CC BY
40
- © А.Г. Верхотуров, 2014
УДК 556.3+622
А.Г. Верхотуров
ВОЗДЕЙСТВИЕ ДИНАМИКИ КРИОДИТОЗОНЫ НА ГОРНО-ГЕОДОГИЧЕСКУЮ СРЕДУ ЗАБАЙКАДЬЯ
В центральном и южном Забайкалье повышение средних головых температур возлуха приводит к деградации многолетнемерзлых пород (ММП), опусканию их кровли, формированию несливаюшихся мерзлых пород. Это негативно сказывается на наземных экосистемах, приводит к их трансформации, вследствие изменения гидрогеологических условий.
Ключевые слова: деградация, экосистема, подземные воды, многолетняя мерзлота, загрязнение
В центральном и южном Забайкалье среднее годовое количество атмосферных осадков, как и средняя годовая температура воздуха в многолетнем цикле, характеризуется значительными колебаниями. Средние годовые температуры воздуха уже почти на протяжении 50 лет имеют тенденцию к росту. В то же время тренд среднего годового количества осадков за многолетний период относительно постоянен, хотя отмечаются коротко-периодные колебания повышенного увлажнения и, наоборот, относительно засушливые годы.
Северные районы Забайкалья характеризуются прерывистым и сплошным распространением много-летнемерзлых пород, которые имеют температуру на глубине нулевых годовых амплитуд минус 2-4,5 °С в пределах впадин и до -10 °С в пределах хребтов. Поэтому существенного воздействия на ландшафты потепление климата не оказывает, за исключением, интенсификации сукцессий растительности на гарях, вырубках, рекультивированных карьерах нерудных минералов. Здесь, в результате повышения средней годовой температуры воздуха, увеличилась на 0,9 °С средняя годовая температура пород на глубине нулевых годовых амплитуд [3] и глубина слоя сезонного оттаи-
вания, благодаря чему формируются более благоприятные условия для роста растений.
В центральном и южном Забайкалье (Забайкальский геокриологический регион [1]) в пределах впадин забайкальского типа, многолетне-мерзлые породы характеризуются прерывистым, островным и редко-островным распространением, размеры и мощности островов мерзлых пород закономерно уменьшаются к югу. Ранее установленные мощности мерзлых толщ в центральном Забайкалье составляли первые десятки, например в Черновском районе они достигали 90 м. Многолетнемерзлые породы имели сравнительно высокие температуры от минус 0,1-0,2 °С до минус 1,0-1,5 °С.
В конце XX в. процесс деградации многолетней мерзлоты происходил, в основном, за счет техногенза, например, на Черновском угольном месторождении за время добычи угля глубина оттаивания ММП составила 50 м, а на отдельных участках они полностью деградировали.
Обследование зданий на территории г. Читы в начале 90-х гг. XX в. показало, что более 54 зданий имели аварийное состояние и испытывали деформации, обусловленные оттаиванием многолетнемерзлых пород в
основаниях зданий, построенных на льдистых грунтах [2]. На незастроенных участках, где не происходило нарушений растительного и почвенного покрова многолетнемерзлые породы сохранялись достаточно хорошо.
Повышение средних годовых температур воздуха, которые приближаются в настоящее время к положительным значениям, приводит к деградации многолетнемерзлых пород (ММП), понижению их кровли, формированию несливающихся мерзлых пород [3, 4]. Опускание кровли многолетнемерзлых пород вызывает понижение уровней надмерзлотных вод а в случае полной деградаций ММП и трансформацию этих вод в грунтовые, имеющие, как правило, более низкие абсолютные отметки уровней, чем надмерзлотные воды. В конечном итоге нарушается сложившийся гидро-геологический режим, осушается корневая система растений и изменяется экологическое состояние территорий. Интенсивность процесса преобразований зависит от скорости деградации многолетнемерз-лых толщ, которая определяется климатическими условиями, рельефом, литологическим составом пород
Потепление климата, изменяя гидрогеологические и мерзлотные условия, приводит к преобразованию ландшафтов в центральном и горных районах южного Забайкалья. Это ярко проявилось засушливые годы последнего десятилетия (2007 г. и др.), когда дефицит влаги, особенно, в приповерхностной части склонов стал наиболее ощутимым. Высыхание деревьев на склонах и пределах лесополос, является следствием этого процесса. Растительные сукцессии приобретают обратную направленность, происходит остепнение ландшафтов и изменяются условия функционирования наземных экосистем.
В южных районах Забайкалья, где многолетнемерзлые породы имеют
островное распространение, изредка встречаясь на заболоченных участках, сложенных глинистыми породами. Здесь литологические водоупоры совпадают с криогенными, поэтому даже полная деградация ММП здесь не приводит к коренной трансформации ландшафтов.
Более быстрая деградация мерзлых толщ происходит в районах размещения действующих карьеров на рудных месторождениях. Например, в бортах карьера рудника Ключевский интенсивное развитие обваль-но-осыпных процессов связано с оттаиванием мерзлых пород с глубины 3-5 м, мощность которых превышает 110 м. При оттаивании ММП в бортах карьера происходит интенсивное выветривание пород до щебнисто-дресвянистых фракций. Отступание бровки берм верхних уступов в результате выветривания и последующего осыпания породы в течение 10 лет составило в среднем 5-7 м.
Опускание кровли многолетне-мерзлых пород в юго-восточном Забайкалье, в результате деградации мерзлых пород, [3] составило 2-6 м (в зависимости от состава грунтов и их влажности).
Изменение мерзлотно-гидрогео-логических условий, связанное с глобальным потеплением, приводит к постепенному уменьшению или к полному исчезновению наледного регулирования поверхностного стока в Шилкинско-Аргунской геокриологической области [1]. С исчезновением криогенных водоупоров и переходом надмерзлотных вод в грунтовые более быстрое снижение уровней подземных вод происходит в местах, где грунты имеют хорошую проницаемость. Особенно заметно это понижение на участках с интенсивной экзогенной трещиноватостью, мощность которой в глубину составляет от 60 до 80 м. На большинстве участ-
ков месторождений юго-западной части Забайкальского края этот процесс идет в настоящее время (Березовское железорудное, Быстринское полиметаллическое и др.). Там, где мерзлые породы полностью деградировали, грунтовые воды получают связь с водами глубокого стока.
Другой причиной резкого падения уровней грунтовых вод на участках падей и речных долин является низкая влагообеспеченность в последнее десятилетие. Совокупное влияние этих причин приводит к существенным изменениям в ландшафтах, проблемам с водоснабжением в этих районах, как это имеет место в южном Забайкалье, где ММП отсутствуют.
По результатам исследований можно сделать следующие выводы:
1. Мерзлое состояние горных пород в большинстве случаев негативно влиять на наземные экосистемы, поэтому деградация ММП является положительным моментом, позволяющим, при прочих равных условиях, повысить продуктивность земель, снизить производственные издержки.
2. При освоении юго-восточных районов необходим учет изменения гидрогеологических условий и их влияния на наземные экосистемы, особенно на участках хвостохранилищ в раонах месторождений, эксплуатация которых прекращена. Здесь деградация мерзлых толщ может привести к загрязнению подземных и поверхностных вод высокотоксичными элементами Лб, С<1, РЬ и др., что наблюдается в настоящее время в районах бывших рудников Акатуй и Благодатский.
3. В имеющейся литературе и нормативных документах по проектированию и строительству в Забайкалье используются сведения, полученные в XX в., когда средние годовые температуры воздуха характеризовались более низкими значениями [2 и др.]. Предлагаемые мероприятия по предупреждению деградации криолитозо-ны (каменные наброски, проветриваемые подполья и др.) оказываются, как правило, неэффективными, что негативно сказывается на устойчивости зданий и сооружений.
4. Остается достаточно высокой вероятность понижения средних годовых температур воздуха. Это будет способствовать, при определенных условиях, быстрому восстановлению криогенных водоупоров (агра-дации ММП), которые существенно и достаточно быстро могут изменить гидро-динамический режим подземных вод. Так, по данным мерзлотной станции в г. Сковородино, положение нулевой термоизоплеты изменилось по глубине от 2,8 м (1933 г.) до 1,6 м (1974 г.), что привело к росту шлиров льда на подошве сезоннота-лого слоя, пучению грунтов, развитию морозобойного растрескивания грунтов.
Таким образом, для нормального функционирования наземных экосистем необходим постоянный мониторинг гидрогеологических и мерзлотных условий в трансграничных районах, позволяющий принимать своевременные управляющие решения, обеспечивающие экологическую безопасность.
1. Геокриология СССР: Горные страны юга СССР / Под ред. Э.Д. Ершова. - М.: Недра, 1989. - 359 с.
2. Сальников П.И. Устойчивость фундаментов зданий на мерзлых грунтах в Южном
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Забайкалье. - Якутск: Ин-т мерзлотоведения СО РАН, 1996. - 208 с.
3. Сергеев Д.О., Ухова Ю.А., Стани-ловская Ю.В., Романовский В.Е. Температурный режим многолетнемерзлых толщ и
сезонноталого слоя в горах Северного Забайкалья (возобновление стационарных наблюдений) // Криосфера Земли. - 2007. т. XI. - № 2. - С. 19-26.
4. Шестернев Д.М. Особенности геокриологических условий трассы строящейся новой линии железной дороги Нарын-Лу-гокан в Забайкальском геокриологическом
регионе. - Материалы международной конференции: Криогенные ресурсы полярных и горных районов. - Тюмень. - С. 46-49.
5. Шполянская H.A. Глобальные изменения климата и эволюция криолитозоны. - М.: Географический факультет МГУ, 2008. -132 с. ЕШ
КОРОТКО ОБ АВТОРЕ_
Верхотуров Алексей Геннадьевич - кандидат геолого-минералогических наук, e-mail: [email protected], Забайкальский государственный университет.
UDC 556.3+622
IMPACT DYNAMICS CRYOLITHOZONE ON MINING AND GEOLOGICAL ENVIRONMENT IN TRANSBAIKALIA
Verkhoturov A.G., Candidate of Geological and Mineralogical Sciences, e-mail: [email protected], Transbaikal State University.
In central and southern Transbaikalia increase in mean annual air temperatures leads to degradation of permafrost (MMP), lowering their roof, forming undrainable permafrost. This has a negative impact on terrestrial ecosystems, leading to their transformation, due to changes in the hydrogeological conditions.
Key words: degradation, ecosystem, groundwater, permafrost, pollution.
REFERENCES
1. Geokriologija SSSR: Gornye strany juga SSSR Pod red. Je.D. Ershova (Ershov E.D. (Ed.), Geocryology in USSR. Highlands on the south of USSR), Moscow, Nedra, 1989, 359 p.
2. Sal'nikov P.I. Ustojchivost' fundamentov zdanij na merzlyh gruntah v Juzhnom Zabajkal'e (House footing stability on frozen ground in the Southern Transbaikalia), Yakutsk: In-t merzlotovedenija SO RAN, 1996, 208 p.
3. Sergeev D.O., Uhova Ju.A., Stanilovskaja Ju.V., Romanovskij V.E. Kriosfera Zemli, 2007, vol. XI, no 2, pp. 19-26.
4. Shesternev D.M. Materialy mezhdunarodnoj konferencii «Kriogennye resursy poljarnyh i gornyh ra-jonov» (International Conference Proceedings «Cryogenic Resources of the Polar Regions and Highlands»), Tyumen, pp. 46-49.
5. Shpoljanskaja N.A. Global'nye izmenenija klimata i jevoljucija kriolitozony (The global climate change and permafrost zone evolution), Moscow, Geograficheskij fakul'tet MGU, 2008, 132 p.
