что именно в деятельности человека на земле делает ее соизмеримой с геологическими процессами

1) аргумент, подтверждающий точку зрения, согласно которой началом антропоцена следует считать середину XX в.: говорится, что с этого момента началось использование атомной энергии

ИЛИ в это время начался период бурной индустриализации во многих странах

ИЛИ с этого момента резко увеличились объёмы парниковых газов, выбрасываемых в атмосферу;

2) аргумент, подтверждающий точку зрения, согласно которой началом антропоцена следует считать начало XIX в.: говорится, что в это время началась промышленная революция

ИЛИ с этого времени началось масштабное извлечение полезных ископаемых из земных недр и использование других ресурсов

Источник

Геологическая деятельность человека

В процессе своей жизнедеятельности люди активно воздействуют на все верхние оболочки Земли: литосферу, гидросферу, атмосферу и биосферу, т.е. природную среду. Преобразующая природу деятельность человека вполне сопоставима по размерам и масштабам с геологическими процессами, а в некоторых случаях и превышает ее, но отличается молодостью и необычайно бурным нарастанием.

Под геологической средой академик Е.М. Сергеев понимает верхнюю часть литосферы, которая рассматривается как многокомпонентная динамичная система, находящаяся под воздействием инженерно-хозяйственной деятельности человека, и, в свою очередь, в известной степени определяющая эту деятельность. Таким образом, геологическая среда – это среда жизни и деятельности человека. Целенаправленные воздействия как главный тип влияния человека на геологическую среду по своей природе и параметрам разнообразны (рис. 3.1).

Рис. 3.1. Принципиальная схема «Воздействие человека – геологическая среда»

Техногенная деятельность человека изменяет геологическую среду. Масштабы некоторых природных и техногенных потоков веществ в верхних горизонтах земной коры отражены в табл. 3.1.

Масштабы некоторых природных и техногенных потоков веществ в верхних горизонтах земной коры (в год)

Извлечение из литосферы

Поступление в литосферу

Добыча минерального сырья

Внесение удобрений в почву

Внесение пестицидов в почву

Твердый сток в моря, морская абразия и денудация

Промышленные и коммунальные стоки (сточные воды)

Выброс нефти в моря

Перемещение пород при строительстве и добыче ископаемых

Степень воздействия на геологическую среду определяется потребностями человечества в природном сырье и изменениями земных ландшафтов применительно к тем или иным нуждам человеческого общества.

Горнотехническая деятельность носит глобальный характер и связана с обеспечением человечества полезными ископаемыми. Чтобы представить масштабы подобной деятельности, достаточно сопоставить следующие цифры: добыча минерального сырья превышает 110 млрд т в год, тогда как вынос обломочного материала всеми реками Земли в моря и океаны, а также морская абразия и денудация составляют 17,4 млрд т.

Добывают разные полезные ископаемые — жидкие, твердые и газообразные: нефть, газ, уголь, руды. Добыча полезных ископаемых осуществляется как с помощью скважин (нефть, газ, вода), открытых разработок (карьеры), так и подземным способом (шахты, штольни и др.). Глубина шахт превышает 1 км, глубина больших карьеров составляет 1000—1900 м. Самый глубокий карьер в России — Кочкарский (железорудный) — 720 м.

При всех способах отбора минерального сырья в недрах создаются пустоты, трещины, камеры, нарушающие целостность горной породы. Например, известные катастрофические нарушения отмечались в Лонг-Бич в Калифорнии из-за активной эксплуатации нефтегазового месторождения. Отбор нефти и газа привел к проседанию на 8 м территории в 50 км2. Разрушились все здания и промышленные сооружения. Предотвратить дальнейшее разрушение территории удалось лишь после нагнетания в полость большого количества морской воды. Аналогичные ситуации типичны почти для всех месторождений нефти, газа и воды. Учитывая, что месторождения углеводородов занимают огромные территории (наиболее известные нефтегазоносные провинции — Западно-Сибирская, Волго-Уральская, Прикаспийская, Северо-Кавказская — имеют общую площадь около 3700 тыс. км2), то становится очевидным, что проблема проседания земной поверхности носит региональный характер. Так, установлено пригибание всего Апшеронского полуострова из-за сильного отбора нефти. В последнее десятилетие очень интенсивно стали использовать воду из артезианских бассейнов на хозяйственные нужды. По отдельным регионам на них приходится от 25 до 60% общего водопотребления. Особенно сильно и долго воду отбирали из Мексиканского, Парижского, Московского и др. артезианских бассейнов, что привело к проседанию грунтов и возникновению депрессионных воронок. Проседание грунтов отмечалось под Мехико, Парижем, Токио. В самой Москве из-за избыточного отбора воды нарушилось гидродинамическое равновесие. В северной части города зарегистрированы 42 провальные воронки, диаметром от 1 до 40 м и глубиной от 1,5 до 8 м. Наблюдения показали, что за 100 лет центральная часть Мехико опустилась на 7 м, а отдельные участки в Токио опускаются со скоростью 20 см в год.

Выемка железных руд на месторождениях КМА, в Кривом Роге, угля в Донбассе, меди в Караганде, каменной соли в Березняках и Соликамске и на других месторождениях привела к значительным провалам земной поверхности. В районах добычи калийных солей образовались пустоты объемом 24 (Березняки) и 4 млн м3 (Соликамск). С 1993 г. здесь отмечаются техногенные землетрясения, что привело к проседанию почвы на глубину 4,5 м. В Кузбассе появились провалы под разработками, иногда достигающие 70 м, а в центре Караганды встречаются провалы глубиной до 10 м. Проседание почвы в старых угледобывающих районах Англии, Польши, Германии, Франции и Украины составили 30-40 см.

Основная часть нарушенных земель в России приходится на Кузнецкий бассейн, месторождения Восточной и Южной Сибири и Дальнего Востока, где добыча осуществляется преимущественно открытым путем. На некоторых месторождениях карбонатов, гипса из-за отбора сырья возникали ямы-воронки в диаметре от 20 до 60 м и глубиной до 15-20 м (Поволжье). Сильно нарушают ландшафты карьеры по добыче строительного камня (Подмосковье и др.), торфа, угля и других полезных ископаемых. Например, на КМА под карьерами занято более 25 тыс. га. Зачастую карьеры глубокие. Например, на месте горы Высокой на Урале образовался карьер глубиной более 200 м. Также исчезла гора Магнитная, отдав свою руду Магнитогорскому комбинату. Челябинский угольный бассейн к настоящему времени почти весь выработан. На его месте остались многочисленные карьеры, ямы и отвалы пустой породы.

Добыча 1 млн т. железной руды приводит к нарушению от 14 до 640 га земель, марганцевой руды — от 76 до 600 га, угля — от 2,6 до 43 га, руд для производства минеральных удобрений — от 22 до 97,1 млн м3, нерудных строительных материалов— от 1,5 до 583 га.

Особенностью рудодобывающих регионов является то, что многие нарушенные земли находятся в черте городов, на месте отработанных ископаемых. Например, на территории города Нижний Тагил доля таких земель составляет 30%, в Караганде — 50% и др. Почти каждое месторождение дает о себе знать твердыми отходами производства, отвалами горных пород, шлаками и золоотвалами. В России насчитывается 20 тыс. месторождений полезных ископаемых, половина из которых имеет отвалы горных пород.

Отбор руды, угля, строительного камня из недр сопровождается образованием высоких холмов отработанного материала, называемых терриконами. Высота последних часто сравнивается с сопками предгорий Северного Кавказа, которые создавались более миллиона лет, а искусственные сопки возникли в последние 50-60 лет (Донбасс, Кривой Рог, Кузбасс, Печора, Урал и др.)

Сельскохозяйственная деятельность человека,в том числе проведение ряда агротехнических мероприятий, способствуют торможению развития или активизиции многих геологических процессов. Эта деятельность связана в основном с переработкой и созданием самого верхнего тонкого слоя земной коры – почвы. Разрыхляя, обогащая его воздухом и водой, внося минеральные удобрения, человек регулирует количество гумусового вещества, успешно соревнуясь в этом геологическом процессе с процессом выветривания. Таким образом, человек ежегодно перерабатывает свыше 6000 км3 почвы.

Неграмотное использование минеральных удобрений может отрицательно отразиться на качестве грунтовых вод в результате миграции вредных элементов. В условиях сухого климата человек обогащает засушливые почвы водой. Площадь орошаемых земель за последние 200 лет увеличилась в 25 раз и составляет около 250 млн га. При этом площадь заболоченных и засоленных земель в мире в результате орошения составляет более 20 млн га. Орошение в целом приводит к потере воды, при повышенной эрозии – к вторичному засолению, уменьшению речного стока (например, измельчение рек Урал, Ока и др., воды которых разбираются на орошение).

В районах с избыточным увлажнением человек производит осушение земли. Осушенных земель в мире более 170 млн га. Нередко на осушенных землях возникают пожары, особенно на торфяниках. При осушении происходит ускорение дефляции почв. Увлажнение или осушение почвы влияет также на климат, режим подземных и поверхностных вод данной местности.

Выпас скота в ряде случаев приводит к уничтожению травяного покрова и проявлению дефляции и эрозии, активизации оползневых процессов и др. В результате хозяйственной деятельности человека площадь земель, частично или полностью уничтоженных эрозией и дефляцией, составила более 2 млрд га за последние 100 лет.

Инженерно-техническая деятельность человека направлена на возведение социально-бытовых, промышленных, гидротехнических, транспортных сооружений и других инженерных объектов, влияющих на ход естественных геологических процессов.

Весьма активно антропогенные процессы развиваются в районе крупных заводов, особенно, химических, горнодобывающих и горноперерабатывающих предприятий. Гигантские горно-обогатительные комбинаты или топливно-энергетические комплексы способны за короткое время изменить геологическую среду так, что восстановить ее уже будет невозможно. Здесь создается специфический ландшафт, изменяющий рельеф местности, почвенный и растительный покровы, состав атмосферы, гидросферы, а на поверхности Земли накапливаются отходы производства и быта. Значительная геологическая работа производится при дорожном строительстве. Протяженность только железных дорог в мире составляет более 1500 тыс. км. Строительство их сопровождается созданием насыпей, дамб, водособирающих канав, тоннелей, траншей, котлованов для выработки дорожно-строительных материалов.

Огромный размах получило строительство различных подземных сооружений: так, к 1970 г. было построено 26 тыс. км тоннелей, причем некоторые из них проходят на глубине нескольких километров (Симплонский тоннель в Альпах на глубине свыше 2 км). В Японии построены тоннели под морскими проливами между островами Хонсю и Хоккайдо (длиной 54 км), Хонсю и Кюсю. Научно-технический прогресс позволяет проектировать такие грандиозные морские транспортные тоннели, как Ламаншский (длиной свыше 49 км) и Гибралтарский, железнодорожный тоннель через Кавказский хребет на высоте 1400 м.

Подземные выработки с древних времен служили жилищами для человека. В них размещались целые поселения, например, подземный город в Киево-Печерской лавре (монастырь), средневековый город Чуфут-Кале в Крыму, поселение буддийских монахов в пещерах-кельях в Бамиане вокруг памятника Будде (Афганистан). В настоящее время подземное строительство получило большой размах: сооружаются объекты промышленного, гражданско-бытового, гидротехнического, транспортного, военного значения. Эти постройки бывают многоярусными и уходят на глубину в десятки и сотни метров. Особенно интенсифицировалось строительство подземных сооружений в годы второй мировой войны, когда только в Германии площадь, занятая подземными предприятиями, достигла 455 тыс. км2.

Гидротехнические сооружения значительно влияют на изменение окружающей среды. Особенно сильно это влияние проявляется при создании различных гидротехнических объектов, сооружаемых в целях получения дешевой электроэнергии для нужд мелиорации, регулирования стока речных вод, борьбы с селями и др. Грандиозность этих сооружений общеизвестна. Так, плотина Красноярской ГЭС имеет длину 1124 м и высоту 124 м. На реке Инд в Пакистане строится плотина длиной 3 км и высотой 148 м. Такая же высота у селезащитной плотины в районе города Алма-Ата. Высота Саяно-Шушенской плотины на Енисее превышает 200 м. Большое количество насыпей, плотин, молов строится на морях. Предложены проекты гигантских океанических плотин, например, через Берингтов пролив, разделяющий Азию и Америку. При строительстве плотин из недр Земли извлекается и укладывается в тело плотины огромное количество горных пород.

Гидротехническая деятельность изменяет весь режим поверхностных и подземных вод. В связи с постройкой плотин резко меняются облик речных долин и гидрологический режим рек. После постройки всех плотин площадь зеркала вод реки Волга увеличилась в 11 раз.

Подпор воды в реках меняет режим подземных вод. Уровень их поднимается, местами наблюдается заболачивание; в засушливых районах может происходить засоление почв. Крупные водохранилища меняют климат района в сторону увлажнения, уменьшения континентальности.

Таким образом, совершенно очевидна необходимость детального планирования и координации различных преобразований, затрагивающих в той или иной степени окружающую среду. При отсутствии должной координации могут возникнуть разрушительные геологические процессы; при соблюдении же необходимых условий удается свести к минимуму нежелательные побочные явления.

Источник

Геологическая деятельность человека

Геологическая деятельность человека и охрана окружающей среды

Люди в своей жизнедеятельности активно воздействуют на земную кору и ее поверхность. Процесс преобразования земной коры человеком, а также его воздействия на естественные геологические процессы получил название антропогенного геологического процесса. По размерам и масштабам он вполне сопоставим с естественными экзогенными геологическими процессами, но отличается от них молодостью. Антропогенный процесс возник не более миллиона лет назад, тогда как некоторые геологические процессы действуют не один миллиард лет. Второе отличие — необычайно бурное нарастание этого процесса.

В. И. Вернадский ту часть земной коры, которая подвержена переработке человеком, а также внешние оболочки Земли (атмосфера, биосфера), изменяемые людьми, объединил в понятие ноосферы (греч. «ноос» — разум), т. е. сферы действия человеческого разума.

Геологическая деятельность человека

Геологическая деятельность человека протекает в основном по пяти направлениям: 1) извлечение из недр Земли разнообразных полезных ископаемых; 2) проведение агротехнических мероприятий; 3) создание промышленных и гидротехнических сооружений; 4) вмешательство в естественные геологические процессы; 5) охрана геологической среды.

Добыча полезных ископаемых. За последние 200 лет из недр Земли добыто огромное количество угля, нефти, железа, природного газа, торфа, строительных материалов и других нерудных полезных ископаемых. Причем объем добычи непрерывно нарастает. Нерудных полезных ископаемых в последнее время извлекается по 600 млн т в год. Гигантские наземные (карьеры, котлованы) и подземные (траншеи, галереи, штреки, шахты) выработки остаются в земной коре, особенно после разработки строительных материалов. К этому следует добавить, что на каждую тонну добытого полезного ископаемого из земной коры изымается 2—3 т вмещающих или покрывающих пород. Из недр Земли во все увеличивающихся количествах извлекается также подземная вода. Только в России откачивается свыше 580 км 3 подземных вод в год, что превышает годовой сток самой многоводной реки России — Енисея (548 км 3 ).

Естественно, что откачка воды и нефти из недр создает пустоты в земной коре, разуплотняет породы, нарушает их текстуру, вызывает опускание поверхности Земли. При интенсивном извлечении воды, нефти или газа опускания могут быть весьма значительны. Так, в районе Токио (Япония) отдельные участки опускаются до 20 см в год, а в Мехико даже до 30 см. Эти цифры показывают, что скорость антропогенных опусканий не только соизмерима со скоростью вертикальных тектонических движений, но и значительно может превышать их.

Откачка подземных вод происходит не только в целях водоснабжения и орошения, но и при разработке полезных ископаемых. Например, для осушения железорудных карьеров Курской магнитной аномалии откачивается 120 тыс. м 3 подземной воды в год. В связи с откачкой понижается уровень грунтовых вод.

Весьма активно антропогенные процессы развиваются в районе крупных заводов, особенно химических, горнодобывающих из горноперерабатывающих предприятий. Здесь создается специфический ландшафт, изменяющий рельеф местности, почвенный и растительный покровы, состав атмосферы, гидросферы, а на поверхности Земли накапливаются отходы производства и быта. Значительная геологическая работа производится при дорожном строительстве. Протяженность только железных дорог в мире составляет 1400 тыс. км. Строительство их сопровождается созданием насыпей, дамб, водособирающих канав, тоннелей, траншей, котлованов для выработки дорожно-строительных материалов.

Огромный размах получило строительство различных подземных сооружений: так, к 1970 г. было построено 26 тыс. км тоннелей, причем некоторые из них проходят на глубине нескольких километров (Симплонский тоннель в Альпах на глубине свыше 2 км). В Японии построены тоннели под морскими проливами между о-вами Хонсю и Хоккайдо (длиной 54 км), Хонсю и Кюсю. Научно-технический прогресс позволяет проектировать такие грандиозные морские транспортные тоннели, как Ламаншскнй (длиной свыше 49 км) и Гибралтарский.

Подземные выработки с древних времен служили жилищами для человека. В них размещались целые поселения, например подземный город в Киево-Печерской лавре (монастырь), средневековый город Чуфут-Кале в Крыму, поселение буддийских монахов в пещерах-кельях в Бамиане вокруг памятника Будде (Афганистан).

Гидротехнические сооружения — это отрасль техногенеза, значительно влияющая на изменение окружающей среды. Особенно сильно техногенез проявляется при создании различных гидротехнических объектов, сооружаемых в целях получения дешевой электроэнергии для нужд мелиорации, регулирования стока речных вод, борьбы с селями и др. Грандиозность этих сооружений общеизвестна. Так, плотина Красноярской ГЭС имеет длину 1124 м и высоту 124 м. На реке Инд в Пакистане строится плотина длиной 3 км и высотой 148 м. Такая же высота у селезащитной плотины в районе г. Алма-Аты. Высота Саяно-Шушенской плотины на Енисее превышает 200 м. Большое количество насыпей, плотин, молов строится на морях. Предложены проекты гигантских океанических плотин, например через Берингов пролив, разделяющий Азию и Америку. При строительстве плотин из недр Земли извлекается и укладывается в тело плотины огромное количество горных пород.

Велика геологическая работа при строительстве каналов — искусственных антропогенных рек, соединяющих отдельные речные бассейны, проводящих воду для сельскохозяйственных и других нужд на расстояние сотен километров. Только в России суммарная длина каналов достигает 4000 км. Особенно грандиозны транспортные каналы, такие, как Суэцкий, Панамский и другие, соединяющие различные моря и даже океаны. Трудно представить, какое огромное количество горных пород перерабатывает человек при строительстве каналов.

Гидротехническая деятельность изменяет весь режим поверхностных и подземных вод. В связи с постройкой плотин резко меняются облик речных долин и гидрологический режим рек. После постройки всех плотин площадь зеркала вод р. Волги увеличилась в 11 раз.

Подпор воды в реках меняет режим подземных вод. Уровень их поднимается, местами наблюдается заболачивание; в засушливых районах может происходить засоление почв. Крупные водохранилища меняют климат района в сторону увлажнения, уменьшения континентальности.

Антропогенный геологический процесс как один из современных процессов. Антропогенный геологический процесс в настоящее время сопоставим по масштабу с любым природным геологическим процессом, но его воздействие на земную кору и географическую оболочку в целом более разнообразно, чем любого естественного геологического процесса.

В антропогенном геологическом процессе можно различать те же три аспекта, что и в природных экзогенных процессах: 1) разрушение вещества земной коры (дезинтеграция); 2) перемещение его (транспортировка) и 3) создание новых горных пород.

Разрушение вещества земной коры. Извлекая твердые полезные ископаемые, откачивая нефть и воду, добывая горючий газ, создавая подземные сооружения, человек нарушает текстуру и структуру земной коры, нарушает связность отдельных ее частей: дробит, размельчает породы, т.е. дезинтегрирует их, образует наземные и подземные пустоты, проникая все дальше и дальше в глубь Земли. Открытые карьеры опускаются на десятки и сотни: метров, например железодобывающие карьеры в Казахстане или в районе Курской магнитной аномалии (КМА) достигают глубины 150 м, а проектная их глубина составляет более 200 м. Угольные шахты в Кузнецком бассейне достигают 1400 м (шахта Петровская); в Индии шахты, разрабатывающие золото, имеют глубину до 3800 м, а в Южной Африке — до 4000 м. Кольская сверхглубокая скважина превысила глубину 12 000 м. Добыча газа в США уже проводится с глубины 9000 м.

Перемещение дезинтегрированного материалапроизводится в основном в вертикальном направлении, т. е. снизу вверх на поверхность Земли и даже в атмосферу. Руды и породы перемещаются в огромных количествах. Так, в Трансваале (ЮАР) ежегодно извлекается свыше 100 млн м 3 алмазоносных пород, в КМЛ (Россия) — около 1 млрд м 3 пород. В настоящее время при горных и строительных работах на поверхность Земли из недр перемещается 1 км 3 горных пород в год. Эта цифра сопоставима с годовым объемом аллювия (твердого стока), переносимого реками. Еще больше человек транспортирует из недр Земли жидкие (нефть, вода) и газообразные продукты.

Природный газ в пластовых условиях (условиях залегания в земных недрах) находится в газообразном состоянии — в виде отдельных скоплений (газовые залежи) или в виде газовой шапки нефтегазовых месторождений, либо в растворенном состоянии в нефти или воде

Добыча сланцевого газа предполагает горизонтальное бурение и гидроразрыв пласта. Горизонтальная скважина прокладывается через слой газоносного сланца. Затем внутрь скважины под давлением закачиваются десятки тысяч кубометров воды, песка и химикатов. В результате разрыва пласта газ по трещинам поступает в скважину и далее на поверхность.

Данная технология наносит колоссальный вред окружающей среде. Независимые экологи подсчитали, что специальный буровой раствор содержит 596 наименований химикатов. Десятки тонн раствора из сотен наименований химикатов смешиваются с грунтовыми водами и вызывают широчайший спектр непрогнозируемых негативных последствий. При этом разные нефтяные компании используют различные составы раствора. Опасность представляет не только раствор сам по себе, но и соединения, которые поднимаются из-под земли в результате гидроразрыва. В местах добычи наблюдается мор животных, птиц, рыбы, кипящие ручьи с метаном. Домашние животные болеют, теряют шерсть, умирают. Ядовитые продукты попадают в питьевую воду и воздух. У американцев, которым не посчастливилось жить поблизости от буровых вышек, наблюдаются головные боли, потери сознания, нейропатии, астма, отравления, раковые заболевания и многие другие болезни.

Создание новых горных пород. В процессе антропогенной деятельности в значительных масштабах создаются новые горные породы. Прежде всего при участии человека формируется почва, часто сильно отличающаяся от той, которая могла бы образоваться в данной местности при естественных процессах выветривания. Процесс почвообразования с помощью человека происходит на огромных площадях материков.

При добыче и переработке полезных ископаемых человек создает из отходов производства новые рыхлые отложения, состоящие из измельченных обломков пустой породы, новых химических соединений и т. д. Эти отложения образуют линзы, пласты, холмы, иногда целые горы на поверхности Земли. В местах добычи угля, например в Донбассе, можно наблюдать высокие черные конусовидные холмы — терриконы, сложенные измельченными рыхлыми породами, вмещавшими когда-то уголь. Вблизи больших старых карьеров стройматериалов или железных рудников почти всегда обнаруживаются пологие холмы, занимающие площадь в несколько квадратных километров. Это все отвалы выработок — породы, имеющие собственную структуру и текстуру.

Отбросы антропогенного процесса, скапливаясь на поверхности Земли, создают новую породу специфического состава, именуемую «культурным» слоем. Он наиболее мощный в районе крупных городских поселений. Это пестрая по составу, серая, черная или бурая порода, состоящая из бытовых отбросов, смешанных с почвой. Она образует пластообразные или линзовидные тела. По существу, антропогенные отложения создаются человеком и при засыпке карьеров, оврагов, других неровностей рельефа, при создании плотин, насыпей. Слои антропогенных отложений достигают иногда десятков метров толщины: так, в старой части Киева толщина их местами превышает 44 м, в Москве — 22, в Лондоне — 25 м.

Многие твердые частицы в процессе промышленной деятельности человека поднимаются в воздух и затем постепенно оседают, образуя пылеватые накопления. Количество сажи и твердых остатков горения особенно велико в районе крупных промышленных центров. Подсчитано, что в Лондоне оно составляет 365 т на 1 км 2 в год. Антропогенная пыль может оседать на дне водных бассейнов. В водохранилищах, каналах, созданных человеком, так же, как и в естественных озерах, на дне накапливаются слои своеобразных илов.

Источник

• ← что китайцы делают с чагой
• что такое status saver →