Людська діяльність як геологічний фактор

Руйнація верхніх шарів земної кори на території України здійснюється при проходженні шахт, кар’єрів, тунелів, прокладанні каналів, ритті котлованів, сільськогосподарській діяльності тощо. Поява на глибині великих порожнин об’ємом у мільйони кубічних метрів і обрушення покрівлі над ними призводить до утворення на земній поверхні проваль, діаметром більше ніж 60 – 100 м. Подібні явища спостерігаються в Донбасі, на Криворіжжі, Закарпатті та інших місцях.

Іншою формою руйнування літосфери є розроблення родовищ нафти, газу, підземних вод. Унаслідок цього відбувається зниження щільності продуктивних шарів і просідання порід над ними, яке проходить поступово й часто супроводжується невеликими землетрусами, магнітуда яких іноді сягає 4 – 6. На поверхні вони можуть спричинити руйнування будівель й споруд. Так, відкачування артезіанських вод у Мехіко (Мексика) призвело до опускання земної поверхні на 8,5 м. Це стало причиною руйнування великої кількості будівель. Просідання кровлі карстових порожнин, що утворилися у соляних шахтах комбінату «Артемсіль» спричинило до руйнування будівель та споруд у м. Соледар на Донеччині. Просідання виникають і при довготривалих додаткових навантаженнях на поверхню суші. Такі навантаження можуть зумовлюватися будівництвом великих кількостей споруд, гребель, водосховищ. Під спорудами утворюються зони стискання й зсуву. Глибина зон просідання вимірюється від 2 до 50 м. Унаслідок просідань під містами утворюються пониження рельєфу чашоподібної форми, які облямовуються на зовнішньому боці кільцевими зонами піднять. Значні порушення спостерігаються в межах водосховищ, де величезні маси води зі значною силою давлять на ложе водосховища, викликаючи ущільнення порід під ним.

Перероблення мінеральної сировини, розміщення розкритих порід і промислових відходів. У процесі перероблення та використання мінеральної сировини значна частка її розсіюється, збагачуючи поверхневі шари земної кори тими або іншими хімічними елементами та сполуками. За підрахунками фахівців у найближчі 30 – 40 років у складі поверхневих відкладів промислових регіонів вміст заліза підвищиться у 2 – 4 рази, свинцю – у 10 – 12, ртуті – у 100, арсену – у 200 разів.

Практична діяльність людини викликає у більшості випадків розсіювання хімічних елементів. Натомість природні процеси часто концентрують їх в одному місці у вигляді родовищ корисних копалин. Розсіювання металів на поверхні Землі відбувається набагато швидше ніж формуються нові родовища. Розсіюється більшість металів, а накопичуються лише деякі з них (золото, срібло, залізо, поліметали, мідь й ін.). Значна частина продукції, що виробляється людиною та її побутових і біологічних відходів з часом переходить у антропогенні відклади (грецьк. антропос – людина).

Антропогенні відклади залежно від призначення, характеру перероблення мінеральної сировини і вилучення гірських порід поділяються на гірничі відвали, будівельні ґрунти, промислові та господарсько-побутові відходи, відклади штучних водоймищ.

За характером накопичення виділяють насипні та наливні антропогенні відклади.

Гірничі відвали накопичуються біля шахт і кар’єрів, що проводять розроблення руд, вугілля, нерудної сировини. Біля шахт зазвичай виростають пагорбкові форми рельєфу, що складаються з пустих розкривальних порід, які вміщують деяку кількість промислово цінних мінералів. На вугільних родовищах такі відвали мають назву териконів (лат. тerra – земля, порода; conicus – конічний), висота яких сягає десятків метрів. Крупніші насипні форми рельєфу виникають біля кар’єрів. Іноді вони нагадують невеликі гірські гряди, що складаються з багатьох пагорбів пустої породи, які злилися між собою. Частина розкривної породи використовується як будівельний ґрунт.

Будівельні ґрунти – це спеціально або сукупно видобуті сипучі породи (пісок, гравій, галька), які без додаткового перероблення застосовуються для будівництва будівель і споруд, дамб, гребель, залізничних насипів, шосейних доріг, намиву пляжів та ін.

До будівельних матеріалів належать вироби, отримані у процесі попереднього перероблення уламкових (бетон, розчин), карбонатних (цемент, вапно) та інших гірських порід. З них будуються різні побутові та промислові споруди.

Промислові та ґосподарсько-побутові відходи складаються із золи, шлаків, металевої і дерев’яної тирси та стружок, відходів збагачувальних фабрик, сміттєзвалищ, кладовищ, могильників, зруйнованих будівельних конструкцій та ін. Товщина «культурного» (антропогенного) шару часто досягає 2 – 3 м і більше.

Відклади штучних водоймищ. Створені людиною водосховища, ставки та інші водоймища за геологічною діяльністю можуть не відрізнятися від природних озер. Тут також відбувається руйнування берегів, а на дні накопичуються уламкові, хемогенні й органогенні осадки.

Процесами урбанізації охоплені всі країни світу. За розрахунками вчених через 150 років майже 1/3 частина планети буде заселена міським населенням. Будівництво міст і промислових об’єктів потребує великої кількості будівельних матеріалів, родовища яких найчастіше вишукують поблизу будівельних комплексів. Експлуатація цих родовищ часто дуже змінює приміський рельєф. З освоєнням нових територій розширюються мережі залізничних та автомобільних шляхів, для чого споруджують насипи, будують мости, проходять тунелі.

Усе більше стає орних сільськогосподарських угідь, на яких інтенсивно застосовуються хімічні та органічні добрива, засоби боротьби зі шкідливими рослинами, комахами, хворобами сільськогосподарських культур. При цьому на величезних площах руйнується шар верхніх антропогенних (четвертинних) відкладів, замулюються невеликі річки, а штучні, часом дуже шкідливі сполуки, забруднюють ґрунти і підземні води.

Збільшується вплив людини й на геологічну роботу моря. Внаслідок зменшення річкового стоку знижуються рівні морів, що у свою чергу призводить до підвищення соленості цих вод і зміни їх органічного світу. Останнім часом усе частіше спостерігаються витоки нафти з танкерів, трубопроводів, свердловин.

Таким чином, людина, змінюючи природні ландшафти на техногенні, розкриваючи надра та вилучаючи з них різні корисні копалини, забруднюючи навколишнє природне середовище, впливає на хід екзогенних геологічних процесів, уповільнюючи або пришвидшуючи як їх руйнівну, так і творчу роботу. Всіма цими проблемами займається техногенна геологія.

Техногенна геологія – це сучасний геологічний напрям, що розробляє проблеми керування процесами дії людської цивілізації на геологічне середовище. Вона вивчає питання закономірностей змін у земній корі внаслідок діяльності людей, спрямованої на вилучення, перерозподіл та створення нових сировинних ресурсів, а також на охорону надр.

Основні напрямки техногенної геології:

1) створення методів і технічних засобів для підготовки техногенних родовищ до розроблення;

2) пошуки та розвідка штучних родовищ (на базі працюючих або закритих підприємств);

3) розроблення методів і засобів керування сучасними геологічними процесами;

4) пошуки й розвідка родовищ підземних, шахтних та промислово забруднених вод, що використовуються як гідромінеральна сировина (для вилучення промислово цінних хімічних елементів).

Техногенні родовища – це скупчення мінеральних речовин на поверхні Землі, в надрах або в гірничих виробках, які утворилися внаслідок їх виділення з геологічного масиву у вигляді відходів гірничого, збагачувального, металургійного й інших виробництв і придатне за їх кількістю і якістю до промислового використання. До техногенних родовищ належать відвали, що утворюються в процесі видобутку корисних копалин, хвостосховища збагачувальних фабрик, золо- та шлаковідвали теплових електростанцій (ТЕС), складовані відходи металургійного й інших виробництв, шахтні води, стоки хімічних заводів і т. ін. Техногенні родовища – унікальне джерело численних рідкісних та розсіяних елементів. Наприклад, основне джерело для отримання германію – золи ТЕС; ренію – пилвипалення молібденових концентратів; селену і телуру – відходи перероблення сульфідних мідних руд, а кадмію, талію, індію – поліметалічних руд; галію – відходи переробки бокситів та нефелінів. Актуальність розроблення техногенних родовищ постійно зростає.

На території України найбільші техногенні родовища сформувалися внаслідок діяльності підприємств чорної й кольорової металургії, хімічної, вугільної, енергетичної та інших видів промисловості. Пошуково-прогнозні роботи українського підприємства «Геопрогноз» показують, що навіть за рахунок розроблення невеликої частини (бл. 10%) вітчизняних техногенних родовищ Україна може задовольнити свої потреби у Sc, Ga, Y, Ta, Nb, Hg, Cs – на десятки і сотні років, а у Pb, Zn, Cu, V, Zr, Au, Ag, Li – на 10 – 25% щорічно. Забрудненість підземних вод промисловими стоками, супутніми розсолами нафтогазових промислів, шахтними водами у вуглепромислових районах (Донбас, Львівсько-Волинський басейн), існування природних гідрогеохімічних аномалій з високими концентраціями цінних хімічних елементів, а також високий уміст останніх у промислових водоймищах-накопичувачах ставить на порядок денний використання природних та техногенно-забруднених вод як гідромінеральної сировини (промислових вод).

Промислові води – це підземні й поверхневі водні розчини, з яких технологічно можливо й економічно вигідно вилучати цінні хімічні елементи і сполуки. Оскільки технологічні можливості та показники економічної рентабельності постійно змінюються, то кондиції, що характеризують промислові води за якісним і кількісним складом цінних компонентів, постійно зменшуються. З гідромінеральної сировини корисні компоненти вилучають у різних країнах: у США – Rb, Li, Br, I, B, W, K, Mg, U; в Італії – B, NH₄; у ФРН – Rb і Cs; у Франції – Li; в Ізраїлі – Li, Br, Rb, K. В Україні – Br, I видобувають з морської води (Крим, м. Саки). Але існує багато районів, де води (й особливо підземні) можуть слугувати кондиційною гідромінеральною сировиною. Це стосується і «нафтових» вод, які можуть бути промисловим джерелом Li, Rb, Cs, Br, B, Na, Sr та інших елементів.