Полезные ископаемые и их классификация

Для литосферы присущи следующие экологические функции:

1) ресурсная (обеспеченность различными видами природных ресурсов, необходимых для биоты и человека);

2) геодинамическая (наличие нарушений верхних частей литосферы вследствие эндо- и экзогенных, естественных и искусственных процессов);

3) геохимическая (содержание химических элементов, необходимых для биоты и человека, а также наличие загрязняющих веществ);

4) геофизическая (наличие физических полей).

При рассмотрении каждой функции выявляются экологические последствия или добычи полезных ископаемых, или нарушений литосферы, или накопления химических элементов; раскрывается влияние физических полей на живые организмы.

Топливно-энергетические ресурсы

К основным полезным ископаемым относятся топливно-энергетические ресурсы, которые используются для производства энергии и в качестве топлива. К топливно-энергетическим ресурсам относится нефть, каменный и бурый уголь, газ, сланцы, уран. Каждый вид топливного сырья обладает определенной теплотворностью. Теплотворность – это количество энергии, выделяющееся при сжигании единицы топлива. Значительной теплотворностью выделяется нефть и газ.

Топливное сырье неравномерно размещено на территории земного шара. Самыми значительными объемами обладает Северная Америка и Евразия (здесь сосредоточено 87% общего энергопотенциала). К основным видам топливного сырья относятся нефть, газ, уголь.

Нефть - наиболее важный и эффективный вид топливного сырья. Отличается высокой калорийностью и теплотворностью, низким содержанием загрязняющих соединений. Нефть легко транспортируется и в процессе переработки из нее получают широкой ассортимент продуктов.

Месторождения нефти неравномерно размещены по земному шару. 62% всего нефтяного запаса мира сосредоточено на Аравийском полуострове и акватории Персидского залива; 11% мировых запасов нефтив Северной Америке, 7% в Африке и России, 9% в Южной Америке Перспективными являются месторождения нефти в шельфовой зоне морей и океанов, на материковом склоне (600-900 м). На морские месторождения в настоящее время приходится 25% общемировой добычи нефти. Крупные запасы нефти – в нефтеносных песках, горючих сланцах, битуминозных породах (содержат так называемую тяжелую нефть). Освоить эти запасы в промышленных масштабах пока не удается. Мировые энергетические потребности на 32% удовлетворяются за счет нефти.

Природный газ размещен в недрах Земли еще более неравномерно. Первое место в мире по ресурсам газообразного топлива занимает Россия (месторождения Западной Сибири). Значительные месторождения газа расположены в странах Ближнего и Среднего Востока (особенно велики ресурсы в Иране, Саудовской Аравии, на акватории Персидского залива). Меньше запасы в США, Северной Африке, Венесуэле. Перспективны – шельфовые зоны Мирового океана.

В мировом энергетическом балансе на долю природного газа приходится 17%, в ряде стран (США, Западной Европе, Японии) выше. В отличие от нефти газовый потенциал увеличивается быстрее добычи (примерно в 2 раза), кроме того более половины площади шельфа еще не исследовано в отношении газоносности, а на подводные газопромыслы приходится 15% общемировой добычи газа. На суше изучены лишь 30% перспективных на это сырье тектонических структур. Еще один резерв этого вида топливного ресурса – газосбережение.

Угленосные бассейны размещены неравномерно на территории земного шара. На долю России и сопредельных государств, США, Китая и ЮАР приходится более 90% извлекаемых ресурсов каменного угля. Крупными запасами обладают Польша, Германия, Австралия, Великобритания и другие страны.

До 60-х годов в структуре топливного баланса доминировал уголь (более 50%). В 80-х годах в связи с использованием нефти и газа доля угля сократилась (до 28%). В настоящее время за счет углей производилось до 30% энергии мира (причина – нестабильность мирового рынка).

Ядерным сырьем земной шар обеспечен неодинаково. Более 28% ресурсов ядерного сырья приходится на США и Канаду, 23% – на Австралию, 14% на ЮАР, 7% – на Бразилию. В остальных странах запасы урана незначительны. Ресурсы тория находятся в Индии (почти половина ресурсов), в Австралии, Бразилии, Малайзии и США.

Альтернативные источники энергии

К нетрадиционным энергетическим ресурсам относятся солнечная, ветровая, приливная, геотермальная, биоконверсионная энергии.

Общее количество солнечной энергии в 20 тысяч раз превышает современное потребление энергии мировым хозяйством. Так как плотность солнечного излучения на поверхности суши столь мала (даже в тропических пустынях днем она равна 5-6 кВт ч/м 2 в день, в умеренных – 3-4 кВт ч/м 2), то ее трудно технически освоить. Сейчас используются солнечные печи для получения низкотемпературного топлива.

Ветровая энергия издавна используется в Англии, Голландии, Франции и других странах, в небольших масштабах. Общие ресурсы ветровой энергии огромны, но строго локализованы. В Дании и других странах Европейского Севера ветряные двигатели дают не менее 12% энергии. Однако технические трудности при освоении энергии ветра значительны.

Приливная энергия реально используется на нескольких ПЭС: в России (Кислогубская), во Франции (устье Гаронны). Трудность использования энергии заключается в преобразовании ударной силы волны в гравитационнные, тепловые и электрические формы энергии.

Биоконверсионная энергия – энергия, аккумулированная в биомассе. Издавна древесина используется в качестве источника топлива. Существуют опытные разработки по получению биогаза из отходов сельского хозяйства, но в промышленных масштабах этот процесс еще не разработан. Биогаз состоит на 60-70% из метана (с теплотворной способностью – 5000 ккал на 1 м 3), при этом процесс выходов газа непрерывен, а получаемый остаток – шлам – является хорошим удобрением.

Геотермальная энергия – внутренняя энергия Земли. Нормальный температурный градиент Земли – 3 о С на 100 м глубины, в отдельных местах до 5 о С на 100 м. Геотермальные электростанции действуют в Италии, США, Японии, Исландии и др. В Калифорнии 7% энергии получают от гидротермальных источников. Ресурсы разогретых эндогенным теплом горных пород в 20 раз превышают запасы горючих ископаемых.

Нефть и газ (добываются)

Белорусские месторождения нефти и попутного газа расположены в восточной части Припятского прогиба.

На 2010 год было обнаружено и разведано около 75 месторождений, крупнейшие из которых: Речицкое, Осташковичское и Вишанское.

Почти все нефтяные залежи месторождений приурочены к девонским отложениям (подсолевая терригенная, подсолевая карбонатная, межсолевая, верхняя солевая толщи девона), и лишь 2 залежи – к верхнепротерозойским.

Промышленная добыча началась в 1965 и за все время было добыто уже более 115 млн тонн. Сейчас ежегодная добыча нефти составляет 1,5 млн т в год (для нужд республики необходимо более 12 млн т нефти в год). Максимальная годовая добыча была в 1975 г. - 8 млн т.

Горючие сланцы (не добываются)

Месторождения горючих сланцев Беларуси – Любанское и Туровское, приурочены к надсолевой девонской толще Припятского прогиба. Качество низкое - высокое зольность.

Про­гнозные ресурсы горючих сланцев в Припятскомсланценосном бассейне до глубины 600 м составляют 11 млрд т, в том числе до глу­бины 300 м - 5,5 млрд т.

Бурые угли (не добываются)

Месторождения бурых углей Беларуси обнаружены в отложениях различного возраста: в карбоне, юре, палеогене и неогене . Однако наибольшую ценность пока представляют именно неогеновые угли.

В западной части Припятского про­гиба выявлено 3 месторождения именно неогенового возраста: Житковичское, Бриневское и Тонежское. Глубина залегания 20-80 м, что позволяет добывать угли открытым (карьерным) способом.

Запасы на этих 3 месторождениях – более 100 млн т.

Торф (добывается)

Месторождения торфа в Беларуси распространены почти повсеместно, возраст этого полезного ископаемого четвертичный .

В Беларуси выявлено около 9200 месторож­дений, в которых сосредоточено 3 млрд т торфа. Эксплуатируется по­рядка 400 месторождений, ежегодно добывается 13-15 млн т. За все годы разработки торфяных залежей добыто 1,1 млрд т торфа.

Химическое сырье Беларуси

Калийные соли (добываются)

Калийные соли- основное минеральное богатство Беларуси, важнейший экспортный товар.

Они залегают в Припятском прогибе и связаны с нижней и верхней солевыми толщами верхнегодевона.

Основные месторождения калийной соли в Беларуси – Старобинское (запасы 2,7 млрд т) – разрабатывается, Петриковское (запасы 1,28 млрд т) и Октябрьское месторождения (запасы 637,2 млн т).

Общие промышленные запасы калийных солей – более 5 млрд т, по этому показателю Беларусь занимает 3 место в мире после Канады и России.

Промышленная добыча калийной соли была начата в 1961 году, сейчас годовая добыча калийных солей в Беларуси составляет около 20 млн тонн, из которых ежегодно производится более 8 млн т калийных удобрений.

Каменная соль (добывается)

Каменная соль - одно из важнейших полезных ископаемых Беларуси. Ее ресурсы, приуроченные кдевонским солевым толщам Припятского прогиба, практически неисчерпаемы.

В настоящее время разведаны три крупнейших месторождения: Мозырское, Старобинское и Давыдовское. Два первых эксплуатируются.

Суммарные запасы – около 22 млрд т.

Доломиты (добываются)

Месторождения доломита в Беларуси расположены на Оршанской впадине, приурочены к девонским отложениям.

Разведанное и разрабатываемое месторождение доломитов - Руба (Витебский район). Среднее содержание карбонатов около 94 %.

Месторождение разрабатывается открытым способом (карьер Гралево). Ежегодная добыча 3-4 млн т доломита. Основная продукция - доломитовая мука для известкования кислых почв.

Общие разведанные запасы месторождения составляют 755 млн т.

Фосфориты (не добываются)

Месторождения фосфоритов в Беларуси расположены на Оршанской впадине, приуроченыверхнемеловым отложениям.

Разведанные месторождения фосфоритов – Мстиславское (запасы 175 млн т), Лобковичское (запасы 246 млн т).

Металлические полезные ископаемые Беларуси

Пески (добываются)

Стекольные пески Беларуси разведаны (пока не добываются) в Гомельской (Лоевское) и Брестской (Городное) областях. Их общие запасы 15 млн м3. Стекольные пески пригодны для получения оконного и тарного стекла.

Формовочные пески Беларуси – Жлобинский и Добрушский р-ны. Суммарные запасы – 100 млн т. Ежегодно добывается около 0,6 млн м3 формовочных песков.
Песчано-гравийные смеси – север и центр Беларуси, 136 месторождений с об­щими запасами более 700 млн м 3 ; эксплуатируется 82 месторождения., суммарные запасы – 660 млн т. Ежегодно добывается около 3 млн м3 песчано-гравийныхматериалов. Они применяются, в основном, для приготовления бетонов и строительных растворов.

Глины (добываются)

Месторождения расположены на юге территории Беларуси.

Разведано более 210 месторождений легкоплавких глин (Витебская обл.) с об­щими запасами около 200 млн м 3 . Разрабатывается более 110 место­рождений, ежегодно добывается 2,5-3,5 млн м 3 сырья.

Тугоплавкие глины – на юге Беларуси (Лунинецкий, Лоевский, Столинский р-ны), около 20 месторождений.

Мел и мергель (добываются)

Месторождения мела и мергелей расположены в основном на востоке Беларуси, встречаются на западе страны. На площадях их неглубокого залегания, главным образом, в Кричевском, Климовичском, Костюковичском и Чериковском районах Могилевской области, Волковысском и Гродненском районах Гродненской области разведан целый ряд месторождений. Одни из них (например, Кричевское) представлены писчим мелом, другие (Коммунарское) - мергелем, третьи (Каменка) - мергелем и писчим мелом.

Суммарные запасы - около 270 млн т.

Гипс (не добывается)

Бриневское месторождение гипса расположено на западе Припятского прогиба и приурочено кверхнедевонским отложениям.

Запасы гипса 400 млн т.

Строительный камень (добывается )

Месторождения строительный камень в Беларуси Микашевичи и Ситница (Брестская область), Глушкевичи и Карьер Надежды (Гомельская область).

На месторождении Микашевичи (самое крупное) годовая добыча камня составляет около 3,5 млн м 3 , производство щебня - 5,5 млн м 3 , на месторождении Глушкевичи - 0,1 млн м 3 и 0,2 млн м 3 соответственно.

Лекция 2.1. Общие сведения о ресурсах литосферы

1. Полезные ископаемые и их классификация

2. Топливно-энергетические ресурсы

3. Альтернативные источники энергии

4. Минеральные ресурсы Беларуси.

65. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ ЛИТОСФЕРЫ: РЕСУРСНАЯ, ГЕОДИНАМИЧЕСКАЯ, ГЕОФИЗИКО-ГЕОХИМИЧЕСКАЯ

Люди еще в древности научились применять для своих нужд некоторые из ресурсов литосферы и других оболочек Земли, что нашло свое отражение в названиях исторических периодов развития человечества: «каменный век», «бронзовый век», «железный век». В наши дни используется более 200 различных видов ресурсов. Все природные ресурсы четко следует отграничивать от природных условий.

Природные ресурсы – это тела и силы природы, которые на данном уровне развития производительных сил и изученности могут быть использованы для удовлетворения потребностей человеческого общества в форме непосредственного участия в материальной деятельности.

Под полезными ископаемыми понимаются минеральные образования земной коры, которые могут эффективно использоваться в хозяйственной деятельности человека. Распространение полезных ископаемых в земной коре подчиняется геологическим закономерностям. К ресурсам литосферы относятся топливные, рудные и нерудные полезные ископаемые, а также энергия внутреннего тепла Земли. Таким образом, литосфера выполняет одну из важнейших для человечества функций – ресурсную – снабжение человека почти всеми видами известных ресурсов.

Кроме ресурсной функции, литосфера выполняет и еще одну важную функцию – геодинамическую. На Земле непрерывно проходят геологические процессы. В основе всех геологических процессов лежат разные источники энергии. Источником внутренних процессов является тепло, образующееся при радиоактивном распаде и гравитационной дифференциации веществ внутри Земли.

С внутренними процессами связаны различные тектонические движения земной коры, создающие основные формы рельефа – горы и равнины, магматизм, землетрясения. Тектонические движения проявляются в медленных вертикальных колебаниях земной коры, в образовании складок горных пород и тектонических разломов. Постоянно происходит изменение внешнего облика земной поверхности под воздействием литосферных и внутриземных процессов. Мы воочию можем находятся лишь немногие из таких процессов. К ним, в частности, относятся такие грозные явления, как землетрясения и вулканизм, вызванные сейсмической активностью внутриземных процессов.

В разнообразии химического состава и физико-химических свойств земной коры и заключается следующая функция литосферы – геофизико-геохими-ческая. По геологическим и геохимическим данным до глубины 16 км подсчитан усредненный химический состав пород земной коры: кислород – 47 %, кремний -27,5 %, алюминий – 8,6 %, железо – 5 %, кальций, натрий, магний и калий – 10,5 %, на все остальные элементы приходится около 1,5 %, в том числе на титан – 0,6 %, углерод – 0,1 %, медь -0,01 %, свинец – 0,0016 %, золото – 0,0000005 %. Очевидно, что первые восемь элементов составляют почти 99 % земной коры. Выполнение литосферой данной, не менее важной, чем предыдущие, функции приводит к наиболее эффективному хозяйственному использованию практически всех слоев литосферы. В частности, наиболее ценным по своему составу и физико-химическим свойствам является верхний тонкий слой земной коры, обладающий естественным плодородием и именуемый почвой.

Состояния поверхностных и подземных вод суши, состояния и охраны почв, степени трансформации природных ландшафтов, т. е. в основном географической оболочке. Литосфера как таковая в них никак не выделяется, несмотря на то что она служит геологической основой ландшафта и является к тому же средой обмена веществом и энергией с другими геосферами. В определенных аспектах внимания удостоены проблемы истощения минерально-сырьевых ресурсов, которые заключены в поверхностной части литосферы, и загрязнения природной среды в процессе добычи, обогащения и переработки минерального сырья.

Однако надо учитывать и то обстоятельство, что литосфера является накопителем и хранителем поверхностных и подземных вод. Она обеспечивает биоту неорганическими питательными веществами, содержит минеральные и энергетические ресурсы, необходимые для существования и развития человеческого общества.

Экологические функции литосферы как планетарной геосистемы вместе с протекающими в ней геологическими процессами (как природными, так и антропогенными) можно определять на основании той роли, какую они играют в жизнеобеспечении и эволюции биоты и главным образом человеческого общества.

Ресурсная функция литосферы

Ресурсная функция литосферы определяет значение минерального, органического и органоминерального сырья литосферы, составляющего основу для жизни и деятельности биоты как в качестве биогеоценоза, так и антропогенеза. По мнению В. Т. Трофимова и др. (1997), она включает следующие аспекты: ресурсы, необходимые для жизни и деятельности биоты; ресурсы, необходимые для жизни и деятельности человеческого общества; ресурсы как геологическое пространство, необходимое для расселения и существования биоты, в том числе человеческого общества. Первые два аспекта связаны с минерально-сырьевыми ресурсами, а последний - с экологической емкостью геологического пространства, в пределах которого происходит жизнедеятельность организмов.

Минерально-сырьевые ресурсы относятся к категории исчерпаемых, и все они, за исключением подземных вод, являются невозобновляемыми. На протяжении всей своей истории человеческое общество в разных объемах использовало минеральные ресурсы, причем объем добываемого сырья непрерывно возрастал. Одновременно увеличивалось число извлекаемых химических и соединений: если в XVIII в. - 18 химических элементов и соединений, в XIX в. - 35, в 1917 г. - 64, в 1975 г. - 87, то в 90-е годы XX в. - 106 элементов Периодической системы Д. И. Менделеева. В настоящее время ежегодно из недр добывается около 100 млрд. т. минерального сырья. Возникает угроза истощения месторождений полезных ископаемых. По прогнозам некоторых специалистов, запасы многих видов минерального сырья иссякнут к середине XXI в., а свинца и цинка хватит только на первые десятилетия третьего тысячелетия.

В литосфере заключены горные породы, которые содержат в себе биофильные элементы, т.е. химические элементы, растворимые в водной среде и в то же время жизненно необходимые организмам. Они еще называются биогенными элементами. Литосфера, кроме того, является вместилищем подземных вод, а также содержит вещества, употребляемые в пищу определенными животными - литофагами.

Жизнедеятельность биоты обеспечивают существующие в природе, в том числе и происходящие в литосфере, биогеохимические циклы. Согласно Г. А. Богдановскому (1994), это более или менее замкнутые пути циркуляции химических элементов, входящих в состав клеточной протоплазмы, из внешней среды в организм и уходящих вновь во внешнюю среду. Выделяют два типа биогеохимических цикла: круговорот газообразных веществ с резервным фондом в атмосфере и океане; осадочный цикл с резервным фондом в земной коре.

Развитие человеческого общества невозможно без использования минеральных ресурсов. Благодаря им человечество обеспечивает свои потребности в энергии, удобрениях, жилье, транспорте, связи. Сегодня к этой категории добавились средства получения, передачи, обработки и анализа . Ежегодно из недр извлекается порядка 17-18 млрд. т. горной массы.

К числу полезных ископаемых относятся и подземные . Они используются в качестве хозяйственно-питьевого водоснабжения (10,34 км 3 /год), для технического водоснабжения (2,66 км 3 /год), орошения земель и обводнения пастбищ (0,51 км 3 /год), в лечебных целях, в качестве геотермальных источников, для добычи ряда ценных компонентов (йод, бром, бор, литий, стронций, поваренная и калийная соль).

Большую роль литосфера играет в качестве геологического пространства, необходимого для расселения и существования биоты, в том числе и человека. С одной стороны, приповерхностные участки литосферы являются местом обитания биоты (обитатели пещер, норные и землеройные животные, микроорганизмы), а с другой, ее подземные пространства используются на урбанизированных территориях: для строительства подземных коммуникаций, транспортных магистралей, расположенных на подземном уровне объектов, а также как вместилища для захоронения высокотоксичных и радиоактивных отходов. Однако продолжающееся строительство подземных инженерных объектов нередко приводит к обострению экологических проблем. Объекты геологической среды, используемые для этих целей, весьма ограничены и в большинстве регионов довольно быстро становятся источниками острых экологических кризисных ситуаций.

Долгое время существовало представление о том, что территории континентов неисчерпаемы для расселения и жизнеобеспечения биоты, в том числе человека. Однако в эпоху техногенеза земная поверхность и геологическая среда стали важным природным и экологическим ресурсом. Сегодня человечеством освоено около 55% поверхности суши, причем существует тенденция нарастания этого процесса. В настоящее время человечество сталкивается с тем, что дальнейшее размещение урбанизированных территорий сопряжено как с преодолением природных трудностей, так и с большими материальными затратами.

Как отмечают в своей монографии В. Т. Трофимов с соавторами (1997), специфика земельного ресурса заключается в том, что его изучением и оценкой занимаются науки не только геологического, но и географического и почвоведческого направлений. Геологи рассматривают ресурсную сторону с позиций рационального использования геологического пространства, географы - с позиций рационального использования ландшафта, а почвоведы - с позиций рационального использования почв для сельского хозяйства. Все вместе они должны оценивать рациональность и возможность использования той или иной территории с позиций .

Геодинамическая функция литосферы

Согласно В. Т. Трофимову с соавторами (1997), под геодинамической функцией литосферы понимается способность последней к проявлению и развитию природных и антропогенных геологических процессов и явлений, в той или иной мере влияющих на условия жизнеобитания и жизнедеятельности биоты и особенно человеческого общества. Надо особо подчеркнуть, что данная функция осуществляется с момента возникновения биоты, а ее становление и развитие неразрывно связаны с эволюцией Земли и биосферы. Как известно, вся история Земли полна кризисных ситуаций и катастрофических явлений глобального и регионального масштабов. Наряду с катастрофическими ситуациями в истории Земли существовали эпохи относительного спокойствия, когда развитие органического мира протекало плавно в соответствии с установившимися природными (физико-географическими) условиями. На современном этапе для геоэкологического направления важно оценить геологическую роль и значимость антропогенных процессов, выявить их направленность и определить возможность перерастания в глобальные катастрофические геологические процессы.

Характерной чертой геодинамической функции литосферы является ее возможность проявляться в форме как негативного, так и позитивного отношения к развитию и пространственному распространению биоты. Это отношение может быть прямым и опосредованным, т. е. может проявляться через ресурсную или геофизико-геохимическую функции.

В рамках этой функции должны рассматриваться геодинамические процессы и явления, непосредственно влияющие на условия существования биоты. Исходя из степени воздействия на биоту, в том числе и на человека, все геодинамические процессы можно разделить на две группы. Одни процессы в силу своей масштабности и скорости проявления не способны оказывать прямого негативного влияния на , а другие действуют на биоту в форме катастрофических явлений и стихийных бедствий и, таким образом, являются опасными природными процессами. К первым относятся, например, перемещения литосферных плит, тектонические медленные вертикальные и горизонтальные движения, такие геологические процессы, как выветривание, денудация, транспортировка осадочного материала и осадконакопление. К катастрофическим геологическим явлениям относятся те из них, которые из-за кратковременности своего проявления быстро разрушают привычную природную структуру и систему обитания биоты, нарушают условия жизни человека и приводят к жертвам.

По данным ЮНЕСКО, в настоящее время около 0,5 млрд. человек проживают в районах с высокой повторяемостью катастрофических землетрясений. Около четверти населения земного шара проживает в районах, подверженных риску стихийных природных явлений.

Все известные катастрофические и неблагоприятные природные и антропогенные явления, связанные с литосферной оболочкой, можно разделить на две крупные группы. К первой группе относятся процессы и явления, не несущие непосредственной угрозы для существования биоты, но влияющие на условия проживания человека, изменяя их. Однако в силу высокой приспособляемости органического мира нередко их воздействия на биоту оказываются минимальными. Для человека эти природные явления меняют только условия комфортности жизни. К их числу относятся ветровая эрозия и дефляция, водная эрозия, перенос вещества и аккумуляция, суффозия, заболачивание, формирование термокарста, новообразование и деградация многолетней мерзлоты, формирование карста. Негативность воздействия катастрофических природных явлений весьма высока. К особо опасным природным явлениям относятся землетрясения, извержения взрывного характера, оползни, обвалы и камнепады, провалы и т.д.

Геофизико-геохимическая функция литосферы

Эта функция определяется как свойство геофизических и геохимических полей (неоднородностей) природного и антропогенного происхождения, способное влиять на состояние биоты и здоровье человека.

Вся земная поверхность состоит из мозаично распределенных неких усредненных значений разнообразных химических элементов и физических параметров среды. Участки с высоким содержанием химических элементов, сильно отличающимся от геохимического фона, называются участками с геохимической аномалией. Выделяются естественные геофизические поля - магнитное, гравитационное, геотермическое и искусственно возбужденные электрические поля постоянных токов и геофизические аномалии. Геохимические и геофизические аномалии в оболочках Земли нередко называют геопатогенными зонами, хотя трактовка данного термина до сих пор неоднозначна.

Ряд ученых рассматривает геопатогенные зоны как области аномального проявления свойств атмосферы, гидросферы, литосферы и глубинных недр планеты, негативным образом отражающихся на состоянии органического мира, в том числе и человека. В связи с этим геопатогенезом называют совокупность геолого-геофизических условий, сопутствующих развитию патогенных отклонений в живых организмах.

Существование аномалий, или геопатогенных зон, связано с тем, что в литосфере имеются вертикальные и горизонтальные неоднородности и существуют проницаемые зоны, через которые вносятся заметные искажения в состав энергетических полей и в распределение химических элементов в областях тектонических нарушений.

Ресурсные функции литосферы

Литосфера представляет собой одну из главнейших составляющих геологической среды, с геодинамической деятельностью и составом которой человечество сталкивается ежеминутно. Ресурсная функция литосферы предопределена минеральными, органоминеральными и органогенными ресурсами, которые принимают участие в ее строении. Они крайне необходимы для жизни и деятельности биоты, выступая в качестве одной из составляющих экосистем, а также для жизнедеятельности человеческого общества. Ресурсы литосферы включают следующие аспекты: ресурсы, необходимые для жизнедеятельности биоты; ресурсы, необходимые для жизни и деятельности человеческого общества; ресурсы как геологическое пространство, которое необходимо для расселения и существования биоты и человеческого общества. Если два первых аспекта напрямую связаны с минеральными ресурсами Земли, то последний - исключительно с геологическим пространством, которое охватывает приповерхностную и поверхностную части литосферы.

Минеральные ресурсы относятся к категории исчерпаемых ресурсов и абсолютное большинство из них являются невозобновляемыми. Они играют первостепенную роль в жизни человеческого общества, определяя его материальный и научно-технический уровень. Начиная с глубокой древности число минеральных ресурсов и объемы их добычи и использования непрерывно возрастали. В палеолите добыча сырья ограничивалась лишь теми горными породами, которые могли явиться сырьем для изготовления каменных орудий. Позднее в сферу деятельности стали вовлекаться руды - сначала олова и меди, а затем и железа. Динамика извлечения и использования минерального сырья за последние века резко выросла. Исходя из существующих прогнозов запасы ряда видов минерального сырья начнут иссякать к середине XXI в.

Ресурсы литосферы, необходимые для жизнедеятельности биоты

Они представлены горными породами и минералами, которые включают химические элементы биофильного ряда, жизненно необходимые для роста и развития организмов, кудюриты - минеральное вещество кудюров, являющегося минеральной пищей литофагов, и подземные воды. Углерод, кислород, азот, кальций, фосфор, сера, калий, натрий и ряд других элементов требуются организмам в значительных количествах, поэтому они называются макробиогенными. Микробиогенными элементами для растений являются Fe, Мn, Cu, Zn, В, Si, Mo, Сl, V, Са, обеспечивающие процессы фотосинтеза, азотного обмена и метаболическую функцию. Для животных требуются те же элементы, кроме бора. Часть из них они получают, используя в пищу продуценты, а часть - из минеральных соединений и природных вод. Кроме того, для животных (консументов первого и второго порядков) дополнительно требуются селен, хром, никель, фтор, йод и др. Эти элементы в малых количествах жизненно необходимы для деятельности организмов и выполнения биогеохимических функций.

Одни из перечисленных элементов находятся в газообразном состоянии в атмосфере, другие растворены в водах гидросферы или находятся в связанном состоянии в почвенном покрове и в литосфере. Растения (продуценты) извлекают в процессе своей жизнедеятельности эти элементы непосредственно из грунтов вместе с почвенными и грунтовыми водами.

Минеральные вещества кудюров являются эпизодической пищей травоядных (консументы первого порядка) и всеядных (консументы третьего порядка) животных. Они употребляют их вместе с пищей по крайней мере два раза в год. Кудюры предназначены для регуляции солевого состава организма. В основном это минералы группы цеолитов. Стимуляторами роста растений, животных и рыб кроме цеолитов являются такие глинистые минералы, как бентониты, палыгорскиты, а также глауконит и диатомит.

Подземные воды - основа для существования биоты, определяют направленность и скорость биохимических процессов растений и животных.

Минеральные ресурсы, необходимые для жизни и деятельности человеческого общества

К ним относятся все существующие полезные ископаемые, которые используются человечеством для производства необходимых материалов и энергии. В настоящее время из недр извлекается более 200 видов полезных ископаемых и объем годовой добычи минерального сырья достигает порядка 20 млрд. Т. горной массы в год.

Геологическое пространство

Оно заключается в рассмотрении литосферы как области обитания биоты (поверхность литосферы используется норными и землеройными животными и микроорганизмами), так и инженерно-геологической деятельности человека.

Любая хозяйственная деятельность человека немыслима без осуществления строительства зданий жилого и промышленного назначения, строительства предприятий, подземных коммуникаций, транспортных магистралей, подземных выработок или открытых карьеров при добыче полезных ископаемых. Все строительные работы проводятся только после детальных изыскательских работ, определяющих способность грунта нести соответствующую нагрузку.

Наряду с этим оценка ресурсной функции литосферы связана с размещением в геологическом пространстве захоронений высокотоксичных и радиоактивных отходов. Надо учитывать, что объемы геологического пространства, пригодные для этих целей, весьма ограничены. Все проблематичнее становится отыскивать пригодные и безопасные места для размещения отходов и промышленно-бытовых свалок.

В эпоху техногенеза земная поверхность стала важным природным и экологическим ресурсом. В настоящее время освоено немногим более 55% поверхности суши и существует тенденция дальнейшего нарастания этого процесса. И если для стран с большими земельными ресурсами проблема размещения промышленных, сельскохозяйственных и селитебных отходов еще не стала актуальной, то для небольших по площади государств с высокой плотностью населения она превратилась в важнейший фактор социального развития. Ярким примером в этом отношении стала Япония, которая вынуждена засыпать прибрежные участки морских акваторий и осуществлять строительство на насыпных грунтах. Другие страны, например Голландия, с помощью дамб защищают земельные угодья от затопления морем. Следовательно, не только земли сельскохозяйственного назначения являются ценным природным ресурсом, но и земли, предназначенные для промышленного, гражданского и транспортного строительства, имеют большую ценность.

Ресурсная функция

Ресурсная функция верхних горизонтов литосферы заключается в ее потенциальной способности обеспечения потребностей биоты (экосистем) абиотическими ресурсами, в том числе и потребностей человека теми или иными полезными ископаемыми, необходимыми для существования и развития человеческой цивилизации. (Королев, 1996; Трофимов, Зилинг, 2000, 2002).

Ресурсная функция является базовой в системе «литосфера-биота», так как с ней связаны не только условия жизни и эволюции биоты, но и сама возможность ее существования.

Данная функция определяет роль ресурсов (минеральных, органических, и органо-минеральных) для жизни и деятельности биоты как в качестве биогеоценоза, так и социальной структуры. Ресурсная функция литосферы обусловливает значение минерального, органического и ее органоминерального сырья, составляющего основу для жизнедеятельности биоты как в качестве биогеоценозов, так и антропогеоценоза (Ясаманов, 2003).

По мнению В.Т. Трофимова и др. (2000), она включает следующие аспекты:

· ресурсы,необходимые для жизни и деятельности биоты,

· ресурсы,необходимые для жизни и деятельности человеческого общества,

· ресурсы, как геологическое пространство, необходимое для расселения и существования биоты, в том числе и человеческого общества.

Первые два аспекта связаны с минерально-сырьевыми ресурсами, а последний, - с экологической емкостью геологического пространства, в пределах которого происходит жизнедеятельность организма.

С позиций биоцентризма потребности человека не должны вступать в противоречие с потребностями биоты в целом. Среди природных ресурсов на Земле по их значимости для развитых государств на первом месте стоят энергоресурсы. При современном уровне развития промышленности в мире технологическая энергетика создает и трансформирует огромное, если рассматривать планету в целом, количество энергии. Около 70% добываемых полезных ископаемых в мире составляют энергоресурсы. Следовательно, можно говорить о соизмеримости техногенного энергетического потенциала с энергетическим потенциалом Земли естественного происхождения, особенно на урбанизированных территориях.

Ресурсы литосферы, необходимые для жизнедеятельности биоты

Они представлены горными породами и минералами, которые включают химические элементы биофильного ряда, жизненно необходимые для роста и развития организмов, кудюриты -- минеральное вещество кудюров, являющегося минеральной пищей литофатов. и подземные воды. Углерод, кислород, азот, водород, кальций, фосфор, сера, калий, натрий и ряд других элементов требуются организмам в значительных количествах, поэтому они называются макробиогенными. Микробиогенными элементами для растений являются Fе, Мn, Сu, Zn, В, Si, Мо, С1, V, Са, обеспспечивающие процессы фотосинтеза, азотного обмена и метаболическую функцию.

Для животных требуются те же элементы, кроме бора. Часть из них они получают, используя в пищу продуценты, часть -- из минеральных соединений и природных вод. Кроме того для животных (консументов первого и второго порядков) дополнительно требуются селен, хром, никель, фтор, йод и др. Эти элементы в малых количествах жизненно необходимы для деятельности

организмов и выполнения биогеохимических функций.

Одни из перечисленных элементов находятся в газообразном состоянии в атмосфере, другие растворены в водах гидросферы или находятся в связанном состоянии в почвенном покрове и литосфере. Растения (продуценты) извлекают в процессе своей жизнедеятельности эти элементы непосредственно из грунтов вместе с почвенными и грунтовыми водами.

Минеральные вещества кудюров являются эпизодической пищей травоядных (консументы первого порядка) и всеядных (консументы третьего порядка) животных. Они употребляют их вместе с пищей по крайней мере два раза в год. Кудюры предназначены для регуляции солевого состава организма. В основном это минералы группы цеолитов. Стимуляторами роста растений, животных и рыб кроме цеолитов являются такие глинистые минералы, как бентониты, палыгорскиты, а также глауконит и диатомит.

Подземные воды -- основа для существования биоты, определяют направленность и скорость биохимических процессов растений и животных.

Минеральные ресурсы, необходимые для жизни и деятельности человеческого общества

К ним относятся все существующие полезные ископаемые, которые используются человечеством для производства необходимых материалов и энергии, В настоящее время из недр извлекается более 200 видов полезных ископаемых и объем годовой добычи минерального сырья достигает порядка 20 млрд т горной массы в год.

Наиболее важные группы полезных ископаемых и основные направления их использования показаны на рис. 4.

рис. 4.

Экологическое значение подземных вод огромно. Основные направления их использования и объемы потребления (км/год) приведены ниже.

Экологическая геология

Тема 2.
Экологические функции
литосферы (часть 1)

Ресурсная экологическая функция литосферы и её преобразование под влиянием техногенеза

Часть 1
РЕСУРСНАЯ ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ФУНКЦИЯ
ЛИТОСФЕРЫ И ЕЁ ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ПОД
ВЛИЯНИЕМ ТЕХНОГЕНЕЗА

Определение, значение и структура ресурсной экологической функции литосферы

Под ресурсной экологической функцией литосферы мы понимаем, как
уже
показано
ранее,
роль
минеральных,
органических,
органоминеральных ресурсов литосферы, а также ее геологического
пространства для жизни и деятельности биоты как в качестве
биоценоза, таки человеческого сообщества как социальной
структуры.
Объектом изучения при таком подходе являются особенности состава и
строения литосферы со всеми их компонентами, влияющими на
возможность и качество существования биоты, а предметом – знания о
сырьевом потенциале литосферы, пригодности ее пространства для
проживания биоты (включая человека как биологического вида) и
развития человечества как социальной структуры.
Ресурсная экологическая функция литосферы занимает лидирующее,
положение по отношению к геодинамической, геохимической и
геофизической функциям. Она не только определяет комфортность
"проживания биоты", но и саму возможность ее существования и
развития.

Ресурсы литосферы, необходимые для жизни биоты

Ресурсы литосферы, необходимые для жизни биоты,
включая
человека
как
биологический
вид,
представлены четырьмя составляющими:
горными породами, включающими в себя элементы
биофильного ряда – растворимые элементы, жизненно
необходимые организмам и называемые биогенными
элементами;
кудюритами – минеральным веществом кудюров,
являющихся минеральной пищей животных – литофагов;
поваренной солью;
подземными водами.

Биофильные элементы литосферы

Элементы и их соединения, требующиеся биоте в больших
количествах, называют макробиогенными (углерод, кислород,
азот, водород, кальций, фосфор, сера), а в малых количествах –
микробиогенными.
Для растений – это Fe, Mg, Си, Zn, В, Si, Mo, CI, V, Ca, которые
обеспечивают функции фотосинтеза, азотного обмена и
метаболическую функцию.
Для животных требуются как перечисленные элементы (кроме
бора), так и дополнительно селен, хром, никель, фтор, йод и
олово.
Несмотря на малые количества, все эти элементы необходимы
для
жизнедеятельности
биосистем,
для
реализации
биогеохимических функций живым веществом

Средний химический состав белков, жиров и углеводов, %

Средний химический состав растения и человека, % сухого вещества

Минеральные биогенные комплексы-кудюриты

Литофагия, или камнеедение ("литос" – камень, "фагос" –
пожирание), известна давно. В животном мире это явление столь
же обычное, как и традиционное питание.
Кроме пищевых и лечебных солей в природе существует большая
группа алюмосиликатных и силикатных минералов, которые едят
птицы, звери и люди.
–На склонах холмов о. Суматра сложенных цеолитизированными и
туфами, описаны пещеры размерами 3,5 × 7,5 м, которые "выскребли"
слоны, добывая белую каменную пемзу (продукт выветривания туфов,
обогащенный
минералами
с
высокими
сорбционными
и
ионообменными свойствами). Этими слоновыми раскопками
пользовались и другие животные – орангутаны, гиббоны, олени и даже
белки.
–Во многих районах Африки существуют целые производства по
приготовлению минеральной пищи. Так, в поселении Анфоэда (Гана)
две тысячи рабочих до-бывают глину и изготавливают из нее лепешки
для продажи, а жители деревни Узалла (Нигерия) съедают ежегодно
400-500 т "съедобной" глины.
–В пределах активных тектонических разломов, на нефтегазоносных и
угленосных площадях, где были зафиксированы относительно
интенсивные истечения СО2 из недр, растительность существенно
отличается от зональной. Она более "пышная" и более "южная".

Природа литофагии

Литофагия - это естественная потребность диких животных в
сбалансировании солевого состава организма, особенно в
периоды сезонной смены пищи.
В основе литофагии лежит литотерапия, направленная на
регуляцию солевого баланса организма. В качестве меню
животные выбирают минеральные смеси, обладающие
высокими ионообменными и сорбционными свойствами.
Последние и получили на Алтае название кудюриты от слова
"кудур" – солонцовый грунт, солончак, солонец, которым
издревле пользуются исконные скотоводы – алтайцы, монголы,
манджуры и др.
В последние годы кудюриты стали использоваться в качестве
добавок в корм домашних животных, что существенно
увеличило их прирост и улучшило физическое состояние.

Поваренная соль

Поваренная соль является типичным минеральным образованием,
потребляемым биотой и, в первую очередь, человеком. По отношению к
ней все – литофаги.
Жители Земли употребляют её в объеме 8-10 кг в год на человека.
С ресурсных позиций это минеральное образование является
исключением из общего правила, так как в определенном объеме
относится к категории возобновляемого ресурса. Поваренную соль
получают либо из рассолов в зоне соляных залежей, либо собирают в
местах естественного выпаривания соленой морской воды. Пока
природные запасы поваренной соли в ресурсном отношении особой
тревоги не вызывают.
Следует напомнить, что этот минеральный ресурс необходим человеку
как биологическому виду. Поваренная соль активизирует некоторые
ферменты, поддерживает кислотно-щелочное равновесие, она
необходима для выработки желудочного сока. Отсутствие или недостаток
соли в организме приводит к различным расстройствам: понижению
артериального давления, мышечным судорогам, учащению сердцебиения
и другим отрицательным последствиям.
Следует отметить, что, несмотря на практически неограниченные запасы
поваренной соли, в конце 80-х годов потребность в ней населения
Северной Евразии удовлетворялась только на 90%. Такое же положение
сохранилось и до настоящего времени.

Подземные воды как ресурс литосферы, необходимый для жизни биоты

С этих позиций экологическая значимость пресных
подземных вод особых пояснений не требует.
В.И.Вернадский показал, что живое вещество в течение
всего 1 млн. лет пропускает через себя такое количество
воды, которое равно по объему и количеству Мировому
океану.
Подземные
воды,
пригодные
для
питьевого
водоснабжения, составляют 14% от всех пресных вод
планеты. Однако они значительно превосходят по
качеству поверхностные воды и в отличие от них
гораздо лучше защищены от загрязнения, содержат
микро- и макроэлементы, необходимые для организма
человека, не требуют дорогостоящей очистки. Именно
этим определяется их значимость как важнейшего
источника питьевого водоснабжения, т.е. обеспечения
водой человека как биологического вида.

Обеспеченность подземными водами

В настоящее время более 60% городов Российской Федерации имеют
централизованные источники водоснабжения. В ресурсном плане
использование подземных вод значительно ниже потенциальных
возможностей и составляет порядка 5% (для водоснабжения) от потенциальных ресурсов, оцениваемых в 230 км3/год. Однако сделанные оценки
справедливы только для России в целом и существенно меняются при
переходе к отдельным регионам.
Дефицит в питьевой воде в принципе обусловлен тремя основными
факторами:
–отсутствием достаточных ресурсов подземных вод в связи с природными причинами (зона многолетнемерзлых пород, широкое развитие относительно
безводных толщ – Карелия, Мурманская, Кировская и Астраханская области);
–интенсивной эксплуатацией и сработкой основных водоносных горизонтов
(Средний Урал, зоны крупных городских агломераций);
–техногенным загрязнением водоносных горизонтов, используемых для
питьевого водоснабжения.

Примеры возникновения дефицита запасов подземных вод

Наиболее впечатляющим примером таких катастрофических техногенных воздействий является РавнинноКрымский артезианский бассейн. Интенсивная эксплуатация подземных вод для орошения, а также
строительство и ввод в действие Северо-Крымского канала привели к засолению пресных подземных вод. За 30
лет эксплуатации водоносных горизонтов около 10 км3 пресной воды стало солоноватой.
Невозможность использования подземных вод для хозяйственно-питьевого водоснабжения в результате
загрязнения отмечается на участках складирования твердых бытовых отходов. Например, в районе полигона
ТБО Щербинка Московской области загрязненные грунтовые воды с превышением ПДК по ряду компонентов в
100-130 раз проникли в подольско-мячковский водоносный горизонт каменноугольных отложений. В результате
этого в водах горизонта увеличилось содержание хлоридов в 3-7 раз, сульфатов более чем в два раза, отмечено
присутствие хрома и кадмия.
Разработка месторождений твердых полезных ископаемых приводит к истощению эксплуатационных запасов
подземных вод, что связано не только с отбором откачиваемых вод на разрабатываемом месторождении, но и
с выходом из строя действующих водозаборов подземных вод. Наиболее крупные воронки-депрессии
формируются в тех случаях, когда в обводнении горных выработок участвуют водоносные горизонты, имеющие
региональное распространение. Так, длительная работа (начиная с 1956 г.) системы водопонижения вокруг
месторождения КМА привела к смыканию депрессионных воронок вокруг Лебединского карьера и шахты им.
Губкина. Уровни мелового водоносного горизонта были снижены на 20-25 м, из-за чего строительство
следующего Стойленского карьера осуществлялось на первом этапе практически в обезвоженных породах. В
настоящее время режим подземных вод района разработок нарушен по верхнемеловому горизонту в радиусе
40 км, а по докембрийскому – в радиусе 80 км, что делает экономически нецелесообразным использование
подземных вод этого района для водоснабжения населения.

Минеральные ресурсы, их структура и человеческое общество

Минеральные ресурсы представлены совокупностью выявленных в недрах
скоплений (месторождений) различных полезных ископаемых, в которых
химические элементы и образуемые ими минералы находятся в резко
повышенной концентрации по сравнению с кларковыми содержаниями в
земной коре, обеспечивающей возможность
их промышленного
использования.
Все природные ресурсы представляют природные тела и вещества (или их
совокупность), а также виды энергии, которые на конкретном этапе развития
производительных сил используются или могут быть технически использованы
для
эффективного
удовлетворения
разнообразных
потребностей
человеческого общества.
Структура минеральных ресурсов определяется целевым назначением их использования.
Существует пять основных категорий минеральных ресурсов:
–топливно-энергетические (нефть, конденсат, горючий газ, каменные и бурые угли, уран,
битуминозные сланцы, торф и др.),
–черные и легирующие металлы (руды железа, марганца, хрома, титана, ванадия, вольфрама и
молибдена),
–цветные металлы (руды меди, кобальта, свинца, цинка, олова, алюминия, сурьмы и ртути),
–неметаллические полезные ископаемые (различные виды минеральных солей (фосфатные,
калийные, натриевые), строительные (щебень, гранит и песок) и другие материалы (самородная
сера, флюорит, каолин, барит, графит, асбест-хризотил, магнезит, огнеупорная глина)),
–подземные воды.

Принципиальная схема использования природных ресурсов литосферы в сфере

Роль и место минеральных ресурсов в социально-экономических и экологических вопросах развития материальной базы современного общества

Роль и место минеральных ресурсов в социальноэкономических и экологических вопросах развития
материальной базы современного общества

О запасах минеральных ресурсов верхних горизонтов литосферы

Анализ оценки обеспеченности топливно-энергетическими ресурсами показывает, что наиболее
дефицитным видом топлива является нефть, ее разведанных запасов хватит, по разным
источникам, на 25-48 лет. Затем через 35-64 года истощатся запасы горючего газа и урана. Лучше
всего обстоит дело с углем, его запасы в мире велики, и обеспеченность составляет 218-330 лет.
При этом следует учитывать, что в мировой обеспеченности жидкими энергоносителями есть
существенные резервы, связанные с продуктивными залежами нефти и газа на шельфе Мирового
океана. Перспективы России связаны с освоением шельфа арктических морей, где по оценкам
специалистов содержится свыше 100 млрд т углеводородов в нефтяном эквиваленте.
Среди черных и легирующих металлов самую низкую обеспеченность имеют руды титана (65
лет) и вольфрама (от 10 до 84 лет по разным источникам).
Мировая обеспеченность цветными металлами в целом значительно ниже, чем черными и
легирующими. Запасов кобальта, свинца, цинка, олова, сурьмы и ртути хватит на 10-35 лет.
Обеспеченность России запасами меди, никеля, свинца составляет 58-89%, а сурьмы – всего 17-18%
от среднемировой. На этом фоне исключение составляют запасы алюминия: при современном
уровне потребления и добычи его запасов хватит еще на 350 лет.
Мировая обеспеченность ресурсами неметаллических полезных ископаемых в среднем составляет
50-100 лет и выше. Самыми дефицитными являются хризотил-асбест (мировая обеспеченность 54
года) и флюорит (мировая 42 года).

Мировая обеспеченность человеческого общества минеральными ресурсами

Отбор пресных подземных вод по основным экономическим районам России в км3/год на 1.1.1992 г.

1 – общее количество;
2 – хозяйственно-питьевое
водоснабжение;
3 – шахтный и карьерный
водоотлив;
4 – сброс воды без
использования (потери
воды при
транспортировке, сброс
воды из скважин,
самоизлив из скважин,
водослив дренажных
вод);
5 – техническое
водоснабжение;
6 – орошение земель и
обводнение пастбищ

Подземные воды как ресурс литосферы

Обеспеченность ресурсами подземных вод в целом по России достаточно высокая. В связи с
особой важностью рассмотрим несколько подробнее обеспеченность пресными,
минеральными, термальными и промышленными водами.
Пресные подземные воды. В соответствии с ГОСТом 2874-82 к ним относятся подземные воды
с сухим остатком до 1 г/дм3 (в некоторых случаях – до 1,5 г/дм3).
При расчетах обеспеченности ресурсами подземных вод учитываются невостребованные
запасы подземных вод, срабатываемые в течение 50 лет. Таким образом, если допустить, что
в течение последующих 50 лет общий отбор подземных вод увеличится в два раза и составит
примерно 35-40 км3/год, то можно предположить, что общие эксплуатационные ресурсы
подземных вод России, составляющие около 230 км3/год, в результате отбора
невосполняемых запасов уменьшатся, примерно на 15-20 км3/год.
Несомненно, что основной объем пресных подземных вод расходуется на питьевое
водоснабжение. Однако определенная доля пресных подземных вод тратится на технические
нужды, орошение пахотных земель и поливы пастбищ.

Обеспеченность минеральными водами территории бывшего СССР

Термальные воды

К термальным водам относятся подземные воды, приуроченные к
естественным коллекторам геотермальной энергии и представленные
природными тепло-носителями (водой, паром и пароводяными смесями).
Для практического использования термальные воды
подразделяются на несколько классов:
–низкопотенциальные (с температурой нагрева 20- 100оС)
теплотехнических нужд,
–среднепотенциальные – для теплоснабжения,
–высокопотенциальные (более для выработки электроэнергии.
используются
для
Термальные воды с более высокой температурой (150-350°С) из-за
технических трудностей обращения с ними пока не нашли своего применения.
Обеспеченность России запасами термальных вод очень высокая. Из общего
количества глубинного тепла, выделяемого термальными источниками в
атмосферу, 86% приходится на Курило-Камчатскую область, около 7% – на
область Байкальского рифта и лишь 8% – на все остальные мобильные области
континентальной коры.
Экологические аспекты освоения геотермальных ресурсов связаны с
вероятностью теплового и химического загрязнения поверхностных слоев
литосферы, так как термальные воды, помимо высокой температуры,
характеризуются также повышенной минерализацией. Во избежание этого
загрязнения разработана технология эксплуатации водоносных горизонтов с
обратной закачкой в них использованных термальных вод.

Промышленные воды

К промышленным водам относятся высокоминерализованные подземные воды глубоких (15003000 м) водоносных горизонтов. Из них в промышленных мас-штабах получают такие элементы, как
натрий, хлор, бор, йод, бром, литий или их соединения (например, поваренную соль).
Интерес к промышленному использованию вод глубоких водоносных горизонтов в качестве
минерального сырья определяется расширением потребности в редких элементах в различных
отраслях хозяйственной деятельности и истощением традиционного рудного сырья. В мире
добывается из промышленных вод 90% от общей добычи брома, 85% – йода, 30% – поваренной
соли, сульфида натрия, лития, 25% – магния, брома и т.д.
Обеспеченность России подземными промышленными водами достаточно высокая. Они, как
правило, приурочены к глубоким частям крупных артезианских бассейнов и др. выделены весьма
перспективные на йод и бром районы в пределах Восточно-Европейской, Западно-Сибирской и
Сибирской платформенных областей.
Экологические аспекты разработки промышленных вод связаны с проблемой утилизации
отработанных вод и вероятностью загрязнения вмещающих пород и дневной поверхности в
процессе их добычи и переработки.

Определение и структура ресурсов геологического пространства

Под ресурсом геологического пространства подразумевается
геологическое пространство, необходимое для расселения и
существования биоты, в том числе для жизни и деятельности
человека.
В общей систематике экологических функций литосферы структура
ресурсов геологического пространства включает: место обитания биоты,
место расселения человека, вместилище наземных и подземных
сооружений, место захоронения и складирования отходов, включая
высокотоксичные и радиоактивные.
Иной подход к структурированию ресурсов геологического пространства
основан на подходе, позволяющием рассматривать литосферу в качестве
места обитания и расселения разнообразных представителей флоры и
фауны, включая человека как биологический вид, и в качестве
пространства, активно осваиваемого человечеством как социальной
структурой.

Общая структура ресурсов геологического пространства

Ресурсы геологического пространства и расширение инженерно-хозяйственной деятельности человечества

При рассмотрении литосферы в качестве среды инженерно-хозяйственной
деятельности человека четко обособляются два пути оценки ресурсов
геологического пространства: оценка "площадного" ресурса поверхности
литосферного пространства и оценка ресурса подземного геологического
пространства под различные виды его освоения. В каждом случае может быть
много вариантов оценки применительно к различным видам инженернохозяйственной деятельности.
Первый из них – "площадные" ресурсы геологического пространства уже стали
огромным дефицитом. В настоящее время человечеством освоено порядка 56%
поверхности суши с тенденцией к дальнейшему нарастанию этого процесса. И если
для ряда стран с большими земельными ресурсами проблема размещения
промышленных, сельскохозяйственных и селитебных объектов еще не стала остро
актуальной, то для небольших по площади государств с большой численностью
населения она превратилась в важнейший экологический фактор социального
развития.
Наиболее ярким примером является Япония, вынужденная для размещения
промышленных объектов и зон отдыха засыпать прибрежные части морских
акваторий и осуществлять строительство на насыпных грунтах.

Ресурсы геологического пространства и урбанизация

Особенно остро, даже в сравнительно благополучных с точки зрения общей территориальной
обеспеченности странах, стоит вопрос дефицита площадей на урбанизированных территориях. Как
правило, это касается столиц и крупных промышленных центров.
О темпах урбанизации красноречиво говорят следующие цифры: в начале XIX в. в городах мира
проживало 29,3 млн человек (3% населения Земли), к 1900 г. – 224,4 млн (13,6%), к 1950 г. - 729 млн
(28,8%), к 1980 г. - 1821 млн (41,1%), к 1990 г. – 2261 млн (41%).
Городское население Российской Федерации к началу 1990 г. составляло около 74%.
Доля городского населения в Европе составляет более 73%, в Азии - 31, Африке – 32, Северной
Америке – 75, Латинской Америке – 72, в Австралии и Океании – 71%.
Всего в мире существует около 220 городов-миллионеров (более 1 млн жителей), самый крупный из
которых – Мехико (9,8 млн). В Большом Лондоне 6,8 млн человек проживают на территории
площадью более 1800 км2, в Москве на площади 1000 км2 проживает около 9 млн человек.
При такой плотности населения создается специфическая ресурсная картина, при которой в качестве
пригодных под застройку начинают рассматриваться территории со сложными инженерногеологическими и экологическими условиями (территории бывших свалок, шлако-золоотвалы и т.п.).

Ресурсы геологического пространства и сложные гражданские и промышленные объекты

Ресурсы геологического пространства под размещение большинства сложных
инженерных сооружений, оказывающих большие давления на грунт (0,5 МПа
и более), в частности, таких объектов, как тепловые электростанции (ТЭС),
металлургические заводы, телевизионные башни, небоскребы, определяются
наличием благоприятных инженерно-геологических условий в районе
предполагаемого строительства. Эти сооружения в силу своей специфики, как
правило, располагаются на хорошо освоенных территориях, часто в черте
города или в непосредственной близости от него. Это предъявляет особые
требования к их устойчивости и безопасности не только с инженерных, но и с
экологических позиций.
Основная ресурсная (как и геохимическая экологическая) проблема,
связанная с ТЭС – размещение золоотвалов, что близка к проблеме
размещения отходов горно-обогатительной и горно-добывающей отраслей
промышленности, рассматриваемой далее.
Основные ограничения при выборе участка под атомные
электростанции (АЭС):
–высокая сейсмичность (более 8 баллов по шкале MSK-64);
–наличие мощных (более 45 м) толщ просадочных, водорастворимых и
разжижающихся грунтов;
–наличие активных разломов, карста и других потенциально опасных
экзогенных геологических процессов;
–высокий уровень подземных вод (менее 3 м);
–наличие хорошо фильтрующих грунтов и грунтов с низкой сорбционной
емкостью мощностью более10 м.
Главной экологической опасностью АЭС является возможность
радиоактивного загрязнения значительных площадей в аварийных ситуациях.
Эти территории выпадают из любого использования на сотни, даже тысячи
лет.

Ресурсы геологического пространства и гидротехническое строительство

Ярко выраженной спецификой с точки зрения
необходимого
ресурса
геологического
пространства
обладает
гидротехническое
строительство. Ресурс пространства в первую
очередь определяется наличием водотоков и
участков с благоприятными инженерногеологическими условиями на них.
Крупное гидротехническое строительство в
значительной
мере
исчерпало
ресурс
геологического пространства, пригодного под
эти цели, даже в России, богатой водными и
территориальными ресурсами.
Сток многих крупных рек нашей страны
зарегулирован.

Площади затопления и количество перенесенных строений для отдельных крупных водохранилищ бывшего СССР

Ресурсы геологического пространства горно-добывающих регионов

Ресурсы геологического пространства горнодобывающих регионов
Остро стоит вопрос дефицита геологического пространства и в районах развития
горно-добывающей и горно-перерабатывающей отраслей промышленности.
Наиболее емкими в отношении отчуждения природного геологического
пространства являются предприятия угольной промышленности: добыча 1 млн т
топлива сопровождается отчуждением в среднем около 8 га земельных угодий.
В горно-добывающих районах существенное нарушение территориального
ресурса происходит за счет оседания земной поверхности над подземными
выработками. Величины оседаний достигают в Московском угольном бассейне 3
м на площади км2, в Донбассе – 7 м на площади более 20 км2. Осадки могут
продолжаться в течение 20 лет и иногда носят провальный характер.
Существенный ущерб ресурсному потенциалу территорий наносит изменение
гидрогеологических условий в результате законтурного водопонижения, шах-тного
и карьерного водоотлива. Формирование крупных депрессионных воронок
площадью до 300 км2 может не только нарушать принятую систему
водоснабжения территории и приводить к оседанию земной поверхности, но и
вызывать активизацию карстовых, суффозионных и провальных процессов.

Ресурсы геологического пространства и размещение отходов жизнедеятельности человеческого общества

Многообразие отходов деятельности человеческого сообщества занимают огромные
площади. Только в России суммарная их площадь на (1997), составляет более 500 тыс. га, а
негативное воздействие отходов на окружающую среду проявляется на территории, в 10 раз
превышающей указанную площадь.
Большинство отходов активно взаимодействуют с окружающей средой (литосферой,
атмосферой, гидросферой и биосферой). Продолжительность "агрессивного" (активного)
существования отходов зависит от их состава. При хране-нии все отходы претерпевают
изменения, обусловленные как внутренними физико-химическими процессами, так и
влиянием внешних условий. В результате этого на полигонах хранения и захоронения отходов
могут образоваться новые эколо-гически опасные вещества, которые при проникновении в
литосферу будут пред-ставлять серьезную угрозу для биоты.
Города – самые крупные производители отходов. Статистические данные по-казывают, что в
условиях современной технологии при более высоком уровне эко-номического развития
страны в ее границах образуется и большее количество от-ходов в расчете на душу населения.
Средняя норма накопления мусора в развитых странах колеблется от 150-170 (Польша) до
700-1100 кг/чел. в год (США). В Москве ежегодно образуется 2,5 млн т твердых бытовых
отходов (ТБО), а средняя норма "производства" ТБО на одного человека в год достигает
примерно 1 м3 по объему и 200 кг по массе (для крупных городов рекомендуется норматив
1,07 м3/чел. в год).

Классификация отходов по происхождению

Радиусы негативного воздействия полигонов твердых бытовых отходов

Основные аспекты воздействия полигонов ТБО компоненты окружающей среды и человека

Радиусы негативного воздействия полигонов складирования отходов горно-добывающей и горно-перерабатывающей отраслей промышленности

Радиусы негативного воздействия полигонов
складирования отходов горно-добывающей и горноперерабатывающей отраслей промышленности