Научный журнал
Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований

ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,580

ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ОСВОЕНИЯ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ ЯКУТИИ

Иванов В.В. 1
1 Научно-исследовательский институт прикладной экологии Севера Северо-Восточного Федерального университета (НИИПЭС СВФУ)
Рассматриваются геоэкологические факторы, которые влияют на воздействие недропользования в условиях криолитозоны. Отмечается их разделение на три основные группы: естественные (географические, геологические и горно-технические, технологические. По каждому фактору приводятся основные особенности, которые необходимо учитывать на каждой стадии освоения месторождений.
геоэкологические факторы
недропользование
криолитозона
свойства многолетнемерзлых пород (ММП)
льдистость ММП
повторно-жильные льды (ПЖЛ)
1. Экогеохимия городов Восточной Сибири / И.С. Ломоносов, В.Н. Макаров, А.П. Хаустов и др. – Якутск: Ин-т мерзлотоведения СО РАН, 1993. – 108 с.
2. Гаврилова М.К., Федоров А.Н., Варламов С.П. и др. Влияние климата на мерзлотные ландшафты Центральной Якутии. – Якутск: Ин-т мерзлотоведения СО РАН, 1996. – 152 с.
3. Алексеев В.Р., Усов В.А. Влияние наледей на инженерные сооружения Амуро-Якутской магистрали // Материалы по мерзлотоведению Сибири и Дальнего Востока. – Иркутск: 1964. – С. 93-97.
4. Браун Дж., Граве Н.А. Нарушение поверхности и ее защита при освоении Севера. – Новосибирск: Наука, 1981. – 89 с.
5. Втюрин Б.И. Криогенное строение многолетнемерзлых пород Якутии как основа долгосрочного инженерно-геокриологического прогноза // Устойчивость поверхности к техногенным воздействиям в области вечной мерзлоты. – Якутск: ИМЗ СО АН СССР, 1980. – С. 50-57.
6. Граве Н.А. Место и направление геокриологических исследований в проблеме охраны среды и рационального природопользования в области вечной мерзлоты // Устойчивость поверхности к техногенным воздействиям в области вечной мерзлоты. – Якутск: ИМЗ СО АН СССР, 1980. – С. 6-12.
7. Суходровский В.Л. Антропогенно обусловленные склоновые процессы в тундре // Устойчивость поверхности к техногенным воздействиям в области вечной мерзлоты. – Якутск: ИМЗ СО АН СССР, 1980. – С. 36–42
8. Григорьев М.Н., Зобачев В.А. Особенности криоморфогенеза в районе деятельности Куларского ГОКа // Климат. Почва. Мерзлота: Комплексные исследования в районах Сибири и Дальнего Востока: Сб. науч. трудов. – Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1991. – С. 152-157.
9. Условия эксплуатации месторождений твердых полезных ископаемых Крайнего Севера. – Новосибирск: Наука, 1982. – 144 с.
10. Замощ М.Н., Папернов И.М. Геофизическая азональность и принципы рекультивации земель, нарушенных при разработке россыпей Северо-Востока СССР // Проблемы техногенеза и рекультивации при разработке многолетнемерзлых россыпей. Сборник научных трудов. – Магадан: ВНИИ-1, 1987. – С. 5-15.
11. Колганов В.Ф., Бондаренко И.Ф., Давыденко А.Ю., Васильев П.В. Компьютерное моделирование при разведке и оптимизации разработки месторождений алмазов. – Новосибирск: Наука, 2008. – 262 с.

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://www.applied-research.ru/ru/article/view?id=3847 (дата обращения: 23.01.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074