Введение к работе
Актуальность темы. Перспективы освоения минеральных ресурсов Сибирской платформы связаны с разработкой алмазных месторождений и поисками надежных источников углеводородного и химического сырья. Опыт освоения региона сопряжен с оценкой геокриологических условий и выявлением факторов, формирующих температурный режим многолетнемерзльгх пород (ММШ.
В настоящее время на карьерах алмазодобывающей промышленности, в связи с увеличением их глубины, остро встал вопрос захоронения и утилизации дренажных вод. С экологической точки зрения разработка глубоких горизонтов возможна только при правильном решении задач гарантированно безопасного складирования рассолов (криопэгов) в глубокие горизонты, в том числе и в мерзлую толщу.
Все вышесказанное предопределило актуальность темы многолетних исследований в пределах Якутской алмазоносной провинции.
Цель и задачи работы - выявить основные особенности формирования температурного поля горных пород верхней части криолитозоны; оценить влияние природно-геологических и техногенных факторов на температуру ММП и определить подходы к районированию по одному из геотермических критериев.
Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:
систематизировать, обобщить и проанализировать имеющиеся данные о температуре ММП;
определить и оценить факторы, влияющие на температуру ММП и формирующие безградиентную зону;
уточнить известные и вскрыть новые закономерности формирования температурного режима верхних горизонтов криолитозоны (мерзлой толщи) в границах разных морфоструктур рельефа;
проследить динамику температурного режима ММП в процессе техногенеза и оценить его влияние на тепловое состояние горных пород.
Методика исследований и фактический материал. В ходе решения поставленных задач использовался комплекс общепринятых методик, применяемых в региональных геокриологичес -ких исследованиях (Полевые..., 196I; Методика мерзлотной съемки, 1970, 1979; Методические указания..., 1977 и др.). Содержание исследований и методики на участках определя -лись наличием горных выработок и их типом.
Одним из основных методов был геотермический, вклю -чающий как разовые, так и режимные наблюдения за температурой горных пород в скважинах (Балобаев и др., 1977). В пределах рассматриваемой площади, начиная с 1980 года, геотермические исследования проведены на 17-ти участках, расположенных в различных ландшафтно-геологических условиях.
Основные результаты, изложенные в работе, были полу -чены в ходе реализации программ геокриологических исследований лаборатории региональной геокриологии Института мерзлотоведения СО РАН по темам 3.7.1.2; 3.7.2.2; 4.2.1 и хоздоговорных работ с Чернышевской, Ботуобинской, Айхальской экспедициями ПГО "Якутскгеология", Мирнинской экспедицией ПНО "Якуталмаз" и институтом "Союзгаэпроект" (г.Киев).
Научная новизна. Собран, систематизирован и обобщен имеющийся фактический материал по геотермическим условиям криолитозоны Якутской алмазоносной провинции. Выявлены особенности формирования температурного поля горных пород в пределах основных морфоструктур рельефа и определено влияние на него природных и геологических факторов. На базе материала натурных наблюдений в верхней части криолитозоны установлено наличие особой зоны непостоянных геотермичес -ких градиентов.
Впервые для Якутской алмазоносной провинции осуществлено ранжирование температуроопределяпцих факторов. Выяв -лены участки локального изменения температуры горных пород и произведено районирование изученной территории по температурным условиям.
На примере трубки Удачная дана оценка влияния фактора техногенного воздействия на динамику температурного поля горных пород участков интенсивного промышленного освоения.
Результаты проведенных исследований позволили сформулировать следующие защищаемые положения:
-
По особенностям формирования температурного поля горных пород в верхней части криогенной толщи Якутской алмазоносной провинции выделяется зона непостоянных геотер -мических градиентов, возникающая в результате сложного взаимодействия основных температуроформирующих факторов экзо-и эндогенного характера на фоне малых значений внутризем -ного теплового потока и близкозалегающих высокотеплопрово-цных пород.
-
Температурный режим мерзлой толщи формируется под непосредственным влиянием факторов, формирующих температуру поверхности Земли, среди которых ведущими являются ха -рактер поверхностного увлажнения, мощность, дисперсность и льдистость покровных суглинков.
-
По геотермическим условиям с учетом геолого-тектонического строения и средней региональной температуры горных пород в пределах осваиваемой части провинции выделяются 3 подрайона и 2 сектора.
-
В результате техногенных нарушений поверхности естественное температурное поле мерзлой толщи трансформируется неоднотипно: в верхней части бортов карьера происходит боковое охлаждение горных пород; в отвалах вмещающих пород температурное поле стратифицировано сложно; стабилизация его определяется исходными температурными параметрами; при захоронении дренажных вод в мерзлую толщу значительного повышения температуры не происходит, однако, мерзлые горные породы активно трансформируются в мокромороэные.
Практическое значение и внедрение. Полученные геотермические данные, характеризующие температурные условия про-мышленно осваиваемых территорий и трасс линейных сооруже -ний, нашли практическое применение в деятельности научно -производственных организаций и ряда экспедиций ИГО "Якутск-геология", ПНО "Якуталмаз", институтов "Союзгазпроект" и "НИИттроалмаз".
Публикации и апробация работы. Основные положения диссертации нашли отражение в 10 публикациях и доложены на
ряде научных конференций и совещаний, в том числе на: У юбилейной конференции научной молодежи ИЫЗ СО РАН (Якутск, 1962); конференции по "Корреляции отложений, событий и процессов антропогена" (Кишинев, 1986); Всесоюзной научной конференции "Географические проблемы районов нового освоения" (Тюмень, 1986); ХП (Иркутск, 1989) и ХШ (Томск, 1991) совещаниях по подземным водам востока СССР; научно-техническом совещании "Гидрогеологические проблемы и опыт защиты горных выработок от подземных рассолов" (Мирный, 1989); совещании по охране окружающей среды (Якутск, 1991); конференции "Рациональное природопользование в криолитозоне" (Якутск,1990); расширенном заседании Научного Совета пр. криологии Земли (Москва, 1992); У (Норвегия, 1988) и УІ (Китай, 1993) международных конференциях по мерзлотоведению.
Личный вклад автора.. В диссертации изложены результаты собственных исследований, проведенных с I960 по 1993 годы. Приведенные в работе рисунки, таблицы, карты и приложения составлены и выполнены самостоятельно. При использова -нии данных других исследователей сделаны ссылки на первоисточники.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложе -ний. Общий объем рукописи 169 страниц. Текстовая часть из -ложена на 124 страницах, иллюстрирована 50 рисунками и 12 таблицами. Список литературы включает 117 наименований,приложений 9.
