Реферат: Охрана литосферы
Сергиево-Посадская гимназия №5
Реферат по географии на тему“Охрана литосферы”.
Выполнил: XxxxxxxXxxxxx
Проверил:
Xxxxxx
1998 год
<span Times New Roman",«serif»; mso-fareast-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language: RU;mso-bidi-language:AR-SA">План.
1.<span Times New Roman"">
Введение.2.<span Times New Roman"">
Поверхностныенарушения.3.<span Times New Roman"">
Нарушениялитосферных флюидов.4.<span Times New Roman"">
Техногенныенарушения литосферы.5.<span Times New Roman"">
Списокиспользуемой литературы:Введение.
Люди,родившиеся в середине ХХ в., оказались в мире с населением 2,5 млрд. человек.Потребовалось 10000 поколений, чтобы достигнуть такой численности людей нанашей планете. Видимо, это же поколение застанет то время, когда Землю будетнаселять 10 млрд. человек, и уж во всяком случае, еще при жизни поколения,родившегося в середине нынешнего столетия, на Земле будет жить более 6 млрд.человек, так как именно таков прогноз на 2000 г. Период, начиная с 1950 г. донастоящего времени, называют периодом научно-технической революции. К концу ХХвека произошли огромные изменения и в технологии, появились новые средствасвязи и информационные технологии, что резко изменило возможности обменаинформацией и сблизило самые отдаленные точки планеты. Мир буквально на нашихглазах стремительно изменяется, и человечество в своих действиях не всегдапоспевает за этими изменениями. И на национальном, и на международном уровняхвсе еще преобладают краткосрочные, а не долгосрочные политические доминанты,региональные и национальные интересы продолжают преобладать над глобальными.Экологические проблемы возникли не сами по себе. Это результат естественногоразвития цивилизации, в которой сформулированные ранее правила поведения людейв их взаимоотношениях с окружающей природой и внутри человеческого общества,поддерживавшие устойчивое существование, пришли в противоречие с новымиусловиями, созданными научно-техническим прогрессом. В новых условияхнеобходимо формирование и новых правил поведения, и новой морали с учетом всехестественнонаучных знаний. Наибольшая трудность, которая определяет многое врешении экологических проблем — все же недостаточная озабоченностьчеловеческого общества в целом и многих его лидеров проблемами сохранения окружающейсреды.
Поверхностныенарушения.
Человексуществует в определенном пространстве, и основной составляющей этогопространства служит земная поверхность — поверхность литосферы. В процессеэволюции человек начал изменять земную поверхность, но особо крупных масштабов эти изменения достигли в последниесорок лет. Это хорошо иллюстрируют данные о строительстве крупных водохранилищ:90% крупных водохранилищ мира были построены после 1950 г., а в СССР в этот периодпостроено 94% крупных водохранилищ.
Нарушенияповерхности литосферы начинаются с самого малого — со строительства жилища,когда необходимо выравнивание поверхности и закладка фундамента. Основной ростподобных нарушений происходил именно после 1950 г., когда во всем мире, и в томчисле в России шел быстрый процесс урбанизации, приведший к удвоениючисленности городского населения. В это же время интенсивно развиваласьхозяйственная инфраструктура, что сопровождалось серьезными изменениямиповерхности литосферы — строились железные и автомобильные дороги,прокладывались продуктопроводы, линии электропередачи и связи. Общая площадьнарушений городской застройкой и хозяйственной инфраструктурой на территорииРоссии составляет порядка 3,5млн. км2.
Помимоводохранилищ, занимающих в России 5,5млн. га, построены каналы большой протяженности, сети мелких каналов, а такжедренажные системы. В сетях каналов, как оросительных, так и дренажных, которыев большинстве своем не облицованы, идут активные эрозионные процессы. Подобныенарушения поверхности занимают на территории России более 12,3 млн. га, из которых примерно половинусоставляют осушенные земли. На многих осушенных землях сейчас наблюдаютсяпонижения и осадка грунта в результате «выгорания» торфа и разрушенияподземных дренажных систем.
Перегороженныеплотинами реки оказываются нарушенными практически на всем протяжении, так каквыше водохранилища меняется баланс стока наносов, значительная часть которыхзадерживается в верхнем бьефе плотины. В результате ниже водохранилища идетэрозия русла, а в устье начинают происходить изменения, обусловленныенарушением баланса наносов. Особенно это заметно на краснодарском побережьеЧерного моря, где в результате нарушения естественного стока наносов идетбыстрый размыв пляжей, поэтому вся полоса побережья застроена бетоннымишпорами. Здесь зону поверхности литосферы от предгорий, занятых дорогами игородами, до прибрежной части моря следует признать полностью нарушенной.
Насельскохозяйственных угодьях в результате замены естественных сообществагроценозами и применения неадекватных приемов обработки почвы при крутизнесклонов более 1 градуса с каждого га ежегодно выносится не менее 6 т мелкозема.Это способствует росту эрозионных борозд, оврагов и балок.
Площадьсельскохозяйственных угодий, подверженных водной и ветровой эрозии, растет. За1975-1989 гг. в России она возросла на 7,5 млн. га и составляет сейчас около 60млн. га, из которых 40 млн. га подвержены водной эрозии. На эродируемой площадиРоссии несколько миллионов гектаров занято оврагами, протяженность которыхсоставляет сотни тысяч километров.
Широковедущие горные разработки на значительных площадях нарушают поверхностьлитосферы при создании карьеров, разрезов, подъездных путей к ним. Постатистическим данным, площадь, нарушения земель в связи снесельскохозяйственной деятельностью в 1989 г. составила 1,2 млн. га. Хотяуказывается, что из этой площади отработано 0,4 млн. га, но это, тем не менее,уже нарушенный участок литосферы.
ВЗападной Сибири, особенно в ее северной части, где ведутся поиски нефти и газа,развивается новый тип антропогенных нарушений поверхности литосферы. Широкоиспользуемые здесь вездеходы создают колеи, в которых процесс восстановлениярастительного покрова не может происходить быстро, так как тундровая илесотундровая растительность восстанавливается очень медленно. Опережающеюразвивается процесс эрозии почвы, так как колеи служат бороздами стока дляталых и дождевых вод. На месте сети путей движения вездеходов формируетсяантропогенная дренажная сеть.
Ещеодин путь нарушения литосферы — геологоразведочные работы, которыесопровождаются копанием шурфов, бурение мелких скважин, взрывамиприповерхностных зарядов при проведении сейсмической разведки и т.п. Прирегиональных исследованиях заряды достигают 1000 кг и могут влиять на 100 — метровую толщу породы.
Площадь,охваченная антропогенными нарушениями поверхности литосферы составляет более 5%территории России.
Накаждого жителя в среднем приходится 6 тыс. квадратных метров нарушенной поверхности.Основные нарушения расположены в зонах наиболее плотного заселения, поэтому вэтой зоне уровень нарушения поверхности литосферы, приходящийся на 1 квадратныйкилометр, составляет в среднем порядка 10-25%, а на урбанизованнойтерритории-75-100%.
Нарушенияповерхности литосферы — далеко не безобидное явление. Нарушения приводят, какправило, к активизации опасных стихийных явлений: оползней, обвалов, просадокгрунтов, создают условия для формирования селей и снежных лавин, способствуетувеличению поверхностного стока, меняют условия инфильтрации и движения флюидовв грунтах, нарушают сообщества почвенно-грунтовых организмов и микробный "фильтр", регулирующий потоки газов из недр земли.
Нарушениялитосферных флюидов.
Натерритории России происходит крупномасштабное вмешательство человека в системыводоносных, нефтеносных и газоносных горизонтов литосферы, как в неглубокозалегающие, так и в глубокие. Воздействие на литосферные флюиды осуществляетсянесколькими путями.
Частьповерхности стока переводится в подземный, особенно при орошении. Сельскоехозяйство России в 1989 г. потребовало 39 кубических километров воды в год.Основная часть этой воды используется на орошении. При орошении в магистральныхканалах и непосредственно на полях теряется на фильтрацию до 30% воды, чтовыражается величиной, превышающей 10 кубических километров. В результате назначительной части орошаемой территории происходит подъем уровня грунтовых води даже возникают заболоченные площади. Уже сейчас по этой причине не используется200 тысяч га орошаемых земель, а площадь, на которой повысился уровень воды,достигает миллион гектаров.
Другой путь перевода поверхностногостока в толщу литосферы — это подтопление в районах создания водохранилищ, гдеуровни воды поднялись на десятки сантиметров и на метры. Такой подъем грунтовыхвод, и заполнение водой ранее ненасыщенной зоны меняет механические свойствагрунтов, способствует разрушению берегов водохранилищ, развитию суффозии ипоявлению зубчатых песков, развитию карста и т.п. Можно предполагать, что подкрупными водохранилищами в местахразломов земной коры не исключено проникновение поверхностных вод в глубокиепласты и в глубоко залегающие водоносные горизонты. Это может порождать повышеннуюсейсмичность, что хорошо известно из практики строительства крупныхводохранилищ.
Переводчасти поверхностного стока в подземный происходит во всех городах при утечках вводопроводной и канализационных сетях. Коммунальное хозяйство России потребляет14 км3 вгод. Потери воды в системах ее распределения достигают 20%, такие потери дажезакладываются в проекты (Лосев, 1989). Таким образом, в городах в ненасыщеннуюзону литосферы и к свободным горизонтам грунтовых вод поступает до 3 км3 воды, в том числе горячей из теплосетей.Поэтому во многих городах оказываются затопленными подвалы домов, подземныекоммуникации, а уровень грунтовых вод растет. В результате происходитразрушение фундаментов, просадки грунтов, развивается суффозия.
Ещеодин путь вторжения в литосферу — это закачка загрязненных вод в глубокиескважины и закачка горячей воды и пара в нефтяные скважины с целью увеличениянефтеотдачи пласта. Объемы этих закачек не определены.
Мощнымсредством воздействия на литосферные флюиды служит откачка воды из разныхгоризонтов подземных вод. Объем изъятия подземных вод составлял 9,6 км3 в 1989 г… Кэтому еще надо добавить откачку шахтных вод и вод из карьеров и разрезов,которая оценивается примерно в 2,8 км3. При откачках, которые обычно превышаютпополнение воды, происходит понижение уровня подземных вод и образованиеобширных воронок депрессии. Наибольшие понижение уровня подземных воднаблюдаются в районе крупныхгородов, использующих для водоснабжения подземные воды. Так, уровень подземныхвод в Ленинграде понизился на 50 м, а в Москве — на 60 м. Всего в Россиивыявлено свыше 100 участков истощения грунтовых вод. Для получения воды пробурено 170 тыс.скважин, из которых 30% не действует.
Мощнымвторжением во флюидные системы литосферы служит добыча нефти и газа. В Предуралье,в Западной Сибири, в Прикаспии и на Северном Кавказе целые поля скважиннепрерывно откачивают нефть и газ. Объем добычи нефти в России в 1989 г.составил 480 млн. т., а газа — 640трилл. м3.Только в Западной Сибири в 1989 г. было пробурено около 3 млн. м скважин, чтосоответствует примерно полутора тысячам скважин глубиной 2 км. За времяразведки нефтегазовых месторождений Западной Сибири пробурены многие десяткитысяч 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 непроявились в Западной Сибири в полную силу, так как добыча нефти ведется здесьсравнительно недавно. В Татарии, например, где добыча нефти ведется уже долгоевремя, в районе Ромашкинского нефтяного месторождения с сентября 1986 г. поянварь 1989 г. зарегистрировано 198 землетрясений силой до 10 класса.Подавляющая часть очагов землетрясений залегает на глубине 2-3 км в осадочном чехле древнейВосточно-Европейской платформы.
Кромеразведочных и промышленных скважин достаточно глубокие горизонты недрзатрагивают шахты по добыче полезных ископаемых: угля, полиметаллических руд,солей. Образующиеся в результате добычи полезных подземные пустоты все времярастут по объемам и площадям. Так, на рудниках объединений«Уралкалий» и «Сильвинит» закладка горных выработок ведетсяспустя 5-10 лет после добычи. Эта закладка не компенсирует образованный объемпустот, т.к. из 17 млн. м3 ежегодно образующихся пустот закладываетсятолько 3,5 млн. м3.Сейчас объем пустот только рудника. Первого рудоуправления объединения«Уралкалий» составляет 70 млн. м3. На предприятиях по добыче углявообще не принята в качестве необходимого элемента закладка выработанногопространства. Все это приводит к просадкам грунтов, а также к нарушениюфлюидных систем, так как из действующих шахт и карьеров вода откачивается, азакрытые шахты обычно затопляются. Есть веские основания полагать, что районыдобычи нефти, газа и угля служат источниками поступления в атмосферу метана.
Вцелом в России ежегодно создается до 3 млрд. м3 пустот как в виде разрезов и карьеров, так и ввиде подземных пустот. Примерно треть этих поверхностных и подземных пустотзасыпается и закладывается, а оставшиеся увеличивают объем пустот, которыйсейчас превышает 10 млрд. м3.
Техногенныенарушения литосферы.
После1950-х годов мощным фактором воздействия на земные недра стали подземныеядерные взрывы, которых на территории России только в мирных целях былопроведено 84, причем значительная часть их была сосредоточена у российскогопобережья Каспия. Отдаленные последствия воздействия ядерных взрывов на недраземли трудно предвидеть. К тому же эти последствия будут принимать свои формы,и обладать особенностями, связанными с географическим расположением регионов,геологическим строением и развитием тектонических процессов.
Врезультате многолетнего освоения нефти и газа вокруг Каспийского моря и в егопределах образовался пояс (или ареал) дестабилизации недр, связанный своздействиями человека. Его развитие претерпело два этапа. Первый этап длился с1847 по 1959 г. и начался с бурения первой скважины на Апшеронском полуострове. К концу XIX в. нефтяныеразработки начались в приморской части Дагестана, в Западной Туркмении и вСеверном Прикаспии. Уже тогда появились первые признаки последствий мощноговмешательства человека: начались просадки грунта, обводнение продуктивныхпластов, выбросы песка из скважин. Глубины воздействия в это время не превышали3 км, вскрывались, как правило, слабонапорные флюидодинамические системы,формировались воронки депрессии, истощались водоносные горизонты верхнихгидрогеологических этажей, чему способствовало появление глубинных насосов,турбинного способа бурения и газлифта. Подобные техногенные воздействияспособствовали оттоку воды из Каспия в верхние горизонты недр прибрежныхрегионов. На этом этапе откачка флюидов из верхних горизонтов могла дажеускорять обмеление Каспия.
Окончание первого этапа характеризовалось тем, чтонаряду с расширением площадей и объемов депрессионных воронок, началасьразгерметизация высоконапорных флюидодинамических систем с аномально высокимпластовым давлением, поэтому конец первого этапа характеризовался резкимиизменениями флюидодинамики недр. Разгерметизация высоконапорных горизонтов саномально высоким пластовым давлением вызвала перетекание флюидов снизу вверх, в результате чего началась нивелировкадепрессионных воронок и подпор приповерхностных водоносных горизонтов.Признаками такого процесса могут служить возрастание числа и сокращениепериодов между извержениями грязевых вулканов Апшерона и Кобыстана, резкоеповышение минерализации в наблюдательной скважине в Дагестане в Терекли-Мектао,аномально высокие дебиты источников на Индерском солянокупольном поднятии вСеверном Прикаспии, которые не увязывались с режимом приповерхностных вод иатмосферными осадками.
Каспий можно рассматривать как относительно тонкийбезнапорный слой воды, взаимодействующий с многокилометровой толщей водонефте-и газонасыщенных пород. Эта толща ведет себя подобно губке с предварительнонапряженным и легко деформируемым упругим или вязким скелетом. Слой морскойводы венчает разрез отложений новейшей тектонической впадины Каспийского моря — наиболее погруженной части гигантского Арало-Каспийского прогиба, которыйобъединяет юго-восточный угол древней Восточно-Европейской платформы, областьсочленения молодых Туранской и Скифской плит и Кавказо-Копетдагский сегментпояса альпийской складчатости.
Неоген-четвертичныеотложения впадины Каспийского моря со значительным угловым и азимутальнымнесогласием наложены на более древние структурные этажи. Отсюда следует, чтообособление прогиба в новейшее время еще не завершено, в результате чего имеетместо напряженной состояние недр и высокая тектоническая активность. Этоподтверждается серией фактов: изостатической неуравновешенностью региона,сейсмичностью и активностью современных движений земной коры, гидротермальнойдеятельностью, грязевым вулканизмом, наличием аномально высоких пластовыхдавлений во флюидодинамических системах.
Напряженноесостояние недр и тектоническая активность, сопровождающаяся перестройкой недр,порождают неустойчивость флюидодинамических систем и чувствительность их кразного рода возмущениям.
Возмущениявызывают два эффекта. Во-первых, нарушается равновесие между напряжением вскелете горных пород и давлениями в каналах фильтрации флюидов, что приводит кподвижности недр, и перераспределению потоков флюидов. Во-вторых, нарушаетсятепло- и массоперенос и возникают фазовые переходы: происходит гидролизалюмосиликатов с разрушением кристаллических решеток минералов осадочных породи адсорбционного понижения их прочности, происходит химическое разложениемолекул воды, выпадение вторичных солей, а также парафинов в коллекторах снафтидами, изменяется упругость газовых компонентов за счет запечатывания илиразгерметизации значительных объемов.
Вконце первого этапа эти процессы уже начались, а с началом второго этапа (1960г.) человек резко расширил масштабы техногенных воздействий. На обширныхпространствах шла дальнейшая разгерметизация зон аномально высокого пластовогодавления.
Новымфактором мощного воздействия на недра явились ядерные подземные взрывы. ВПрикаспийском регионе и его обрамлении, начиная с середины 60-х годов, этивзрывы использовались для создания подземных емкостей в соляных куполах(Астраханский свод — 15 взрывов в 1980-1984 гг., купол Большой Азгар — 10взрывов в 1966 — 1979 гг., 3 взрыва вблизи Оренбурга в 1970 — 1971 гг., 6 взрывов вблизи Уральска в 1983 — 1984гг.), для создания провальных воронок (Мангышлак — 3 взрыва в 1969 — 1984 гг.)и для глубинного сейсмического зондирования — 6 взрывов в 1972 — 1987 гг. вдольпрофилей Элиста-Бузулук, Камышин-Гурьев, Элиста-Жаркамыс-Эмба-Кушмурун. Такимобразом, было произведено 47 подземных ядерных взрывов, из которых большеполовины на территории России. Кроме того, производились взрывы и в военныхцелях.
Врезультате таких мощных воздействий и уже не точечной, а местами площаднойразгерметизации зон аномально высоких пластовых давлений, в 60-х годах началповышаться уровень подземных вод в верхних горизонтах, что особенно ярко проявилось вблизи Астрахани. Вслед заэтим последовал рост сейсмической активности в западной части прогиба,участились выбросы грязевых вулканов, и зародилась волна деформаций, котораявозникла на Апшероне — в самом старом районе нефтедобычи, и двигалась изобласти альпийской складчатости на северо-восток в сторону молодых и древнихплатформ со скоростью 50-60 км/год. Прохождение этой волны сопровождалосьрезким падением нефтедобычи по всему региону.
Прохождениеволны деформаций, вероятно, усилило подпор уровней подземных вод, разрядкакоторого наступила в 1978 г., чемупредшествовало в 50-х годах снижение темпов падения уровня Каспия. С этого годаподземные воды стали разгружаться в Каспий с обширных пространств в объеме от 40 до 60 км3/ год. В 1979г. разгрузка приобрела взрывной характер — уровень моря поднимался со скоростью30-32 см/год.
Зааномальным подъемом уровня Каспия с 1980 г. последовал новый всплесксейсмической активности, охвативший не только западную часть региона,отличающуюся относительно невысокой сейсмической активностью.
Внастоящее время это, пожалуй, единственное объяснение подъема Каспия в нынешнемстолетии, который от прошлых подъемов отличается необычайно быстрыми темпами.Объяснения, связанные с изменениями конфигурации дна в результате тектоническихдвижений, не подтверждаются высокоточными повторными нивелировками. Попыткаобъяснить изменение водного баланса Каспия увеличением притока воды в него иуменьшением испарения не согласуются с особенностями зональной циркуляции,ростом глобальной температуры и изъятиями воды на орошение и хозяйственныенужды.
Такимобразом, масштабы техногенной дестабилизации недр Арало-Каспийского прогибаприобрели уже не локальный, а региональный характер, соизмеримый с природнымитектоническими процессами. Эта дестабилизация необратима и не поддается покарегулированию.
Можноожидать, что другим местом региональной дестабилизации недр может стать северЗападной Сибири, где идет массированное давление человека на флюидодинамическиесистемы все более глубоких этажей недр.
<span Times New Roman",«serif»; mso-fareast-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language: RU;mso-bidi-language:AR-SA">Списокиспользуемой литературы:
- ГолубовБ.Н. Техногенная дестабилизация недр и аномальное изменение уровня Каспийскогоморя. // Изв. АН сер. геогр., 1992 г.
- ЛарионовГ.А., Чалов Р.С. Эрозия почв и русловые процессы: управление и контроль. // Глобальные проблемысовременности.//Сб. трудов ВНИНСИ. — №5. — М:1988.
- Федеральныйэкологический фонд Российской Федерации, Лосев К.С., Горшков В.Г., КондратьевК.Я., и др. Проблемы экологии России.//Москва, 1993.