Охрана литосферы

Страница 2

Нарушения литосферных флюидов.

На территории России происходит крупномасш-табное вмешательство человека в системы водоносных, нефтеносных и газоносных горизонтов литосферы, как в неглубоко залегающие, так и в глубокие. Воздействие на литосферные флюиды осуществляется несколькими путями.

Часть поверхности стока переводится в подземный, особенно при орошении. Сельское хозяйство России в 1989 г. потребовало 39 кубических километров воды в год. Основная часть этой воды используется на орошении. При орошении в магистральных каналах и непосредственно на полях теряется на фильтрацию до 30% воды, что выражается величиной, превышающей 10 кубических километров. В результате на значительной части орошаемой территории происходит подъем уров-ня грунтовых вод и даже возникают заболоченные пло-щади. Уже сейчас по этой причине не используется 200 тысяч га орошаемых земель, а площадь, на которой по-высился уровень воды, достигает миллион гектаров.

Другой путь перевода поверхностного стока в толщу литосферы - это подтопление в районах создания водохранилищ, где уровни воды поднялись на десятки сантиметров и на метры. Такой подъем грунтовых вод и заполнение водой ранее ненасыщенной зоны меняет механические свойства грунтов, способствует разруше-нию берегов водохранилищ, развитию суффозии и появ-лению зубчатых песков, развитию карста и т.п. Можно предполагать, что под крупными водохранилищами в местах разломов земной коры не исключено проник-новение поверхностных вод в глубокие пласты и в глубоко залегающие водоносные горизонты. Это может порождать повышенную сейсмичность, что хорошо известно из практики строительства крупных водохра-нилищ.

Перевод части поверхностного стока в подземный происходит во всех городах при утечках в водопровод-ной и канализационных сетях. Коммунальное хозяйство России потребляет 14 км3 в год. Потери воды в системах ее распределения достигают 20%, такие потери даже закладываются в проекты (Лосев, 1989). Таким образом, в городах в ненасыщенную зону литосферы и к свобод-ным горизонтам грунтовых вод поступает до 3 км3 во-ды, в том числе горячей из теплосетей. Поэтому во мно-гих городах оказываются затопленными подвалы до-мов, подземные коммуникации, а уровень грунтовых вод растет. В результате происходит разрушение фунда-ментов, просадки грунтов, развивается суффозия.

Еще один путь вторжения в литосферу - это закачка загрязненных вод в глубокие скважины и закачка горя-чей воды и пара в нефтяные скважины с целью увеличе-ния нефтеотдачи пласта. Объемы этих закачек не опре-делены.

Мощным средством воздействия на литосферные флюиды служит откачка воды из разных горизонтов подземных вод. Объем изъятия подземных вод состав-лял 9,6 км3 в 1989 г К этому еще надо добавить откачку шахтных вод и вод из карье-ров и разрезов, которая оценивается примерно в 2,8 км3. При откачках, которые обычно превышают пополнение воды, происходит понижение уровня подземных вод и образование обширных воронок депрессии. Наибольшие понижение уровня подземных вод наблюдаются в районе круп-ных городов, использующих для водоснабжения подзем-ные воды. Так, уровень подземных вод в Ленинграде понизился на 50 м, а в Москве - на 60 м. Всего в России выявлено свыше 100 участков истощения грунтовых вод. Для получения воды пробурено 170 тыс. скважин, из которых 30% не действует.

Мощным вторжением во флюидные системы литосферы служит добыча нефти и газа. В Предуралье, в Западной Сибири, в Прикаспии и на Северном Кавказе целые поля скважин непрерывно откачивают нефть и газ. Объем добычи нефти в России в 1989 г. составил 480 млн. т., а газа - 640 трилл. м3. Только в Западной Сибири в 1989 г. было пробурено около 3 млн. м сква-жин, что соответствует примерно полутора тысячам скважин глубиной 2 км. За время разведки нефтегазовых месторождений Западной Сибири пробурены многие десятки тысяч таких скважин. В результате возникли крупные депрессионные воронки, происходит вскрытие и разгерметизация все более глубоко залегающих водоносных, нефтеносных и газоносных горизонтов. Последствия этого процесса еще не проявились в Запад-ной Сибири в полную силу, так как добыча нефти ведет-ся здесь сравнительно недавно. В Татарии, например, где добыча нефти ведется уже долгое время, в районе Ромашкинского нефтяного месторождения с сентября 1986 г. по янгварь 1989 г. зарегистрировано 198 землет-рясений силой до 10 класса. Подавляющая часть очагов землетрясений залегает на глубине 2-3 км в осадочном чехле древней Восточно-Европейской платформы.

Кроме разведочных и промышленных скважин достаточно глубокие горизонты недр затрагивают шахты по добыче полезных ископаемых: угля, полиме-таллических руд, солей. Образующиеся в результате добычи полезных подземные пустоты все время растут по объемам и площадям. Так, на рудниках объединений "Уралкалий" и "Сильвинит" закладка горных выработок ведется спустя 5-10 лет после добычи. Эта закладка не компенсирует образованный объем пустот, т.к. из 17 млн. м3 ежегодно образующихся пустот закладывает-ся только 3,5 млн. м3. Сейчас объем пустот только руд-ника Первого рудоуправления объединения "Уралка-лий" составляет 70 млн. м3. На предприятиях по добыче угля вообще не принята в качестве необходимого элемента закладка выработанного пространства. Все это приводит к просадкам грунтов, а также к наруше-нию флюидных систем, так как из действующих шахт и карьеров вода откачивается, а закрытые шахты обычно затопляются. Есть веские основания полагать, что райо-ны добычи нефти, газа и угля служат источниками поступления в атмосферу метана.

В целом в России ежегодно создается до 3 млрд. м3 пустот как в виде разрезов и карьеров, так и в виде подземных пустот. Примерно треть этих поверхностных и подземных пустот засыпается и закладывается, а оставшиеся увеличивают объем пустот, который сейчас превышает 10 млрд. м3.

Техногенные нарушения литосферы.

После 1950-х годов мощным фактором воздействия на земные недра стали подземные ядерные взрывы, которых на территории России только в мирных целях было проведено 84, причем значительная часть их была сосредоточена у российского побережья Каспия. Отда-ленные последствия воздействия ядерных взрывов на недра земли трудно предвидеть. К тому же эти последст-вия будут принимать свои формы и обладать особен-ностями, связанными с географическим расположением регионов, геологическим строением и развитием текто-нических процессов.

В результате многолетнего освоения нефти и газа вокруг Каспийского моря и в его пределах образовался пояс (или ареал) дестабилизации недр, связанный с воз-действиями человека. Его развитие претерпело два эта-па. Первый этап длился с 1847 по 1959 г. и начался с бурения первой скважины на Апшеронском полуост-рове. К концу XIX в. нефтяные разработки начались в приморской части Дагестана, в Западной Туркмении и в Северном Прикаспии. Уже тогда появились первые признаки последствий мощного вмешательства челове-ка: начались просадки грунта, обводнение продуктив- ных пластов, выбросы песка из скважин. Глубины воздействия в это время не превышали 3 км, вскрыва-лись, как правило, слабонапорные флюидодинамичес-кие системы, формировались воронки депрессии, исто-щались водоносные горизонты верхних гидрогеологи-ческих этажей, чему способствовало появление глубин-ных насосов, турбинного способа бурения и газлифта. Подобные техногенные воздействия способствовали оттоку воды из Каспия в верхние горизонты недр прибрежных регионов. На этом этапе откачка флюидов из верхних горизонтов могла даже ускорять обмеление Каспия.

Окончание первого этапа характеризовалось тем, что наряду с расширением площадей и объемов депрес-сионных воронок, началась разгерметизация высокона-порных флюидодинамических систем с аномально высо-ким пластовым давлением, поэтому конец первого этапа характеризовался резкими изменениями флюидодина-мики недр. Разгерметизация высоконапорных горизон-тов с аномально высоким пластовым давлением вызвала перетекание флюидов снизу вверх, в результате чего началась нивелировка депрессионных воронок и подпор приповерхностных водоносных горизонтов. Призна-ками такого процесса могут служить возрастание числа и сокращение периодов между извержениями грязевых вулканов Апшерона и Кобыстана, резкое повышение минерализации в наблюдательной скважине в Дагестане в Терекли-Мектао, аномально высокие дебиты источни-ков на Индерском солянокупольном поднятии в Север-ном Прикаспии, которые не увязывались с режимом приповерхностных вод и атмосферными осадками.