Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 .Анализ изученности проблемы. 7
1.1 .Развитие учения о мониторинге. 7
1.2. Состояние изученности исследуемой территории. 9
1.3. Общие сведения о геолого-географическом строении Липецкого промрайона. 12 1.3.1 .Климат и орогидрография. 12
1.3.2. Стратиграфия и литология . 14
1.3.3 .Гидрогеологические условия. 20
1.3 .4. Геоморфология и неотектоника 30
Глава 2. Характеристика геоэкологической обстановки территорий, окружающих Сокольско-Ситовское месторождение 32
2.1. Функциональное зонирование территории правобережья Липецкого промрайона . 32
2.2.Экологические последствия техногенных воздействий 44
Глава 3. Особенности формирования геоэкосистемы Сокольско-Ситовского месторождения известняков . 58
3.1.Основные элементы геоэкосистемы Сокольско-Ситовского месторождения известняков. 58
3.1.1 .Преобразование элементов ландшафта 58
3.1.2. Техноструктура и функциональное зонирование территории Сокольско-Ситовского месторождения . 70
3.2.Адсорбционные свойства грунтов территории как геоэкологический фактор формирования системы 85
Глава 4. Методические основы геоэкологологического мониторинга района горнодобывающих предприятий . 94
4.1. Особенности геоэкомониторинга зон влияния горнодобывающих предприятий . 94
4.2.Геоэкологический мониторинг района Сокольско-Ситовского месторождения известняков. 99
4.3.Управленческие мероприятия в системе геоэкологического мониторинга Сокольско-Ситовского месторождения 108
Заключение 120
Список
- Стратиграфия и литология
- Функциональное зонирование территории правобережья Липецкого промрайона
- Техноструктура и функциональное зонирование территории Сокольско-Ситовского месторождения
- Особенности геоэкомониторинга зон влияния горнодобывающих предприятий
Введение к работе
Актуальность работы. Одной из важнейших задач современности является рациональное использование человеком природных ресурсов. При хозяйственном освоении различных территорий формируются геоэкологические системы (ГЭС), включающие в себя элементы техносферы, а так же географическую среду и биоту в пределах зоны влияния. Для рационального использования, а так же сохранения равновесного состояния ГЭС необходима разработка системы эффективного управления, в основе которой лежит геоэкологический мониторинг. В пределах крупных городских агломераций изменяются почти все компоненты природной среды. Это обусловлено тем, что в современных городах сосредоточены наиболее интенсивные и концентрированные источники воздействия человека на природу. Как правило, крупные городские агломерации имеют сложную структуру и включают селитебный, промышленный, транспортный, водохозяйственный, реже - горнодобывающий и агропромышленный классы техногенных систем. Воздействие каждого из них в значительной мере преобразует естественное состояние компонентов приповерхностной части литосферы. В результате суммарного наложения этих воздействий создается уникальный тип геоэкосистемы, характерный только для крупных городов, где все природные элементы ГЭС подвергается весьма интенсивной техногенной трансформации, что определяет необходимость изучения этих изменений под воздействием внешних факторов среды. Примером крупной ГЭС является промышленный район г.Липецка (ЛПР), включающий в себя множество подсистем, в том числе и горнодобывающего типа. В пределах ЛПР ведутся наблюдения мониторинговыми службами различного уровня, но единой системы мониторинга не существует. Так же до настоящего времени не проведено функциональное зонирование территории ЛПР, не классифицирована техногенная нагрузка на природные элементы геоэкологических систем разного уровня. Геоэкологические системы горнодобывающего класса являются примером максимально преобразованных систем. Их особенность формируется в зависимости от следующих факторов:
-вещественного состава добываемого сырья, -характера отработки месторождения, -мощности и состава вскрышных пород, -метеоклиматичесих условий района, -рельефа и геолого-гидрогеологического строением, -техногенной нагрузки территории.
В настоящей работе сделана попытка систематизации путей решения геоэкологических проблем, возникающих при отработке месторождений нерудного сырья открытым способом.
Объект исследования - геоэкологическое состояние окружающей природной среды на территории, занятой горнодобывающей промышленностью.
Предмет исследования — геоэкологическая оценка состояния
природных компонентов геоэкосистемы Сокольско-Ситовского
месторождения флюсовых известняков (ССМИ), характера их трансформации в результате техногенных воздействий, взаимовлияния ГЭС детального и локального уровней.
Цель работы - теоретическое обоснование и разработка эффективной системы геоэкологического мониторинга для территории Сокольско-Ситовского месторождения известняков и предприятий по их переработке.
Для достижения цели решены следующие задачи:
1. Проанализированы существующие подходы решения
геоэкологических проблем при горнодобывающей деятельности.
Изучено геологическое, гидрогеологическое, ландшафтное строение территории Липецкого промышленного района.
На основании классификации хозяйственной деятельности проведено функциональное зонирование территории ЛПР.
4. Изучены условия формирования ГЭС ССМИ, установлены
экологические последствия техногенных воздействий.
5. Определены взаимовлияния различных геоэкосистем Липецкого
промрайона и иерархия их систем мониторинга.
6. Разработана и обоснована система мониторинга ССМИ, его структура
и содержательное наполнение.
Методологическую основу диссертации составили комплекс существующих государственных, научных и авторских методик: методика, разработанная ЦРГЦ (1998), методики эколого-геологического картирования, разработанные школой В.Т. Трофимова (МГУ), авторские методики, апробированные на различных промышленных районах (1998-2002). Методы исследования включают: полевые исследования, аналитические, методы математической статистики, методы компьютерной картографии.
Исходными данными для написания диссертационной работы послужили результаты эколого-геологических работ, проведенных ВГУ (с участием автора), совместно с ОАО «Липецкгеология» на территории ССМИ в 2001-2002 г.г. и сформулированные в отчете «о результатах работ по изучению гидрогеологических и инженерно-геологических условий подтопления на площадке Ситовского карьера ОАО «Стагдок»» [139], результаты исследований, проведенных ОАО «ЛИПЕЦКГЕОЛОГИЯ» [145] и АООТ «Липецкводопроект» [144], а так же опубликованные источники, посвященные данной тематике.
Достоверность полученных результатов обеспечивается применением в расчетах ранее апробированных методик и показателей геоэкологического состояния природной среды, объективным анализом экспериментальных данных в специализированных лабораториях и удовлетворительным согласованием их с результатами других исследований по отдельным параметрам состояния географической среды.
Научная новизна работы:
-Определены основные направления преобразования компонентов природной среды территории Липецкого промрайона, выделена тенденция формирования кризисной ситуации по загрязнению основных водоносных горизонтов соединениями азота,
-Выполнено функциональное зонирование территории Липецкого промрайона с учетом техногенной нагрузки на окружающую природную среду. Обоснована целесообразность применения элементов функционального зонирования для построения наблюдательной сети геоэкомониторинга.
-Дана геоэкологическая оценка состояния компонентов природной среды в зоне влияния Ситовского участка Сокольско-Ситовского месторождения известняков. Построена постоянно действующая картографическая модель данной геоэкологической системы.
-Разработана методика геоэкологического мониторинга территории горнодобывающих предприятий, в том числе его иерархическая структура определено его содержательное наполнение.
На защиту выносятся следующие основные положения:
Метод функционального зонирования территории как основа оценки и прогноза состояния правобережной части Липецкого промрайона.
Особенности формирования и трансформации геоэкологической системы Сокольско-Ситовского месторождения известняков.
Структура геоэкологического мониторинга геоэкосистемы Сокольско-Ситовского месторождения известняков.
Теоретическая значимость работы. В данной работе разработана методика функционального зонирования как основы для обоснования наблюдательной сети мониторинга локального уровня геоэкологических систем горнодобывающего класса.
Практическое значение заключается в разработке системы геоэкологического мониторинга ССМИ. Предложен перечень мероприятий по оценке геоэкологического состояния и инженерной защите природных и техногенных объектов ГЭС. Обеспечено получение достоверной и оперативной информации о компонентах природной среды.
Реализация результатов исследования:
- Материалы и результаты исследования используются в работе ОАО «СТАГДОК», ведущего разработку Сокольско-Ситовского месторождения известняков, а так же в работе Комитета природных ресурсов Липецкой области.
Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались: на конференции «Совершенствование структуры управления и экономики природноресурсного комплекса Липецкой области» (г.Липецк, авг. 2001г.), на Всероссийской научной конференции студентов, аспирантов и молодых специалистов «Геологи XXI века» (г.Саратов, 25-27 марта 2002г.),
на Всероссийской научно-практической конференции «Совершенствование наземного обеспечения авиации» (Воронеж, ВВАИИ, 22-23 октября 2003 г.), на межвузовских научных конференциях в Воронежском ВАИИ (2002-2003 гг.), на научно-методических семинарах кафедры гидрогеологии, инженерной геологии и геоэкологии Воронежского госуниверситета (2001-2004 гг.).
Структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 146 источников и пяти приложений. Основное содержание изложено на 144 страницах. Диссертация содержит 25 карт, 27 рисунков, 2 таблицы.
Диссертационная работа выполнена в период с 2000 по 2003 гг. на кафедре гидрогеологии,- инженерной геологии и геоэкологии геологического факультета Воронежского Государственного Университета под научным руководством д.г.-м.н., профессора Косиновой И.И., которой автор выражает свою искреннюю благодарность. За разносторонние консультации и помощь при выполнении полевых, аналитических исследований, компьютерную обработку полученных результатов автор выражает глубокую благодарность Ильяшу В.В., Петрову И.В., а также всем сотрудникам кафедры гидрогеологии, инженерной геологии и геоэкологии ВГУ.
Стратиграфия и литология
Климат района умеренно-континентальный с теплым летом и умеренно холодной зимой. Теплый период года начинается с апреля месяца и продолжается по октябрь. Продолжительность периода с устойчивыми морозами составляет около ПО дней. Минимальные температуры воздуха отмечаются в январе-феврале и декабре, максимальные - в июле - августе. Абсолютный максимум температур по Липецку +36.1 С, абсолютный минимум -41.3 С. Среднегодовая многолетняя температура воздуха изменяется в пределах от +2.9 до +7.1 С .
Относительная влажность воздуха характеризуется значениями от 48% до 90%. Максимум относительной влажности приходится на ноябрь -декабрь, минимум - на май-июнь. Годовое количество осадков в районе изменяется за многолетний период в пределах 457.1 мм.-788.1 мм, за период с 1991-2000 г.г.—517-644 мм. Максимальное их количество выпадает в июне-июле, октябре - декабре, минимальное - в январе - марте. Около 40% годового количества осадков приходится на холодный период года. Величина годового слоя испарения за многолетний период составляет в среднем 250-450 мм или порядка 70% от общей суммы выпавших осадков. Максимальное испарение наблюдается с мая по сентябрь, минимальное - в зимние месяцы. Промерзание почв начинается с конца ноября и достигает своего максимума в начале марта. В малоснежные зимы глубина промерзания почвы достигает 150 см, за многолетний период: 23-150 см. Территория работ представляет собой в различной степени расчлененную эрозионную равнину. Гипсометрическое положение дневной поверхности определяется абсолютными отметками от 100,6 м.(пойма р. Воронеж) до 223,2 м. (Воронежско-Донской водораздел). Относительные превышения водоразделов над днищами долин рек варьируют в пределах 90- 115 м., над днищами балок - 40 - 70 м. Отмечается общее понижение абсолютных отметок рельефа дневной поверхности в восточном направлении от 220 м. до 120м. В этом же направлении уменьшается расчлененность территории эрозионной сетью. Так если расчлененность Воронежско-Донского междуречья составляет 0,6 - 1,5 км/км , то расчлененность левобережья и поймы р. Воронеж не превышает 0,5 км/км . Как правило, нерасчлененными остаются лишь незначительные по площади участки водоразделов, не затронутые процессами линейной эрозии. Крутизна водораздельных склонов варьирует в пределах 3 - 7 , крутизна же бортов долин рек и оврагов достигает 20 - 35 , а иногда и более. Речная сеть в пределах района работ хорошо развита. Основной водной артерией является р. Воронеж, определяющая, в значительной мере, гидрогеологические условия района. В нее впадают реки Кузьминка, Матыра, водотоки крупных балок Студеный, Моховой и Каменный лога, и временные водотоки более мелких, безымянных оврагов. Ледостав на реках наступает в конце ноября — начале декабря. Весеннее половодье обычно проходит одним пиком при резком подъеме и более медленном спаде. Продолжительность половодья составляет 35-40 дней. Максимальный подъем уровня достигает 4-5 м; средний - 2-2.5 м. За последние 10-15 лет подъем паводкового уровня составлял 1.5 м. за счет водорегулирования Матырского водохранилища, построенного в 1976 г. Подъем паводковых вод в 2000 г. составил 0.8 м. Река Воронеж с крутым правым и пологим левым берегами в пределах города течет в юго-западном направлении. Ширина реки составляет 50-70 м. Между первым и вторым мостовыми переходами на реке в 1969 г. построен фиксирующий порог с отметкой 103.0 м. Таким образом, выше порога создано Липецкое озеро, имеющее протяженность около 4.5 км и ширину от 500 м. до 1км с абсолютными отметками 103.3 м. в меженный период. Уклон водной поверхности составляет 0.8 10" , течение медленное - до 0.1 м/сек., во время половодья скорости достигают 1-2 м/сек. Река Кузьминка берет начало с разветвленной, параллельно-перистой овражно-балочной системы (балка Олыпань, Федоровский лог, Суркин лог, и др.) преимущественно северо-восточного направления. В районе с. Тюшевка долина меняет ориентировку на субширотное направление. В верховьях реки поверхностный сток имеет прерывистый характер. Ширина русла от 0,5 до 1.5 м., глубина 0,2 — 0,5 м. В районе левого притока балки Олыпань (берущим начало от с. Новая Деревня) поверхностный сток имеет техногенную природу за счет сброса хозбытовых и промышленных стоков. В районе п. Кузьминские Отвержки, Северная Шахта и ОГУП «Рудничный» в р. Кузьминку вновь поступают хозбытовые и промышленные стоки. Каменный лог (р. Липовка) начинается у села Новониколаевка и до средней части имеет юго-восточное направление, затем меняет его на широтное. Длина лога 19 км. Река Липовка брала начало от Липовских ключей, выходящих в русле Каменного лога, в 2.5 км от его устья. В настоящее время в связи с интенсивным водоотбором Липецкие ключи иссякли, и разгрузка вод задонско-елецкого горизонта происходит в русле р. Липовка, на несколько сот метров выше Комсомольского пруда. Водоток, существующий в русле Каменного лога и берущий начало в средней его части, имеет явно техногенное происхождение, т.е. питается сбросами предприятий и канализационными стоками. Ширина русла р. Липовки 6-15 м, глубина 0.2-0.3 м. Студеный лог берет свое начало севернее г. Липецка, с разветвленной овражной сети северо-восточной ориентировки и имеет в основном северозападное направление, длина лога 14-15 км. Естественные выходы вод задонско-елецкого водоносного горизонта имеются лишь в нижнем течении, их разгрузка происходит непосредственно в аллювий. Водоток в низовьях лога имеет техногенную природу. Ширина русла Студеного лога изменяется от 5-7 м до 10-15 м, в нижнем течении до 30-40 м. Исследуемый район расположен на северо-восточном склоне Воронежского кристаллического массива (ВКМ), который представляет собой крупную положительную структуру эпипротерозойской Восточно-Европейской (Русской) платформы. Фундамент ВКМ представлен в различной степени метаморфизованными и гранитизированными осадочными и вулканогенно-осадочными породами архейского и протерозойского возрастов. Породы дислоцированы в различной степени и прорваны интрузивами ультраосновного и кислого составов преимущественно протерозойского возраста[91]. Породы кристаллического фундамента залегают на глубине 250 — 780 м., образуя слабо наклонную к северо-западу поверхность, на которой с несогласием залегают отложения осадочного чехла. Породы чехла представлены палеозойскими (девон), мезозойскими (юра, мел) и кайнозойскими (неогеновые и четвертичные) отложениями (рис. 1.1 .и 1.2.). Особенности геологического строения района представлены по материалам ОАО «ЛИПЕЦКГЕОЛОГИЯ» [145] Девонская система. Верхний отдел Франский ярус(03п") Отложения этого возраста распространены повсеместно, а на юге территории в эрозионном врезе долины р. Воронеж перекрыты четвертичными аллювиальными отложениями. По вещественному составу и ископаемым остаткам в отложениях этого возраста выделяются евлановская (D3ev) ливенская (D3IV) свиты.
Отложения евлановской свиты распространены на абсолютных отметках от 70 до 20 м. Погружение подошвы горизонта происходит в северном и северо-восточном направлениях. Мощность отложений колеблется от 30,6 до 44,0 м, составляет в среднем 35-40 м. Кровля евлановских отложений сложена пачкой тонкого переслаивания мергелей и известняков мощностью 5-7 м. В целом горизонт представлен переслаиванием известняков, мергелей и глин. Мощность прослоев мергеля не превышает 1,5-2,0 м.
Функциональное зонирование территории правобережья Липецкого промрайона
Исследуемая территория расположена на правобережье р.Воронеж и охватывает территорию областного центра - г. Липецк и прилегающего Липецкого района.
С севера граница проходит по левому борту р. Кузьминка; с востока — по реке Воронеж; с запада по линии, проходящей вблизи населенных пунктов Частая Дубрава, Плоская Кузьминка, Вешаловка; с юга — по линии проходящей вблизи населенных пунктов Студеные Хутора, Подгорное. Общая площадь исследований составляет около 700 км .
Ведущая отрасль промышленности - черная металлургия — сосредоточена в г. Липецке. Это Новолипецкий металлургический комбинат (НЛМК), металлургическая компания «Свободный Сокол», завод «Центролит». На базе черной металлургии развито машиностроение: тракторный завод, завод пусковых двигателей, станкостроительный завод. На побочных продуктах коксохимического производства развита химическая промышленность.
Предприятия строительной индустрии представлены заводами по производству труб, сантехники, железобетонных изделий, цемента, силикатного кирпича.
Предприятия горнодобывающего комплекса представлены карьерами, осуществляющими добычу строительных песков (Сенцовский карьер), известняков для цементного производства (Сокольский участок), технологических известняков для металлургической промышленности (Ситовский карьер). До 1964 г. осуществлялась добыча железных руд Липецкого железорудного района подземным способом.
Район характеризуется высокоразвитым сельским хозяйством, ведущую роль в котором занимает земледелие. Предприятия агропромышленного комплекса обычно имеют многоотраслевое хозяйство. На индустриальную основу поставлено производство мясомолочной продукции, свиноводство и птицеводство.
Основой оценки и прогноза состояния ГЭС ЛПР является метод функционального зонирования территории. Он представляет собой пространственную дифференциацию территории по различным типам хозяйственной деятельности человека и отражает структуру землепользования. Для каждого типа землепользования характерна определенная техногенная нагрузка, и можно априори утверждать, что разные типы использования земель, разная интенсивность такого использования будут приводить к формированию специфических ГЭС с определенными геохимическими, ландшафтными и инженерно-геологическими характеристиками. Отнесение участка к той или иной категории позволяет с большой достоверностью судить о процессах, в нем протекающих, и эффективно разрабатывать наблюдательную систему мониторинга, выбирая наиболее информативные параметры для наблюдения. По результатам зонирования на топографической основе строится карта функционального зонирования. На данном уровне основное содержание карты определяется характеристиками на уровне типов, подтипов и видов. В качестве наиболее общей таксономической единицы целесообразно выделение трех рядов функционального использования, различающихся направлением человеческой деятельности [142]. К первому ряду относятся территории с позитивным влиянием человека на окружающую среду. Это природоохранные территории, в границах которых законодательно предусмотрено сохранение свойственных этой территории природных процессов и явлений, невмешательство в естественные циклы развития. Ко второму ряду относятся территории с нейтральными отношениями между обществом и природой. Это площади экстенсивного ведения: хозяйства в силу низких природных ресурсов, экономической нецелесообразности освоения, а также территории, непригодные для использования в народном хозяйстве в силу высокой природной пораженности неблагоприятными современными геологическими процессами. Развитие таких территорий идет по природно-экстремальному циклу. Наиболее значительная доля приходится на третий ряд, объединяющий территории с негативным влиянием человеческой деятельности на природу - территории активной хозяйственной деятельности, прямого долгосрочного использования или изъятия и переработки природных ресурсов, а также создания мест проживания, систем жизнеобеспечения, транспорта, связи и т.п. Здесь природные циклы частично или существенно трансформированы [142].
Тип выделяется по форме человеческой деятельности, при этом существуют особенности выделения типов в пределах каждого из трех рядов. Типы, выделенные внутри первого ряда, отличаются объемом охраняемых объектов (только водоем, только лес, только животный или растительный мир, комплекс сред, все среды). Типы, выделенные внутри второго ряда - по объему и причинности непригодных земель. Типы третьего ряда различаются объемом природных сред, прямо или косвенно подвергающихся воздействию человека [142]. В первом приближении можно выделить три уровня: поверхностных (лесохозяйственный, сельскохозяйственный, транспортный типы), приповерхностных (селитебный, промышленный, геологоразведочный типы) и глубинных (горнодобывающий, водохозяйственный типы) техногенных изменений.
На территориях лесохозяйственного типа структура ландшафтов наиболее близка к естественной. Объем нарушений ограничен и касается растительности, а так же уровня и состава грунтовых вод. На территории сельскохозяйственного типа к нарушениям двух перечисленных природных тел добавляется деформация почвенного покрова. Процессы урбанизации и добыча полезных ископаемых наиболее деструктивно действует на ландшафт, трансформируя в различной степени все природные тела (растительность, воды, почвы, рыхлые образования, литогенную основу коренного ландшафта) [142].
Подтипы выделяются в пределах типов, характеризуются одинаковой направленностью и характером взаимодействия человека со средой, но отличаются интенсивностью этого взаимодействия для третьего ряда; интенсивностью природоохранных мероприятий для первого ряда; интенсивностью ведущих неблагоприятных процессов для второго ряда. Виды выделяются в пределах подтипов по частной специализации того или иного подтипа, определяемой технологией, составом природных ресурсов, местными природно-экономическими особенностями (например, в земледельческом подтипе выделяются пашни, сады и плантации многолетних культур).
Разные типы заведомо не равнозначны по площади их физического выявления. Можно выделить ярко выраженные площадные типы (лесохозяйственный, сельскохозяйственный), линейные (транспортный), локальные (селитебный, промышленный).. Площадь не влияет на отнесение объекта к той или иной таксономической единице и имеет значение только при отображении на карте: площадным или внемасштабным знаком [142].
Территории того или иного типа (подтипа) хозяйственного освоения выделяются по преобладанию одного из них. Площадь, занимаемая картируемым типом должна составлять не менее 60%. В случае частого чередования (перемежаемости) двух типов использования, занимающих не менее 30% каждым, выделяются территории смешанного хозяйственного освоения.
Техноструктура и функциональное зонирование территории Сокольско-Ситовского месторождения
Описываемая территория в геолого-тектоническом отношении приурочена к Воронежско-Елецкому антиклинарию и характеризуется двухъярусным строением. Нижний ярус представлен сложнодислоцированными и метаморфизованными породами кристаллического фундамента. Поверхность фундамента ступенчато погружается в северо-восточном направлении с уклоном от 2-3 до 4—6 м/км. Глубина залегания докембрийских пород в районе г. Липецка фиксируется на отметке 54,0м. Верхний ярус отделен от нижнего резким угловым и стратиграфическим несогласием. Представлен комплексом осадочных отложений палеозоя, мезозоя и кайнозоя. Породы верхнего яруса аналогично нижнему погружаются на северо-восток. Кайнозойский структурный комплекс на описываемой территории представлен неоген-четвертичным структурным этажом, отвечающим неотектоническому этапу развития, в течение которого был сформирован современный рельеф. Структурой первого порядка является Окско-Донская впадина, соответствующая Окско-Донской равнине, на которой расположен исследуемый район. Эта структура является зоной аккумуляции неогеновых и четвертичных отложений. В среднем поверхность Окско-Донской впадины ниже поверхности Среднерусской антеклизы (правобережье Воронежа) на 50-60 м. Мощность выполняющих ее неоген-четвертичных отложений достигает 60м. Впадина характеризуется слабым расчленением и пологими формами современного рельефа. По отношению к палеозойской структуре, Окско-Донская впадина является наложенной и хорошо согласуется со структурным планом докембрия. В пределах впадины выделяются структуры II порядка.
В нижнем плиоцене, в период формирования усманских отложений, область регионального прогибания Окско-Донской равнины достигает максимальной ширины. Опускание продолжалось на протяжении всего плиоцена, широкие долины заполнялись кривоборским аллювием. В четвертичное время рельеф и речная сеть района наследуют основные черты позднеплиоценовой структуры. Об этом свидетельствует факт вложения нижне- и среднечетвертичного аллювия в глубокие средне-кривоборские врезы долины р. Воронеж.
Для понимания геологического строения изучаемого объекта необходимо было учесть всю информацию и по полезной толще. Известняки как порода, относительно легко подверженная растворению водой, очень удобны для использования в целях структурной реконструкции. В периоды континентальных перерывов формирующейся на карбонатных породах рельеф особенно тесно связан с тектоническими структурами и, прежде всего, с зонами деформаций и трещиноватости. Последние, контролируя подземную циркуляцию вод, определяя их транзит, области питания и разгрузки, со временем определяют и поверхностный сток, а, следовательно, и распределение фаций континентального осадконакопления. Изученная территория в геологическом отношении является частью Сокольско-Ситовского месторождения известняков, приуроченного к северозападному крылу Добровского структурного носа и юго-восточному склону Трубетчинского прогиба, являющимися структурами более высокого порядка на северо-восточном склоне Воронежской антеклизы В западной части район месторождения пересечен крупной структурной Воронежско-Ряжской линией, совпадающей с бортами древней долины р. Воронеж, а в неотектоническом плане она разграничивает Средне-Русскую антеклизу и Окско-Донскую впадину [61].
По данным бурения скважин и документации карьеров в пределах месторождения выделяется ряд трещинных зон северо-восточного, меридионального и северо-западного простирания, которые вероятно являются оперяющими трещинами Воронежско-Ряжской структуры. Отмечаются три основные группы трещин и трещинных зон: горизонтальные, вертикальные и субвертикальные.
Группа горизонтальных трещин представляет собой слоевые (пластовые) трещины отдельности, мощностью не более 5 см, редко 15 см. Плоскости трещин ровные, иногда шероховатые, с глинистыми примазками. Маломощные трещины обычно пустые, крупные (5-15 см) выполнены глинисто карбонатным материалом с щебнем известняка. Частота встречаемости этих трещин в нижней части разреза через 0,5-1,0 м, в верхней - через 0,3-0,5 м, достигая до 5-6 м на 1 п.м.
Вертикальные трещины и трещинные зоны образуют четыре системы. Северо-восточная система структурных линий самая распространенная, имеет азимуты падения СЗ 290-330 и ЮВ 95-125, углы 75-85. Эти линии значительны по ширине (3-40 м) и протяженности (600-2150 м). Субмеридиональные структурные линии от вышеописанных отличаются меньшей мощностью (10-25 м) и большей протяженностью (350-3400 м). Азимут падения ВЮВ 80-110, угол 75-85.
Северо-западная система структурных линий отмечается большей крутизной падения к северо-востоку и юго-западу. Азимут падения СВ 40-65, ЮВ 240, угол падения 75-90. Ширина зон 5-40 м, протяженность 800-2300 м. Широтные структурные линии имеют азимут падения Ю, ЮЗ 160-180, угол 80-85. Ширина зон 10-35 м, протяженность 1300-3250 м. В забоях действующих карьеров все описанные выше структурные линии имеют более мелкие аналоги той же ориентировки. Вертикальные трещины часто секут весь уступ, широко развиты в известняках Лебедянского горизонта и IV-II пачках елецкого горизонта. Система трещин северо-восточного простирания с азимутом падения 280-330 и углом 72-85 наиболее распространенная (одна трещина на 5 п.м.). С этими трещинами часто связаны карстовые зоны. Ширина трещин 0,5-5 м. Система трещин северо-западного простирания с азимутом падения СВ 20-80 углом 75-88 отмечается реже, одна трещина на 10 п.м. Эти трещины часто ступенчатые или сквозные рассекают все литологические разности. Ширина трещин 1-5 м.
Система субмеридиональных трещин в известняках имеет подчиненное значение (одна трещина на 90 п.м.). Азимут падения 80-100, угол падения 80-90. Трещины маломощные 1-850см, редко 15м, выполнены дробленым карбонатным материалом с незначительной примесью песчано-глинистого материала. Система субширотных трещин с азимутом падения Юг 180 и углом 80-85 развита слабо (одна трещина на 30 п.м.), прослеживается обычно на 7-10 м. Ширина трещин в верхней части обычно 20 м, с глубиной сокращается до 2-3 см. Характер заполнения тот же, что и в вышеописанных. Система пологопадающих трещин весьма редко встречается. Азимут падения ЮЗ 190, угол 35-40, прослеживаются на 3-5 м, обычно маломощные, открытые.
Наряду с вышеописанными крупными трещинами, отмечаются более мелкие вертикальные трещины, секущие, как правило, 1-2 пласта, широко развиты в известняках IV пачки елецкого горизонта и в известняках Лебедянского горизонта. Ширина их меняется от 0,5 до 20 см. Трещины обычно зияющие, в верхней части заполнены глиной. Ориентировка трещин разнообразная, но преобладает северо-восточная система.
Особенности геоэкомониторинга зон влияния горнодобывающих предприятий
Актуальность рассматриваемой проблемы определяется несовершенством существующей системы мониторинга в государственном масштабе. Организацию и осуществление экологического мониторинга обеспечивают в пределах своей компетенции в соответствии с законодательством Российской Федерации и законодательством субъектов Российской Федерации специально уполномоченные федеральные органы исполнительной власти -Министерство природных ресурсов Российской Федерации, Федеральная служба России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, Федеральная служба земельного кадастра России, Министерство сельского хозяйства Российской Федерации, Государственный комитет Российской Федерации по рыболовству и другие органы исполнительной власти. Министерство природных ресурсов российской Федерации: — координирует деятельность федеральных органов исполнительной власти по организации и осуществлению экологического мониторинга; — согласовывает методические и нормативно-технические документы федеральных органов исполнительной власти по вопросам организации и осуществлению экологического мониторинга; — обеспечивает с участием заинтересованных федеральных органов исполнительной власти и органов исполнительной власти субъектов Российской Федерации совместимость информационных систем и баз данных о состоянии окружающей среды, а также создаёт условия для формирования и защиты государственных информационных ресурсов в этой сфере. Следует отметить, что в рамках деятельности федеральной службы России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды в 1999 году создан Единый государственный фонд данных о состоянии окружающей природной среды, её загрязненности, основная задача которого накопление и сохранение вышеназванной информации в целях обеспечения такой информацией заинтересованных лиц и организаций. Единый государственный фонд данных представляет собой упорядоченную, постоянно пополняемую совокупность документированной информации, получаемой в результате деятельности Федеральной службы России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды и других федеральных органов исполнительной власти, их территориальных органов, физических и юридических лиц смежных с ней областей. Нами предлагается иерархия и структура ГЭМ, сопровождающаяся собственными целями и задачами исследований на каждом иерархическом уровне. Целью организации эколого-геологического мониторинга является получение достоверной и оперативной информации о состоянии компонентов природной среды в интересах обеспечения потребностей государства, юридических и физических лиц. Предлагается четырехуровневая иерархическая структура мониторинга, со своими собственными целями и задачами на каждом уровне. ГЭМ Федерального уровня предполагает следующий порядок действий: - организация и проведение наблюдений за компонентами природной среды, формирование базы данных интерактивного типа; - комплексная оценка состояния всех компонентов системы, разработка методов и принципов ее управления, прогноз и предотвращение кризисных ситуаций, определение приоритетных направлений природоохранной деятельности; - информационное обеспечение федеральных органов всех уровней для планирования государственной деятельности; - осуществление государственного контроля в области рационального природопользования. Территориальный или региональный уровень ГЭМ осуществляет аналогичную деятельность в масштабах отдельных регионов. Его специфика заключается в учете природных условий, климата и геологического строения отдельных регионов. Муниципальный ГЭМ осуществляет наблюдение, оценку, прогнозирование и контроль за состоянием ГЭС городского или районного уровня, включающих в качестве элементов отдельные территории и предприятия. Локальный или пообъектный ГЭМ является своего рода элементарной ячейкой в общей системе мониторинга. Его особенности связаны с конкретными условиями техногенной нагрузки, спецификой технологических циклов, градостроительной экологией, наличием выбросов и их токсичностью, объемами промышленных и бытовых отходов и т.п. Все уровни мониторинга должны быть объединены методом геоинформационных систем в единую постоянно действующую модель. Она является диагностической системой, позволяющей получать оперативную информацию о состоянии компонентов природной среды в любой точке в различные моменты времени. Из всех видов хозяйственной деятельности человека горнодобывающая промышленность оказывает наиболее существенное техногенное воздействие на природную среду. Для извлечения полезных ископаемых перемещаются сотни миллиардов тонн вскрышных пород. Геологическая деятельность человека превосходит по мощи природные процессы и приводит к изменениям среды, по своим масштабам соизмеримым с последствиями крупных природных катастроф. Территории, на которые распространяется влияние горнодобывающих предприятий можно рассматривать как геоэкологические системы, включающие элементы техносферы, а так же географическую среду и биоту в пределах зоны влияния, причем геологическая среда рассматривается как подсистема географической. Сохранение баланса природных составляющих и техногенного воздействия возможно при разработке методов управления формирующимися природно техническими системами. Одним из подобных методов является геоэкологический мониторинг. Он представляет собой систему постоянных наблюдений, оценки, прогноза и управления элементами природной среды и техноструктуры предприятия. По объектам наблюдения геоэкологический мониторинг является подсистемой мониторинга окружающей среды и, в свою очередь так же является комплексным, включая в качестве составных элементов мониторинг горных пород, геодинамический, геоморфологический, гидрогеологический, геохимический, ландшафтный, мониторинг атмосферы и медико-биологический мониторинг. По масштабному уровню наблюдений мониторинг горнодобывающих природно-технических систем (МГПТС) относится к низшему иерархическому уровню детального мониторинга и может быть включен в качестве элемента в муниципальные системы мониторинга (городские или районные).
