Общая и горная минерагидрологня как новые подразделы естественно-технических наук Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

УДК 622. 556

ОБЩАЯ И ГОРНАЯ МИНЕРАГИДРОЛОГИЯ КАК НОВЫЕ ПОДРАЗДЕЛЫ ЕСТЕСТВЕННО-ТЕХНИЧЕСКИХ НАУК

GENERAL AND MINING MINERAL HYDROLOGY AS NEW SUBSECTIONS OF NATURAL AND TECHNICAL SCIENCES

Г.В. Секисов, Институт горного дела Дальневосточного отделения

Российской академии наук, г. Хабаровск

alexsoboll@mail.ru

G. Sekisov, Mining Institute, Far Eastern Branch, Russian Academy of Sciences, Khabarovsk

Публикация посвящена постановке и пилотному обоснованию состава новых разделов системного комплекса горно-геологических наук под общим термином «минерагидрология», а также ее подраздела — «горная минерагидрология». Выделены и понятийно-терминологически определены составляющие базовые категории. Установлены структурированные составы минерагидрологии, как своего рода «материнской» науки и как нового раздела горных наук — «горная минерагидрология».

Показаны основные смежные научные дисциплины данного раздела, а также смежные науки общей минерагидрологии.

При этом в составе общей минерагидрологии выделена «минераокеанология», а в ее составе — «горная минераокеанология»; отмечена их взаимосвязь с рядом смежных наук, в частности, с океанологией, гидрологией, геологией, недропользованием и др.

Ключевые слова: наука; горные науки; гидросфера; минерагидрология; минеральные ресурсы гидросферы; водоемы; океанология и минераокеанология; горная минерагидрология

The publication is devoted to the statement and pilot justification of the new sections of the complex system of geological sciences under the general term «mineral hydrology» and its subsection — «mining mineral hydrology». The basic categories are pointed out and conceptually and terminologically defined. The structured compositions of mineral hydrology, as a kind of «mother» science and as a new part of mining sciences — «mining mineral hy-drology» is determined.

The main related scientific disciplines in this section as well as related sciences of general mineral hydrology are shown.

At the same time, in the content of general mineral hydrology, the «mineral ocean hydrology» is distinguished and it includes «mining mineral ocean hydrology»; their relationship with a number of adjacent sciences is underlined, in particular, with oceanology, hydrology, geology, subsurface use and others

Key words: science; mining sciences; hydrosphere; mineralogy; mineral resources of hydrosphere; water bodies; ocean hydrology and mineral ocean hydrology; mining mineral hydrology

Все большее значение для обеспечения жизнедеятельности человека приобретает увеличение рационального использования минеральных ресурсов гидросферы. Это обусловлено, по крайней мере, тремя основными причинами во взаимосвязи:

1) неуклонным увеличением объемов потребления минеральных ресурсов во все распространяющихся областях промышленного и непромышленного производства;

2) последовательным сокращением благоприятных для освоения ресурсов зем-

ной суши, что наблюдается и в условиях нашей страны;

3) отсутствием необходимых запасов ряда востребованных в России полезных ископаемых и в их числе — марганца, хрома, алюминия (получаемого на основе бокситов), редких земель, урана и некоторых других, находящихся в недрах суши континентов и островов.

В этих условиях актуальность приобретает последовательное выявление и эффективное освоение минеральных ресурсов

гидросферы, которая, будучи прерывистой водной оболочкой Земли [2], является планетарным вместилищем всех типов природных вод. Многие из этих вод (рис. 1) представляют собой носителей разнообразных минеральных веществ и, прежде всего, полезных ископаемых.

Следует отметить, что основная масса гидросферной воды (около 98 %) заключена в Мировом океане и лишь порядка 2 % — в литосфере (подземные воды) [2].

На пове|жности Земли

континентов и островов (континентально-островные)

ВОДЫ ГИДРОСФЕРЫ ЗЕМЛИ

I

Континентально-морские

Г

речные озерные

воды артезианских бассейнов

прибрежные

1 лагунные

устьево-речные ПЛЯЖНЬ|е

внутренних морей дельтовые

мелководных шельфов

1

Мирового океана

океанов

собственно морей

гидрологические воды

свободные воды - подземные, литосферы и техногенные

нефтяные воды

Г

техногенные воды

шахтные

сточные

другие

Рис. 1. Схематическая типизация вод гидросферы Земли в аспекте типов водоемов

Самым масштабным по площади и глубине водоемом гидросферы является океан, средняя глубина его составляет 3794 м, в целом Мировой океан занимает около 71 % поверхности Земли [4].

Однако далеко не все (даже минерализованные) воды гидросферы на промышленном уровне содержат востребованные (на определенном этапе) минеральные вещества. В связи с этим, следует выделить в общей гидросфере минерагидросферу (минеральную гидросферу), представляющую собой еще более прерывистую водную оболочку Земли.

Океанические и собственно морские акватории являются планетарными вместилищами различных минеральных образований, также современной и перспективной

сырьевой базой нефтегазовой промышленности ряда стран и, в первую очередь, России. По данным, приведенным в [3], суммарная площадь российского шельфа (внутренних и окраинных морей) достигает 5,2 млн км2, основная ее часть (более 75 %) перспективна на выявление нефти и природного газа. Открываются месторождения углеводородов и ряда востребованных твердых полезных ископаемых в пределах масштабных зон Охотского и Японского, Карского и Баренцева и некоторых других морей, расположенных в пределах границ Российской Федерации. При этом весьма большие перспективы на выявление и освоение минеральных ресурсов связывают в нашей стране с изучением и освоением арктической обширной территории.

Существенное значение из океанических минеральных ресурсов приобретают и так называемые океанические отложения как осадочные образования на ложе океанов и морей [5], в их числе — терригенные, карбонатные накопления, как известковые биогенные отложения и, прежде всего, формированные илы, радиоляровые и диатомовые отложения, а на весьма больших глубинах — красные глубоководные глины.

Наиболее существенное значение для освоения имеют железо-марганцевые конкреции, локализующиеся на поверхности дна морей и океанов [1].

В пределах минеральной гидросферы целесообразно выделить по вещественному составу ее основные минеральные зоны, наделив их соответствующей терминологией (рис. 2).

МИНЕРАЛЬНАЯ ГИДРОСФЕРА (МИНЕРАГЦДРОСФЕРА)

комплексно-минеральная гидросфера

собственно минерагидросфера

акваминеральная гидросфера химэлёментная гидросфера

минералогидросфера

Рис. 2. Схема состава минеральной гидросферы в общевещественном отражении

При этом под минерагидросферой понимается рудоносная (в широком понимании термина «руда», лат. minera) — гидросфера; под минералогидросферой — минералоносная минеральная гидросфера (или «гидроминералосфера»); под химэлементной гидросферой — собственно элементноносная гидросфера, а под комплексно-вещественной минеральной гидросферой (или комплексно-вещественной гидросферой) — минеральная гидросреда

как носитель разных категорий минеральных веществ.

Минеральные ресурсы минеральной гидросферы весьма обширны и разнообразны, хотя ряд из них нельзя отнести к легкодоступным.

Минеральные ресурсы поверхностной гидросферы Земли [ 1 ] расположены в водоемах (рис. 3), разнообразных по масштабам, территориальности, физико-географическим условиям.

ВОДОЕМЫ ПОВЕРХНОСТНОЙ ГИДРОСФЕРЫ

Континентально-островные водоемы

внутренние моря

1

реки

озера устья рек

Водоемы океанические

морские

заливы

собственно океанические (океаны)

Континентально-морские водоемы

I I I I I

устья рек дельты рек лагуны прибрежно-мелководные зоны прибрежные (морские) морей шельфы

Рис. 3. Схема минеральных водоемов поверхности Земли

Данная система водоемов характерна и для минеральной гидросферы на территории России, особенно для ее Восточно-Российского региона.

Как известно, человечество использует гидросферу с древнейших времен, последовательно расширяя свое влияние на нее. В ближайшем будущем ее использование значительно возрастет.

Терминологически это можно выразить как «гидросферопользование», аналогично категориям «недропользование» и «минералопользование».

Детальное раскрытие состава данной категории требует отдельного рассмотрения, далеко выходящего за рамки данной статьи.

В составе гидросферопользования можно выделить ряд категорий, прежде всего, гидросферное ресурсопользование, а в его составе — категория «гидросферное минеральное пользование» («гидроминеральное пользование»). Исходный состав гидроминерального пользования схематически представлен на рис. 4.

ГИДРОМИНЕРАЛЬНОЕ ПОЛЬЗОВАНИЕ

i

Акваториальное минеральное пользование (акватерриториапьное минералопользование)

_1

I

акваминеральное пользование

т

акваминерало-пользование

Т-

1

Гидроминеральное недропользование (гидронедроминерапользование)

т

1

акваминера-пользование

химэлементное минеральное пользование

комплексно-минеральное пользование

Рис. 4. Схема состава гидроминерального пользования в аспекте средовещественности

Акваминеральное пользование — это пользование минеральными водами как поверхностными, так и подземными.

Акваториальное минерапользование — пользование минеральными ресурсами акваторий.

Акваториальное минералопользование — пользование собственно минералами акваторий.

Акваминерапользование — пользование как твердыми полезными ископаемыми акваторий, так и гидроминеральной среды в целом.

Учитывая современное состояние ре-сурсопользования, осуществление рационального, а тем более эффективного и разнообразного гидроминерального пользования требует высокоорганизованного системного научного и научно-технического обеспечения. В настоящее время такового, по-существу, нет и его необходимо создавать. Причем это должно осуществляться в единстве интеграционных и диф-

ференционных процессов, характерных для современной науки, в том числе для системного комплекса наук, в области гидрос-ферного ресурсопользования и тем более для минерагидросферного пользования.

При этом иерархически системный комплекс наук в области гидросферного минерального пользования должен включать ряд смежно-профильных наук, причем в соответствующем терминологическом выражении.

В качестве наиболее общей и в то же время основной науки предлагается определить и развивать науку «минерагидроло-гия».

Минерагидрология выдвигается и исходно обосновывается как многогранный и весьма важный системный субкомплекс естественных и технических наук о минеральных образованиях [6] и ресурсах минеральной гидросферы. Расположены они в донных и непосредственно придонных зонах разномасштабных природных водоемов

— от континентально-островных речных до (включительно) обширных океанических и собственно морских (рис. 3).

Минерагидрология должна формироваться и развиваться как новая, обширная и весьма актуальная наука, включающая серию смежных научных дисциплин, тесно взаимосвязанных между собой в своем проявлении, формировании, востребованности и развитии. В то же время она явится своего рода «полигоном» (и подлинно характерным примером) перманентной интеграции и дифференциации целого ряда профильно-смежных наук.

Её общий и сложно-комплексный объект — минеральные образования, минеральные ресурсы и различного рода минеральные объекты, размещающиеся на самом дне, непосредственно под ним, в природных разномасштабных водоемах (рис. 3), составляющих минеральные ак-вамассивы поверхностной гидросферы.

Комплексным является и предмет минерагидрологии, как системного субкомплекса наук, — о выделении, изучении, общей оценке, формировании, сохранении минеральных образований и объектов, нейтрализации вредных и опасных отходов и, что особенно важно, — о технологиях формирования, освоения и сохранения подводных минеральных объектов; методах их оценки.

Главная цель минерагидрологии, как системного субкомплекса наук, — надежное и своевременное научное и научно-техническое обеспечение выявления научно и практически значимых закономерностей; эффективного выявления, формирования, оценки, освоения и сохранения минеральных объектов; создания инновационных техники и технологии поточного производства минеральной продукции.

Целевые задачи данной науки немалочисленны. Не преследуя цели осуществления их полного охвата, представляем основные из них:

1) установление фундаментально-научного и практического значения закономерностей в области формирования при-

родных и техногенных гидроминеральных образований как фактических и потенциальных минеральных объектов;

2) теоретическое и практическое обоснование иерархически системно-комплексного формирования гидросферных минеральных объектов выявления, оценки и формирования;

3) создание и развитие научных основ эффективного освоения и сохранения ги-дросферных минеральных объектов;

4) разработка системного комплекса научных и практических востребованных классификаций минеральных объектов, средств и методов их оценки, освоения и сохранения;

5) создание научно-методических основ современной оценки эффективности функционирования гидросферного мине-ралопользования как в целом, так и его составляющих;

6) научное и научно-техническое обоснование создания инновационных технологий в области минерагидросферного пользования;

7) научное обоснование и разработка системно-комплексных моделей основного назначения как в целом, так и его составляющих.

Наиболее полный и предметно-исходный состав категории «минерагидрология» можно раскрыть лишь в объемном отражении на основе использования системы значимых признаков (аспектов). Этот методический подход применялся автором в ряде научных работ данного цикла, в частности в публикациях за последние годы [6; 7; 8].

К числу таких признаков, в первую очередь, относится пространственность, т.е. территориальность, временной фактор, предметная вещественность, количествен-ность и качественность, движение, назначение и др.

В аспекте общей территориальной локализации минеральной простран-ственности минеральных образований — исходный состав минерагидрологии (а не минералогии) схематически представлен на рис. 5.

МИНЕРАГИДРОЛОГИЯ

Континентапьно-островная минерагидрология

I

1 1

речная озерная устье-речная

(потомология)

минерагидрология океана

I

Т 1

морская морского океаническая шельфа

Континентапьно-морс'кая минерагидрология

дельтово-речная

1

заливов и проливов

лагунная

континентально-шельфовая

Рис. 5. Схема исходного состава минерагидрологии в аспекте территориальной локализации

минеральных образований

При этом одним из весьма важных составляющих общей минерагидрологии как «материнской» науки должен стать выделяемый нами системный субкомплекс горных наук, терминологически выражаемый категорией «горная минерагидрология».

Общий объект горной минерагидрологии — в целом минеральные ресурсы ми-нерагидросферы и их производственное назначение.

Предмет данной системно-комплексной науки весьма многогранен, является сложно-комплексным, включая, главным образом, выявление объективных закономерностей, выделение, формирование и оценку минеральных объектов и, прежде всего, месторождений; эффективное освоение минеральных объектов; надежное и безопасное сохранение природных и техногенных минеральных образований и объектов; инновационные горные технологии.

Общая цель горной минерагидроло-гии как специфической комплексной науки — создание, развитие и содействие реализации результатов фундаментально-научного и научно-технического обеспечения эффективного формирования, освоения и сохранения минеральных объектов минеральной гидросферы.

В составе горной минерагидрологии, которая в целом рассматривается как горно-геологическая наука, может быть выделен системный субкомплекс смежных наук.

Состав данного комплекса предстает многоликим, если выражать его объемно, с позиций системы основных признаков [6; 7; 8], а не односторонне, т.е. в плоскостном или линейном отражении.

Однако объемное раскрытие его состава становится предметом специального рассмотрения и серии отдельных публикаций. В связи с этим, состав горной минерагидро-логии, как исходной научной категории, представлен в отражении лишь некоторых основных признаков.

В частности, на рис. 6 схематически представлен состав данной науки в аспекте ее смежных научных дисциплин, относящихся в общем к системному комплексу горных естественно-технических наук [6].

В аспекте общей вещественности горная минерагидрология, как системный комплекс специфических горно-геологических и собственно горных наук, также предстает многоликой (рис. 7).

С позиций функционального назначения в составе горной минерагидрологии выделен ряд основных научных направлений (своего рода научных субдисциплин), которые схематически представлены на рис. 8.

Таким образом, минерагидрология (или минеральная гидрология) в объемном отражении представлена весьма широким системным субкомплексом современных и актуальных естественно-технических наук, в том числе и горно-геологического профиля.

'-ГШ

Общая горно-геологическая

Горная геологическая

Горная геофизическая ,,

Горная гидрогеологическая

Горная инженерно-геологическая

Горная Горная геохимическая минералогическая

ГОРНАЯ МИНЕРАГИДРОЛОГИЯ Горно-техническая

Г

Горные техники и оборудование

1

Горные приборы, приборостроение и инструменты

Механизация, автоматизация и роботизация горных работ

Горная естественно-техническая

Горная информационно-метрическая

Г

Горная инскюматика X

Горная

"I

Маркшейдерия

Горная

геометоия ,, кибеонетика Горная квалиметрия

Горные физико-географические науки

Горная физическая география

1

Горная

геоморфология

Горные науки о минеральных производствах и их территориальном размещении

Горные химические науки

1

Химия Химия взрыва минерального сырья и , готходов Химия горных пород

Горные науки^о технологиях акваминералопользования

пп

Технологии

Горно-технологическая

Горно-геоло-гические технологии

Горные науки о технологиях гидроминералопользования

I

освоения минеральных объектов Технологии формирования минеральных объектов

Технологии первичной переработки и обогащения минерального сырья

1

Технологии сохранения минеральных образований и объектов

Технологии изоляции вредных минеральных объектов

Горная физика

Горные физические науки

Физика взрыва

Горная теплофизика

Гидрофизика

Горная геомеханика

Рис. 6. Схема исходного состава общей горной минерагидрологии в аспекте смежных научных дисциплин

Нефтегазовая

Горных горючих ископаемых

ГОРНАЯ МИНЕРАГИДРОЛОГИЯ

Собственно нерудная

V

Минералорудная

Рудная

Акваминеральная

1 г

Строительных горных пород

Минералоносных россыпей

Комплекснорудная (металло-минералорудная) Металлорудная

Рис. 7. Схема исходного состава горной минерагидрологии (в аспекте общей вещественности)

Экономическая

Экологическая

ОРНАЯ МИНЕРАГИДРОЛОГИЯ

Энергетическая

Правовая

Техническая Технологическая

Социальная

Рис. 8. Схема общего состава горной минерагидрологии, представленного основными научными направлениями (в аспекте их фундаментального и практического назначения)

Данный системный субкомплекс наук необходимо неотложно формировать и последовательно развивать в целях современного фундаментального и прикладного научного и научно-технического обеспечения эффективного и безопасного освоения обширных минеральных ресурсов гидрос-

Список литературы_

феры Земли, расположенной в пределах границ нашей страны, включая её арктическую зону. Освоение этой зоны предусматривается специальной государственной программой в целях «развития экономического потенциала».

1. Батурин Г.Н., Дубинчук В.Г. Микроструктуры железомарганцевой конкреции океана. М.: Наука, 1989. 288 с.

2. Гидросфера. Горная энциклопедия. М.: Советская Энциклопедия, 1986. Т. 2.

3. Месторождения полезных ископаемых. Горные науки. Освоение и сохранение недр земли / под. ред. К.Н. Трубецкого. М.: Академия горных наук, 1997. 478 с.

4. Океан. Большая Российская энциклопедия. М.: Большая Российская Энциклопедия, 2013. Т. 23. 766 с.

5. Океанические отложения. Горная энциклопедия. М.: Советская энциклопедия, 1987. Т. 3. 592 с.

6. Секисов Г.В. Классификационное развитие структурированного состава горных наук // Вестник ЗабГУ. 2014. № 7. С. 39-48.

7. Секисов Г.В. Структурированный состав горной геофизики как современной горной науки // Вестник ЗабГУ. 2015. № 9. С. 21-27.

8. Секисов Г.В. Формирование междисциплинарного научного направления «Горнотехнологическая геомеханика» // Вестник ЗабГУ. 2015. № 3. С. 70-77.

List of literature_

1. Baturin G.N., Dubinchuk V.G. Mikrostruktury zhelezomargantsevoy konkretsii okeana [Microstructures of ferro-manganese nodules of the ocean]. Moscow: Nauka, 1989, 288 p.

2. Gidrosfera. Gornaya entsiklopediya [The hydrosphere. Mining Encyclopedia]. Moscow: Soviet Encyclopedia, 1986. Vol. 2.

3. Mestorozhdeniya poleznyh iskopaemyh. Gornye nauki. Osvoenie i sohranenie nedr zemli [Mineral deposits. Mining Sciences. The development and preservation of the earth's interior]; Under. Ed. K.N. Trubetskoy. Moscow: Academy of Mining Sciences, 1997, 478 p.

4. Okean. Bolshaya Rossiyskaya entsiklopediya [Ocean. Great Russian Encyclopedia]. Moscow: Great Russian Encyclopedia, 2013. Vol. 23. 766 p.

5. Okeanicheskie otlozheniya. Gornaya entsiklopediya [Ocean sediments. Mining Encyclopedia]. Moscow: Soviet encyclopedia. Moscow: Soviet encyclopedia, 1987. Vol. 3. 592 p.

6. Sekisov G.V. Vestn. Zab. Gos. Univ. (Transbaikal State University), 2014, no. 7, pp. 39—48.

7. Sekisov G.V. Vestn. Zab. Gos. Univ. (Transbaikal State University), 2015, no. 9, pp. 21—27.

8. Sekisov G.V. Vestn. Zab. Gos. Univ. (Transbaikal State University), 2015, no. 3, pp. 70—77.

Коротко об авторе _ Briefly about the author

Секисов Геннадий Валентинович, д-р техн. наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ, чл.-корр. HAH KP, зав. лабораторией, Институт горного дела, Дальневосточное отделение Российской академии наук, г. Хабаровск, Россия. Область научных интересов: науки о Земле, горные науки, научные дисциплины и направления: горные технологии; минералопользование и недропользование alexsoboll@mail.ru

Gennady Sekisov, doctor of technical sciences, professor, Honored Scientist of the Russian Federation, corresponding member of National Academy of Sciences of the Kyrgyz Republic, head of laboratory, Mining Institute, Far Eastern branch, Russian Academy of Sciences, Khabarovsk city, Russia. Sphere of scientific interests: Earth sciences; mining sciences, disciplines and areas: mining technology; mineral and subsoil use

Образец цитирования_

Секисов Г.В. Общая и горная минерагидрология как новые подразделы естественно-технических наук // Вестн. Забайкал. гос. ун-та. 2016. Т. 22. № 6. С. 22—30.