Курская магнитная аномалия

Разместил: Бармалей Дата: 18.11.2010 Прочитано: 8225

К рупнейший в СССР железорудный бассейн; расположен в пределах Курской, Белгородской и Орловской областей РСФСР. Впервые магнитная аномалия была обнаружена в конце 18 в. П. Б. Иноходцевым при составлении карт Генерального межевания. Большая работа по исследованию КМА проведена профессором Московского университета Э. Е. Лейстом. Изучение границ аномалии и выяснение глубины залегания руды велись с 1896 по 1918. По указанию В. И. Ленина в 1919 работы были возобновлены, а в 1920 было принято спец. постановление о комплексном изучении КМА. С 1920 начала работать Особая комиссия по исследованию КМА, возглавляемая И. М. Губкиным. После Великой Отечественной войны 1941—45 работы были возобновлены в более широком масштабе. Разведочным бурением, основанным на данных магнитных, гравитационных и сейсмических исследований, выявлены огромные запасы богатых руд и магнетитовых легкообогащаемых кварцитов. КМА приурочена к Воронежской антеклизе Восточно-Европейской платформы ; нижний структурный этаж относится к докембрийскому фундаменту платформы, верхний составляют полого залегающие осадочные толщи платформенного чехла. Железные руды приурочены к кристаллическому фундаменту, глубина залегания которого в среднем 60—650 м. Развиты два главных типа руд: бедные, но в значительной части рентабельно обогащаемые, с содержанием железа от 32 до 38,8%, серы от 0,0 до 0,32%, фосфора от 0,0 до 0,28% и богатые, содержание железа в которых составляет 53,6—61,6%, серы 0,08—0,4%, фосфора 0,02—0,03%. Бедные руды представлены железистыми кварцитами курской серии и имеют мощность от нескольких метров до 700 м. (в юго-западной части КМА); по составу они относятся к магнетитовым, магнетито-гематитовым и гематитовым. Богатые руды большей частью связаны с древней корой выветривания железистых кварцитов, являясь продуктом их окисления и природного обогащения; они состоят в основном из мартита, железной слюдки, лимонита и сидерита. Богатые руды известны в двух формах залегания: горизонтальные плащеобразные залежи на головах пластов железистых кварцитов

и крутопадающие залежи, уходящие иногда на глубину до 500—700 м.

Основные пласты железистых кварцитов и связанные с ними богатые руды выходят на древнюю эрозионную поверхность докембрийского фундамента двумя полосами — северо-восточной и юго-западной. Наиболее крупные месторождения богатых руд сосредоточены в юго-западной полосе КМА. Общие балансовые запасы железных руд КМА оцениваются в 44,6 млрд. т, в том числе богатых руд 26,1 млрд. т, железистых кварцитов 18,5 млрд. т. Бассейн КМА включает четыре железорудных района: Белгородский, Старооскольский, Новооскольский, Курско-Орловский. Белгородский район сосредоточивает 90,5% запасов богатых руд КМА по категориям A+B+C1 и 96,9 по категориям A+B+C1+C2. В его составе уникальные по запасам и качеству богатых руд месторождения: Яковлевское, Гостищевское, Большетроицкое и др. Среднее содержание в них железа сввше 60%, при незначнтельном количестве серы и фосфора. Рудная залежь находится на глубинах, допускающих только шахтную добычу. Месторождения сильно обводнены (несколько водоносных горизонтов), поэтому перед добычей необходимо осушение; проходка стволов возможна с помощью замораживания. Промышленное освоение месторождений КМА начато в 1952 вводом в эксплуатацию на Коробковском месторождении опытного рудника им. Губкина. В 1959—60 в строй действующих вступили рудники на Лебединском и Михайловском, а в 1969 на Стойленском месторождениях. Они характеризуются неглубоким залеганием богатых руд и меньшей обводнённостью. В 1972 в пределах КМА добыто 20,5 млн. т железной руды (товарной). На базе КМА намечено создание нового промышленного комплекса общесоюзного значения с доведением добычи железной руды в этом районе до многих десятков млн. т путём дальнейшего расширения фронта открытых работ и резкого увеличения доли железистых кварцитов в суммарной добыче. В коре выветривания пород докембрия и в более молодых осадочных слоях платформенного чехла в пределах ряда железорудных месторождений юго-западной полосы обнаружены промышленные месторождения бокситов; в отложениях платформенного чехла выявлены также значительные ресурсы цементного сырья (Белгородский и др. районы), фосфоритов (окрестности г. Щигры), формовочных и строительной глин и песков.

Состояние окружающей среды в зоне освоения минеральных богатств

КМА в Белгородской области

Открытая разработка полезных ископаемых с использованием взрывного способа отбойки руды в районе горно-металлургического комплекса КМА наносит существенный урон природной среде. Технологические процессы при добыче и переработке железорудного сырья сопровождаются выбросом в атмосферу пыли, тяжелых металлов, продуктов взрывных работ и т.д. Загрязнение атмосферы, природных вод и верхней части почвенного покрова экологически вредными веществами нарушает естественный процесс геоэкологической саморегуляции природной среды и может привести к быстрой и необратимой ее деградации, а также к негативному воздействию на здоровье населения региона. В Староосколько-Губкинском районе сформировалась зона аномального запыления почв эллипсовидной формы размером до 40 км по длинной оси. В центральной части зоны выпадает более 4000 кг/га в год пыли. Содержание тяжелых металлов (кобальт, никель, хром, ванадий и др.) превышает природный фон в некоторых местах в 100 раз. Под влиянием системы гидрозащиты карьеров нарушен режим подземных вод в радиусе до 40 км по верхнему водоносному горизонту и до 80 км по кристаллическому. Имеется также еще множество фактов свидетельствующих о крайне негативном геоэкологическом воздействии предприятий горно-металлургического комплекса КМА на окружающую среду. Предварительное радиогеохимическое изучение вскрышных и рудовмещающих пород, железных руд и продуктов их переработки показали, что они содержат высокие концентрации естественных радионуклидов и являются источниками аномально высоких ионизирующих излучений, т.е. железорудные месторождения КМА являются радиационноопасными.Дополнительно радиоэкологическая ситуация осложняется еще и тем обстоятельством, что территория КМА располагается в зоне влияния «чернобыльского радиоактивного следа» и включает обширные площадные аномалии Cs-137.В связи с этим, отдельные попытки, которые предпринимаются в регионе для оздоровления экологической обстановки явно недостаточны. Необходим комплексный подход к данной проблеме, включающий организацию мониторинга содержания вредных веществ в различных элементах природной среды, разработку новых технологических процессов добычи и переработки руды, которые исключали бы попадание вредных веществ в атмосферу, подземные воды и почву, назрела необходимость в принятии системы законодательных и финансовых мероприятий, направленных на обеспечение геоэкологической безопасности окружающей среды и населения.

Состояние окружающей среды в зоне освоения минеральных богатств

КМА в Белгородской области

Курская магнитная аномалия (КМА) прослеживается по территории 9 областей РФ, имея длину 850 км при ширине до 200 км. Здесь разведано 18 месторождений железа с запасами 850 млрд. т железистых кварцитов и 80 млрд. т богатых железных руд. Указанные объемы составляют 60% запасов железных руд России или 20% мировых.КМА в своих недрах помимо железных руд содержит высококачественные бокситы, флюсовое и формовочное сырье, огнеупоры, стекольное сырье, строительные материалы, цементное, агрохимическое, химическое сырье и т.д. По последним данным в зонах локализа­ции железных руд присутствуют промышленные содержания золота, платины и платиноидов, меди, никеля, кобальта, хрома, редких и радиоактивных элементов.Таким образом, зону КМА можно рассматривать как фундамент минерально-сырьевой безопасности нашей страны.Вместе с тем, Центральный черноземный район (ЦЧР), на территории которого прослеживается рудоносная зона КМА. имеет развитую промышленность и сельские хозяйство. Характеризуется высокой плотностью населения и обладает основными запасами уникальных по мощности и содержанию гумуса черноземными пахотными землями. Последние являются базой продовольственной безопасности РФ. Учитывая тот факт, что для всего человечества основой социального прогресса пока является горная промышленность, а материальные потребности населения любых стран даже на отдаленную перспективу на 80% будут зависеть от обеспеченности промышленности минеральным сырьем [2] - можно с уверенностью утверждать, что объемы добычи и переработки минерального сырья будут увеличиваться. На КМА данный фактор будет реализован скорее всего в ближайшее время. При этом не исключается вариант перемещения черной металлургии с Урала и Сибири в ЦЧР, т.к. запасов собственного железорудного сырья там осталось на 6-10 лет. Больше того, зоной расширения горно-добычного комплекса (ГДК) скорее всего окажется Белгородская область, где уже разрабатывается открытым способом Лебединское и Стойленское месторождения железа (ЛГОК и СГОК) и подземным -Коробковское (Комбинат «КМАруда»). Подготавливаются к разработке Яковлевское и Гостищевское месторождения. Разведаны Салтыковское, Приоскольское и Чернянское. Кроме того, на территории области «малыми» карьерами добываются общераспространенные полезные ископаемые (ОПИ): пески, мел и глины. Действующих и отработанных «малых» карьеров более 300, а суммарная величина нарушенных ими земель достигает 17 тыс. га.По состоянию на начало 2000 года в Белгородской области всеми видами хозяйственной деятельности нарушено 88-90% территории, при допустимом предельном уровне прямого нарушения земель для ЦЧР - не более 70%. Только данный фактор может привести к полному исчезновению природной флоры и фауны на обширных территориях. Являясь промышленно развитым объектом РФ, Белгородская область дает стране сегодня 36,8% железных руд, 4,4% готового проката, 9,6% цемента, 20% шифера, 30% асбоцементных труб, 13% облицовочной керамики и много других промышленных и продовольственных товаров [3]. Технология выпуска указанной продукции неразрывно связана с техногенными загрязнениями и нарушениями ОС. Особенно интенсивно данные факторы проявляются на территории Староскольско-Губкинского промышленного района, где на ограниченной территории сконцентрировано около 185 пром. предприятий. В том числе таких крупных, как ЛГОК, СГОК, шахта им.Губкина, Оскольский электрометаллургический комбинат (ОЭМК). Губкинская ТЭЦ. Оскольский цемзавод. Суммарные валовые выбросы вредных веществ промышленными объектами района достигают 100 тыс. т в год, даже без учета выбросов вредных веществ автотранспортом. До 60% выбросов пыли приходится на стационарные, передвижные источники и зоны нарушенных земель ГДК. Как следствие, вокруг центра тяжести выбросов техногенной пыли сформировалась устойчивая зона запыления воздуха радиусом до 40 км фиксируемая с 1990 г. на космических снимках. При хорошей очищаемости воздуха пылевые частицы вот уже порядка 40 лет оседают на природные ландшафты, загрязняя почвы тяжелыми металлами ТМ и другими вредными веществами. За указанный период в акватории ГДК сформировалась техногенная аномалия загрязненных почв. Форма ее эллипсовидная с ориентацией длинной оси вдоль преобладающего направления ветров. Модуль техногенной нагрузки на ландшафты в центральной зоне аномалии превышает 4000 кг/га в год, снижаясь вблизи внешней границы до 50 кг/га в год. Протяженность зоны запыления почв по длинной оси - 40 км, по короткой - до 30 км. Концентрация ТМ в почвах колеблется от 100 до 1,1 фонового природного содержания. В последнее время проблемы радиоэкологии в Регионе КМА приобретают все большее значение и требуют действенных мер. Так, в горных породах (ГП) Стойленской свиты фоновое содержание U достигает 60 г/т, Тh - 320 г/т. В ГП коробковской свиты наиболее высокие концентрации U (до60 г/т) зафиксированы в среднем сланцевом горизонте, как правило, в связи с повышенным содержанием Со. (до 1,3 %). Содержание урана в лейкократовых и аляскитовых гранитах атаманского комплекса составляет в среднем 17 г/т. Среди ГП платформенного чехла повышенными содержаниями урана обладают бат-келловейские глины и горизонты галечно-желваковых фосфоритов в кварцево-глауконитовых - песках мелового возраста. Фосфориты КМА обычно содержат повышенные количества U, колеблющиеся в интервале 18-50 г/т. Радиационное загрязнение атмосферы ЕРН способствует наиболее, опасному внутреннему радиоактивному облучению за счет вдыхания воздуха, обогащенного2Rn (радоном),Rn (тороном) и их короткоживущими дочерними продуктами распада, а также за счет ингаляционного поступления долгоживущих ЕРН, содержащихся в витающей минеральной пыли (радиоактивных аэрозолях). Радиоактивные аэрозоли поступают в воздушную среду при буровзрывных работах в горных выработках, при дроблении руды на обогатительных фабриках, а также при пылении отвалов, хвостохранилищ и складов готовой продукции. А. К. Бровцын и др. 1999 (1) установили, что из вытяжной фабрики окомкования Михайловского ГОКа постоянно выбрасываются в атмосферу аэрозоли, содержащие радионуклиды. В образующемся дымовом шлейфе радиоактивно загрязненные микрочастицы в приземном слое воздуха фиксируются в радиусе до 15 км. Уникальную техногенную аномалию до 3000 мкР/ч в эпицентре зафиксировало ГП «Невскгеология» в 1990 г. на территории свалки промышленных отходов ОЭМК, связанную, с продуктами очистки фильтров плавильных печей. Наличие подобных неординарных участков радиоактивного загрязнения свидетельствует в пользу того, что ЕРН обогащают железорудный концентрат и следуют далее по технологической цепочке вплоть до металлургического передела. Вероятно, только в процессе плавки происходит окончательное отделение ЕРН от железа. Значительную радиоэкологическую проблему создает в регионе Rn (родон) и продукты его распада, которые создают до 70 % дозовой нагрузки на человека от общего радиационного воздействия ЕРН. Являясь по преимуществу альфа-излучателями, Rn и его продукты за счет высокой плотности ионизации создают наиболее значимый негативный биологический эффект в связи с внутренним характером облучения. Естественно, что подземные горные выработки значительно более радоноопасны, чем открытые карьеры, однако в жаркое время года при высокой температуре и низком атмосферном давлении из раздробленных и трещиноватых пород происходит усиленное истечение радона, который в 7,5 раза тяжелее воздуха и потому накапливается в карьерах, при том, что с увеличением их глубины (до 350 м) условия проветривания осложняются. Староскольско-Губкинский район расположен на водоразделе бассейна рек Дона и Днепра. Основной водной артерией здесь является р. Оскол с ее притоками Осколец, Чуфичка, Убля, Котел и др. Подземные воды района укрупненно представлены надъюрским (мело-мергельный и сеноман-альбский) и подъюрским (девонский и рудно-кристаллический) водоносными горизонтами. Нижний водоносный горизонт через песчаные «окна» водоупорных глинистых пород юры имеет прямую гидравлическую связь с верхним надъюрским водоносным горизонтом, а через него с водами третичных, четвертичных отложений и поверхностными. Данный фактор создает условия для проникновения грязных поверхностных вод практически во все водоносные горизонты при нарушении режима поверхностных вод. В проектах строительства ГОКов он не учитывался. До ввода в строй (1957 г.) системы гидрозащиты карьера ЛГОКа уровень воды верхнего водоносного горизонта фиксировался на абсолютных отметках: в районе Коробковского месторождения + 144-149 м, в районе Лебединского месторождения -+ 137-139 м и в районе Стойленского месторождения +133 м. Уровень уреза воды в р. Оскол находился на отметках +122-123 м. К 1961 г. откачка воды из надъюрского водоносного горизонта привела к образованию депрессионной воронки вокруг карьера ЛГОКа на площади 350 км2. Стойленский карьер с 1961 по 1964 г.г. проходился в практически обезвоженных породах. С декабря 1964 г. по декабрь 1965 г. радиус зоны осушения расширился до 10 км с понижением уровня подземных вод в карьере ЛГОКа на 93 м. В 1988-1990 г.г. водопритоки в карьер ЛГОКа и СГОКа стабилизировались соответственно на уровнях 6,0-6,1 тыс. м3/час и 5,1-5,2 тыс. м3/час. Радиус зоны нарушения режима подземных вод составил около 6 тыс. км2 по верхнему и 20 тыс. км2 по нижнему водоносным горизонтам. К 1997 г. в балке Чуфичевой, заполняемой хвостами обогащения, образовался купол растекания грязных технических вод с потерями на инфильтрацию до 7-8 тыс. м3/час. Река Осколец в данный период из зоны разгрузки подземных вод (поступление воды 10-15 л/с на 1 км русла) превратилась в зону питания надъюрского водоносного горизонта с потерями на инфильтрацию более 60 л/с на 1 км русла). Полностью прекратился поверхностный сток левого притока р. Осколец, руч. Теплый Колодезь. Последний в межень имел расход до 110 л/с, а в его верховьях существовал родник с дебитом 35 л/с. В настоящее время р. Осколец и Чуфичка превратились в техногенные и существуют за счет сброса в них сточных и технических вод. Среднегодовой сток р. Осколец снизился в 2 раза по отношению к природному. Среднегодовой сток р. Чуфички увеличился в 2 раза за счет инфильтрации технических грязных вод из хвостохранилищ. Начался процесс непрерывного загрязнения подземных вод техногенными вредностями и ТМ на обширных территориях с нарушенным режимом. До начала промышленного освоения района речные воды по качеству были близки к питьевым и широко использовались населением в хозяйственно-бытовых целях. В водах колодцев и родников отсутствовали даже такие (широко распространенные в настоящий период) индикаторы техногенного загрязнения, как нитраты и нитриты. Подземные воды района до нарушения их режима полностью отвечали требованиям ГОСТ 2874-82 и СанПиН 2.1.4.559-96, «питьевые воды». В настоящий период в них присутствуют азот аммонийный, нитраты, нитриты, ТМ, техногенная органика и нефтепродукты. Общая минерализация подземных вод увеличилась в 3 раза, содержание в них сульфатов в 5-6 раз. В питьевой воде г.г. Ст. Оскола и Губкина в отдельных пробах установлено присутствие до 6 ПДК железа, до 1,5 ПДК марганца, до 3 ПДК солей ТМ. В 23,7% проб отмечается микробное загрязнение. Требованиям саннорм не отвечает 26% колодцев в сельской местности. В сточных водах карьеров и ОЭМК присутствуют взвешенные вещества в количестве до 800 мг/л, аммоний солевой - 2 ПДК, нитраты - 0,5 ПДК. нефтепродукты - 3 ПДК. медь и цинк - 8 ПДК, железо - 5-8 ПДК. Высоки показатели микробного загрязнения. Анализы питьевой воды г. Губкин (ЦАЛ ГП «Невскгеология») показали, что содержание в ней урана в 40 раз, а тория в 3 раза больше, чем в воде г. Санкт-Петербурга. Вероятной, но не единственной причиной установленного факта является влияние мощной депрессионной воронки и подпитка подземных вод загрязненными ЕРН дренажными и сточными водами. Проведенные параллельно с анализом питьевой воды исследования водных хвостов обогащения у становили, что концентрация урана в них достигает 579х10-4 мг/л, радия - 43х10-10 мг/л, что в 100 раз превышает фон по урану и в 14 раз по радию. Проведенные расчеты, основанные на содержании ЕРН в отстойных водах хвостов и их объеме (порядка 70 млн. м3 в год), показали, что ежегодно из хвостохранилищ ЛГОКа и СГОКа в водную систему района выносится 4 т урана и 35 т тория. Этот объем радиоэлементов относительно свободно достигает водоносных горизонтов в связи с тем, что хвостохранилища располагаются в пределах влияния зон повышенной проницаемости земной коры. В 1900-1905 г.г. мощность черноземов типичных на КМА достигала 2 и более м, а содержание в них гумуса превышало 16%. К началу промышленного освоения района из-за нарушения агротехнологии содержание гумуса в почвах было снижено до 6-8%. В настоящий период содержание гумуса в черноземах типичных не превышает 6-8%, а в серых лесных почвах – 1,7-2,5%. При этом, существует тенденция к сокращению площадей пахотных земель, уменьшению мощности почвенного слоя, снижению в них гумуса и обогащений почв ТМ. В зонах, захваченных депрессионной воронкой, отмечается снижение урожайности сельхозкультур на 10-60% и усыхание древесной растительности. Работами НИИКМА доказано, что сегодня опасно для здоровья человека использовать в рационе питания продукты животноводства, полученные на фураже, заготовленном в радиусе до 5-7 км от карьеров. Не рекомендуется также употреблять в пищу зерновые культуры, выращенные на землях в радиусе до 15-17 км от источника пылевыбросов ГДК. Помимо факторов техногенных нарушений и загрязнений воздушной, водной среды и природных ландшафтов на территории Староскольско-Губкинского района имеет место прогрессирующее развитие процессов аномального изменения геохимических, гидродинамических, аэродинамических, звуковых, магнитных, электрических, гравитационных, радиационных, вибрационных и других факторов. Указанные факторы относятся к антропогенным и подпадают под категорию явлений создания условий опасных для существования растительного, животного мира и человека. Все они относятся к категории экологической опасности и во всем мире изучение данных явлений и разработка мероприятии по их нейтрализации рассматривается в рамках «3акона об экологической безопасности». Данный Закон прежде всего рассматривает концепцию «защищенности личности, общества и государства от последствий антропогенного воздействия на окружающую природную среду» [9]. Необходимость в обеспечении такой защиты давно назрела в Староскольско-Губкинском районе и в Белгородской области в целом. Об этом свидетельствует прежде всего состояние здоровья населения: по данным государственного комитета по охране ОС Белгородской области [3] за последние 10 лет (1991-1999 г.г.) хронические формы патологии увеличились в 2 раза; болезни крови и кроветворных органов - в З,9 раза; новообразования - в 1,4 раза; болезни органов пищеварения - в 1,3 раза; болезни мочевой системы - в 1,7 раза; число врожденных аномалий увеличилось в 2,4 раза. Ухудшение медико-демографических показателей населения области отмечается с 1986 г. С 1990 г, данное явление перешло в депопуляционный процесс и в 1999 г. убыль населения достигла рекордной за последние 20 лет цифры в 11,2 тыс. человек в год. Руководство области и промышленных предприятий ежегодно выделяют средства на защиту ОС. Однако природоохранные мероприятия не улучшают кардинально экологическое состояние природной среды, т.к. до сих пор отсутствуют комплексные исследования причин прогрессирующего развития процессов деградации ОС. Нет также в области единого независимого экологического центра, который мог бы координировать работы специалистов различного профиля и в конечном итоге объективно оценить природу и масштабы проявления негативных процессов, разработать программу оздоровления ОС и определить условия сбалансированного подхода к решению задач по расширению объемов добычи и переработки минерального сырья при смягчении противоречий между факторами сырьевой и продовольственной безопасности области. Работы центра позволяли бы заложить Фундамент более экологичных, чем существующие, технологий разработки полезных ископаемых КМА и тем самым сохранить от уничтожения уникальные черноземные почвы, а также улучшить здоровье и медико-демографическое состояние населения. Реализация данной задачи возможна при содействии таких организаций, как ГЦ РАН, АГН РФ, Региональное отделение КМА АГН, НПЦ «Экоресурсы» и др. Необходимо создать независимый экологический центр и полигон экологического мониторинга республиканского значения на территории геоэкологических нарушений Староскольско-Губкинского района Белгородской области.