Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Преобразование земной коры

Антропогенный геологический процесс преобразования земной коры со­вершается в связи с тремя направлениями деятельности человека: извлечени­ем из недр Земли полезных ископаемых, сельскохозяйственной деятельно­стью и проведением различных инженерно-технических мероприятий.

В результате добычи полезных ископаемых человек изменяет химический состав земной коры; количество многих химических элементов в ней резко сокращается. Особенно активно истощает человек запасы углерода, накоп­ленные в земной коре в виде угля, нефти, природного газа. Сжигая эти видытоплива, человек обогащает атмосферу углекислотой в большем объеме, чем вулканы. Академик Ферсман А.Е. подсчитал, что (при масштабах сжигания горючих на 1938 г.) количество углекислоты в атмосфере через 500 лет должно удвоиться, а, следовательно, температура Земли повысится на 4°. В результате должно произойти таяние льда и увеличение уровня океана на не­сколько десятков метров, а вода океана будет более насыщена СаСОз- При­нимая во внимание прогрессивное увеличение использования горючих иско­паемых, можно считать, что удвоение количества СОз может произойти очень скоро.

Приведенный пример показывает, насколько велики могут быть измене­ния в геологических процессах при вмешательстве человека.

Одним из важнейших видов полезных ископаемых является подземная вода. Именно про нее сказал академик Карпинский А.П., что нет более дра­гоценного полезного ископаемого.

Человек активно вмешивается и в режим подземных вод. Только в СССР в семидесятые годы прошлого столетия откачивалось свыше 580 млрд. м подземной воды. Это превышает годовой расход самых крупных рек. Осо­бенно большие откачки воды производятся на территории крупных городов. Например, на территории Москвы в прошлом веке ежегодно откачивалось около 120 млн. м³ воды, а в Мехико - в 2,5 раза больше. Эти откачки вызвали резкое снижение уровня подземных вод. Так, уровень артезианских вод в Москве за 50 лет снизился на 40-50 м, в Лондоне за 120 лет —на 100 м.

Откачка воды и снижение уровня подземных вод вызывает уплотнение пород и опускание поверхности Земли в данном районе. На поверхности Земли образуется очень плоская блюдцеобразная впадина, замерить которую легко можно при повторных нивелировках. При интенсивных откачках эти опускания весьма значительны. Так, в районе Токио отдельные участки опускаются до 20 см в год, а в г. Мехико - до 30 см. Эти цифры показывают, что амплитуда антропогенных опусканий не только соизмерима с амплиту­дой колебательных движений, но и значительно превышает ее.

Сильно изменяет человек водоносные горизонты в районе разработок по­лезных ископаемых. Например, при осушении карьеров Курской магнитной аномалии ежегодно откачивалось 120 тыс.м подземной воды. Понижение уровня грунтовых вод не только меняет режим подземных вод, но и влияет на режим источников, ручьев и рек.

Добыча полезных ископаемых сильно нарушает поверхность Земли, пре­вращает природные ландшафты в территорию с ямами и впадинами, с груда­ми отвалов пустой породы. В процессе добычи и обогащения выбрасывается масса отходов, которые во время дождей смываются в реки и озера, что сильно отражается на их органической жизни и водном режиме. Часть отхо­дов развеивается ветром.

В настоящее время добыча минерального сырья в год превышает 100 млрд. т, тогда как вынос обломочного материала всеми реками Земли в моря и океаны, а также морская абразия и денудация составляют 17,4 млрд. т.

Другими словами, искусственный отбор материала с поверхности Земли в 4 раза превышает естественный. Перемещение горных пород при различных строительных работах в 30 раз больше (4000 км³), чем ежегодное перемеще­ние осадков всеми текучими водами по земной поверхности (около 13 км^Л). Объем техногенных грунтов составляет 43 км¹, отвалы золы при работе теп­ловых станций - 350 млн. т, внесение удобрений и пестицидов в почву - 505 млн. т. Из недр Земли не только извлекаются полезные компоненты руда, нефть, газ, уголь (примерно 110 млрд. т ежегодно), но и вносится в нее и ат­мосферу огромное количество вредных для здоровья веществ. Так, каждый год в атмосферу поступает 200 млн. т оксида углерода, 50 млн. т углеводоро­дов, 146 млн. т диоксида серы, 53 млн. т оксидов азота, 250 млн. т пыли, а в водоемы сбрасывается 32 млрд.м³ загрязненных (неочищенных) вод и 10 млн. т нефти. Ежегодно для земледелия становятся непригодными 6-7 млн. га почвы, в то время как для восстановления только лишь 1 см слоя почвы тре­буется не менее 100 лет. Выброс чистого углерода за последние 120 лег воз­рос в 50 раз, составив 5,3 млрд. т. За это же время содержание СО₂ - главного парникового газа - возросло на 15%, а содержание метана (СН₄) ежегодно увеличивается на 0,8%.

В связи с повышением средней температуры на Земле, кроме деградации ледников и повышения уровня Мирового океана, происходит изменение ландшафтов и климатической зональности, что, в свою очередь, приводит к усилению эрозионных процессов, увеличению скоростей выветривания, де­нудации поверхности.

Во многих районах земного шара поверхность изуродована огромными карьерами глубиной более 0,5 км; верхний слой земной коры «продырявлен» бесчисленными скважинами и шахтами глубиной в несколько километров. Земная поверхность покрыта гигантскими отвалами пустой породы. При этом шахты, штольни, штреки и другие горные выработки постепенно обру-шаются, вызывая провалы на земной поверхности. В местах расположения шахт и подземных горных выработок под угрозой разрушения находятся многие промышленные и жилые здания.

Большие площади заняты искусственно созданными водохранилищами, которые полностью изменили естественный гидрологический режим рек, ха­рактер их стока, формирование дельт, микроклимат прилегающей террито­рии.

На огромных пространствах развития криолитозоны нарушен естествен­ный, тысячелетиями сохранявшийся баланс, т.к. поверхностный деятельный слой очень раним. Достаточно посмотреть на Якутию, да и Западную Си­бирь, где широко распространены термокарстовые явления и заболачивание.

Перечень техногенного воздействия на геологическую и окружающую среды можно продолжить. Сегодня важно понять, что «земля» не может вы­держать все что угодно, а биосфера очень чувствительна к техногенному воз­действию. Хозяйственная деятельность человека настолько разнообразна и гранди­озна, что ее влияние на поверхностную часть земной коры с трудом поддает­ся учету. Эти воздействия можно подразделить на физические, физико-химические, химические и биологические.

Физическое воздействие определяется горно-технической, инженерно-строительной, сельскохозяйственной и военной деятельностью. Гигантские горно-обогатительные комбинаты или топливно-энергетические комплексы способны за короткое время изменить геологическую среду так, что восста­новить ее уже будет невозможно. Большое воздействие на геологическую среду оказывают подземные и наземные ядерные взрывы, проводящиеся в различных местах земного шара. В настоящее время около 15% суши, т.е. 1/6 всей ее площади, покрыто инженерными сооружениями - дорогами, канала­ми, водохранилищами, промышленными комплексами, зданиями и др. Их число двукратно увеличивается каждые 15 лет. Вследствие этой деятельно­сти не только меняется рельеф земной поверхности, но и происходит измене­ние свойств пород, уплотнение или разуплотнение и разрушение горных по­род, перенос в огромных масштабах обломочных частиц и изменение режима и уровня поверхностных и подземных грунтовых вод и т.д.

Физико-химическое и химическое воздействие на земную кору оказываю! свалки твердых промышленных и бытовых отходов, промышленные и ком­мунальные стоки вод, в результате которых загрязняются запасы питьевых вод. В настоящее время хозяйственность только одного человека приводит к накоплению в год около 1 т коммунальных отходов. Большие площади отво­дятся под складирование разнообразных отходов от горного производства, а также от других видов хозяйственной деятельности человека. Сюда надо до­бавить и неутизированные токсические отходы, которых только в России ежегодно образуется больше 20 млн. т. Все это разрушает верхнюю часть земной коры - геологическую среду и приводит к ее необратимым изменени­ям.

Техногенное воздействие в настоящее время проникает в более глубокие горизонты земной коры из-за огромного количества нефтяных и газовых скважин, подземного строительства в городах, прокладки глубоко погружен­ных трубопроводов, тоннелей и др. Протяженность только железных дорог на Земле 1 млн. 400 тыс. км, что соответствует 3,5 расстояниям от Земли до Луны, не считая автомобильных дорог, которых намного больше. Каждый километр дорог нарушает 2 га почвы и растительности.

Геологическая среда, природные ландшафты быстро изменяются из-за большого количества крупных водохранилищ, общая длина берегов которых в бывшем СССР составляла 40 000 тыс. км, т.е. длине окружности экватора Земли. Усиленно переработанные берега изменяют рельеф, вызывают ополз­ни, обвалы, подтопление, заболачивание.

Наличие больших объемов воды в водохранилищах, откачка нефти и газа из месторождений нарушают устойчивость горных пород, вызывая землетря­сения. Это так называемая «наведенная сейсмичность» впервые была выявлена в 1932 г. в Алжире при строительстве плотины на р. Уэд-Фодда, когда сила толчков достигла 7 баллов.

Почвы нашей планеты загрязняются различными токсикантами. В госу­дарственном докладе «О состоянии окружающей природной среды Россий­ской Федерации в 1995 году» отмечается, что локальные ареалы площадью до 1 тыс. км с интенсивным выпадением серы в количестве 1500-300 кг/км" в год зафиксированы вокруг Норильска, Красноярска, Иркутска и других го­родов. Вместе с тем в атмосферу, а затем в почву попадают такие соедине­ния, как формальдегид, бенз(а)пирен, диоксид азота, бензол, фенол и др.

Верхняя часть земной коры, в особенности почвы, во многих районах России загрязнены радиоактивными изотопами. Источниками радиоактивно­го загрязнения почв естественными радиоактивными элементами являются месторождения радиоактивных и других полезных ископаемых, горные по­роды, содержащие естественные радиоактивные элементы в повышенных количествах, природные воды, в том числе грунтовые. Как отмечает Л.П.Рихванов, в грунтовых водах засушливых степных районов Западной Сибири содержание урана достигает 10⁶ - 10'⁵. При разработке месторожде­ний полезных ископаемых, содержащих радиоактивные элементы, в резуль­тате ветрового переноса происходит накопление тех или иных радиоактив­ных элементов в почвах и водах.

Особенно сильное влияние на радиационное состояние почв оказывают крупные предприятия ядерного топливного цикла, такие как электрохимиче­ские заводы в г. Ангарске и Красноярске, горно-химический комбинат (Же-лезногорск - Красноярск, 26), Сибирский химический комбинат в г. Северске Томской области, завод химических концентратов в Новосибирской области и др. Кроме того, на территории Сибири сосредоточены громадное количест­во радиоактивных отходов (97% всех радиоактивных отходов России), а поч­вы ряда районов сильно загрязнены радиоизотопами после чернобыльской аварии, испытаний ядерного оружия в атмосфере на Семипалатинском, Но-воземельском и Тоцком полигонах.

Наиболее опасным радиоактивным элементом является плутоний. Он имеет 15 изотопов. В природе встречается в виде следов только в урановых рудах. Если 50-60 лет назад мы практически не знали о его существовании в ощутимых количествах, то в настоящее время только в атмосфере его распы­лено до 10 т. Около 650 т плутония наработано атомной энергетикой и 300 т военным производством. Большая часть произведенного плутония на Земле находится в России.

Из всех изотопов наиболее опасным является ²³⁹Ри, период полураспада которого 24110 лет. Попадая в биосферу, плутоний мигрирует по земной по­верхности и включается в биогеохимические циклы. Его удельная активность в 200 000 раз выше, чем у урана. Миграция плутония в природной среде тес­но связана с растворимостью его соединений. Соединения плутония в выбро­сах предприятий ядерного топливного цикла представлены в основном рас­творимыми формами. В результате этих выбросов плутоний накапливается в почвах и донных отложениях. Так, на острове Городской вблизи г. Енисейска активность плутония аллювиальных почв достигает 48,8 Бк/кг, а в почвах острова Искупский в низовьях Енисея - 22 Бк/кг.

Почвы России на больших площадях загрязнены тяжелыми металлами, особенно вокруг крупных промышленных центров.

Сжигание угля, нефтепродуктов, газа сопровождается поступлением в атмосферу, почву и водные источники, кроме углекислоты, значительного количества концерогенных веществ, среди которых наиболее опасны поли­циклические ароматические углеводороды и бенз(а)пирен. Автотранспорт, авиация, коксохимические и нефтеперегонные заводы, нефтепромыслы спо­собствуют загрязнению почв и водной среды. Известно, что каждая нефтяная скважина выводит из строя как минимум 4 га земель. На севере Сибири неф-теразработки ведутся в больших масштабах. При этом установлено, что, на­пример, в составе нефти Советского нефтяного месторождения Каргасокско-го района Томской области содержится до 16% сернокислых и 9,4% селика-гелевых смол, 2% асфальтенов, 1,6% парафинов, 0,9% серы, 105 мг/л солей и целый спектр тяжелых металлов. В условиях Севера Западной Сибири, где ведется интенсивная добыча нефти, происходит сильное загрязнение земель, которое приводит к катастрофическим последствиям.

Загрязнение почв нефтью приводит к ухудшению структуры и сложения почв, усилению развития восстановительных процессов, ухудшению водно-воздушных свойств почв и особенно режима аэрации; в почвенном погло­щающем комплексе появляется обменный натрий, который способствует развитию процесса осолонцевания. Верхние горизонты почв, загрязненные нефтью, содержат значительные количества легкорастворимых солей; в поч­вах резко убывает фракция 2 гуминовых кислот, обменно-связанная с каль­цием, уменьшается степень гумификации органического вещества. Нефть оказывает негативное влияние на калийный режим почв - увеличивается не­обменная адсорбционная способность, уменьшается содержание обменного калия, снижается концентрация и уменьшается в почвенном растворе актив­ность ионов калия. Все эти отрицательные явления, вызванные нефтезагряз-нением почв, приводят к резкому падению плодородия, а часто и невозмож­ности использования их в сельском хозяйстве. Следует помнить, что пахот-нопригодные земли в результате деятельности человека стремительно со­кращаются с 1,5 га на душу населения в 1900 г. до 0,5 га в 2000 г.