Главная страница ДонНТУ | Страница магистров ДонНТУ | Поисковая система ДонНТУ
Главная | Результаты поиска | Библиотека | Ссылки
Актуальность темы. В решении проблем сохранения природной окружающей среды важное значение имеет изучение современных геологических процессов, которые связаны с человеческой деятельностью. На основе исследований, направленных на охрану земных недр и рациональное использование геологической среды, сформировалось новое научное направление - геологическая экология. Среди многих задач этого направления в последние десятилетия все больше внимания привлекают разломные зоны современной повышенной проницаемости (РЗПП), с которыми связаны зоны разуплотнения (трещиноватости) горных пород и повышенная флюидопроводность. Для территории Украины с чрезвычайно высокой степенью техногенной нагрузки исследования РЗПП являются особенно актуальными. Определяя пути повышенной миграции газов, поверхностных и подземных вод, они обуславливают пути транспортировки растворенных, в том числе вредных, веществ, что приводит к загрязнению ими окружающей среды. РЗПП также активно влияют на устойчивость грунтов, усложняя инженерно-геологические условия.
Важнейшие вопросы геологического характера поставила Чернобыльская авария. Среди проблем, вызванных ее последствиями, первоочередными являются прогнозирование современных активных геологических процессов в связи с необходимостью повышения безопасности эксплуатации действующих АЭС, обеспечение загрязненных территорий чистой питьевой водой, определение путей повышенной миграции радионуклидов и др. Масштабной научно-технической проблемой является изоляция радиоактивных и токсичных отходов в геологических формациях. Все эти вопросы весьма актуальны для Украины, а их решение требует в каждом конкретном случае выявления и детального изучения РЗПП.
Несмотря на широкое распространение, РЗПП имеют, как правило, скрытый характер вследствие их перекрывания современными рыхлыми, часто мощными отложениями. Применение традиционных методов обнаружения этих зон требует больших объемов работ (бурение, режимные наблюдения, геофизические исследования), значительных средств и продолжительного времени. Это определяет необходимость усовершенствования существующих и разработки более эффективных методов прогнозирования РЗПП для оперативного решения различных геологических и геоэкологических задач.
Цель работы. Объект исследований - разломные зоны повышенной проницаемости зоны сочленения Донбасса с Приазовским блоком Украинского кристаллического щита. Целью исследований является выявление особенностей накопления токсичных элементов в почвах в зоне влияния разрывных нарушений в окрестностях с. Стыла Донецкой области и определение возможного влияния процессов, связанных с РЗПП, на окружающую среду. В задачи исследований входило: исследование геохимических полей в окрестностях с. Стыла, интерпретация результатов геохимической съемки по вторичным ореолам рассеяния и данных спектрального анализа почв в зоне сочленения Донбасса и Приазовского кристаллического массива. Методика работ: построение геохимических карт токсичных элементов в изолиниях, расчет превышения критериев для оценки загрязнения почв.
Научная новизна. Усовершенствована комплексная методика прогнозирования РЗПП, основанная на применении азимутального метода структурного геодинамического картирования СГДК-А, геофизических исследованиях и эколого-геохимического анализа.
Практическая ценность. Предложенная комплексная методика прогнозирования РЗПП отличается от существующих быстротой получения данных полевых исследований и их обработки, достоверностью итоговых материалов и низкой стоимостью работ. Благодаря этим преимуществам она может применяться для прогнозирования проявлений потенциально опасных современных геологических процессов, выбора участков и оптимизации геоэкологического мониторинга, разработки природоохранных мероприятий и т. д. Эту методику также целесообразно использовать на предварительной и рекогносцировочной стадиях инженерно-геологических исследований и геолого-поисковых работ, которые опережают более трудоемкие и дорогостоящие геофизические и буровые работы.
Апробация. Основные положения настоящей работы, а также доклады по теме диссертации обсуждались на заседаниях Всеукраинской экологической лиги в 2001 и 2002 гг., на заседаниях Международной конференции студентов и аспирантов в 2002 и 2003 гг. в секции "Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов", а также на студеческой конференции в г. Ужгороде в 2002 г.
1 Состояние проблемы.
Изучение РЗПП горных пород имеет продолжительную историю. Разносторонние
научные и прикладные аспекты этой проблемы нашли отображение в трудах В.Г. Бондарчука,
С.И. Субботина, В.Б. Порфирьева, И.И. Чебаненко, В.М. Шестопалова, В.А. Алексеенко, В.А. Касимова
и многих других исследователей. Одним из первых, кто обратил внимание на геохимическую миграцию
элементов в трещинной среде горных пород, был В.И. Вернадский. Работами В.И. Вернадского,
Х.П. Кеди, Д.М. Макфарленда, Д.М. Роджерса и др. были заложены основы использования этого явления
для поиска полезных ископаемых. Параллельно получила распространение приповерхностная газовая
съемка для поиска месторождений нефти и газа. Теоретическое обоснование этому методу дал
В.А. Соколов. В процессе проведения поисковых работ атмогеохимическими методами была зафиксирована
пространственная связь газовых аномалий с разрывными нарушениями. В конце 60-х годов была
доказана связь аномально высоких концентраций гелия с древними глубинными разломами.
Выяснилось также, что радоновые аномалии фиксируются не только над радиоактивными рудами,
но и над разрывными нарушениями. Во время поисковых работ в Донбассе была зафиксирована связь
с разломами аномалий углекислого газа. По данным А.И. Фридмана аномальные концентрации
углекислого газа в подпочвенном воздухе во всех случаях совпадают с повышенным содержанием
гелия, что является доказательством существования интенсивного газового потока над разломными
зонами.
В последние десятилетия накопилось достаточное количество фактов, которые свидетельствуют
о связи состава подземной атмосферы и интенсивности дегазации земной коры с ее современной
геодинамикой. Многолетние исследования показали, что геодинамические разломные зоны успешно
выявляются приповерхностной эманационной съемкой. Впервые такую съемку использовали для изучения
геодинамических движений в Донбассе. Выяснилось, что эманационные аномалии располагаются
на участках с наиболее контрастными современными движениями земной поверхности. Поэтому можно
предположить, что эманационный метод может стать одним из основных геофизических методов
динамической геологии. Опираясь на эти разработки, Ю.С. Рябоштан в 1980 г. предложил метод
структурно-геодинамического картирования (СГДК) с использованием эманационной съемки.
В комплексе с другими атмогеохимическими методами СГДК нашло широкое применение при
геолого-съемочных, поисковых и инженерно-геологических исследованиях.
В 60-х годах в Институте геологических наук НАН Украины начались фундаментальные исследования
массо- и теплопереноса в земной коре, которые представляли непосредственный интерес для
прогнозирования РЗПП. С 1973 г. в исследованиях В.М. Шестопалова и др. приобретает широкое
распространение использование радона как индикатора трещинных зон. В этот же период
осваивается газовая съемка. Уже первые результаты показали высокую эффективность и
надежность проведенных исследований в комплексе с термометрической и гидрологической
съемками для выявления РЗПП, а также для изучения взаимосвязи поверхностных и подземных
вод.
2 Геологическая характеристика района работ.
Стратиграфия и литология.
Стратифицированные породы района разделяются на различные по составу разновозрастные
комплексы, отражающие многоярусное строение территории. Архейские образования
представлены метаморфическими породами, относящимися к центральноприазовской серии.
Пользуются незначительным распространением - в южной части района среди мигматитов
и гранитоидов нижнего протерозоя они образуют маломощные реликтовые пачки гнейсов
мощностью от нескольких десятков сантиметров до первых единиц метров. Часто гнейсовые
образования послойно пропитаны гранитным материалом, приобретая облик тонкополосчатых
мигматитов.
Палеозойская группа представлена образованиями девонской и каменноугольной
систем.Отложения девона залегают трансгрессивно на кристаллических породах докембрийского
фундамента или на их коре выветривания. Перекрыты они нижнекаменноугольными карбонатными
породами и кайнозойскими осадками. Девонские отложения расчленены на четыре свиты:
николаевскую ("белый" девон), антон-тарамскую (вулканогенную), долгинскую ("бурый
девон"), раздольненскую ("серый" девон).
Породы николаевской свиты залегают на
докембрийских кристаллических породах или на их коре выветривания. Представлены
терригенно-карбонатными лагунно-морскими осадками, сложно переслаивающихся между
собой и слагающих четыре стратиграфических горизонта (снизу-вверх): песчаниковый;
терригенно-карбонатный; известняковый; известняковой брекчии. Песчаниковый горизонт
сложен различными песчаниками с прослоями сланцев глинистых и песчано-глинистых.
Мощность горизонта 10-40 м. Это типичные аллювиально-пролювиальные образования.
Терригенно-карбонатный горизонт представлен песчаниками с прослоями мергелей
доломитизированных, сланцев кремнистых и глинистых. К вышележащему известняковому
горизонту отмечается постепенный переход- частое переслаиванием песчаников, сланцев,
известняков. Мощность горизонта-10-60 м. Известняковый горизонт сложен известняками
тонкозернистыми с прослоями сланцев песчано-глинистых и песчаников. Известняки часто
глинистые и доломитизированные. Мощность горизонта 0-50 м. Горизонт известняковой
брекчии сложен осадочной ( седиментационной) брекчией с прослоями известняков,
песчаников, базальтовых порфиритов. Осадочная брекчия состоит из обломков известняков,
сланцев кремнистых и глинистых, алевролитов, песчаников, зерен кварца. Обломки
сцементированы глинисто-карбонатным цементом с примесью песчаного материала. Мощность
горизонта 60-100 м. Мощность в целом николаевской свиты и ее литологический состав
зависят от структурного положения (горсты или грабены) фациальной изменчивости.
По принятой стратиграфической схеме (1972 г.) в составе верхнего девона выделяются
следующие местные стратиграфические подразделения: вулканогенная антон-тарамская
свита и терригенные долгинская и раздольненская свиты. Антон-тарамская свита представлена
вулканогенными образованиями преимущественно основного состава и редко-осадочными
отложениями. В составе вулканогенных образований преобладают эффузивы основного
состава (различные базальты), образующие ряд сложных многостадийных покровов,
перемежающихся с пирокластическими породами основного состава, представленными
лавобрекчиями, туфобрекчиями и туфами. Среди этих пород редко встречаются прослои
известняков и глинистых сланцев мощностью до 2 м. Отложения свиты наблюдаются в
районе в виде относительно узкой полосы (шириной 6-8 метров) и протягивающейся с
запада на восток на 50 км. Они трансгрессивно залегают на различных горизонтах
николаевской свиты или породах докембрия и перекрываются терригенными породами
долгинской свиты верхнего девона. Максимальная мощность свиты достигает 600 м.
Отложения долгинской
свиты залегают на слабо размытой поверхности эффузивной толщи антон-тарамской свиты
и докембрийского фундамента, а перекрыты осадками раздольненской свиты, известняками
карбона или кайнозойскими осадками. Представлены типичными континентальными образованиями -
сложно чередующимися обломочными и глинистыми породами. Среди обломочных пород выделяются
конгломераты, гравелиты и песчаники. Глинистые породы представлены в основном аргиллитами.
Все породы свиты имеют характерную бурую, красно-бурую и вишневую окраску.
Мощность отложений изменяется от первых десятков до 150 м.
Отложения раздольненской свиты с размывом залегают на породах долгинской свиты,
перекрыты известняками нижнего карбона или кайнозойскими осадками. Сложена свита
чередующимися обломочными, туфогенными и глинистыми породами. Наиболее распространены
обломочные породы полимиктового состава - песчаники, алевролиты, конгломераты, в меньшей
степени развиты глинистые породы. Цвет обломочных пород серый, зеленовато-серый. В
разрезе свиты также развиты зеленые кремнистые туфы и туфогенные породы. Мощность
свиты зависит от структурного положения и составляет от первых десятков до 150-260 м.
На изучаемой площади встречаются только нижнекаменноугольные отложения, распространенные
в центральной и северо-восточной частях района. На дневную поверхность эти отложения
выходят на склонах долин крупных рек (Мокрая и Сухая Волноваха, Кальмиус) и их притоков.
На водоразделах они перекрыты кайнозойским чехлом. Отложения нижнего карбона резко трансгрессивно,
участками с угловым несогласием залегают на разновозрастных образованиях докембрия и девона.
Литологически отложения нижнего карбона разделяются на две резко отличные толщи: нижнюю карбонатную,
охватывающую турнейский и низы визейского ярусов общей мощностью 270-780м, и верхнюю -
песчано-сланцевую, включающую верхи визейского и низы серпуховского ярусов общей мощностью
1510-1550 м.
Турнейский ярус охватывает нижнюю часть разреза карбонатной толщи и разделяется на 4 стратиграфические
зоны (снизу вверх) С1tа,C1tb, C1tc, C1td достаточно четко отличающиеся друг от друга литологически и
фаунистически. Мощность яруса изменяется от 100 м на востоке до 530 м на западе.
Зона С1ta представлена известняками мелкозернистыми и сливными, доломитизированными, с прослоями
доломитов и глинистых сланцев. Мощность зоны увеличивается с востока на запад от 5-6 м до 350 м.
Зона С1tb почти по всей площади разделяется на две подзоны: нижнюю С1tb1, сложенную
средне - мелкозернистыми доломитами и верхнюю С1tb2, состоящую из сливных и доломитизированных
известняков. Разделены подзоны маломощным кварцевым песчаником ( до 4 м), невыдержанным по площади.
Мощность зоны выдержана и равна 40-60 м.
Зона С1tc литологически выдержана по всей площади района. Для ее разреза характерны светло-серые
и серые известняки средне - крупнозернистой структуры. Мощность зоны выдержана и составляет 35-50 м.
Зона С1td в нижней части представлена известняками серыми и пепельно-серыми сливными или полусливными,
верхняя часть (мощностью 10-12 м)- известняками темно-серыми до черных с маломощными прослоями черных
глинистых сланцев. Мощность зоны в целом выдержана и равна 25-28 м.
Нижняя часть разреза визейского яруса, входящая в карбонатную свиту, подразделяется на 6 биостратиграфических
зон, из которых зоны С1vb и C1vc объединены в одну литологическую зону ввиду их однообразного состава.
Зона С1Va является самым выдержанным маркирующим литологическим горизонтом и представлена темно-серыми
глинистыми известняками, чередующимися с глинистыми сланцами. Мощность зоны выдержана и равна 6-7 м.
Зоны С1Vb+c нерасчлененные, литологически представлены однообразной толщей серых мелко- и среднезернистых,
часто разнозернистых массивных или толстослоистых известняков, разделение которых на зоны возможно только
по фауне. Мощность зон выдержана по всей площади и составляет 30-45 м.
Зона С1Vd сложена известняками серыми до темно-серых мелкозернистыми, содержащими большое количество
желваков, а в низах и верхах разреза- иногда прослои серого кремня. Мощность зоны выдержана и составляет 80-95 м.
Зона С1Ve на большей части площади представлена тонкоплитчатыми кремнистыми и глинистыми сланцами,
окремненными мергелями с прослоями темно-серых глинистых известняков. Мощность зоны 25-45 м.
Зона С1Vf литологически представлена известняками серыми, мелкозернистыми, прослоями полусливными
или тонкозернистыми. По всему разрезу довольно часты желваки кремней. Мощность зоны 5-100 м.
Отложения свиты С12 (соответствует стратиграфическому горизонту С1Vq) распространены в северо-восточной
части зоны сочленения Донбасса с Приазовьем и согласно залегают на подстилающем горизонте С1Vf.
Представлены песчано-сланцевыми образованиями с прослоями маломощных песчаников. Встречаются также
маломощные прослои известняков В1-В12, которые являются маркирующими горизонтами. Мощность свиты от 500 до 650 м.
Свита С1 3 согласно залегает на отложениях свиты С1 2, развита на крайнем северо-востоке района. Сложена
темно-серыми глинистыми и песчано-глинистыми сланцами с прослоями кварцевых песчаников, маломощных
прослоев угля и маркирующих горизонтов известняков С 1.
На площади работ отложения мезозоя представлены верхним мелом и имеют незначительное площадное
распространение в северо-западной части района. В структурно-тектоническом плане приурочены к восточному
крылу Волчанской мульды, а также выполняют Еленовскую тектоническую депрессию в палеозойском фундаменте.
Залегают с резким несогласием на нижнем карбоне и по всей площади перекрыты кайнозойскими отложениями.
Литологически это - однородная толща, состоящая из мергелей и мергелистых кварц-глауконитовых песчаников.
Среди отложений кайнозоя выделены палеогеновые, неогеновые и четвертичные осадки.
Палеогеновые отложения представлены плиоценом и эоценом.
Плиоценовые отложения имеют локальное распространение, выполняя глубокие впадины в докайнозойском
рельефе ( Еленовская тектоническая депрессия и Ольгинская карстовая воронка). Представлены песками,
глинами каолиновыми, углистыми и бурыми углями.
Эоценовые отложения развиты исключительно в пределах развития нижнекаменноугольных карбонатных
отложений, выполняя понижения в их рельефе. Представлены глинами пестрой окраски, содержащими
различное количество щебенки кремня и кремнистых сланцев. Часто глины песчаные, с прослоями песка.
По литологическим признакам в разрезе неогена выделяются образования полтавской свиты и
средне - сарматского подъяруса.
Отложения полтавской свиты распространены в пределах площади развития палеозойских пород. В ее
состав входят глины каолиновые, часто песчаник и пески кварцевые, разнозернистые.
Среднесарматские отложения выделены в виде незначительных по площади участков севернее с.
Новотроицкое. Представлены глинами серыми, иногда пятнистыми, загипсованными.
На территории работ четвертичные отложения пользуются широким развитием, повсеместно перекрывая
все вышеописанные породы. Представлены они различными по генезису континентальными красно-бурыми
глинами и суглинками мощностью от 1 до 25 м.
Магматизм.
Ультраметаморфические и магматические породы протерозоя слагают докембрийский кристаллический фундамент.
Ультраметаморфические образования представлены мигматитами, анатектическими и палингенными гранитами,
гранодиоритами анадольского комплекса нижнего протерозоя.
В условиях консолидированного фундамента в конце протерозоя происходило становление гранитов, пегматитов
и граносиенитов.
Докембрийский магматизм завершился внедрением даек диабазов, диабазовых порфиритов.
В районе работ широким развитием пользуются палеозойские магматические породы, прорывающие образования
докембрийского фундамента, средне - верхнедевонские и нижнекаменноугольные отложения.
По возрастным и петрографическим особенностям эта группа магматических образований подразделяется на
два комплекса: девонский и посленижнекарбоновый (пермь-триас).
Среди пород девонского магматического комплекса выделяются эффузивные, а также дайковые тела.
Эффузивные породы (антон-тарамская свита) прослеживаются от ст. Велико-Анадоль на западе до с. Войковое
на востоке и образуют сложные многостадийные покровы, которые контролируются разрывными структурами.
Наибольшим распространением пользуются базальтовые порфириты и разности, приближающиеся по составу
как к пикрит-базальтам, так и к андезито-базальтам.
К широтным разломам приурочены дайкообразные тела ортофиров.
Постнижнекарбоновый магматический комплекс представлен андезитовыми и трахиандезитовыми порфиритами,
дацитовыми порфирами, кварцевыми порфирами, трахидолеритами, монцонитами, фельзит-порфирами. Среди
образований палеозоя они залегают в виде даек, межпластовых интрузий, лаколитоподобных и штокообразных
неправильной формы тел. В пределах изучаемой площади они концентрируются преимущественно по разломам,
вблизи зон разломов или тектонических узлов. Только в некоторых случаях постнижнекарбоновые магматические
образования контролируются пликативными структурами ( антиклинальные поднятия на Новотроицком участке).
Тектоника.
Район проведения поисковых работ расположен на стыке двух крупных фациально-возрастных структур -
Донецкого авлакогена и Приазовского кристаллическго массива, что привело к развитию сложной тектоники.
В строении принимают участие образования трех структурных этажей. Нижний структурный этаж сложен
глубокометаморфизованными и магматическими образованиями; средний-слабометаморфизованными
отложениями девона и карбона; верхний- горизонтально залегающими мезо-кайнозойскими осадками.
Средний структурный этаж, к которому приурочены, в основном, большинство рудопроявлений (ртути,
флюоорита, полиметаллов, меди) сложен породами девона и карбона, образующими пологую моноклиналь,
представляющую собой южное крыло Кальмиус-Торецкой котловины.
На общем фоне моноклинального
падения пород (8-12 град. к северу) наблюдаются поперечные синклинальные и антиклинальные складки,
разбитые различными нарушениями на отдельные блоки.
Из складчатых структур района наиболее четко выделяются поперечные по отношению к простиранию
пород субмеридиональные Александринская и Новотроицкая антиклинали.
Зона сочленения Донецкого прогиба и Приазовского кристаллического массива является наиболее
крупной разрывной структурой района, заложенной в среднем-верхнем девоне по разрывам древнего
заложения. Характеризуется она крупными, тектоническими нарушениями, мелкой складчатостью,
проявлениями магматизма.
В пределах района наиболее крупными и хорошо выраженными блоковыми структурами, прошедшими
стадию интенсивного развития и формирования в девонское время, являются Южно-Донецкий грабен,
Стыльский и Еланчикский горсты, отделяющиеся на всем протяжении долгоживущим Южно-Волновахским разломом.
В пределах описываемой площади выделяются следующие системы разломов: субширотная,
субмеридиональная и северо-восточная.
К субширотным относятся: Васильевский, Южно-Волновахский, Волновахский, Северо-Волновахский
сбросы. Плоскости их сместителей падают на юг под углом 30-700, амплитуда смещения от 50-до
500-1000 м. Установлено, что локализация ртутного оруденения контролируется Волновахским и Северо-Волновахским
сбросами.
Субмеридиональные разломы представлены Александринским, Новотроицким, Горняцким. Нарушения
сопровождаются зонами дробления, гидротермального изменения пород с проявлениями киновари,
флюорита, халькопирита, сфалерита, галенита, реальгара, антимонита и др.
Велико-Анадольский надвиг, Викторовский и Камышевахский сбросы относятся к северо-восточным структурам.
Геологическое строение недр на площади объекта исследований.
Расположен Северный участок вдоль р. Сухая Волноваха, от Восточно-Доломитного участка на западе
до слияния рек Сухая и Мокрая Волноваха на востоке.
В строении участка принимают участие турнейские и визейские карбонатные породы нижнего карбона
и девонские вулканогенно-осадочные образования, образующие пологую моноклиналь, наклоненную на
северо-восток под углом 8-16о. Палеозойские породы перекрыты третичными и четвертичными отложениями.
В центральной части участка проходит субширотный Северо-Волновахский сброс с южным падением сбрасывателя.
В западной части участка строение осложнено крутопадающим Горняцким разломом, в восточной-Викторовским
сбросом северо-восточного простирания.
С субширотным Северо-Волновахским сбросом и его оперяющими разломами связана низко-среднетемпературная
кальцитовая, кварцевая, флюоритовая, баритовая и сульфидная минерализации.
Кроме того, вдоль зоны Северо-Волновахского сброса отмечается интенсивная закарстованность и залежи
бурого железняка (так называемые "железные шляпы").
В западной части участка прослежено вытянутое в субширотном направлении тело андезитовых порфиритов.
В юго-восточном направлении от этого тела отмечается интенсивная вторичная окварцованность, пиритизация
известняков визейского яруса, связанная с Северо-Волновахской тектонической зоной. Прослежена зона
измененных пород более чем на 4 км по простиранию, мощность ее достигает 400 м.
3 Оценка экологической ситуации.
На объекте исследований, к северо-востоку от с. Стыла, существуют два основных вида хозяйственной деятельности:
сельское хозяйство и горное производство, заключающееся в разработке месторождения доломитов открытым способом
(Стыльский доломитный карьер).
На объекте исследований главным потребителем сырья является доломитный карьер, он потребляет электроэнергию,
топливо для машинного оборудования, оборудование, технику и глинистые растворы для бурения разведочных скважин.
Для ведения горного производства на объекте требуется прокладка дорог, строительство линий электропередач,
жилпоселков и других сопутствующих сооружений со всеми коммунальными службами и предприятиями водо- и энергоснабжения.
В результате горное предприятие превращается в сложное комплексное промышленное объединение - горно- обогатительный
комбинат с огромной зоной влияния на окружающую природную и, в том числе, геологическую среду. Различная техника
и оборудование загрязняет окружающую среду нефтепродуктами и выхлопными газами, специальные помещения и сооружения для
хранения топлива также представляют собой угрозу для окружающей среды. Линии электропередач и сеть подъездных и
внутрихозяйственных автомобильных и железных дорог могут вызвать нарушения окружающей среды и создают техногенный ландшафт.
Основная продукция, выпускаемая на территории исследуемого объекта, представляет собой высококачественные разности
доломитов первого и второго классов, которые селективно добываются на Стыльском месторождении открытым способом.
В черной металлургии доломиты используются для получения огнеупоров.
Доломитное сырье само по себе не является токсичным. Однако, вследствие того, что месторождение разрабатывается
открытым способом, из карьера, большое количество доломитной пыли поступает в воздух и оседает на почвах на территории
исследуемого объекта. Это может привести к засолению почв и увеличению минерализации поверхностных и подземных вод.
Однако, так как доломит не является токсичным соединением, он не может послужить основной причиной загрязнения
окружающей среды, так же как и не является главным загрязняющим компонентом вод.
Антропогенное влияние на территории исследуемого объекта велико, так как в непосредственной близости от него находится
карьер, где ведется добыча доломитов.
Антропогенное воздействие горного производства на природный ландшафт носит прямой и косвенный характер. Оно приводит
к деградации природного и формированию техногенного ландшафта, который, как правило, сопровождается наложенными
техногенными геохимическими аномалиями и характеризуется конкретными формами рельефа.
Прямое воздействие горного производства на природный ландшафт связано с нарушением почвенного покрова, уничтожением
или сокращением сельскохозяйственных и лесных угодий, с изменением форм рельефа при строительстве карьера, дорог,
возведении отвалов, строительстве сопутствующих сооружений.
Косвенное воздействие на ландшафт заключается в изменении режима и состояния подземных и поверхностных вод в
связи с осушением карьера, подтоплением и заболачиванием участков земель с близко расположенным уровнем грунтовых
вод при деформации земной поверхности в зоне горных работ, инфильтрацией минерализованных вод через оградительные
сооружения; в осаждении химических веществ из пылевых выбросов; в выносе и осаждении продуктов эрозии нарушенных
земель, возведенных отвалов и др.
Горное производство воздействует на воздушный бассейн посредством газопылевых выбросов, количество и состав которых
определяются геохимической специализацией источников, их размерами, способами разработки месторождения,
метеорологическими условиями - влажностью, ветровой активностью.
Основными источниками загрязнения приземной атмосферы при открытой добыче полезного ископаемого являются
внутрикарьерные дороги и массовые взрывы в карьерах. Объемы пылегазового облака при массовых взрывах достигают
15 - 20 млн. куб. м, а высота подъема - 1500 - 1600 м. При активной ветровой деятельности пылевые частицы
переносятся на значительные расстояния и, осаждаясь, загрязняют почвы, водоемы, водотоки, угнетают растительность,
пагубно влияют на весь природный ландшафт. В этом случае приземная атмосфера выступает в роли транспортирующей
экосистемы. Кроме того, атмосферу на исследуемом участке загрязняют выхлопные газы автомашин и машинного
оборудования вблизи карьера. В воздух поступают свинец, кадмий, оксиды серы, азота и др., а также нефтепродукты.
На территории исследуемого участка в связи с эксплуатацией карьера, где разрабатываются доломиты, происходит
сильное отрицательное воздействие на грунт и в целом на литосферу. Извлечение из недр огромных масс горных
пород, изъятие и механическое повреждение значительных земельных массивов, преобразования природных ландшафтов
при добыче и переработке сырья приводят к значительным изменениям земель и недр и в целом пагубно влияют на
все элементы биосферы.
В данном случае воздействие разрабатываемого карьера на недра заключается в эксплуатации собственно карьера,
извлечении значительных объемов горных пород, осушении месторождения, сбросе сточных вод, захоронении отходов
производства, то есть в строительстве отвалов и хвостохранилищ, что приводит к загрязнению грунтов, развитию
карстовых и оползневых процессов, потере минерального сырья, изменению напряженно-деформированного состояния
массива горных пород.
Карстовые процессы (выщелачивание легкорастворимых пород, в данном случае - карбонатов) приводят к образованию
в массиве горных пород карстовых пустот, понижают устойчивость уступов и бортов карьера, вызывая деформацию
откосов и их оползание.
Разрабатываемый карьер является крупнейшим источником загрязнения грунтов. В данном случае загрязняющим веществом
является породная пыль, поступающая в воздух при взрывных работах в карьере и вообще при извлечении породной
массы, при транспортировке пород и непосредственно из отвалов. Кроме породной пыли в воздух поступают и другие
загрязняющие компоненты. Транспортирующееся преимущественно воздушными массами техногенное вещество, выбрасываемое
в окружающую среду промышленными источниками, аккумулируется почвами в течение всего периода его поступления.
Поэтому концентрации компонентов- загрязнителей в почвах, подверженных техногенным изменениям, находятся в
прямой зависимости от длительности, интенсивности и масштабов антропогенного воздействия на окружающую
природную среду промышленных источников.
Разработка месторождений полезных ископаемых открытым способом приводит к изменению водного режима и
к загрязнению поверхностных и подземных вод.
Изменение водного режима связано с процессами осушения разрабатываемой территории путем переноса поверхностных
водоемов и водотоков и понижения уровня подземных вод средствами водопонижения (дренажными скважинами,
канавами и др.). В результате сокращаются запасы подземных вод, ухудшается качество поверхностных вод,
на значительной площади образуются депрессионные воронки. Изменение водного режима при осушении
месторождений приводит к уменьшению запасов вод в поверхностных водоемах, осушению колодцев, водозаборных
скважин и др.
Сброс сточных вод из разрабатываемого карьера загрязняет водотоки и водоемы различными химическими
веществами, содержащимися в повышенных концентрациях в залежах полезного ископаемого. Основными
загрязнителями водной массы и донных осадков являются породная пыль, хлористые соединения и др.
Также могут загрязнять водоемы нефтепродукты в случае их утечки из хранилищ. Поступление сточных
вод в водотоки приводит к изменению русла, заболачиванию поймы, поднятию уровня грунтовых вод.
Косвенное воздействие на природные воды, ухудшающее их состояние и качество, оказывают загрязненные
в горнопромышленных районах почвы, биота, приземная атмосфера.
К нарушениям окружающей среды, наблюдаемым на исследуемом объекте, следует отнести карстовые
процессы и потенциально возможные оползни на бортах карьера и откосах отвалов.
При строительстве карьера происходит изменение напряженного состояния горных пород, что может
способствовать появлению трещин на поверхности земли и образованию оползней на бортах и уступах карьера.
Кроме того, на отвалах часто происходят оползни, что создает постоянную опасность для ведения горных работ.
Процессы карстообразования очень развиты на территории исследуемого участка в карбонатных породах ввиду
их высокой растворимости. Степень закарстованности зависит от состава и условий залегания пород.
В результате образования карста возникают просадки, провалы и сдвижения больших масс горных пород, особенно
в зоне влияния эксплуатируемого карьера. Процессы карстообразования необходимо учитывать при ведении горных
работ, так как карсты могут создавать угрозу возникновения аварий и быть причиной потери запасов полезного
ископаемого.
Интенсивная разработка полезных ископаемых и их переработка негативно влияют на окружающую среду и литосферу,
способствуют активизации экзогенных геологических процессов, изменению физико-механических свойств состава
грунтов, поверхностных и подземных вод. Работа горных предприятий вызывает проседания поверхности над
выработками, развитие деформаций, эрозии, подтоплений.
С целью охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов необходимо:
- увеличение темпов и объемов рекультивации нарушенных вследствие горных работ земель, а также
внедрение проектов мелиоративной системы земледелия и выведения наиболее эродированных земель из
интенсивного сельскохозяйственного использования;
- внедрение мер против сдвижений и подтоплений земель;
- создание полигонов для безопасного хранения промышленных отходов;
- обеспечение субъектами хозяйственной деятельности максимального снижения объемов образования
отходов, их дальнейшей утилизации, уничтожения или экологически безопасного складирования;
- строительство и реконструкция систем очищения промышленных сточных вод;
- переход на замкнутые системы водообеспечения на горных предприятиях;
- внедрение комплекса мер по уменьшению выбросов от передвижных источников, переход на
газообразное топливо, использование нейтрализаторов токсичных выхлопов;
- переход на экологически чистые технологии во всех производствах, повышение уровня
технического состояния и эксплуатации действующего оборудования;
- оснащение всех источников выбросов пылегазоочистным оборудованием.
4 Методика исследований.
На основе проведенных полевых и камеральных исследований была определена оптимальная комплексная
методика прогнозирования РЗПП и их возможного влияния на окружающую среду, которая предусматривает
выполнение комплекса поэтапных работ по следующей схеме: 1.Камеральные исследования: определение структурно-тектонической
позициии района работ; изучение общих закономерностей пространственного размещения тектонических
нарушений; изучение морфоструктурных признаков кокретных нарушений; структурно-неотектоническое
дешифрирование космофотоматериалов. 2. Полевые исследования: эманационная съемка; профильные и
площадные атмогеохимические исследования; профильная геохимическая съемка по вторичным ореолам
рассеяния; эколого-геохимический анализ.
Задача исследований состояла в установлении факта приуроченности геохимических аномалий к разрывным структурам,
изучении химического состава этих аномалий и оценки уровня концентрации элементов относительно ПДК для почв. Для решения
этой задачи в полевых условиях картировались отдельные разрывы, определялись элементы залегания, минеральное заполнение
этих разрывных структур, изучалась трещиноватость вмещающих пород. Затем по материалам геохимических съемок Приазовской
геологоразведочной партии с использованием методов математической статистики определялись аномалии различных элементов,
прежде всего элементов первого, а также второго и третьего классов опасности. Для настоящего исследования были привлечены
данные спектрального анализа почв, выполненные в процессе геохимических поисков рудных залежей цветных и благородных металлов.
Всего изучено около 700 анализов на 17 химических элементов. Для оценки степени экологической опасности геохимических аномалий
использовался критерий ПДК для почв, а в случае отсутствия такового - критерий двукратного и более превышения кларка почв
(по Виноградову). Выявленные точки с аномальными концентрациями выносились на геологическую карту, уточненную по результатам
собственных полевых исследований, и сопоставлялись с участками развития лимонитовых руд, пород с различным литологическим
составом, а также с зонами разрывных тектонических нарушений.
5 Результаты исследований.
В результате исследований на площади работ в почвах обнаружены аномальные
концентрации следующих химических элементов: цинк, мышьяк, фосфор (первый класс
опасности), кобальт, никель, молибден, хром (второй класс опасности), барий, марганец
(третий класс опасности). Превышение ПДК отмечено для таких элементов: никель, хром,
марганец, мышьяк. Концентрации остальных элементов, создающих аномалии в почвах,
превысили кларки почв более чем в два раза. В составе последней группы элементов особо
выделяется кобальт, аномалии которого превысили кларковые значения для почв в десять
раз. В целом, как видно из приведенных данных, наибольший вклад в загрязнения почв
вносят сидерафильные элементы (элементы группы железа) - кобальт, никель, хром,
марганец. Сопоставление аномалий этих элементов с положением разломов показало, что
подавляющая часть этих аномалий расположена в зоне влияния разрывных нарушений.
Наибольшей интенсивностью характеризуются геохимические аномалии над
лимонитовыми залежами, локализованными в разломах карбонатной толщи. Часть
аномалий цинка и мышьяка также контролируется приразломными лимонитами, но другая
часть аномалий этих элементов явно связана с участками низкотемпературной
гидротермальной проработки приразломных коренных пород, выраженной диккитизацией
и доломитизацией. Из карбонатных пород таких зон авторами были отобраны образцы на
спектральный количественный анализ. Результаты анализа показали высокие
концентрации мышьяка и других элементов в породе. В районе Докучаевска и
Новотроицкого в таких зонах отмечаются аномалии ртути, которые переходят в рыхлые
отложения и почвы.
По результатам исследований можно сделать вывод, что разломы в зоне сочленения
Донбасса с Приазовским блоком Украинского щита формируют в почвенных отложениях
природные аномалии химических элементов, интенсивность которых превышает
безопасный уровень. Этот факт необходимо учитывать при оценке земельных ресурсов и
сельскохозяйственной деятельности.
Список литературы.
1. Лазаренко Е.К., Панов Б.С., Груба В.И. Минералогия Донецкого бассейна. Киев, 1975. - 254 с.
2. Алексеенко В.А. Экологическая геохимия. М., 2000. - 626 с.
3. Временные методические рекомендации по геолого-экологическим работам в пределах
горнопромышленных районов Украины. Донецк, 1992. - 106 с.
4. Земля тривоги нашої. За матеріалами доповіді про стан навколишнього середовища в
Донецькій області у 2000 році./ під ред. Куруленка/. - Д.: Новий мир., 2001 р. - 136 с.
5. Алехин В.И. Проницаемость и неотектоническая активность разломов Приазовского блока
УЩ в связи с оценкой их рудоносности // Наукові праці ДонНТУ: Cepiя гірничо-геологічна.
ВИП.32. —Донецьк. ДонНТУ, 2001. —С. 38--44.
6. О новом методе структурно-геодинамических исследований / Б.С.Панов, Ю.С.Рябоштан,
У.П.Тахтамиров, В.И.Алехин // Советская геология, 1984. — № 1. — С. 66-75.
7. Панов B.C., Тахтамиров Е.П. Новое в геолого-геофизических исследованиях // Изв. вузов,
Геология и разведка, 1993. —-№ 3, — С. 57-58.
8. О трещинной тектонике гранитного массива Каменные Могилы / В.А.Корчемагин,
Н.В.Бутурлинов, В.И.Куненко, И.II.Шаталов // Геологический журнал, 1982. — № I. — Т 42.
— С. 109-113,
9. Шаталов Н.Н. К вопросу об использовании результатов дешифрирования космо- и аэро-
фотоснимков при изучении особенностей геологического строения Восточного Приазовья //
Геологический журнал, 1982.—№ t.—T42.—C. 68-76.
10. Шаталов Н.Н. Дайки Приазовья. — Киев: Наук. думка, 1986. — 192 с.
11. Шаталов Н.Н., Сиренко В.А. Роль неотектонически активных разрывных нарушений и
размещении индикаторной растительности в пределах массива «Каменные Могилы»
(Приазовье) // Труды филиала Украинского степного природного заповедника «Каменные
Могилы». — Киев: Фито-социоцентр, 1998.—С. 27-34.
12. Буланже Ю. Д. Современные движения земной коры.—Земля и Вселенная,
1976, №2, с. 39—44.
13. Буланшевич Ю. П. Диффузия эманации в породах и средах.—Изв. АН
СССР. Сер. геофизики, 1968, №11, с. 1383—1388.
14. Горбушина Л. В., Рябоштан Ю. С. Картирование зон современных
тектонических движений с помощью радиометрии. – Изв. вузов. Геология
и разведка, 1974, №6, с. 176—178.
15. Новиков Г. Ф., Капков Ю. Н. Радиоактивные методы разведки. М. : Недра,
1965. 734 с.
16. Панов Б. С. Металлогенические особенности активизированной области
Донбасса.—Докл. АН СССР, 1973, т. 211, №2, с. 417—419.
17. Панов Б. С., Алехин В. П., Рябоштан Ю. С. Опыт применения
геодинамического структурного картирования в связи с поисками
флюорита в зоне сочленения Донбасса и Приазовского массива.—В кн.:
Осадочные породы и руды. Киев : Наук. думка. 1980, с. 101—111.
18. Рябоштан Ю. С. О содержании и задачах структурно-геодинамического
картирования при поисковых и разведочных работах на месторождениях
гидротермального типа.—В кн.: Осадочные породы и руды. Киев : Наук.
думка, 1980, с. 126—136.
19. Щеглов А. Д. Металлогения областей автономной активизации. Л.: Наука,
1968. 178 с.