CC BY
213
ТЕХНОГЕНЕЗ, ГЕОТЕХНОГЕННЫЕ СИСТЕМЫ, ГЕОТЕХНОСФЕРЛ
ЕМПИН Э. Ф.
1. Обшмс понятия. Тсхногснсз - ведущий современный геологический процесс - преобразует природные системы различного уровня, в том числе и высшего планетарного: атмосферу, гидросферу, биосферу и литосферу. Тсхногснсз может быть представлен как образование и развитие геотехногенных систем (ГТС), в которых природные и технические компоненты объединены потоками вещества, энергии и информации.
Термин техногенез был введен в науку А. Е. Ферсманом [1]. Он назвал его в ряду гипергенных процессов изменения «первичного» земного всшсства. генезис (рождение) которого связан с эндогенными (магматическими и метаморфическими) процессами:
гипергенез = педогенез + седиментогенез + диагенез + + катагенез + гидрогенез + биогенез + техногенез.
«Под именем техногенеза, - писал А. Е. Ферсман, - мы подразумеваем совокупность химических и технических процессов, производимых деятельностью человека и приводящих к перераспределению химических масс земной коры... Тсхногснсз есть геохимическая деятельность человечества» [ I ].
В дальнейшем содержание термина было уточнено и расширено, и сейчас техногенез объединяет весь спектр геологических процессов, обусловленных деятельностью человека, вооруженного техникой (2].
Согласно принципу R. I. Charley, природа в целом может быть представлена как иерархия систем (3J. Применение этого принципа к Земле позволяет рассматривать се как иерархию земных природных систем или геосистем (ГС|. В этой иерархии Земля - сложная, развивающаяся, открытая биокосная геосистема самого высшего уровня. В иерархической структуре этой мегагеосисте-мы подсистемы разного масштаба занимают различные уровни, от планетарного до локального. Каждая геосистемя «ходит r качестве подсистемы в геосистему более высокого уровня и включает в себя подсистемы низкого уровня.
Техногенез может быть представлен как процесс взаимодействия природной (ГС) и технической системы (ТС). В результате такого взаимодействия образуется геотехногенная система (ГТС):
ГС + ТС = ГТС.
Приложение принципа Charley к геотехногенным системам позволяет определить геотехносферу Земли как ГТС наивысшего, планетарного уровня. Отсюда техногенез может быть представлен как процесс формирования и эволюции новой, планетарного масштаба, системы - геотехносфсры.
Геотехносфера Урала является ГТС регионального уровня. Главные виды техногенеза, ведущего современного геологического процесса, преобразующего уральскую горноскладчатую систему, - это урбанизация и индустриализация.
2. Геотсхногснные системы (ГТС). Возможны различные способы ранжирования и классификации ГТС. Очевидно, что при этом необходимо учитывать гетерогенность ГТС, то есть участие в се строении природных и техногенных компонентов. Если в качестве главного классификационного принципа мы принимаем тип технической подсистемы, то все ГТС разделяются на классы согласно техногенной составляющей. Так, можно выделить ГТС горнопромышленного, металлургического, энергетического, коммуникационного, урбанистического и др. классов [5]. Принимая во внимание, что число природных систем, согласно принципу Р. Сслли, конечно, можно в пределах каждого класса перечислить ГТС, образующиеся в результате взаимэдсйствия ТС с конечным числом природных геосистем (речных, озерных, болотных, лагунных, шельфовых и пр.).
Экзогенные геосистемы подчиняются закону климатической зональности. Поэтому и ГТС ранжируют, согласно климатическим параметрам. В целом возможно построить n-мерную классификационную матрицу, в которой каждая ячейка будет занята конкретной ГТС с конкретными значениями координат, отражающими параметры технологического цикла, климата, рельефа, ландшафта, литогенной («геологической») основы. Другими словами, положение ГТС в многомерной матрице определяется параметрами состава, строения и динамики технической и природной подсистем, объединенных в ГТС.
2.1. ГТС горнопромышленного класса, сульфофильного ряда. Мннералого-ггохнмичсс-кие аспекты техногенеза можно рассмотреть на примере ГТС горнопромышленного кпасса сульфофильного ряда, образующихся и развивающихся вследствие освоения колчеданных месторождений. ГТС этого ряда характеризуются широким спектром гсодннамнчсских, геохимических, ми-нерагенических и биогеохимических явлений, поэтому они могут служить удобной и содержательной моделью техногенеза при изучении всех других ГТС горнопромышленного класса - углеводородных, эвапоритовых, сидсрофильных и г р.
D рамках ГТС рудная залежь, горный массив, поверхностные и подземные воды, ландшафт, биогеоценозы и социальные структуры взаимодействуют с технической системой - горнодобывающим предприятием. Тсхногснсз колчеданного месторождения сопровождается неконтролируемым рассеянием сульфофилов в масштабах, сравнимых с их промышленным извлечением.
Тсхногснсз как процесс взаимодействия исходной геосистемы и технической в общем случае подразделяется на стадии, согласно доминирующим формам миграции минерального вещества (4). В качестве начальной структуры представлена исходная экзогенная континентальная геосистема, в состав литогенной основы которой входят сульфидные залежи. В климатических условиях Среднего Урала большая доля (60-70 %) атмосферных осадков, поступающих в геосистему, испаряется. Контур водных потоков (подземных и поверхностных) чаще всего имеет центробежную структуру (рис. I).
На начальной стадии техногенеза (см. рис. 1) прежде всего изменяется рельеф за счет экскавации карьера и отсыпки внешних отвалов. Глубина карьера невелика и не достигает уровня подземных вод. Во внешних отвалах скл&дирования вскрышные породы, насыпные фунты, слагающие отвалы, приобретают градационную зональность за счет разгрузки разрушенной горной массы на склон и гравитационной дифференциации обломков по весу (размеру) и форме. Сформированные таким образом насыпные грунты захватывают атмосферные осадки, что существенным образом изменяем водный баланс 1еосиаемы. Большая доля влаги, поступающая в виде атмосферных осадков, вследствие быстрой инфильтрации в насыпных грунтах оказывается недоступной для испарения. ГТС получает дополнительный мощный источник увлажнения. Наблюдается вторичное обводнение отвалов. Накапливается бассейн подотвальных вод, возникают нриотвальные озера, болота, источники. Повышается уровень грунтовых вод.
Второе важное обстоятельство: в насыпных грунтах с неплотной упаковкой обломков существенное значение приобретает конвективный перенос тепла. Вследствие этого в насыпных грунтах формируются многолетние льдистые грунты. Они возникают при перехвате тальк вод внутренней выхоложенной в зимний сезон зоной отвала и сохраняются в течение теплого сезона, когда конвективный теплообмен прогретых внешних и выхоложенных внутренних зон затруднителен. ГТС обогащается спектром криогенных процессов. Водные ресурсы ГТС возрастают не только за счет захвата атмосферных осадков, но и вследствие накопления льда и активной конденсации влаги в холодной внутренней зоне отвалов. В связи с этим в ГТС наблюдаются контрастные термические градиенты, особенно в летний сезон. В пределах отвалов сопрягаются условия гипергенеза совершенно различных климатических зон: аридные (поверхность отвала), гумидные и нивальные (внутренние зоны отвала).
Таким образом, уже на начальной стадии в ГТС проявляются новые «техногенные месторождения». Во-первых, это воды, накапливаемые насыпными грунтами. Это воспроизводимый ресурс, они могут быть использованы для технических и хозяйственных целей (при условии складирования в отвалах геохимически инертных вскрышных пород). Во-вторых, это разрушенные вскрышные породы, которые обычно вовлекают в производство строительного и дорожного щебня.
¿Атмосфсрныо осадки
4йс
Испарение
Сульфидные залежи
|врхмости ый сток сток
Уровень" «• „ подземных вод*
Контур карьера
: Атмосферные осадки :
Испарение
В
Инфальтэация итур отвага
Сульфидные залежи
Льдистые грунты
Льдистые грунты
Испарение Инфильтрация
Источиик
Подземный сток
Депрессиоиная воронко
Граница зоны окисления
Повышение уровня карьерного
Поверхности смещения ротационных оползнвР
Озерные отложения
Рис. I. Стадии тсхногенеза колчеданного месторождения {объяснение в тексте): А - исходная геосистема; В. С. Э - соответственно ранняя, зрелая и поздняя стадии техногенеза
Зрелая стадия тсхногенеза характеризуется вовлечением в механическую, гидрогеохимическую и биогеохимическую миграцию рудных сульфофилов, максимальными объемами отвалов и глубиной карьера, а следовательно, и максимальной мощностью техногенной зоны гипергенсза, максимальной гидродинамической активностью, центростремительной (вследствие искусственного осушения бортов карьера) структурой контура водных потоков. В летний сухой сезон в приотваль-ных эвапоритовых бассейнах сгущаются металлоносные рассолы (минерализация до 550 г/л!) и накапливаются гндросульфаты группы мелаитерита. В этих бассейнах вследствие стратификации по плотности придонные воды прогреваются до 70 °С (эффект «солнечного пруда», который накапливает солнечную энергию). Инфильтруясь, сернокислотные рассолы задерживаются на местных •одоупорах. При этом, вследствие понижения температуры с глубиной, в грунтах осаждаются гидросульфаты Ис, Си, гп, Эта стадия может быть подразделена на две подстадин - начальную, в течение которой скорость поступления халькофнлов в раствор определяется системой «сульфи-дыораствор», и зрелую («мслантсритовуюо), в течение которой состав вод в ГТС контролируется системой «рассол«гидросульфаты группы мелаитерита».
Дневная поверхность ГТС. где действие окислительного, испарительного и криогенного барьеров наиболее эффективно, играет роль важнейшего геохимического фильтра, определяющего подвижность элементов в ионной форме. Здесь последовательно разделяются главные рудные элементы: железо, медь и цинк; нисходящие потоки обогащаются кадмием и протонами, разрушающими силикаты и мобилизующими лктофилы: алюминий, магний, в меньшей степени натрий, кальций и калий.
Формирование солевого состава водных потоковв ГТС происходит при участии элементарных гидрогеохимических систем, важнейшими из которых являются:
сульфндыораствор; в окислительных условиях максимальной подвижностью обладают главные рудные элементы - железо, медь, цинк; скорость их перехода высока в начальный нестационарный период окисления, в течение последующего длительного периода скорость их мобилизации понижается на 2-3 порядка; при избытке влаги продукты окислительных реакций удаляются, и мобилизация сульфофилов соответствует стационарному режиму;
сульфидыорассолосульфаты; при сгущении раствора за счет испарения в виде кристаллогидратов фиксируется преимущественно железо; цинк и тем более кадмий накапливаются в остаточном слаболетучем рассоле. Разбавление такого рассола сопровождается повышением рН и гидролизом сульфата окиси железа; в целом циклы испарснисоразбавлснис способствуют разделению железа и цинка (с кадмием);
сульфаты<»растворокриогидратыолед; вымораживание сульфатных разбавленных рассолов способствует накоплению в остаточных рассолах, сохраняющих подвижность при отрицательных температурах (криопегах). Понижение температуры, независимо от концентрации исходного раствора, приводит к образованию унифицированных криопегов, обогащенных компонентами, понижающими температуру замерзания рассола; вымораживание способствует разделению кадмия и цинка, цинка и меди.
Криогенный барьер, совпадающий с дневной поверхностью, в зимний сезон на Среднем Урале опускается не глубже 1-2 м. При техногенезе вымораживание охватывает более обширные пространства, проникая в зону стационарного термического режима на глубины более 20 м, где и формируются многолетнемерзлые и льдистые породы.
В течение зрелой стадии развития ГТС накапливаются «жидкие руды» - рассолы и гидросульфаты, кларки концентрации редких элементов (С<1, У, У|, Г.и, Ag, Се, Сй и др.) в которых превышают 10'-10\ ГТС на зрелых стадиях своего развития характеризуется концентрической гидро-геохимичсской зональностью, которая проявляется в изменении состава и распределения основных фаз гидрогеохимической миграции - растворов, рассолов и водорастворимых нсосульфатов. К периферии ГТС, наряду с убыванием обшей минерализации вод, в их ионном составе увеличивается доля элементов с постоянной валентностью, растет количество литофилов и увеличивается рП. Во внутренних зонах преобладает сульфат-ион. к периферии он сменяется бикарбонат-ионом (на севере), в южных регионах все большую роль играют хлориды. Во внутренних областях этой общей гидрогеохимической зональности обычной фазой являются кислые гндросульфаты типа мела1гге-
рита, к периферии они сменяются основными сульфатами, в состав которых входит Fcu, и, наконец, внешняя кайма этой минералогической зональности представлена гидроокислами железа.
ГТС открыта в отношении цкнка, кадмия и в значительной степени меди. Общий ионный сток ГТС на несколько порядков превышает фоновые значения, обычные для ненарушенных геосистем. Ионный сток ГТС по своей величине n(l0J-104) т/(км2 год) соответствует стоку поствулка-нических гидротермальных систем или зонам дренажа соленосных отложений.
Сезонные циклы геохимической дифференциации должны учитываться при создании геотехнологических схем извлечения главных и попутных компонентов, мобилизованных при техноге-незе колчеданных месторождений.
Главным источником солей е рудничных волах служат поверхностные рассолы. Существующая система осушения горных выработок и водооттва приводит к нерациональному смешению больших объемов относительно чистых природных вод с малыми количествами сильно концентрированных рассолов. Агрессивность вод ГТС определяется не столько скоростью генерации токсичных элементов в подсистеме «сульфид-раствор», сколько быстрой мобилизацией сульфо-филов, накопленных в зоне техногенеза в подвижной форме рассолов и растворимых сульфатов.
Ио)дняя стадия техногенеза наступает после завершения активной эксплуатации месторождения. Прекращается искусственное осушение бортов карьера, восстанавливается уровень подземных вод, заполняется карьерное озеро. При этом активно мобилизуются сульфофилы и литофи-лы, накопленные в пределах зоны техногенеза на зрелой стадии в виде рассолов и растворимых неосульфатов. Формируются огромные объемы минерализованных металлоносных вод. При подтоплении борта карьера теряют устойчивость. Осыпи, ротационные оползни, оплывины частично заполняют карьерное пространство, уровень карьерного озера вследствие этого поднимается выше того уровня подземных вод. который был в условиях исходной геосистемы. Восстанавливается центробежная структура поверхностных и подземных водных потоков. Происходит активное формирование металлоносных гидрогеохимических ореолов. Вследствие поступления сульфатных растворов геохимически перерождаются подземные и поверхностные воды. Глеевые болотные геосистемы (вследствие поступления сульфатных вод) преобразуются в сульфат-редуцирующис, накапливающие халькофилы в сульфидной форме. Некоторые торфяные болота становятся в прямом смысле этого слова .металлоносными и представляют интерес как возможные источники извлечения меди. Формируются биогсохнмичсскне ореолы халькофилов. Длительность поздней стадии техногенеза соизмерима с длительностью природных экзогенных процессов.
С развитием техногенеза последовательно усложняется механизм геохимической миграции от простых форм механической дифференциации к сложным видам гидрогео- и биогсохимичсской миграции. Соответственно, экспоненциально возрастают размеры геохимических ореолов и периоды их формирования. Механический ореол формируется в течение первых лет и редко выходит за пределы горного отвода (10-20 км3), гидрогеохимический ореол составляет п-10* км*, а площадь бногсохимичсского ореола достигает уже п-10' км2. Общее время развития ГТС, включая регрессивную (постэксплуатационную) стадию техногенеза, видимо, соизмеримо с длительностью гипергенных процессов, таких, как формирование почв и кор выветривания (п-10* лет).
2.2. Город как феномен геогсхносферы. Урбанизация, начавшаяся на Урале около четырех веков назад, является мощным современным процессом, преобразующим палеозойский горно-складчатый пояс. Фундаментальная меридиональная геологическая асимметрия территории Уральского региона позволяет разделить уральские регионы, подверженные урбанизации, по крайней мерс, на четыре главные группы: Предуралье (Восточная окраина Русской платформы), западный палсоконтинснтальный сектор, восточный палсооксаничсский сектор и Зауралья (Западная окраина Западно-Сибирской плиты). В первой и четвертой группах городские геотехнические системы (ГГТС) развиваются на аккумулятивных равнинах, лнтогенная основа здесь представлена слабо дислоцированным фансрозойским (Предуаральс) и мезо-кайнозойским осадочным чехлом, что предопределяет тииоморфный комплекс энергетических и минеральных ресурсоз и защищает подземные воды от техногенного воздействия. В то время как для горного Урала урбанизация осуществляется в условиях открытых гидрогеологических систем, ресурсы подземных вод незначительны и уязвимы.
Геологический возраст (лет)
Начало прочышленаого испольюмиия • < ресурсов (лет тому чаш)
Тип рссурсоа: I -почт. pacTKtc.ikHi.viw. современный ал-люамй.
2-мооюАскмс юны гипсргсиоа;
3 - палеоюйекие сульфидные руды;
4 - радионуклиды
Рис. 2. Соотношение геологического возраста минеральных ресурсов и времени их вовлечения в промышленное использование (объяснение в тексте)
История города в сокращенном виде повторяет историю гсотсхносфсры в целом (3]. Начальный город локализован в структуре геосистемы и использует се ресурсы. Сам город Может быть представлен как преобразованное земное вещество, причем последовательность потребления и преобразования этого вещества программируется гипергенной зональностью геосистемы. В этом смысле начальное развитие города есть продолжение природных экзогенных процессов. Прежде всего, это перемещение и преобразование элювия и аллювия. Старый Екатеринбург может быть представлен как перемещенные глыбово-щебеночные коры выветривания Всрх-Исстского и Шар-ташского гранитных массивов и преобразованные в кирпичном производстве аллювиальные и элювиальные глины. В этом смысле Екатеринбург начала XVIII века мало чем отличается от неолитических и более поздних - эпохи бронзы и железа - поселений на берегах И сети (рис. 2).
Город использует вещество родной геосистемы, подготовленное гипергенезом для непосредственного использования в хозяйстве. Старый Екатеринбург вписан в Исстскую речную геосистему, подчиняется ей и подчиняет се. В течение всей истории город импортирует вещество. Поколения зданий и сооружений, разрушаясь, сменяют друг друга, и каждое предшествующее служит почвой, основой нового строительства. Город растет вверх, попирая свое прошлое, овеществленное в искусственных грунтах - техноземах.
Индустриальный этап урбанизации характеризуется освоением сульфидных и сульфидсо-держащих руд и каменного угля - это сопровождается техногенной мобилизацией халькофнлов -элементов, необычных для экзогенных геосистем [7, 8, 9]. Наши «медные» города трассируют Тагило-Магнитогорскую мегазону Урала, имеющую океаническую природу. В пределах этой зоны сохранилось главное «наследство» палеозойского океана - сложно построенный комплекс вулка-ногснно-осадочных пород с сульфидными залежами - продуктами древних гндрогермально-
осадочных гсосистсм. Металлургический передел богатых медных руд оставляют богатые халько-филами шлаки, отходы гальванического производства, металлоносные фунты.
Геохимическая агрессивность техноземов со временем возрастает, отражая прогрессивную смену основных видов энергии и вещества в течение истории существования уральского города (лес. древесный уголь, река (XVII - XVIII вв.) —» + каменный уголь (начало XIX в.) —» + нефть (XIX в.) — + атомная энергия (XX в.)). Внедрение новых технологий каждый раз сопровождается вовлечением ресурсов веб более древних геосистем. Углсводородно-халькофильный геохимический облик современных городов сближает их с мезозойскими эвксинскими бассейнами и морскими гидротермально-осадочными системами верхнего палеозоя. Город как бы возвращается во времени к былым мирам, сначала используя ресурсы современных, потом мезо-кайнозойскнх гипергенных геосистем, затем палеозойских эндогенных и, наконец, выходит за пределы возможностей земной природы, обращаясь к догеологическим, звездным процессам синтеза радионуклидов.
Урбанизация преобразует геологическое время в историческое. Олиготрофные бассейны преобразуются городом в эвтрофные за 100-200 лет. а в естественных условиях этот процесс длится 10-12 тыс. лет. Физические, химические, биологические и информационные процессы осуществляются здесь (в сравнении с фоновыми геосистемами) во всс нарастающем темпе. В Екатеринбурге резко различаются физический и физиологический возрасты человека, то есть человек в городе проходит быстрее всс биологические циклы, скорее взрослеет и скорее умирает [1]. Про-странство-врсмя города преобразует половую и возрастную структуры популяции [1], изменяет циклы развития зоо- и фитоценозов, структуру наследственности организмов, уровень видового разнообразия и пр.
Нсравновссность, нестационарность городских ГТС объясняет их высокую продуктивность, высокий уровень производства вещества, энергии и информации. Высокая продуктивность городских ГТС оплачена возрастающим риском критических состояний - экологических, эпидемических, социальных, политических - и экспоненциальным увеличением масштаба ущерба при стихийных техногенных и социальных катастрофах. Сопряженное с ростом нестационарности качество городской геотехнической системы - чрезвычайная чувствительность к внешним воздействиям естественной и неестественной природы: город - чувствительный сейсмограф, магнитометр не только литосфсрных и солнечных, но и социальных бурь, но дело не только, а пожалуй, не столько в информационной емкости города. Город не только регистрирует, но и усиливает и преобразует внешнее воздействие. Причем масштаб последствий часто на многие порядки превосходит параметры воздействия.
Уральские мегаполисы в постоянном стремлении утолить свою растущую потребность в воде искусственно объединили речные бассейны Европы и Азии, занимающие огромные территории Европейской России и Западной Сибири.
Начав свое развитие с покорения локальной геосистемы, город как геотехногенная система, становится формой существования геотехносферы, новой динамичной земной оболочки.
3. Гсотехносфсра Урала. Геотехносфера Ураю определяется как область взаимодействия индустриальной цивилизации и Уральской горно-складчатой страны. На современной стадии развития гсотехносфсра является сложной иерархией динамичных гсотсхногснных систем различного уровня.
Основные черты эволюции гсотсхносфсры Урала [5, 6]:
1. История геотехносферы Урала начинается с русской колонизации. Охватывая четыре столетия. она разделяется на два импульса - петровский и сталинский (соответственно в XVIII и XX веках).
2. На всех стадиях эволюции проявляется гсоморфизм: гсотсхносфера с некоторым искажением отражает строение геологической основы. Мобилизуя минеральное вещество, она проецирует геохимический тнпоморфизм уральской минерагеннческой провинции в технические системы.
3. Геохимическая специализация гсотсхносферы в целом и конкретной гсотсхногснной системы - в частности, консервативна. Она сохраняется и при исчерпывании промышленных минеральных ресурсов. Технологическая инерция приводит к импорту ресурсов, продлевающих действие старых технологий. На зрелой стадии развития уральская гсотсхносфера импортирует сырье и отходы, экспортируя новые технологии.
4. Рождение и развитие уральского города связано с рудником и заводом, поэтому урбанизация и индустриализация на Урале подчеркивает геоморфизм геотехносфсры.
5. Со временем возрастает скорость развития геотехносфсры, быстротечность и интенсивность геотсхногенных процессов. Древняя горноскладчатая область как бы проживает заново стадию сейсмической, гидротермальной и даже магматической активности, о чСм свидетельствуют техногенные землетрясения, ссрноколчеданныс и угольные пожары, резкое усиление эрозии, увеличение ионного стока и стока наносов.
6. Мозаичность, неравновесность, нестационарность геотехносфсры объясняют еб геофизическую, геохимическую и минералогическую парадоксальность. Минеральные и геохимические ассоциации в гсотсхносфсре не имеют полных аналогов в природе.
7. Нестационарность геотехносфсры в сочетании с высокой концентрацией технического и энергетического потенциалов проявляется в возрастании риска техногенных и природных катастроф и экспоненциальном увеличении ущерба, связанного с ними. Следует подчеркнуть что катастрофические масштабные явления в гсотсхносфсре вызываются слабыми воздействиями (трнг-герный принцип).
8. Интенсивное и экстенсивное развитие геотехносфсры в течение второй половины XX века не может продолжаться: очевидны пределы роста сё в пространстве и времени. Будущее постиндустриального Урала требует коренного изменения технократической концепции. Геосистема, биогеоценоз, человек должны стать уже не средством, не ресурсом, а целью развития культуры и цивилизации.
9. Стратегической проблемой нового этапа развития Урала является исследование путей * методов конверсии геотсхногенных систем и создание новой структуры фундаментальной науки и профессионального образования. В первом случае речь идет об интеграции специальных отраслей - экологии, биологии, геологии и технологии при исследовании принципиально новых объектов - геотсхногенных систем. Во втором случае неотложным представляется прежде всего преодоление парадокса горного образования: современная горная технология вызывает масштабные геологические процессы и явления, поэтому горный инженер должен понимать геологию, уметь предвидеть и даже управлять геологическими процессами, которые составляют существо эволюции ГТС. Более того, в настоящее время горный инженер-технолог должен проектировать горнодобывающие предприятия как геотехногенные системы.
10. Тактическими задачами являются:
• Внедрение системы контроля и управления гсотсхногснными системами разного уровня и геотехносферой в целом, которые развиваются стихийно.
• Освоение ресурсов геотехносфсры. в том числе и так называемых техногенных месторождений. В оценку экономической эффективности их освоения, безусловно, нужно включать предотвращенные экологический, социальный и эстетический ущерб.
• Необходимо создать гражданскую и юридическую защиту от экспансии геотехносфсры водораздельной зоны Урала, как уникального комплекса природных систем, воспроизводящих биологическое разнообразие и водные ресурсы Урала, а также ввести в практику экономическую, административную и уголовную ответственность за трансграничный сток вредных веществ в пределах субъектов РФ.
• Студентам, осваивающим специальные курсы по направлениям: прикладная геология, геоэкология, горная технология - могут быть рекомендованы следующие учебные курсы, подготовленные и апробированные в рамках Проекта «Геотехносфера Урала»: «Гсотехносфсра Урала: эволюция, геохимия, минерагения»; «Гсотсчногснныс системы горнопромышленного класса углеводородного, сульфофильного и эвапоритового ряда: строение, динамика, минерагения»; «Введение в гсоурбанистику: город как феномен гоотехносферы (городские геотехногенные системы».
Гсотехносфсра ранее была определена как область взаимодействия индустриальной цивилизации и Уральской горно-складчатой геосистемы. Это взаимодействие происходит в пространстве и времени, и если пространственно геосистема и цивилизация совмещаются, то время геосистемы и цивилизации, во всяком случае, на ранних этапах взаимодействия, несоизмеримы. Цивилизация развивается в историческом, а Уральская горно-складчатая страна - в геологическом масштабах вре-
ии^ ■
мсни. Важно подчеркнуть, что их взаимодействие приводит к постепенному сближению, вплоть до совпадения, времени истории народа и времени природы в рамках гсотехносфсры (рис. 3).
Техноэ*м III (с 1947 г.): сульфофилы+углеволороды ♦ техногенные радионуклиды (Бг89.
БгёО. С$137, Ни 103. Ни 106.2x95. ЯЬ95. TR)
ТсхноЯ!м II (с 1836 г.): отходы металлургического производства, уголь, эолы, шлаки; тииоморфные сульфофилы (Си. 1п. С<1, Б. ЗсНуглсводороды
I
Техногём I (с 1600 г.): глины, иыелия ит обожженной глины, древесный уголь, кирпич, переме-: шенный элювий и аллювий
1-6: коры выветривания: I - кандиты+квари; 2 - иллкты ♦ смектиты + кварц; 3 - илли-товые глины, структурная кора выветривания; 4 - то же, что и 3, но с реликтами эллиптических блоков коренных пород; 5 - коренные породы с полигональными и эллиптическими трещинами; 6 - коренные породы
Рис. 3. ТсхнозСмы как зеркало городской геотехногеиной системы: А - уральский город ХУЬХУИ вв.; В - уральский город Х\'И Х1Х вв.; С - уральский город ХХ-ХХ1 вв.
Технические системы в сравнении с геосистемами более просты, а горно-тсхничсскис часто механистичны. Геосистемы относятся к классу сложных саморазвивающихся систем. Именно они обеспечили необходимые условия развития на Земле всех живых организмов, в том числе и человека. В то же время именно технические системы осуществляют функции управления в гсотсхно-
