Проблемы использования и охраны природных ресурсов литосферы

Вопросы для изучения:

1. Роль литосферы в глобальной геосистеме.

2. Техногенные воздействия на геологическую среду.

3. Классы техногенных воздействий на геологическую среду.

4. Типы техногенных воздействий на геологическую среду.

5. Виды техногенных воздействий на геологическую среду.

6. Потенциальные источники воздействий на геологическую среду.

7. Мониторинг и охрана геологической среды.

Роль литосферы в глобальной геосистеме исключительно велика и многообразна. На литосферу, включающую в себя земную кору и верх­нюю мантию, приходится преобладающая часть процессов большого (геологического) круговорота элементов. Атмосфера и гидросфера Зем­ли образовались в результате дегазации и дегидратации недр, эти про­цессы продолжаются и в настоящее время (см. ниже), оказывая влия­ние на состав атмосферного воздуха и природных вод. Литосфера как твердая оболочка Земли образует субстрат для всех остальных геосфер, включая биосферу, ее строение обусловливает рельеф и через него влияет на атмосферную циркуляцию, климат, распределение и свойства при­родных вод. Литосфера содержит в себе все запасы полезных ископае­мых. Поверхностный горизонт литосферы образуют почвы.

Техногенные воздействия на геологическую средувызваны добы­чей полезных ископаемых, строительством и эксплуатацией наземных и подземных сооружений, преднамеренным и непреднамеренным изме­нением эндогенных и экзогенных геологических процессов и свойств пород, в том числе с физическим, химическим и биологическим загряз­нением. Проблемы добычи полезных ископаемых (шахтный, открытый и скважинный способы) рассмотрены выше.

Воздействия, связанные со строительством и эксплуатацией наземных и подземных сооружений, включают создание материальных объектов (зда­ний, сооружений, насыпей, дамб, плотин и водохранилищ, отвалов и тер­риконов) и изъятие горных масс (котлованы, карьеры, шахты и другие гор­ные выработки и подземные полости, тоннели). Любой привнос или изъя­тие горных масс воздействует на распределение вертикальных, горизонтальных и касательных напряжений, существующих внутри мас­сивов пород и между блоками пород. Напряжения имеют разнообразное происхождение и бывают связаны с давлением вышележащих пород, тек­тоническими процессами, подземными водами и газами. Когда напряжения превышают прочностные характеристики пород, происходят их де­формации, нарушающие устойчивость инженерных сооружений и (при больших масштабах техногенных воздействий) массивов пород. Оценка устойчивости инженерных сооружений является традиционной задачей инженерной геологии и включает большое число конкретных методов (главным образом, полевых и лабораторных), разработанных применитель­но к определенным типам сооружений и видам возможных деформаций (просадки, оползни, обвалы, обрушения и др.). В последние десятилетия, связи с резко возросшими масштабами антропогенных воздействий на геологическую среду и их последствий (техногенные землетрясения как внешние проявления дестабилизации недр), все больше внимания уделя­ется вопросам устойчивости самой геологической среды, изучением чего занимается экологическая геология. Классификация техногенных воздей­ствий на геологическую среду представлена в таблице ниже.

Наибольшее внимание уделяется воздействиям на литосферу, при­водящим к загрязнению подземных вод (см. ниже), техногенным земле­трясениям, активизации экзогенных процессов (оползней, селей, лавин и др.), деградации многолетней мерзлоты. Внимание к проблеме техно­генных землетрясений было привлечено в связи с довольно многочис­ленными фактами активизации сейсмических процессов в районах до­бычи нефти и строительства крупных гидроэлектростанций в горных долинах. Исследования показали, что при высокой тектонической на­пряженности дополнительная статическая или динамическая нагрузка на отдельные тектонические блоки способна стать провоцирующим фактором, к подобным эффектам может приводить перераспределение давлений в недрах при использовании активных методов добычи нефти (землетрясения 1989 и 1991 гг. в Татарстане), активизация карстовых про­цессов при захоронении высоко агрессивных жидких отходов (г. Димитровград). Высказывались предположения и о влиянии на сейсмическую активность подземных ядерных взрывов. В то же время повышенное вни­мание к проблеме землетрясений в платформенных районах способству­ет одностороннему, тенденциозному подходу к ее изучению. Например, при поисках исторических свидетельств любые упоминания в истори­ческих документах о разрушениях, подземном гуле и треске трактуются непременно как землетрясения, с оценками балльности по косвенным признакам (7 баллов в Саратове и 7-8 баллов в Козьмодемьянске в на­чале XIX в.), хотя, вероятно, в действительности это могли быть ополз­ни, карстовые провалы, морозобойные удары и др.

Активизация экзогенных процессов происходит при неоправданном воздействии на формы рельефа, находящиеся в неустойчиво равновес­ном состоянии: оползневые склоны, селевые и лавинные очаги и др. Чаще всего это наблюдается при земляных работах в основании скло­нов. Активизация эрозионных процессов при сельскохозяйственном освоении территорий известна как ускоренная, или «сельскохозяйственная», эрозия. Мониторинг геологической среды находится в стадии становления включает ряд частных видов:

■ инженерно-геологический мониторинг, осуществляемый в райо­нах развития потенциально опасных процессов (оползни, сели, лавины, карсты и др.), угрожающих населению и важным хозяй­ственным объектам. Проводится с использованием методов ди­станционного зондирования, повторных геодезических измере­ний, контроля с помощью автоматических датчиков;

■ гидрогеологический мониторинг, выполняемый в районах мес­торождений подземных вод, вблизи химических и горно-обога­тительных предприятий, нефтепромыслов и других потенциаль­ных источников загрязнения подземных вод. Гидрогеологический мониторинг основан на наблюдениях за уровнями, Дебетами и химическим составом вод в скважинах и родниках;

■ геокриологический мониторинг, осуществляемый в районах мно­голетней мерзлоты, в городах и на крупных хозяйственных объектах;

■ сейсмический мониторинг, попытки организации и ведения ко­торого предпринимаются в городах и на крупных хозяйственных объектах, расположенных в районах высокой сейсмичности. Универсальной методики контроля сейсмической обстановки не выработано, используются местные закономерности. В частно­сти, для контроля над сейсмической напряженностью исполь­зуется свойство подземных вод выделяться или поглощаться, в зависимости от давлений в недрах. В связи с этим для прогноза землетрясений ведутся наблюдения за составом подземных вод
и водообильностью водоносных горизонтов.

Охрана геологической среды включает ряд профилактических мер, предпринимаемых для предотвращения нежелательных геологических процессов, а также специальные мероприятия по защите геологической среды, проводимые при наличии таких воздействий для минимизации их последствий. Основное средство профилактики— процедура ОВОС и экологической экспертизы проектов, связанных с воздействиями на геологическую среду. При возникновении риска техногенных воздей­ствий на потенциально неустойчивые участки литосферы предусмат­ривается территориальное перераспределение намечаемой деятельнос­ти с переносом ее на устойчивые участки, полный или частичный отказ от намечаемой деятельности, защитные мероприятия.

Мероприятия по защите геологической среды проводятся в профи­лактических целях и в рамках борьбы с опасными последствиями тех­ногенных воздействий на литосферу. Для инженерной защиты объектов от опасных проявлений экзогенных геологических процессов при­меняют защитные сооружения различных конструкций: дамбы для за­щиты от наводнений, галереи и штольни для дренирования оползневых склонов, устройство контрфорсов в основании оползневых склонов, противолавинные защитные галереи, противоселевые плотины, дамбы и ре­шетки для задержания камней. Разработан целый комплекс методов укрепления слабых грунтов: кольматирование, электрообработка, замо­раживание и др. Способы защиты подземных вод рассмотрены выше.

Изучите самостоятельно и законспектируйте по учебнику ответы на следующие вопросы (стр. 85-92):

Вопросы:

1. Учение В.И. Вернадского о ноосфере и природопользование

2. Устойчивое развитие как стратегия природопользования

3. Понятие об экономической эффективности природопользования

Ключевые понятия: ноосфера, устойчивое развитие, природа, общество.

Материалы для подготовки:

1. Емельянов А.Г. "Основы природопользования": учебник для вузов. 4-е издание. - М.: Академия, 2008. - с.85-92.