ЧЕЛОВЕК И ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ СРЕДА

Прошедший век ознаменовался небывалым наступлением человека на природную, в том числе геологическую, среду, под которой понима­ется самая поверхностная часть земной коры, подверженная техноген­ному воздействию. Это воздействие нарастало постепенно, но в XX в., особенно во второй его половине, скорость техногенного воздействия превысила естественные скорости многих геологических процессов и стала носить катастрофический характер. Успехи человечества в тех­нике и технологии позволяют вовлекать в использование гораздо боль­шую часть земной коры, чем это было раньше, причем данное положе­ние касается как континентов, так и океанов.

В. И. Вернадский назвал поверхностную часть земной коры, атмо­сферу, гидросферу и биосферу, ноосферой, в которой действует челове­ческий разум. Каждые 15 лет в мире ровно вдвое увеличивается общая мощность производства. Следовательно, только за полвека она вырос­ла почти в четыре раза.

Уже в начале XX в. начались глобальные изменения окружающей среды, которые не были замечены из-за потрясших мир социальных катастроф — двух мировых войн, экономического кризиса. Во второй половине XX в. уже начались катастрофы, связанные с загрязнением окружающей среды. В 1952 г. В Лондоне от смога погибло 4 тыс. чело­век и 20 тыс. заболело. В 1958 г. В Японии от загрязнения ртутью в городке Минамата пострадали почти 2 тыс. и сотни умерли. Этот спи­сок можно продолжать бесконечно.

Нас интересует, как техногенная деятельность человека изменяет гео­логическую среду — приповерхностную часть земной коры — и как ско­рости этого процесса соотносятся со скоростями естественных процес­сов (табл. 12). Данные В. А. Королева и В. Н. Соколова (2000) показывают, что добыча минерального сырья в год превышает 100 млрд т, тогда как вынос обломочного материала реками в моря и океаны, морская абразия и денудация составляют 17,4 млрд т. Иными словами, искусственный отбор материала с поверхности Земли в четыре раза превышает есте­ственный. Перемещение горных пород при различных строительных ра­ботах в 30 раз больше (~4 тыс. км³), чем объем осадков, ежегодно пере­мещаемых всеми текучими водами по земной поверхности (около 13 км³). Объем техногенных грунтов составляет 43 км³, отвалы золы при работе тепловых станций — 350 млн т, внесение удобрений и пестицидов в почву — 505 млн т, водозабор — 560 км³/год и т. д. Из недр Земли не только извлекаются полезные ископаемые — руда, нефть, газ, уголь (при­мерно 110 млрд т ежегодно), но и вносится в нее и выбрасывается в атмосферу большое количество вредных веществ. Так, каждый год в ат­мосферу поступает 200 млн т оксида углерода, 50 млн т углеводородов, 146 млн т диоксида серы, 53 млн т оксидов азота, 250 млн т пыли, а в водоемы сбрасывается 32 млрд м³ неочищенных вод и 10 млн т нефти. Ежегодно для земледелия становятся непригодными 6-7 млн га почвы, для восстановления лишь 1 см которой требуется не менее 100 лет (рис. 20.1). Выброс чистого углерода за последние 120 лет возрос в 50 раз, составив 5,3 млрд т. За это же время содержание С0₂ — главного парни­кового газа — возросло на 15 %, а метана — СН₄ — ежегодно увеличива­ется на 0,8 %.

Таблица 12 Масштабы некоторых природных и техногенных потоков веществ в верхних горизонтах земной коры (в год) Извлечение из литосферы Поступление в литосферу Добыча мине­рального сырья 100 млрд т Внесение удобре­ний в почву 500 млн т Добыча металлов 800 млн т Внесение пести­цидов в почву 5 млн т Водозабор 560 км3 Отвалы золы 350 млн т Твердый сток в моря, морская абразия и дену­дация 17,4 млрд т Промышленные и коммунальные стоки (сточные воды) 500 млрд т Выброс нефти в моря 10 млн т Перемещение пород при строи­тельстве и добы­че ископаемых 4000 км3 Вулканические выбросы 3 млрд т Техногенные грунты 43 км3

 

Средняя температура на Земле медленно, но неуклонно возрастает, что приводит к быстрой деградации ледников и повышению уровня океана. Только в 1989 г. В атмосферу было выброшено 5,8 млрд т ве­ществ, создающих парниковый эффект, а население Земли уже перева­лило за 6 млрд человек.

Рис. 20.1. Регионы мира со значительными негативными экологическими нарушениями (по С. П. Горшкову, 1987). 1-е резко выраженным опустыниванием, 2-е сильным опустыниванием, 3 — с умеренным опустыниванием, 4 — сведение сухих разреженных вечнозеленых и частично листопадных лесов, 5 — сведение влажно-тропических лесов

 

Во многих районах земного шара поверхность изуродована огром­ными, глубиной более 0,5 км, карьерами; «продырявлена» бесчислен­ными шахтами глубиной до нескольких километров; покрыта гигант­скими отвалами — результат переработки руды; терриконами пустой породы, оставшимися после разработки угольных месторождений. При этом шахты, штольни, штреки и другие горные выработки постепенно обрушиваются.

Большие площади заняты искусственно созданными водохранили­щами — рукотворными морями, которые полностью изменили есте­ственный гидрологический режим рек, характер их стока, формирова­ния дельт.

На огромных пространствах развития криолитозоны нарушен есте­ственный, тысячелетиями сохранявшийся баланс, т. к. поверхностный, деятельный слой очень раним, например в Западной Сибири.

Перечень техногенного воздействия на геологическую и окружаю­щую среду можно продолжать и продолжать. Важно понять, что до­вольно широко распространено мнение о том, что земля может выдер­жать все, что угодно, а вот биосфера очень чувствительна к техногенному воздействию. Это, конечно, ошибочное мнение.

Техногенное воздействие на геологическую среду. Хозяйственная деятельность человека настолько разнообразна, что ее влияние на по­верхностную часть земной коры с трудом поддается учету. По мнению В. А. Королева и В. Н. Соколова, профессоров геологического факуль­тета МГУ им. М. В. Ломоносова, эти воздействия можно подразделить на: 1) физические, 2) физико-химические, 3) химические и 4) биологи­ческие (рис. 20.2).

Рис. 20.2. Схема техногенной измененности территории Центрального Мосбасса (по материалам ПЛОГСа геологического факультета МГУ). 1 — площади деформиро­ванных земель (мульды оседания, провалы, трещины, уступы); 2 — граница областей речных бассейнов с изменившейся структурой водного баланса; 3-5 — границы (на 1979 г.) денрессионных воронок водоносных горизонтов (3 — утганского, 4 — яснонолянского); 6 — горящие терриконы; 7, 8 — участки техногенного загрязне­ния грунтовых и поверхностных вод соответственно; 9 — участки рек с инверсией подземного стока; 10 — изменение речного стока (более 50 %) под влиянием сточных вод; 11 — техногенное заболачивание; 12 — техногенная активизация карстово- суффозионных процессов; 13 — Шатское водохранилище

 

Физическое воздействие определяется горно-технической, инже­нерно-строительной, сельскохозяйственной и военной деятельнос­тью. Гигантские горно-обогатительные комбинаты (ГОК) или топ­ливно-энергетические комплексы (ТЭК) способны в короткое время изменить геологическую среду так, что восстановлению она уже не подлежит. Большое воздействие на геологическую среду оказыва­ли подземные и наземные ядерные взрывы, проводившиеся в раз­личных местах земного шара. В настоящее время около 15 % суши, т. е. 1/6 всей ее площади, покрыто инженерными сооружениями — дорогами, каналами, водохранилищами, промышленными комплек­сами, зданиями и др., что соответствует 2-кратному увеличению за последние 15 лет. Благодаря этой деятельности изменяются рельеф, свойства пород (уплотнение-разуплотнение, разрушение), режим и уровень грунтовых вод и т. д.

Физико-химическое и химическое воздействие на земную кору ока­зывают организация свалок твердых бытовых отходов (ТБО), промыш­ленные и коммунальные стоки вод, в результате которых оказываются загрязненными запасы питьевых вод. В настоящее время один человек производит около 1 тонны коммунальных отходов в год. Большие пло­щади отводятся под складирование разнообразных отходов, как от гор­ного производства, так и от других видов хозяйственной деятельности человека. Сюда надо добавить и неутилизированные токсичные отхо­ды, которых только в России ежегодно образуется больше 20 млн т. Все это разрушает верхнюю часть земной коры — геологическую среду и приводит к ее необратимым изменениям.

Техногенному воздействию сейчас подвержены и более глубокие горизонты земной коры благодаря огромному количеству нефтяных и газовых скважин, подземному строительству в городах, прокладке глу- бокопогруженных трубопроводов, тоннелей и др. Одних только желез­ных дорог на Земле 1 млн 400 тыс. км, что составляет 3,5 расстояния от Земли до Луны, а автомобильных дорог намного больше. Каждый ки­лометр дорог нарушает 2 га почвы и растительности.

Геологическая среда, ландшафты быстро изменяются из-за большо­го количества крупных водохранилищ, общая длина берегов которых в СССР равнялась 40 тыс. км, т. е. длине окружности экватора Земли. Эти берега усиленно перерабатываются, изменяя рельеф, вызывая опол­зни, обвалы, подтопление, заболачивание.

Крупные объемы воды в водохранилищах, откачка нефти и газа из месторождений нарушают устойчивость горных пород, вызывая земле­трясения, так называемую наведенную сейсмичность, впервые выяв­ленную в 1932 г. В Алжире при строительстве плотины на р. Уэд-Фод- да, когда сила толчков достигла 7 баллов.

55 % территории суши уже покрыты искусственными грунтами, мощность которых может достигать десятков метров. Почвы загрязня­ются тяжелыми металлами, атомная масса которых больше 50: свин­цом, кадмием, ртутью, цинком, молибденом, никелем, кобальтом и др. Следует подчеркнуть, что токсичные вещества в почве сохраняются очень долго, а пахотно-пригодные земли стремительно сокращаются с 1,5 га на душу населения в 1900 г. до 0,5 га в 2000 г.

Существуют научно обоснованные климатический, биологический и экологический пределы энергопотребления человека. Дело в том, что современная биота приспособлена к тем особенностям природной сре­ды, включая климат, которые сегодня существуют на Земле. А человек стремится потреблять все больше энергии. Только одни США потреб­ляют 40 % всей производимой энергии и производят 60 % всех миро­вых отходов. В конце XX в. антропогенное возмущение парникового эффекта уже в 10 раз превысило пороговое значение по сравнению с биологическим.

В первой половине XXI в. человечество приблизится к опасной черте возмущения биосферы, если уровень потребления не изменится, а чис­ленность населения не уменьшится до такого уровня, при котором мо­жет сохраняться устойчивое, сбалансированное развитие

Все больше природных ресурсов необходимо человечеству, чтобы выжить. Мы научились использовать громадное количество природно­го сырья, но нельзя отбирать у Земли один из видов ресурсов, делая вид, что он независим от других. На протяжении истории человечества мы только потребляли, не думая о последствиях. Задача геологов как раз и состоит в том, чтобы минеральные ресурсы Земли стали доступ­ны каждому и человечество в своем познании Земли достигло уровня, позволившего ему осознать, что оно стоит на самой границе такого состояния планеты, за которым нет будущего. И как бы нам не поте­рять уникальность нашей планеты, заключающуюся в наличии на ней жизни!