровых толщ отходов практически невозможна, следует рассматривать вариант фиксации загрязнителей на месте. Необходим детальный анализ санитарного и экологического влияния свалки на прилегающие территории (изучение геохимических особенностей отложений, наличия веществ первого и второго классов опасности), создание геоинформационной базы данных. Главные контролируемые параметры - почвенный покров, подземные воды и атмосферный воздух. Комплексный мониторинг может потребовать достаточно длительного времени. По завершении комплекса санитарно-экологических мероприятий необходимо рассмотреть варианты возможного дальнейшего функционального использования площади. В зависимости от перспектив развития территории следует планировать инженерно-технический этап рекультивации, на котором, в первую очередь, осуществляется вертикальная планировка и обеспечивается устойчивость откосов относительно развития инженерно-геологических процессов. Абсолютное преобладание в составе отложений грунтовых толщ и инертных материалов (бетонные блоки, обломки кирпича и бетона и пр.) позволяет рассматривать достаточно широкий спектр вариантов функционального использования территории.

Таким образом, на изученной территории антропогенная трансформация геологогеоморфологического субстрата имела несколько стадий. На первой стадии (вторая половина XIX века

- рубеж 70-80-х годов ХХ века) происходило заселение территории и использование ресурсной функции литосферы при разработке песчаного карьера. Была создана значительная по площади отрицательная форма рельефа на месте выпуклого склона. Здесь находилось одно из крупнейших местонахождений скелетов кремниевых губок из нижнесантонского «губкового» горизонта и остатков позвоночных. В силу геоморфологических (наличие крупной отрицательной формы рельефа) и экономических (наличие транспортных путей, удаленность от центра города) причин создались благоприятные условия для точечного накопления антропогенных (техногенных) грунтов. С 1980-х годов по настоящее время протекает вторая стадия, при которой на месте карьера возникает крупная антропогенная насыпная форма рельефа, уже превысившая абсолютные высоты, характерные для природного, ненарушенного склона. В ближайшее время, по мере исчерпания возможности складирования отходов, территория вступит в третью стадию антропогенного развития. Рельеф будет рекультивирован и выровнен. Осуществится характерное для урбосистем искусственное «старение» рельефа, т.е. его планация для градостроительных нужд.

В процессе увеличения объемов антропогенного геологического тела неизбежно возникнет проблема ограничения его площади. Возможны, как минимум, два сценария. При первом границами выступят зоны застройки - жилая, промышленная, гаражная. В этом случае возникнут геоэкологические проблемы, связанные с геодинамической неустойчивостью высоких бортов насыпи, переносом ветром, поверхностными и подземными водами антропогенных отложений и разнообразных соединений. Будет создан рельеф с высоким вертикальным расчленением, что затруднит развитие инфраструктуры района. При втором сценарии насыпные отложения заполнят карьерную форму полностью. Встанет вопрос о переносе многих десятков гаражей. На первый план выступят проблемы устойчивости грунтовых толщ к суффозионно-просадочным явлениям, геохимических и гидрогеохимических процессов во внутриг-рунтовой толще и верхнем чехле коренных отложений. Несомненным плюсом полной засыпки карьерной формы является возможность широкого спектра использования территории.

Автор выражает благодарность за консультации по теме исследований профессору А.В. Иванову (СГТУ) и к.г.-м.н. В.Б. Сельцеру (СГУ).

Работы выполнены в рамках реализации аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы на 2009-2011 годы» по заданию Минобрнауки России по тематическому плану НИР СГТУ, тема НИР «Исследование инженерно-геоэкологических и эколого-геологических закономерностей эволюции сложных природно-техногенных систем (на примере антропогенно-нагруженных территорий Среднего и Нижнего Поволжья)».

ЛИТЕРАТУРА

1. Первушов Е.М. Каталог местонахождений остатков морских рептилий в юрских и меловых отложениях Нижнего Поволжья / Е.М. Первушов, М.С. Архангельский, А.В. Иванов. Саратов: Изд-во ГосУНЦ «Колледж», 1999. 230 с.

2. Грунтоведение / под ред. В.Т. Трофимова. М.: Изд-во МГУ, Наука, 2005. 1024 с.

3. Федеральный закон от 24 июня 1998 г. N 89-ФЗ (ред. от 30.12.2008) «Об отходах производства и потребления» (с изм. и доп., вступающими в силу с 01.01.2010). М: ООО НПП «ГАРАНТ-СЕРВИС», 2011. http://base.garant.ru/12112084/

4. Котлов Ф.В. Изменение геологической среды под влиянием деятельности человека / Ф.В. Котлов. М.: Недра, 1978. 263 с.

5. Техногенные образования как геологическая формация / С.А. Несмеянов, О.А. Воейкова, А.А. Каздым и др. // Геоэкология. 2009. №5. С. 387-398.

6. Лукашова Н.Ф. Соблюдение права граждан на благоприятную окружающую среду в Саратовской области. Специальный доклад уполномоченного по правам человека в Саратовской области / Н.Ф. Лукашова. Саратов, 2009. 44 с. http://ombu.ru/system/illes/Saratov_SpecRep_ECOLOG_2009.pdf

Шешнёв Александр Сергеевич - Aleksandr S. Sheshnev -

аспирант кафедры «Менеджмент туристического Postgraduate, Department of Tourism Business

бизнеса» Саратовского государственного Management,Gagarin Saratov State

технического университета имени Гагарина Ю.А. Technical University

Статья поступила в редакцию 18.01.12, принята к опубликованию 02.03.12