Крупнейшие карьеры Волгоградской области и их геоэкологическое состояние

В. А. БРЫЛЕВ, Н.П.ДЬЯЧЕНКО, С.И. ПРЯХИН, Н.М. СЕРЕГИНА

КРУПНЕЙШИЕ КАРЬЕРЫ ВОЛГОГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ И ИХ ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ

Приводится описание геоэкологического состояния карьеров по добыче минерально-строительного

сырья Волгоградской области (как эксплуатируемых месторождений, так и уже выработанных).

Приводится суммарный объем техногенного рельефа области.

Равнинно-платформенная Волгоградская область характерна открытой добычей строительных материалов, суммарная добыча которых достигает 10 млн т в год. Среди них каменное сырье - известняки, мел, опоки, пески строительные, абразивные, стекольные и др.; глины строительные, формовочные, керамзитовые и др. [8], всего 111 месторождений твердых полезных ископаемых [4]. Разнообразию полезных ископаемых Волгоградской области способствует довольно сложное тектоническое строение. В центральной части области, которую мы рассматриваем, расположен Доно-Медведиц-кий вал, сопряженный с запада с Терсинской депрессией, а с востока - с Приволжской моноклиналью [7]. В своде Доно-Медведицкого вала на поверхность выведены известняки среднего и верхнего карбона, которые разрабатываются в группе арчединских, жирновских и донских карьеров.

Приволжская моноклиналь богата месторождениями песков и опок. Карьеры по добыче песков связаны с неогеновыми древнеаллювиальными отложениями (Оленьев-ское, Челюскинское, Орловское-1, II, Чапурниковское месторождения и др., Камышинское, имеющее прибрежно-морской генезис и палеоценовый возраст).

Крупнейший из существующих карьеров нашей области - Себряковский, который образован в связи с добычей мела. Это гигантская техногенная форма рельефа в Волгоградской области, с которой мы начнем наше описание. Себряковский карьер расположен по правому берегу р. Медведицы рядом с г. Михайловка у западного окончания Доно-Медведицкого вала.

Пласты мела в Волгоградской области, достигающие в толщину 60 м, формировались около 90 млн лет назад в бассейне Туронского моря, простиравшегося через всю южную половину Европы - от Франции до Западной Сибири.

Себряковский карьер по добыче мела разрабатывается с начала 50-х годов прошлого века. На базе Себряковского и Михайловского месторождений в 1953 г. был построен Себряковский цементный завод, успешно работающий в настоящее время.

Значение Себряковского месторождения для Волгоградской области огромно: из всех запасов цементного сырья области (а это - 1328,2 млн т), 1207,2 млн т сосредоточено именно здесь [8].

За более чем полвека эксплуатации Себряковский карьер превратился в крупнейшую техногенную форму рельефа Волгоградской области. Его размеры в настоящее время - 4x2 км, глубина - около 60 м, а учитывая вскрышу - до 100 м. В карьере имеются 4 ступени, по 10 - 12 м высотой каждая. По ним проложены железнодорожные пути. Добыча осуществляется с помощью мощных экскаваторов. Железнодорожный состав заходит на разные уровни, где и происходит погрузка породы.

В зависимости от добываемого сырья (т. к. цементное сырье многокомпонентно и включает в себя мел, суглинки, глины) Себряковский карьер поделен на три участка: Северный, где ведется добыча глин, Западный (добыча мела роторным способом) и Южный - также по добыче мела. Необходимо отметить и то, что в восточной части

© Брылев В.А., Дьяченко Н.П., Пряхин С.И., Серегина Н.М., 2007

карьера расположено единственное в Волгоградской области месторождение тугоплавких глин, которые используются для производства керамических изделий.

В настоящее время разработка карьера ведётся вширь. Складирование верхнего плодородного слоя осуществляется в крайней юго-западной части карьера. Вскрышные породы представлены покровным суглинистым материалом, под которым залегают ледниковые глины зеленовато-серого цвета, валуны и ергенинская песчаная толща мощностью 15 - 20 м. С помощью роторного экскаватора они снимаются и складируются в виде отвалов в центральной и восточной частях карьера. Причем в зависимости от технологического способа добычи различаются гидроотвалы и отвалы роторного комплекса.

Центральная часть карьера считается выработанной, однако нижележащая порода не просматривается. Днище покрыто травянистой растительностью и мелкими одиночными кустарниками. Стенки карьера вертикальные, осыпающиеся, рядом с обрывом по всему периметру идут широкие трещины, развиваются оползневые процессы.

В процессе добычи мела при вскрытии альб-сеноманского водоносного горизонта образовалось два пруда. Урез воды одного из прудов находится на отметке +54 м, что позволяет судить о положении подошвы мела. По данным горного цеха заводоуправления, среднегодовой объем добычи мела на Себряковском месторождении составляет 4 млн т, глин - 1 млн т. Чтобы оценить дальнейшие перспективы разработки месторождения, обратимся к таблице. Основные тенденции динамики добычи цементного сырья Себряковского месторождения отражены на рисунке.

Объемы добычи цементного сырья Себряковского месторождения

Год Вскрышные породы, тыс. т Мел, тыс. т Глины, тыс. т

2001 320 3350 870

2002 350 3190 820

2003 230 3230 870

2004 750 3870 1015

2005 870 4000 1040

Основные тенденции динамики добычи цементного сырья Себряковского месторождения

Таким образом, объемы добычи всех видов сырья за последние пять лет увеличились, начиная с 2003 г. И если принять во внимание бум в строительной индустрии, который характерен не только для нашей области, то можно предположить, что объемы добычи не будут снижены и в дальнейшем. В пользу этого предположения говорит и тот факт, что доля продукции завода «Себряковцемент» на товарном рынке строительных материалов Южного федерального округа составляет 70,9 % [3]. Вместе с тем возникают и геоэкологические проблемы.

К крупнейшим песчаным карьерам можно отнести карьеры Орловского, Камышинского, Челюскинского, Оленьевского и Чапурниковского месторождений.

Рассмотрим крупнейшие карьеры Приволжской возвышенности - моноклинали по мере движения с севера на юг. Камышинское месторождение расположено в 10 км к северо-западу от Камышина на юго-западном склоне Приволжской возвышенности, на абсолютных отметках +160 - 150 м. Длина карьера, образовавшегося в месте добычи, составляет около 1,5, ширина - 0,8 км. На внутренней стенке карьера насчитывается три уступа, глубина его составляет 30 - 35 м. В этом месторождении ведется добыча палеогеновых песков камышинской свиты. Песок белый кварцевый, мелкозернистый, хорошо отсортированный, морской по генезису. Данные характеристики позволяют использовать его в стекольной промышленности. На базе Камышинского месторождения работает завод стеклотары «Банка». Ветер легко развевает эти мелкие пески, образуя эоловые косы, микробарханы.

Далее на юг на поле неогеновых отложений расположены другие песчаные карьеры. Опишем главные из них. Карьер Оленьевского месторождения расположен у южного правого склона балки Оленья, примерно в 1,5 км от нее. Глубина карьера - от 10 до 30 м. Пески этого месторождения - миоценовые гуровской свиты, речные по генезису, от желтых до коричневых, средне- и крупнозернистые, с примесью гравия и гальки, текстура косослоистая. Самый нижний слой представлен гравием, расположенным на водоупоре толщиной более 1 м. Фракция более 1 мм формирует базальный горизонт. Основная фракция - 0,8 мм, присутствуют также 0,6 и 0,4 мм. В слоях песка попадается окаменелое дерево. По-видимому, здесь вскрываются аллювиальные отложения древнейшей неогеновой реки (Брылев 2006).

Карьер Челюскинского месторождения расположен у правого склона в верховьях балки Пичуга, в 8 км от водохранилища. Длина карьера - около 1 км, ширина - 0,6 км. В карьере выработано три небольших уступа. Глубина карьера вместе со вскрышей составляет от 20 до 30 м. Пески Челюскинского месторождения, как и Оленьевского, -миоценовые гуровской свиты, речные по генезису, от желтых до ржаво-бурых, с оже-лезнением, крупнозернистые по структуре, текстура косослоистая (наблюдается чередование светло-желтых и ржаво-бурых слоев), в нижних слоях - с включением гравия. На дне карьера произрастает растительность, что говорит о неактивном использовании этого месторождения.

Пески Оленьевского карьера, как и Челюскинского, относятся к строительным, но, в отличие от последнего, здесь ведется активная добыча.

Орловское месторождение находится на северной окраине Волгограда. Здесь образовался карьер прямоугольной формы длиной около 1,5 км. В карьере отчетливо выделяется старая часть, где разработки уже не ведутся. Здесь на глинистом водоупоре образовалось небольшое озеро. В новой же части ведется активная добыча, это подтверждается тем, что в стенке карьера выработано уже пять уступов. Глубина его составляет 50 - 60 м. В месторождении ведется добыча плиоценовых песков ергенин-ской свиты. Пески белые кварцевые, разнозернистые по структуре, косослоистые по текстуре. В Орловском карьере ежегодно добывается более 2 млн м3 песка, а общие запасы составляют 78 млн м3.

Типичные карьеры по добыче каменного сырья находятся в пределах восточной части Доно-Медведицкого вала. К крупнейшим карьерам, образовавшимся в местах добычи карбонатных пород, а именно известняков, относятся Арчединский карьер известкового камня и Ново-Григорьевский карьер, а также карьеры вблизи г. Фролово. Рассматриваемые месторождения относятся к Донскому куполу - крупному антиклинальному сооружению, образованному мощной толщей скальных пород карбона, обнажающихся по правобережью Дона между станицами Перекопской и Сиротинской, и Арчединско-Донских поднятий Доно-Медведицкого вала: Дон делает резкий поворот и образует крупную Донскую излучину, огибая массив древних карбоновых известняков.

Арчединский карьер известкового камня (АКИК) - одно из наиболее крупных месторождений известняков и доломитов, состоящее из нескольких участков. Само

месторождение находится на склоне Арчединской антиклинали Доно-Медведицко-го вала, недалеко от хут. Шляховской. В карьере можно выделить три уступа, образовавшихся в ходе разработок. После дробления известняк используется для дорожного покрытия. На сегодняшний день добыча в этом месторождении ведется не постоянно. Это связано с тем, что предприятие, ведущее разработку, перешло в частную собственность и потеряло государственный заказ. В сложившейся ситуации активнее разрабатываются соседние месторождения - Зимовское и Шляховское, расположенные южнее. Добыча в этих карьерах ведется постоянно, несмотря на то, что качество готового продукта (щебня) в них более низкое. Но эти карьеры, в отличие от АКИК, государственные и работают по заказу. Полученный здесь щебень также используется для дорожного строительства. Всего же в области в 10 карьерах добывается 1,0 млн т известняков ежегодно [4].

Ново-Григорьевский карьер, расположенный вблизи пос. Каменский, уступает по размерам Арчединскому карьеру известкового камня. В отличие от других, здесь нет ни террас, ни уступов. Глубина карьера составляет 20 - 30 м, высота отвалов - 20 м. Здесь добываются окремнелые известняки, характерной чертой которых является агатовидный рисунок. Но в настоящее время добыча известняка ведется здесь не активно.

В северной части нашего региона разрабатываются более 13 крупных месторождений карбонатного, керамзитового и кирпичного сырья. Они составляют минерально-сырьевую базу промышленности строительных материалов, получившей свое развитие в результате нефтегазодобычи, жилищного и дорожного строительства. Карьеры как горногеотехнические системы образуют огромные выработки общим объемом около 460,0 млн м3 и охватывают территорию площадью 84 га. Ежегодно из недр северного правобережья области извлекается до 2,5-3,0 млн м3 песка, глин, известняков и песчаника.

Наиболее крупными горными выработками сырья являются Жирновский, Линев-ский и Синегорский карьеры известняков, кирпичных суглинков и формовочных глин. Линевское месторождение карбонатных пород отличается наибольшим объемом запасов - 130,8 млн м3. Полезная толща представлена известняками касимовского и гжельского ярусов, годовая добыча которых достигает почти 2 млн м3. Из давно освоенных можно выделить Андреевское месторождение с характерными известняками верхнего карбона, относящееся к сводовой части Жирновского тектонического поднятия. Выходы толщ известняков на поверхность прослеживаются на протяжении 7 км с видимой мощностью более 20 м.

При открытой разработке строительного сырья посредством создания карьерно-отвальных комплексов интенсивно проявляется техногенный пресс на земную кору и наблюдаются особенно глубокие нарушения рельефа. Наблюдения показали, что основные изменения литолого-геоморфологического субстрата происходят при удалении вскрышных пород (радиус несколько сотен метров, глубина 10 - 15 м) с образованием отвалов; устройстве канав для отвода поверхностных вод с накоплением; извлечении полезного ископаемого и создании котлована.

В результате экскаваторной и буровзрывной добычи строительного сырья непосредственно создаются техногенные рельефоиды - как результат техногенных рельефообразующих процессов (карьеры, отвалы, насыпи, канавы). При их взаимодействии с природными процессами возбуждается и активизируется характерный комплекс вторичных опосредованных экзогенных процессов (гравитационные явления на склонах, водная эрозия: борозды, промоины, оползни; механическая и химическая денудация: осыпи, обвалы, дефляция, суффозия и др.).

Применив классификацию техногенных воздействий на геологическую среду и их экологических последствий В.Т. Трофимова, В.А. Королева, А.С. Герасимовой [9], а также классификацию горно-технических факторов изменения окружающей среды в результате открытых горных работ Л.Г. Балаева [5], к развивающимся неблагоприятным геоэкологическим процессам в рассмотренных карьерах можно отнести:

1) активизацию процессов экзогенной динамики;

2) изменение режима подземных вод;

3) запьшение приземного слоя атмосферы.

В первом случае речь идет об активизации склоновых процессов, к которым относятся эрозионные, т. е. деформации в бортах карьеров (осыпи, котловины выдувания, деформация откосов отвалов, фильтрационное уплотнение грунтов), и аккумулятивных процессов (образование конусов выноса и делювиальных шлейфов). Проявление указанных процессов, правда, с различной интенсивностью (в известняковых карьерах они имеют меньший размах) можно наблюдать во всех описанных нами карьерах. Так, при разработке песков Андреевского, Орловского, Камышинского карьеров активизируются гравитационные явления по склонам, усиливаются осыпные, обвальные, эоловые и суффозионные процессы с малым водосбором и аккумуляцией песчаного материала. Для склонов песчаных карьеров и отвалов характерны интенсивные процессы эрозионного размыва - борозды, промоины.

В карьерах по добыче суглинков (Жирновский, Еланский, Синегорский) основными процессами, деформирующими борта карьеров и склоны отвалов, являются оползание, оплывание, просадочные явления, обвалы и эрозия.

В известняковых карьерах (Арчединский, Линевский, Синегорский) развиваются характерные для карбонатных пород карстопроявления, осыпи, развевание пыли при буровзрывных работах.

Для меловых карьеров (Себряковский, Руднянский, Красноярский, Меловатский, Терсинский) характерны осыпи, дефляция мела и эрозия.

Во-вторых, открытая разработка полезных ископаемых сопровождается обильным водопритоком за счет подземных вод, дренирующих с разных горизонтов выработки. В результате этого создаются огромные депрессионные воронки, снижающие уровень грунтовых вод на прилегающей территории. Это приводит, с одной стороны, к заполнению карьеров и выемок водой, а с другой (когда происходит снижение уровня грунтовых вод) - к осушению земной поверхности. Наиболее ярко этот процесс проявляется в Себряковском, Орловском и Оленьевском карьерах. Установлено, что открытые карьерные выемки являются экологически неблагополучными зонами. Кроме того, что карьеры служат ареной эоловых, обвально-осыпных и оползневых процессов, а также эрозионного размыва, их днища со временем либо заболачиваются, либо покрываются временным водоемом или зачастую становятся местом несанкционированных стихийных свалок. Все это ведет к обострению геоэкологической ситуации в районах горных выработок.

В-третьих, увеличивается запыленность приземного слоя атмосферы. Вследствие выветривания и дефляции открытые карьерные выемки служат источником пыли для окружающих территорий. Основными источниками техногенного загрязнения воздушного бассейна, почв и водоемов являются асфальтобитумные заводы, дробильно-раз-мольные машины, прессы и сортировочные сита и др. Вокруг этих объектов, производящих песок строительный, известь, мел, щебень, асфальт, битум, образуются зоны максимального загрязнения радиусом до 2 - 5 км с повышенным содержанием в воздухе пыли, сажи. Кроме того, повышенный уровень пылевых частиц в воздухе отрицательно сказывается на здоровье людей, вызывая аллергию и заболевания верхних дыхательных путей. Вне конкуренции по интенсивности этого геоэкологически неблагоприятного процесса находится Себряковский карьер, огромные размеры которого, а также сочетание разных видов строительного сырья и вскрышных пород усиливают указанное явление. Увеличение запыленности атмосферы, в результате которого возрастает количество ядер концентрации, приводит к увеличению количества осадков, они приобретают ливневый характер, что напрямую сказывается на развитии эрозионных процессов на исследуемой территории. На второе место в этой категории можно поставить Камышинское и Орловское месторождения, где ведется добыча мелкозернистого песчаного материала.

Установлено, что в результате образования крупных карьеров и отвалов возникают негативные последствия в виде изъятия сельскохозяйственных земель из оборота, латеральной и вертикальной миграции вредных компонентов отвалов в почвы и подземные воды, эрозии и дефляции отвалов, гравитационных процессов по их склонам, понижения уровня подземных вод по периферии выработок.

Таким образом, в действующих карьерах ежегодно добывается цементного сырья около 4,2 млн т, глин - 0,5 млн т, каменного сырья - 1,2 млн т, песков - 1,9 млн т [4]. Всего более 6,6 млн т.

Крупнейшие отработанные карьеры расположены в Волгограде как важнейшем потребителе стройматериалов. Это Латошинский, Разгуляевский и Баррикадский песчаные карьеры. Во всех добывались строительные пески неогена, преимущественно ерге-нинские. Кратко охарактеризуем эти техногенные формы рельефа.

Латошинский песчаный карьер расположен на восточном склоне Приволжской возвышенности севернее ГЭС и в 1 км от Волги. Карьер представляет собой асимметричную слабосплюснутую чашу, размер которой по длинной оси - около 1,2 км. Его западный откос, крутизной до 30°, имеет высоту до 30 м, тогда как восточный склон в настоящее время уничтожен строительными работами под малоэтажную индивидуальную коттеджную застройку. На дне карьера находится небольшое озеро на водоупорах майкопских глин. Сейчас днище застроено почти наполовину, представляя собой урба-ноландшафт, а отвалы практически разобраны.

В карьере у верхнего поселка Баррикады добывался песок после Второй мировой войны. К концу шестидесятых годов XX в. добыча прекратилась, и карьер превратился в свалку. Его восточный склон крутой, высотой более 30 м, постоянно здесь идет свалка грунтов из котлованов строящихся зданий (в Краснооктябрьском районе) и всяческого мусора. Юго-восточная стенка карьера имеет крутизну естественного осыпающегося откоса - порядка 35°. На дне расположено озеро такого же размера, как и в вышеописанном карьере. Северо-западная часть карьера раскрывается на правый склон р. Мокрая Мечетка. Диаметр карьера около 800 м.

Третий крупный отработанный карьер - Разгуляевский - расположен в западной части Дзержинского района, его чаша имеет диаметр немного менее километра. Восточная стенка карьера высотой порядка 35 м вскрывает разрез светлых, преимущественно мелкозернистых песков ергенинской свиты плиоцена, перекрытых слоем красновато-бурых «скифских» глин и суглинков. Западная стенка карьера раскрывается на правый берег р. Мокрая Мечетка. Карьер аналогичен предыдущему, на дне его также сформировалось озеро. После Второй мировой войны до конца 1960-х годов из карьера брали песок, из которого получали силикатный кирпич и другие изделия. Объем этой техногенной формы, как и приведенных других, превышает 1 млн м3.

Ранее предлагалось устроить в последних двух карьерах гидропарки, возможно, что в поселке на Баррикадах к этой идее еще вернутся, а пока эти техногенные формы «зияют» в теле Волгограда, являясь источником антисанитарии и уныния проживающих рядом горожан.

В Волгоградской области насчитывается около сотни средних и мелких карьеров, описать которые в данной статье не представляется возможным. Суммарный объем техногенного рельефа, образованного за все годы добычи, составляет более 100 млн м3. Это отличает наш регион от соседних и многих других равнинно-платформенных территорий повышенным техногенезом. Однако расположение его в полуаридной зоне сухих степей не вызывает серьезных геоэкологических последствий, кроме затопления днищ и дефляции.

Литература

1. Брылев, В.А. О количественных критериях антропогенной эволюции рельефа / В.А. Брылев // Рельеф и хозяйственная деятельность. М., 1982. С. 104 - 112.

2. Брылев, В.А. Эволюционная геоморфология юго-востока Русской равнины: монография / В.А. Брылев. Волгоград: Перемена, 2005.

3. Волгоградская область - 2004 г. (Научно-популярный альбом)/Адм. Волгогр. обл. Волгоград: Изд-во «Волгоград», 2004.

4. Доклад о состоянии окружающей природной среды Волгоградской области в 2005 году. Волгоград: Альянс, 2006.

5. Инженерно-геологические аспекты рационального использования и охраны геологической среды / Л.Г. Балаев [и др.] М.: Наука, 1981.

6. Федотов, В.И. Техногенные ландшафты: теория, региональные структуры, практика / В.И. Федотов. Воронеж: Изд-во ВГУ, 1985.

7. Харланов, В.А. Тектоническая карта / В.А. Харланов // Атлас Волгоградской области / ГУГК при кабинете министров Украины. Киев, 1993. С. 8.

8. Экономическая энциклопедия регионов России. Волгоградская область. М.: Экономика, 2005.

9. Ясаманов, H.A. Основы геоэкологии / H.A. Ясаманов. М.: Изд. центр «Академия», 2003.

А.Ф. ШИРШОВ

ЭКОЛОГО - ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ТРАНСПОРТНОГО КОМПЛЕКСА ВОЛГОГРАДА

Дан эколого-географический анализ воздействия автомобильного транспорта на природную среду Волгограда.

Волгоград представляет собой крупную урбанизированную систему регионального значения, сложившуюся к 1970-м годам.

География города обусловила ленточно-узловую территориальную структуру хозяйства, расселения и направления магистралей, большую концентрацию производительных сил в Волгограде, где сосредоточено 1044 тыс. человек (39% населения области). Ситуация сложилась так, что региональные экологические проблемы, связанные с взаимодействием общества и природы, фокусируются в г. Волгограде.

Высокая насыщенность Волгограда транспортом (51,6% от их количества в области) - сейчас основная причина его загрязнения. Доля выхлопных газов в загрязнении воздушного бассейна составляет, по нашим расчетам, 56,2% и продолжает расти. В связи с быстрым развитием автомобильного транспорта в последние годы эта проблема обостряется.

Большая интенсивность транспортных потоков в городской агломерации, достигающая 2900 - 4300 автомобилей в час и более, при несовершенстве и загруженности дорожной сети, особенно в центральных районах, определяет повышенное загрязнение последних вредными компонентами автомобильных выбросов; положение усугубляется наличием большого количества регулируемых пересечений на одном уровне, плохим состоянием дорожного полотна и использованием неэтилированного бензина.

Комплексная методика математического моделирования движения транспорта, определения параметров транспортных потоков и загазованности на магистралях города [1] позволяет оценить влияние транспорта на окружающую среду, определить допустимые пределы и пути снижения его отрицательного воздействия.

Для транспорта характерно сетевое, с выделением главных линий, распространение загрязнений. Сами транспортные средства - не статичные, не фиксированные источники с параметрами, переменными в пространстве и во времени.

Согласно модели распределения негативных воздействий на транспортных коммуникациях, наиболее загруженные дороги составляют малую часть сети. Показателями загрузки дорог транспортными средствами служат транспортная работа и интенсивность движения. Для характеристики загрузки дорог использовалась информация об автомобильном парке, расходе горючего, интенсивности движения на магистралях, пробеге автотранспорта [2].

Данные о потоках транспорта на участках сети дорог и связанное с ними распределение загрязнений хорошо коррелируются.

Зависимости рассеивания выбросов от интенсивности движения позволяют рассчитать их пространственное распределение в атмосфере.

© Ширшов А.Ф., 2007