Положительная форма рельефа созданная при добыче полезных ископаемых это
ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
План.
1. Ландшафт разработок полезных ископаемых.
2. Карьерно-отвальный ландшафт.
3. Каменоломный бедленд.
4. Терриконы.
5. Промышленный карст.
1. В современном процессе формирования рельефа человек является частью экзогенных факторов. Природные экзогенные факторы изменяют земную поверхность в течение длительного, но обозримого времени, подчиняясь общим для окружающей среды закономерностям: системности, ритмичности. Человек в течение короткого времени (дни, недели, год) создает новые формы рельефа. Рельефообразующая целенаправленная деятельность человека не подчинена общим закономерностям природы. Но созданные человеком в результате добычи полезных ископаемых как открытым, так и закрытым способами положительные (терриконы, отвалы) и отрицательные формы рельефа (карьеры, промышленный карст) в дальнейшем подвергаются воздействию экзогенных природных факторов. В свою очередь, вновь созданные формы рельефа, оказывают негативное влияние на все компоненты природного ландшафта: почвы, гидрологический режим, растительность, животный мир. Они начинают участвовать в геохимическом круговороте, изменяя его скорость, качественные и количественные характеристики. Поэтому можно говорить о возникновении антропогенных видов ландшафтов: карьерно-отвального ландшафта, каменоломного бедленда, терриконов, промышленного карста. Все вновь возникшие типы ландшафтов можно отнести к измененным и сильноизмененным ландшафтам с частично обратимыми и необратимыми изменениями естественных ландшафтов.
Добыча многих полезных ископаемых открытым (карьерным) способом приводит к образованию искусственных отрицательных форм рельефа различной формы и глубины.
2. Карьеры – выработанные в процессе открытых разработок месторождений полезных ископаемых пространства, характеризующиеся определенной площадью, глубиной, обводненностью, а также другими горномеханическими, геологическими и гидрологическими особенностями. Как правило, карьеры имеют крутые борта с уступами, высотой от 3 до 6,5м. Углы уступов откосов составляют 40-45º. По характеру нарушения и форме рельефа они могут быть террасированными, котлованообразными, западинообразными и другими. По глубине разработки их можно разделить на: глубокие, среднеглубокие и неглубокие.
При открытой и шахтной разработке месторождений создаются положительные формы рельефа в виде отвалов, которые состоят из неиспользованных, покровных пород. По характеру нарушения и форме рельефа отвалы различают: платообразные, близкие к уровню естественной поверхности, или средневысотные, платообразные террасированные и гребневидные. Свежие отвалы, которые еще не успели зарасти, да и старые, которые сложены токсичными породами, формируют оголенный тип местности. Эти отвалы, окрашенные в зависимости от состава пород, в разные тона, вносят дисгармонию в ландшафт и являются источником загрязнения окружающей среды.
3. Каменоломный бедленд – акультурный тип местности, возникающий на месте старых каменоломен. Он характеризуется сложной поверхностью – наличием неровных участков – днища карьера, останцев, наполовину разрушенных отвалов, иногда озер, бедной кустарниково-травянистой растительностью. От отвального типа ландшафта он отличается повышенной каменистостью, широким развитием плоских донно-карьерных урочищ, урочищ крутостенных обрывов, ограниченных небольшими участками отвальных комплексов. Длительное время здесь сохраняются абсолютно бесплодные, оголенные урочища. Длина такого типа ландшафта может быть внушительна – 200м и более метров.
4. К положительным формам рельефа антропогенного происхождения относятся терриконы, сложенные пустой горной породой, выданной на гора при добыче каменного угля шахтным способом. Линейные размеры этих новых форм рельефа бывают внушительных размеров – их высота нередко достигает 80м, протяженность -2 км.
Терриконы не только занимают определенную площадь, но и оказывают прямое негативное воздействие на окружающую среду. С 1 га поверхности террикона ветром сносится до 10 т пыли, водными потоками сносится около 35 т породы. В радиусе 500 метров от отвала почва утрачивает свои свойства до глубины 0,6 м. Деградация почвы и потеря плодородия наблюдается на расстоянии до 5 км. В ходе исследований, проведенных Макеевским НИИ, было выявлено, что горящий террикон за сутки выделяет в окружающую среду 150т двуокиси углерода, 10 т оксида углерода, 1,5 т двуокиси серы, 0,4т сероводорода, 0,1 т оксида азота.
Терриконы и отвалы изменяют радиационный фон. На угольных шахтах Луганской области образовалось более чем 100тыс. м³ отходов с техногенно – увеличенной природной радиоактивностью, радиационные характеристики которых мало чем отличающихся от отходов уранодобывающей и ураноперерабатывающей промышленностей.
5.Разработка полезных ископаемых сопровождается откачкой подземных вод и образованием пустот, что в последствии в сложных геологических условиях приводит к серьезным изменениям в ландшафте и возникновению экзогенных геологических процессов: оползней и техногенного карста. Значительное осушение водоносных горизонтов приводит к фильтрации воды вниз. Это способствует проникновению химических веществ в вертикальные карстовые трещины и разъеданию карбонатных пород углекислым газом и угольной кислотой.
В пределах депрессионной зоны водозаборов, вблизи накопителей кислых стоков (хвостохранилищ), гидроотвалов, на промышленных площадках может развиваться активная деформация дневной поверхности вследствие образования суффозионно-карстовых воронок и западин.
В классификации техногенного ландшафта у Милькова Ф. отсутствует такой тип антропогенного промышленного ландшафта, как подтопление, широко распространенный в районах закрытия шахт.
При разработке месторождений шахтным способом существенно деформируется земная поверхность, изменяется гидрографическая сеть, нарушается гидрологический режим водоносных горизонтов. Результатом нарушения природного динамического равновесия водного баланса территории возникает и развивается подтопление земель грунтовыми водами.
Подтоплению подвергаются антропогенные ландшафты, так как естественные, как правило, в местах добычи полезных ископаемых отсутствуют.
Например, в Краснодонском районе в результате закрытия шахты им. С. Тюленина подтоплению подверглось 129 га, из которых 48га защищены дренажной системой. Закрытие шахты «Центральная Ирмино» вызвало поднятие уровня грунтовых вод и подтопление территорий городов Первомайска, Теплогорска, села Калиново.
Огромная экологическая проблема возникает с изменением естественных и антропогенных ландшафтов бытовыми и промышленными отходами. Особенно такая проблема характерна для крупных городов.
Как правило, мусороперерабатывающие и мусоросжигающие заводы отсутствуют в крупных городах Украины и все бытовые отходы из населенных пунктов вывозятся на свалки. Как правило, под полигоны отводят естественные депрессии – овраги. Поверхностные воды, стекая по полигону, загрязняются различными токсичными веществами и попадают в водоем, к которому приурочен овраг. Проблемой населенных пунктов является возникновение стихийных свалок в антропогенных созданных ландшафтах, чаще всего такие свалки возникают в черте населенных пунктов и лесополосах.
Существенно возрастает и накопление отходов энергетического, угледобывающего, углеперерабатывающего, машиностроительного комплексов, которые используют не совершенные технологии.
Таблица. Экологические последствия создания промышленных ландшафтов
| Основные факторы | Изменения |
| 1.Добыча полезных ископаемых открытым способом | Изменение рельефа местности (карьерные выемки, отвалы); механическое загрязнение почв на месте карьера и под отвалами породы; изменение направления и скорости протекания всех химических процессов; извлечение на поверхность токсичных соединений; резкое снижение уровня грунтовых вод; частичное осушение почв; загрязнение атмосферного воздуха пылью; нарушение растительного покрова, уничтожение мелких животных, изменение видового состава растений и животных. |
| 2.Добыча полезных ископаемых закрытым способом. | Изменение рельефа местности (терриконы, хвостохранилища, карст, оползни), оседание и сдвиг горных пород, подтопление территорий; химическое загрязнение почв, механическое загрязнение почв; истощение водоносных горизонтов и ухудшение качества подземных и поверхностных вод; снижение расхода малых рек; загрязнение атмосферного воздуха выбросами метана, оксидов углерода из горных выработок, газовыделение и горение отвалов, терриконов; газовые и нефтяные пожары, обогащение пыли рудными элементами; нарушение растительного покрова, гибель мелких животных под терриконами; изменение видового состава животных и растений. |
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).