Что такое положительная форма рельефа созданная при добыче полезных ископаемых
Наиболее сильное влияние на природный ландшафт оказывают открытые, или карьерные, разработки полезных ископаемых, площадь которых постоянно растет. При современной технике глубина карьера может достигать 800 м, ширина карьерного поля — до 5 км, а для размещения вскрытых горных пород, отсыпаемых в отвалы, требуются площади, составляющие много тысяч гектаров. Предполагается, что к концу столетия удельный вес открытой добычи возрастет до 75—80%. Так как при открытых разработках создаются новые, принципиально отличные от прежних сочетания форм рельефа и поверхностных рыхлых пород, играющих главную роль в почвообразовании, можно утверждать, что происходит коренное изменение естественного ландшафта.
Полностью нарушается фундамент ландшафта — на поверхности оказываются новые глубинные породы с незначительной степенью выветренности и, как правило, низкой биогенностью. Происходит коренное изменение направления и скорости протекания всех химических процессов. Замедленные химические процессы, характерные для глубинных горных пород, при перемещении на поверхность резко меняют свой характер, что зачастую сопровождается образованием подвижных соединений, токсичных для растительности [5].
Как правило, такое полное преобразование состава поверхностных горных пород ландшафта является неблагоприятным, и по воздействию на биоценозы и почвы первоначальных ландшафтов открытые разработки могут быть приравнены к геологическим катастрофам. Частичное или полное уничтожение первичной растительности и почв вызывает резкое снижение биологической продуктивности ландшафтов.
Изменение химического равновесия в среде при горных разработках приводит к возникновению геохимических аномалий антропогенного происхождения, когда в горнопромышленных районах наблюдаются повышенные концентрации отдельных элементов и их соединений. Площади геохимических аномалий имеют тенденцию к увеличению по мере развертывания горнотехнических работ. В районах, где горные разработки ведутся на небольших территориях, такие аномалии могут не повлиять на общий круговорот веществ. Но при разработке ресурсов бассейнового распространения, площади залегания которых составляют сотни и тысячи квадратных километров, могут происходить региональные нарушения геохимического круговорота.
В районах обширных геохимических аномалий часто бывает угнетена растительность, плохо чувствует себя скот и наблюдаются другие отрицательные явления. В зависимости от природных факторов (климата, особенностей рельефа, почв, водного режима) и антропогенных (длительности добычи ископаемого, размеров месторождения, уровня технологии и культуры производства) их влияние может прослеживаться на расстоянии от 5—10 до 40—50 км. В результате горных разработок к 1980 г. на поверхность земли было вынесено более 1600 млрд м3 новых пород. Объемы пород, изымаемых человеком при горных разработках и образующихся естественным путем в результате накопления речных наносов, соответственно 40 и 13 млрд м3 в год.
Накопление на сравнительно ограниченных участках поверхности земли таких огромных масс твердого вещества вызывает изменение рельефа. Новый, техногенный рельеф характеризуется прежде всего изменением высотных отметок отдельных элементов, их строения, а также возникновением новых форм — карьеров, отвалов, терриконов, насыпных и намывных поверхностей и т.п. Одни из этих форм образуются в результате антропогенной денудации, т.е. разрушения и сноса горных пород. Как правило, это отрицательные формы рельефа. Другие — в результате процесса антропогенной аккумуляции, т.е. накопления твердого материала. Отвалы, образующиеся, например, при добыче каменного угля, по своим линейным размерам и по объему заключенных в них пород приближаются к таким природным образованиям, как небольшие сопки, холмы, кряжи.
Особенности возникающих форм техногенного рельефа определяются главным образом условиями залегания месторождения, которые диктуют применение той или иной системы вскрышных работ, и способами перемещения отработанных и пустых пород.
В зоне формирования нового рельефа усиливаются денудационные и стоковые процессы, возникают новые циклы эрозии.
Вогнутые формы рельефа становятся зонами аккумуляции, их поверхностный слой часто оказывается в условиях повышенного увлажнения. Неблагоприятным последствием активизации процессов смыва и размыва в обстановке пересеченного неорельефа является интенсивное заиливание водоемов.
Горные разработки приводят к серьезным изменениям и гидрологического режима территории. Сами карьеры расходуют огромное количество воды. Например, один из крупнейших карьеров в Северо-Чешском буроугольном бассейне потребляет 3,2 млн м3 воды в год, что составляет 0,7 м3 на 1 т добытого угля. Поэтому в районах действующих карьеров наблюдается истощение почвенно-грунтовых и поверхностных вод, которое прослеживается на площади, равной 25-кратной ширине карьера, в обе его стороны.
В равнинных областях часто возникает заболачивание.
И, наконец, в районах с большим числом шахт в реки сбрасываются миллионы кубических метров шахтных вод. По некоторым данным, доля шахтных вод в реках отдельных горнопромышленных районов доходит до 55—70%, т.е. значительно превышает объем грунтового и атмосферного питания.
Одним из наиболее неблагоприятных последствий добычи и переработки полезных ископаемых является загрязнение природной среды — почвогрунтов, природных вод, атмосферы — продуктами выветривания глубинных пород и промышленными выбросами, терриконов и пр.
А. Денудационные – провалы.
Б. Аккумулятивные – шахтные отвалы.
3. Формы рельефа, обусловленные переработкой полезных ископаемых:
А. Аккумулятивные – внешние отвалы.
Некоторыми авторами сделана попытка классифицировать воздействие горного производства на окружающую среду. Японский учёный М. Накао разделяет негативное воздействие горного производства на окружающую среду на следующие группы:
1 – осадка земной поверхности вследствие образования подземных пустот и полостей, которые возникают при извлечении полезных ископаемых и откачке шахтных вод;
2 – ущерб сельскому хозяйству и рыболовству от воздействия откачанных шахтных вод;
3 – ущерб сельскому хозяйству и лесоводству от выделений газов, содержащих сернистые оксиды;
4 – ущерб живым существам, строениям и земельным угодьям вследствие образования терриконов, отстойников шахтных вод и складирования отходов.
Эта классификация является очень узкой и не отражает всех особенностей воздействия горного производства на окружающую среду.
Польские специалисты Е. Малара, Т. Скавина, и З. Боярский считают что это воздействие вызывают геомеханические, гидрологические, химические, физико-механические и термические измененияв окружающей среде.
Геомеханические изменения обусловлены:
1. Строительством карьеров, отвалов, отстойных водоёмов, различных насыпей и траншей.
2. Деформацией поверхности в результате ведения горных работ.
3. Хранением отходов обогатительных фабрик.
4. Монтажными работами, работой тяжёлого оборудования и др.
В результате этого воздействия происходят:
- изменения рельефа местности, геологической структуры массива горных пород, почвы и строительного полотна;
- механические повреждения почвы, ликвидация почвы и создание беспочвенных местностей;
- повреждения строительных объектов и инженерных сооружений.
Гидрологические изменения обусловлены:
1. Дренажным воздействием подземных и открытых горных выработок.
2. Деформацией поверхности в результате ведения горных пород.
3. Строительством карьеров, отвалов, водоёмов, различных насыпей и траншей.
4. Смещением русел рек, строительством водоёмов, перепадов и других гидротехнических сооружений.
5. Загрязнением вод.
6. Использованием подземных вод для различных целей.
7. Дренированием месторождений.
В результате этого воздействия происходят:
· изменения положения и движения уровня подземных вод и гидрографической сети;
· ухудшение качества вод мелкозалегающих водоносных горизонтов, геолого-инженерных условий строительного полотна, водного режима почвенного слоя;
· уменьшение ресурсов подземных вод;
· увеличение суффозии и механического уплотнения грунтов;
· изменения морфодинамического режима рек; создание пойм.
Химические изменения обусловлены:
1. Эмиссией газов и химически активной пыли.
2. Сбросом засоленных и загрязненных вод.
3. Воздействием токсичных компонентов, содержащихся в породных отвалах и хвостохранилищах.
В результате этого воздействия происходят: изменения состава и свойств атмосферного воздуха, вод и почвы.
Физико-механические изменения обусловлены:
1. Эмиссией пыли и аэрозолей.
2. Сбросами вод, загрязненных суспензией и гидрозолями.
В результате этого воздействия происходят:
· изменения состава и свойств атмосферного воздуха, вод и почв
Термические изменения обусловлены:
1. Загрязнением воздуха.
2. Сбросом подогретых вод.
3. Нагнетанием подогретых вод в массив горных пород.
В результате этого воздействия происходят: изменения качества атмосферного воздуха и водного бассейна.
В настоящее время месторождения твердых полезных ископаемых разрабатываются в основном тремя способами: открытым, подземным и геотехническим. В будущем значительные перспективы имеет подводная добыча полезных ископаемых со дна морей и океанов.
Академик Н.В. Мельников отмечал, что генеральным направлением развития горнодобывающих отраслей является обеспечение опережающего роста прогрессивного открытого способа добычи, на долю которого в производстве угля, руд и нерудного сырья приходится 75%. Подземным способом целесообразно добывать коксующиеся и ценные энергетические угли, залегающие на больших глубинах, железные и марганцевые руды, а также жильные руды цветных металлов, калийные соли и часть фосфатного сырья.
В современных условиях решение проблемы оптимизации воздействия горного производства должно основываться на следующих двух концепциях:
1. Интенсивный путь развития горнодобывающей промышленности (концепция интенсификации).
2. Единство проблем рационального использования и охраны недр и рационального использования природных ресурсов и охраны окружающей среды (горно-экологическая концепция).
Если открытая добыча
| Человек может Прямое воздействие человека на рельеф При открытой добыче полезных Значительные изменения рельефа Сельское хозяйство оказывает Косвенное влияние человека на рельеф В районах подземной добычи полезных Водохранилища создаются в Воздействие человека испытывают не только |
План урока:
Движение земной коры
Землетрясения
Вулканизм
Внешние силы, изменяющие рельеф. Выветривание
Работа текучих вод, ледников и ветра
Человек и земная кора
Движение земной коры
Люди живут на поверхности планеты, которая получила название земная кора. Здесь они строят дома, дороги, промышленные предприятия. Мы даже не замечаем, как происходит движение земной коры, так как оно очень медленное.
К примеру, на месте города Москва в прошлые геологические эпохи было море. Доказательством этому служит значительный слой осадочных пород, расположенных на глубине более 10 м. В этих породах ученые находили окаменелости морских животных. Это свидетельствует о том, что происходит постепенное движение земной коры.
Такие колебательные движения относятся к внутренним рельефообразующим процессам. Какие существуют типы движения земной коры? Познакомимся с ними на схеме.
Остановимся подробно на каждом виде движения земной коры.
- Горизонтальные движения земной коры являются причиной перемещения литосферных плит. Их передвижение происходит очень медленно. Вместе с плитами перемещаются и континенты. Познакомимся на рисунке с положением материков в разные эпохи.
При столкновении литосферных плит осуществляются движения земной коры, получившие название тектонических. Следствием становятся горообразовательные процессы. В этом случае один слой горных пород надвигается на другой, и формируются горные цепи. В случае столкновения океанической и континентальной плит происходит образование глубоководных желобов.
Однако плиты способны также расходиться в разные стороны. Следствием этого процесса становится образование горных хребтов за счет излияния магмы и ее застывания.
- Медленные вертикальные движения земной коры протекают постоянно и на всей планете. Проявлением медленного вертикального движения является поднятие и опускание земной коры. Осуществляется это также благодаря веществу мантии. Мы уже знаем, что литосфера располагается на верхнем расплавленном слое мантии. Поэтому литосферные плиты по нему могут передвигаться не только горизонтально, но могут происходить и вертикальные движения.
Так же как и горизонтальные, вертикальные движения земной коры осуществляются очень медленно.
Существует несколько типов вертикальных движений земной коры. Рассмотрим схемы движения земной коры.
Все виды движения коры, как вертикальные, так и горизонтальные, являются рельефообразующими процессами. Благодаря им создаются формы рельефа, меняется их высота или глубина, очертания континентов.
Землетрясения
Медленные движения не заметны человеческому глазу и безопасны. Однако есть и быстрые, которые обладают разрушительной силой. К ним относят землетрясения. Это неожиданные удары, происходящие под землей, вследствие которых осуществляется сотрясение и смещения пластов земной поверхности. Такие смещения осуществляются в очаге землетрясения, находящегося на глубине 15-20 км. Для того чтобы разобраться, что такое очаг землетрясения рассмотрим рисунок.
От очага землетрясения исходят колебания на поверхность Земли. Очаг землетрясения, находящийся на значительной глубине, является причиной сильного землетрясения.
Быстрые движения в центре очага землетрясения, свидетельствуют о том, что происходят горообразовательные процессы.
Самые страшные землетрясения характерны для участка земной поверхности, расположенного над очагом. Это место получило название эпицентр землетрясения. При удалении от места, где находится эпицентр землетрясения, сотрясения будут все меньше и слабее.
Для измерения силы землетрясения существует шкала Рихтера. Познакомимся с ней на рисунке.
Данная шкала силы землетрясения основывается на степени разрушений зданий и воздействия на людей. Максимальная сила землетрясения по шкале составляет 12 баллов. Однако, по мнению ученых, сила землетрясения не может превышать 10 баллов. За последние десятилетия произошло достаточное количество крупных землетрясений. В России самым разрушительным считают землетрясение на острове Сахалин в 1995 году. Эпицентр землетрясения был расположен на северо-восточном побережье, и сила толчков достигала 9 баллов.
Землетрясения происходят не всюду. Больше всего их в горных областях, где еще характерны движения литосферных плит. В среднем на Земле происходит 100 тысяч землетрясений, из них только 10% ощущаются людьми. Основными областями распространения колебаний земной коры считаются берега Тихого океана – Тихоокеанское огненное кольцо, на долю которого приходится 80% всех землетрясений.
Очень значительны географические последствия землетрясений. Там, где находится очаг землетрясения, меняется земная поверхность: возникают трещины, оползни, обвалы. Землетрясения дна океанов – моретрясения – вызывают гигантские волны – цунами, которые за несколько секунд могут разрушить города.
Данные движения земной коры представляют угрозу для жизни и здоровья людей. Поэтому были изобретены приборы, регистрирующие колебания земной коры, получившие название сейсмографы. С принципом работы сейсмографа познакомимся на рисунке.
Благодаря сейсмографам люди научились предсказывать землетрясения. Однако это не всегда легко сделать, ведь происходят они на значительной глубине.
Вулканизм
Одним из быстрых движений земной коры считается вулканизм. Это очень обширное понятие, которое включает все явления, сопровождающие выход магмы наверх. Это происходит, когда магма накаляется до очень высоких температур и разрывает земную поверхность. В результате происходит выброс газов и превращение ее в лаву. Можно выделить два типа извержения магмы.
При извержении магмы по трещинам формируются огромные лавовые поля. Такие явления наблюдались в Америке, на полуострове Индостан, очень часто бывают на острове Исландия.
Если магма поднимается по каналу, то при излияниях, которые повторяются многократно, образуются возвышения – вулканы с воронкообразным расширением наверху. Большинство вулканов имеет конусовидную форму и состоят из рыхлых продуктов извержения, переслаивающихся с застывшей лавой. Познакомимся со строением такого типа вулкана на рисунке.
В зависимости от степени активности все вулканы подразделяются на действующие и потухшие. Какие же вулканы считаются действующими? Действующим является тот вулкан, извержение которого наблюдалось в течение последних эпох хотя бы один раз. Высочайшим действующим вулканом на планете считается Льюльяйльяко в Южной Америке.
Самым активным действующим вулканом в России считается Ключевская Сопка. Его первое извержение датируется 1737 г, и до настоящего времени он активизировался 24 раза.
Большинство действующих вулканов мира расположено среди молодых гор. Много их и вдоль крупных разломов и на дне океанов около срединно-океанических хребтов. Активный вулканизм часто сопровождается землетрясениями, поэтому основное число вулканов приходится на Тихоокеанское огненное кольцо. Здесь насчитывается более 380 действующих вулканов.
Внимательно рассмотрев карту можно заметить, что потухших вулканов значительно больше, чем действующих. Какие вулканы считаются потухшими?
Если об активности вулкана ничего не известно на протяжении многих тысячелетий, не сохранилось никаких исторических сведений, то он считается потухшим.
Почему вулканы потухают? Выплеск магмы на поверхность происходит при движении литосферных плит, если оно будет очень медленным, то и извержения не будет. В таком случае вулкан будет не активным. Самым высочайшим потухшим вулканом является Охос-дель-Саладо в Южной Америке.
Самым высоким потухшим вулканом России является Эльбрус в горах Кавказа. Его активность завершилась примерно 70 тысяч лет назад.
В мире были случаи, когда потухшие вулканы начинали извергаться. Тогда их уже считали действующими. К примеру, такая история произошла с вулканом Эль-Чичон находящимся в Северной Америке.
В местах затухания вулканической деятельности встречаются горячие источники, в том числе фонтанирующие гейзеры, выбросы газов из кратеров и трещин, которые свидетельствуют об активных процессах в глубине недр Земли. Самыми известными районами гейзеров считаются Камчатка, Исландия, Северная Америка, Новая Зеландия.
Подведем итог сказанному, все быстрые движения, такие как вулканизм и землетрясения, изменяют рельеф местности и являются причиной стихийных бедствий.
Внешние силы, изменяющие рельеф. Выветривание
Внутренние силы формируют крупные формы рельефа, такие как равнины и горы. Работа внешних сил, к которым относятся ветер, текучие воды, ледники, направлена на выравнивание поверхности планеты.
Действие внешних сил может проявляться разнообразно. Они вызывают распад магматических горных пород, снос их обломков в пониженные места, в реки, озера, моря и образование осадочных пород.
Можно выделить несколько внешних сил, изменяющих рельеф. Познакомимся с ними на схеме.
Особенно большую разрушительную работу производит такая внешняя сила как выветривание. Этот процесс распада пород осуществляется в результате резкого колебания температур и химического изменения их состава. В выветривании также могут принимать участие живые организмы. В зависимости от того, под действием какого фактора происходит разрушение земной поверхности, различают триразновидности выветривания.
Главной причиной физического выветривания считаются резкие перепады температур. Всем известно, что днем земная поверхность нагревается, а в ночные часы происходит ее остывание. По законам физики при нагревании происходит расширение горных пород, а при остывании их сужение. В этом случае и происходит физическое выветривание горных пород. В результате образуются обломочные горные породы, например, щебень.
Так как основной причиной физического выветривания являются перепады температур, то оно характерно для областей с сухим и жарким климатом. К ним будут относиться пустынные районы. Физическое выветривание также характерно и для горных областей, но только если их вершины не покрыты снегом. В результате работы такого выветривания образуются интересные формы на поверхности.
При химическом выветривании на горные породы оказывают влияние различные вещества. Например, кислород, содержащийся в воздухе, вода и все вещества, которые в ней растворены. В отличие от физического выветривания, химическое характерно для районов с жарким и влажным климатом. Часто из твердых пород при химическом выветривании образуются различные виды глины.
Глина в природе Источник
Разрушать горные породы могут и живые организмы, такой тип выветривания получил название биологического. Например, деревья своими корнями внедряются в земную поверхность и как бы расчленяют ее на отдельные блоки. Всем известна деятельность роющих организмов, которые также способствуют биологическому выветриванию.
Работа текучих вод, ледников и ветра
Не менее разрушительную работу совершают в природе текучие воды.
Из-за текучей воды формируется общее понижение поверхности, и возникают различные формы рельефа. Примерами могут быть овраги и речные долины.
Оврагами являются вытянутые углубления с крутыми склонами. Создаются они в результате деятельности временных текучих вод.
Поверхностные текучие воды за геологический период способны выполнить разрушительную работу. В результате действия этих сил образуются равнины там, где недавно была горная местность. Текучие воды способны разрушать горы, и выравнивать поверхность. Кроме того реки размывают поверхность, формируя речные долины.
Речная долина Источник
Значительную разрушительную работу на поверхности выполняют ледники. Движущийся ледник способен совершить огромную работу по изменению рельефа. Они разрушают породы, встречающиеся на их пути, образуют углубления в поверхности, сглаживают скалы. Вместе с ледником перемещаются камни, глина, песок, щебень и т.д. Из этих наносов формируются различные холмы.
Помимо ледников к внешним силам, изменяющим рельеф Земли, относят ветер. Этот фактор характерен для всей планеты. Более всего работа ветра проявляется в пустынях. Дующий с определенной силой ветер разрушает рыхлые и каменистые горные породы. При этом образуются барханы и дюны.
Внешние силы совершают работу по изменению рельефа не меньше, чем внутренние.
Человек и земная кора
Не меньшее воздействие на земную кору оказывает человек. Такое воздействие получило название антропогенного.
Вся жизнь человека протекает на земле. Сильное воздействие на земную кору оказывает добыча полезных ископаемых. Выполняться она может различными способами, например, для добычи газа и нефти бурят скважины, а твердые породы могут добываться с помощью шахт. Все это изменяет земную поверхность, происходит ее опускание и разрушение. Образуются искусственно созданные человеком горы – отвалы.
Отвалы при добыче полезных ископаемых Источник
При добыче полезных ископаемых человек создает открытые карьеры, которые также оказывают отрицательное влияние на земную кору. Следствием этого часто является образование нехарактерных для природы форм рельефа: насыпи, валы, карьеры, бугры.
Карьер Источник
На таких поверхностях часто находятся породы не пригодные для произрастания растений. Такие земли считаются «мертвыми», не пригодными для дальнейшего использования. Кроме добычи полезных ископаемых на земную кору оказывает воздействие и другая хозяйственная деятельность. Люди строят различные здания и сооружения, дороги, обрабатывают почву для сельскохозяйственных нужд. Даже такая деятельность человека как строительство плотин и водохранилищ влияет на земную кору. Земная поверхность становится подвижной, и известны случаи искусственных землетрясений.
Не только человек оказывает влияние на земную кору, но и она на него тоже воздействует. Для горной местности характерны такие явления как обвалы и оползни, причем не всегда они бывают вызваны природными факторами. Часто причиной является хозяйственная деятельность человека. Такие явления вызывают разрушения зданий и гибель людей.
Обвал в Мексике Источник
В настоящее время литосфера требует к себе повышенного внимания и охраны.
Таким образом, внешние и внутренние силы формируют рельеф планеты Земля. Одни создают различные поднятия и углубления, другие выравнивают, разрушая его.