Автор:
Силин А.А., Выборов С.Г., Проскурня Ю.А.
Источник:
Тези доклада на научную конференцию “Геологія XXI століття.
Міжнародний рік планети Земля” –
Дніпропетровськ – Кривий Ріг, ДНУ ім. Олеся Гончара – 2009.
Силин А.А., Выборов С.Г., Проскурня Ю.А. Экологические последствия минералого-геохимических преобразований отвальных пород терриконов. В работе терриконы рассматриваются как экологически опасные объекты. При этом выбросы со стороны терриконов оказывают комплексное негативное воздействие на все экосистемы, а также на инженерно-геологические условия городской территории в связи с формированием ореолов замещения в грунтах зоны аэрации и в водовмещающих породах.
Терриконы являются неотъемлемой частью ландшафта больших и малых городов Донбасса. Только в Донецке их количество по разным источникам составляет от 120 до 138. Около 100 породных отвалов являются не действующими, из них только 25 считаются горящими. Из 32 действующих породных отвалов 28 – горящие. В отвалы угольных шахт поступает относительно однородная по петрографическому составу масса, состоящая из аргиллитов, алевролитов, углистых пород, кусков окаменелого дерева, карбонатных пород, песчаников, гравелитов, конгломератов с тем или иным количеством угля и технического мусора (дерево, металлы, стекло) [1] .
Попадая в терриконы, породы карбона испытывают значительные преобразования. Это связано с процессами выветривания, которые сопровождаются изменением минерального и химического состава пород. Наряду с выветриванием, которое распространено во внешней части терриконов, внутри них создаются благоприятные условия для окисления и последующего возгорания. Ведущая роль при этом принадлежит деятельности микроорганизмов.
Окисление и горение пород сопровождается выбросами широкого спектра летучих компонентов. Основным компонентом выбросов является водяной пар, который образуется при испарении и возгонке попадающих в зону горения атмосферных осадков, а также при высвобождении поровой и связанной воды минералов и пород. Вода является минералообразующей средой для большей части новообразованных минералов: сульфатов, гидрокарбонатов, карбонатов, фосфатов, арсенатов и др. Горящие терриконы выделяют пары, в которых кроме воды содержатся: серная кислота, углекислота, двуокись азота. При недостатке кислорода в очагах горения в парогазовых выбросах содержаться сероводород, углеводороды, аммиак, оксид углерода.
Очаги горения являются источниками горячих минерализованных, химически-агрессивных, насыщенных микроэлементами водных флюидов. При выходе на поверхность часть компонентов флюидов, попадая в условия низких температур и обилия кислорода, выделяется в виде корочек, налетов, натечных, кристаллических, сферолитовых агрегатов новых минералов, среди которых преобладают сульфаты, хлориды, сульфиды и окислы. Другая часть улетучивается в атмосферу, пополняя ее вредными веществами.
Вокруг очагов горения формируется своеобразная зональность, обусловленная перераспределением исходного вещественного состава. В разных местах поверхности терриконов по черному цвету породной массы выделяются небольшие участки, где сохранились первичные рыхлые отвальные породы. По периферии этих участков устанавливается пограничная зона замещения, проявленная в изменении первичного цвета породы до бурых, вишневых оттенков, на фоне которых развиваются сульфаты желтого цвета. Далее по направлению от участков первичных пород выделяется зона развития белой сульфатной минерализации, которая пропитывает окисленные кирпично-красные породы. За пределами этой зоны располагаются обширные участки окисленных пород кирпично-красного цвета без видимых признаков развития сульфатов. Эти две зоны (желтая и белая) являются промежуточными между окисленными породами и первичными.
Поведение значительной части компонентов породной массы в процессе ее окисления имеет закономерный и вполне объяснимый характер. Так рост концентрации в окисленной породе по отношению к исходной устанавливается для следующих породообразующих компонентов: SiO2 (от 50,21% до 54,36%); Al2O3 (от 17,73% до 20,86%); Fe2O3 (от 6,31% до 9,43%); CaO (от 0,93% до 1,3%); Na2O (от 0,93% до 1,05%); SO3 (от 1,93% до 3,27%). Увеличивается почти в два раза концентрация водорастворимого (подвижного) сульфат-иона – SO42- (от 9796,1 мг/кг до 17463,7 мг/кг). Для ряда микроэлементов также отмечается рост концентрации в окисленных породах: Pb (от 25 до 97,1 мг/кг); Cd (от 1,9 до 2,9 мг/кг); Hg (от 0,06 до 0,1 мг/кг); As (от 4,2 до 5,5 мг/кг).
Терриконы являются экологически опасными объектами. Выбросы со стороны терриконов могут распространяться на сотни метров. Компоненты выбросов, осаждаясь на земную поверхность, загрязняют почво-грунты. Сами терриконы и ореолы рассеивания загрязняющих веществ в почвах служат источниками загрязнения водной среды сульфатами и токсичными компонентами. Терриконы оказывают негативное воздействие на инженерно-геологические условия городской территории в связи с формированием ореолов замещения в грунтах зоны аэрации и в водовмещающих породах. Эти ореолы проявлены развитием вторичного гипса и содовых минералов вместо карбонатов. В качестве проводников данных процессов служат разломы или геодинамические активные зоны.