Экологические проблемы литосферы

В современную эпоху колоссальных созидательных и разрушительных возможностей общества насущной необходимостью становятся знания о взаимодействии человечества с литосферой – не только источником ресурсов, но и вещественно-морфологическим фундаментом жизнедеятельности людей. Активная производственная деятельность человека непосредственно связана с верхней частью литосферы, характеризующейся, прежде всего, свойствами горных пород. Как известно, подземное строительство (тоннели, метрополитен, АЭС и т.п.) осуществляют на глубинах до 100 и более метров, максимальная глубина карьеров достигает 1 км, шахт – 4 км, эксплуатируемых скважин – 7 км, промышленных подземных ядерных взрывов – 2,4 км. Бурение самой глубокой в мире Кольской скважины было приостановлено на отметке 12 262 м.

Основные техногенные воздействия на литосферу проявляются в виде открытых (карьеры, разрезы), подземных (шахты, штольни), скважинных разработок полезных ископаемых. Они приводят к различным локальным и региональным изменениям литосферного пространства. Например, возникают трансформации физико-механических свойств горных пород (разуплотнения, сдвижения, обрушения, уплотнения, изменения температуры), мульды проседания земной поверхности, техногенные отложения (отвалы, терриконы). Крупные карьеры на Урале, в Казахстане, Сибири, в европейской части России имеют глубины более 150-200 м. Максимальная глубина карьера на горе Благодать (Урал) – 800 м, карьеры по добыче алмазов в Якутии достигают глубины 400 м, их диаметр на поверхности доходит до 2 м. Длина карьеров различна – от сотен метров до 8 км, а ширина достигает 4 км. Например, размеры Железногорского карьера (Курская магнитная аномалия) на поверхности составляют 2 х 3,6 км при глубине более 100 м. Площадь отдельных карьерных полей достигает 30 км².

Мировой объем ежегодно перемещаемых горных пород в результате производственной деятельности оценивают в 10 тыс. км³, т.е. масса их составляет не менее 20 трлн. т. При этом около 98% добываемых в литосфере материалов уходят в отвалы, и лишь 2% непосредственно используют в производстве продукции.

Широко распространены оседания поверхности литосферы в связи с водопонижением. Известны максимальные опускания поверхности литосферы в результате отбора подземных вод: в Мехико – до 9 км, в Токио – до 7, в Амагасаки – до 3,1 в Осаке – до 2,2, в Техасе – до 1,2, в Москве – до 0,35, Лондоне – до 0,3 м. В результате отбора для орошения 20 км³ подземных вод за 1940-1967 гг. оседание земной поверхности на отдельных участках в центре Аризоны (США) составило 2-2,3 м.

Вследствие образования больших котлованов, карьеров, карьерных полей, взрывообразного роста городов возникает геотехноморфогенная изостазия, т.е. изменение равновесного состояния земной коры в результате техногенного изъятия или привнесения значительных масс вещества. Например, инструментально установлена московская городская «чаша оседания» (до 1 м и более), сформировавшаяся под влиянием массы зданий и других сооружений и обрамленная кольцевой зоной шириной 10-30 км компенсационных поднятий.

Для Хибин установлено, что после того, как масса изъятия горной породы превысила 200 млн. т, возросли темпы поднятий поверхности литосферы. Всего в Хибинах уже извлечено 1360 млн. т руды. Вероятны проявления такого рода поднятия поверхности литосферы в Канско-Ачинском и Печорском буроугольных бассейнах.

Известны факты усиления сейсмической активности после строительства крупных водохранилищ в Евразии и Северной Америке. Вследствие сжигания горючих минеральных ископаемых из литосферы в атмосферу поступает около 6 млрд. т углерода в год. Роль мировой хозяйственной деятельности человека в сносе твердого материала с суши в океан оценивают в 60% от общей величины денудации – совокупности процессов сноса и переноса (водой, ветром, льдом, непосредственным проявлением силы тяжести) продуктов разрушения горных пород.

Хозяйственная деятельность людей может вызывать трансформацию режима эндогенной активности недр, способствовать возникновению крупномасштабных гравитационных аномалий. Широкое распространение получила породопреобразующая деятельность человека, существенно превышающая многие природные литогенные процессы образования осадочных горных пород. Ежегодное мировое накопление грунтов в отвалах, достигающее 200 млрд. т, в несколько раз превышает объем всего твердого материала, перемещаемого глобальной денудацией с поверхности суши в море.