Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Оценка воздействия геологоразведочных работ на окружающую среду и природных рисков освоения рудных месторождений Камчатки

ВАК РФ 25.00.09, Геохимия, геохимические методы поисков полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Оценка воздействия геологоразведочных работ на окружающую среду и природных рисков освоения рудных месторождений Камчатки"

На правах рукописи

ЯБЛОНСКАЯ ДАРЬЯ АНДРЕЕВНА

ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ И ПРИРОДНЫХ РИСКОВ ОСВОЕНИЯ РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ КАМЧАТКИ

Специальность 25.00.09 - геохимия, геохимические методы поисков

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

МОСКВА-2004

Работа выполнена на кафедре геохимии геологического факультета Московского государственного университета им. М.В,Ломоносова

Научный руководитель: кандидат геолого-минералогических наук,

доцент Юрий Николаевич Николаев

Официальные оппоненты: Доктор геолого-минералогических наук

Аркадий Александрович Головин (ИМГРЭ)

Ведущая организация: Российский Университет Дружбы Народов (РУДН)

Защита состоится 9 апреля 2004 г. в 16 час. 30 мин. в аудитории 415 на заседании диссертационного совета Д 501.002.06 при Московском государственном университете им. М.В.Ломоносова по адресу: 119992, ГСП-2, Москва, Ленинские горы, МГУ, геологический факультет.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке геологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова (6 этаж, корпус А, МГУ).

Автореферат разослан " 6 " марга 2004 г. Ученый секретарь диссертационного Совета,

доктор геолого-минералогических наук Киселева И.А.

Кандидат геолого-минералогических наук Евгений Петрович Янин (ГЕОХИ РАН)

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Природный потенциал полуострова Камчатка составляют минерально-сырьевые, геотермальные, рыбные, охотничье-промысловые, лесные, пастбищные и рекреационные ресурсы. Традиционно, ведущую роль в экономике Камчатки играют рыбные ресурсы. Высок, но очень слабо используется рекреационный и минерально-сырьевой потенциал.

В последние годы вопрос об освоении минерально-сырьевых ресурсов Камчатки приобрел первостепенное значение для экономики региона в связи с низкими поступлениями в бюджет области доходов от рыбной промышленности, частичным или полным упадком в животноводстве, пастбищном оленеводстве и лесной отрасли. Освоение минерально-сырьевых ресурсов, основу которых составляют месторождения цветных и благородных металлов, вызывает обеспокоенность экологов и местного населения из-за существующей вероятности нанесения ущерба окружающей среде в результате добычи и переработки руд.

Современные методики экологической оценки рудных месторождений ориентированы на выявление источников, оценку воздействия и расчеты ущербов от геоло-горазведочиых работ и последующей добычи и переработки руд (Сает и др., 1986, Головин и др., 2000, Россман и др., 2000). В последние годы большое внимание уделяется также оценке природных рисков при хозяйственном освоении территорий (Дзек-цер, 1992, Рагозин, 1999). Для условий горнорудного производства соединение этих двух аспектов имеет важное практическое значение. Учитывая особый статус Камчатки (к особо охраняемым территориям относится около 30% площади полуострова), комплексный подход к проблеме экологической безопасности на основе оценки природных рисков и ущербов от геологоразведочного и горнорудного производства является весьма актуальным.

Целью исследований являлось определение основных видов и масштабов воздействия геологоразведочных работ на окружающую среду, оценка ущербов от механических нарушений ландшафтов и их загрязнения химическими элементами, оценка природных рисков в районах планируемого развития горнорудного производства. Задачи исследования:

1. определение степени нарушенности ландшафтов в районах проведения геологоразведочных работ;

2. изучение состава и определение параметров и характеристик природных и техногенных геохимических аномалий в компонентах окружающей среды;

3. определение форм нахождения ведущих элементов-загрязнителей в почвах и техногенных образованиях на разведанных месторождениях;

4. оценка ущерба окружающей среде в результате проведения геологоразведочных работ;

5. выявление опасных природных процессов и оценка природных рисков в районах планируемой разработки полезных ископаемых;

6. районирование территории Камчатки по уровню природных рисков на основе критериев, разработанных при изучении эталонных объектов, расположенных в различных ландшафтных условиях.

Научная новизна работы - на примере Камчатки показано, что в областях современного вулканизма при формировании преимущественно закрытых вторичных ореолов рудных месторождений природное загрязнение почв, донных отложения, ппд и раститалышо'т-цинимально и не зависит от типа руд; техногенное ен проявля-

БИБЛИОТЕКА СП«те 09

ется только в почвах и донных отложениях, и за исключением медных месторождений, имеет низкий низкий уровень;

- изучения формы нахождения элементов-загрязнителей в отвалах канав и штолен на месторождениях Камчатки и установлено преобладании их труднорастворимых форм, что снижает опасность техногенного загрязнения окружающей среды;

- впервые для районов работ техногенные отвалы разведочных выработок охарактеризованы не только как источники загрязнения окружающей среды, но и как геохимические барьеры двух типов - сорбционные и карбонатные, частично препятствующие распространению загрязнения в компоненты окружающей среды;

- впервые для районов с различной проявленностью эндогенных и экзогенных геологических процессов и природного загрязнения оценены природные риски и на основе разработанной шкалы проведено районирование Камчатки по их уровню.

Практическая значимость работы заключается в том, что в результате выполненных исследований на пяти наиболее подготовленных к промышленному освоению золото- и меднорудных месторождениях определены состав, параметры и характеристики природно-техногенного загрязнения и площади механических нарушений ландшафтов, на основании которых проведены расчеты ущербов окружающей среде. Показано, что суммарная величина ущерба от механических нарушений и техногенного загрязнения возрастает на изученных объектах в ряду золото-медные - зо-лото-сульфосольные - золото-полисульфидные месторождения и определяется тремя факторами: методикой разведки месторождений, ландшафтными условиями, составом и степенью концентрации элементов-загрязнителей в техногенных образованиях. Ранжирование районов месторождений по степени проявленности опасных эндогенных и экзогенных процессов и экологическому ущербу позволило сделать вывод о высокой опасности освоения Кумрочского и Родникового золоторудных месторождений. Предложенные подходы по оценке природных рисков и экологического ущерба могут быть использованы при принятии решений по отработке рудных месторождений на территории Камчатки.

Фактическим материалом послужили результаты исследований, проводившихся автором в 1997-2003 г.г. в рудных районах Южной и Центральной Камчатки.

В основу работы положены результаты анализов 676 почвенных проб, 370 проб растительности, 290 проб донных отложений, 158 проб техногенных отложений и 121 пробы поверхностных и подземных вод, выполненных в лабораториях Опытно-методической экспедиции Г.Александрова, Географического факультета МГУ и ИМГРЭ, а также результаты анализов подвижных форм металлов, выполненные лично автором в лаборатории кафедры геохимии МГУ.

При выполнении работы автор использовала первичные данные кафедры геохимии геологического ф-та МГУ, Камчатского экологического центра и Камчатской поисково-съемочной экспедиции.

Защищаемые положения

1. Основные источники природного загрязнения окружающей среды на месторождениях Камчатки - рудные тела; основные загрязнители - As, Se, Щ (золото-сульфосольный тип), Pb, As, Щ (золото-полисульфидный тип); Си (золото-медный тип). Уровень природного загрязнения в районах месторождений является минимальным - низким, определяется приуроченностью к зонам пеплопадов различной интенсивности и не зависит от типа руд.

2. Основными-истачвиками,техногенного загрязнения на рудных месторождениях являются отвалы канав и штолен. Степень концентрации основных загрязните-

лей (Аб, Hg, РЬ, Си) в отвалах характеризуется средним - высоким уровнем (Кс=10-100). Химические элементы находятся в отвалах преимущественно в труднорастворимых формах. Техногенные отвалы одновременно являются геохимическими барьерами: сорбционным при образовании глинисто-силикатных кор выветривания (для Аб, 2п, Си); щелочным при образовании карбонатных кор выветривания (для Аб, РЬ, 2п) и препятствуют загрязнению окружающей среды.

3. Основными компонентами окружающей среды, подверженными техногенному загрязнению от отвалов канав являются почвы, от штольневых отвалов - донные отложения. Состав техногенного загрязнения соответствует составу источника. Уровень техногенного загрязнения почв от отвалов канав преимущественно низкий, площади загрязнения максимальны в условиях расчлененного рельефа. Наибольшая интенсивность техногенного загрязнения почв выявлена на медных объектах, что позволяет считать их наиболее опасными. Загрязнение донных отложений от штольне-вых отвалов характеризуется средним уровнем и протяженностью техногенных потоков 1 км.

4. Воздействие геологоразведочных работ на окружающую среду проявляется в механических нарушениях ландшафтов и их загрязнении химическими элементами. Суммарная величина ущерба определяется ущербом от механических нарушений ландшафтов и является максимальной при разведке золоторудных месторождений в зоне интенсивных пеплопадов.

5. Разработана бальная система оценки и проведено районирование территории Камчатского полуострова по опасности природных рисков освоения-месторождений полезных ископаемых. Определено, что золоторудные месторождения Кумроч и Родниковое находятся в районах с высокой степенью опасности природных рисков, характеризующихся проявлениями интенсивного вулканизма, высокой сейсмичностью, развитием опасных экзогенных процессов и загрязнением окружающей среды, что затрудняет или делает невозможным их промышленное освоение. В более благоприятных условиях расположены Асачинское, Кирганикское и Шаромское месторождения, для которых определена средняя степень опасности природных рисков и возможность их промышленного освоения.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из «Введения», шести глав и «Заключения», изложенных на$0 стр. текста, содержит 50 табл.,13 рис; и список литературы из $0 наименований. -

Публикации и апробация работы. Результаты исследований, полученные автором, докладывались на 1У Международной конференции-"Новые идеи в науках о земле" (Москва, 1999, 2001, 2003), Ш-ей экологической конференции студентов и молодых ученых вузов г.Москвы '"Охрана окружающей среды на лороге 3-го тысячелетия в интересах устойчивого развития" (1999) и на эколого-геологической межвузовской студенческой школе в Санкт-Петербурге (2000). По теме диссертации опубликовано 14 научных работ. Автор участвовала в написании разделов 3-х научно-производственных отчетов.

Благодарности. Автор выражает благодарность научному руководителю доценту Ю.Н.Николаеву и с.н.с. Т.В.Шестаковой за внимание, ценные советы и помощь при выполнении работы; профессору Д.В.Гричуку за полезные консультации, Н.А.Кондрашову за плодотворную совместную работу; Н.Ф.Пчелинцевой, И.П.Родионовой, С.В.Пушко за помощь при выполнении анализов, А.В.Аплеталину и Е.Ю.Охапкиной за содействие в оформлении работы.

Глава 1. Методические основы оценки воздействия на окружающую среду в горнорудных районах.

Горнорудная промышленность является одним из наиболее мощных факторов антропогенного воздействия на окружающую среду, осуществляемого в основном путем механических нарушений ландшафтов, а также интенсивного загрязнения атмосферы, почв, растительности и водных систем химическими элементами.

Механические нарушения, производимые при разведке и добыче руд, затрагивают геологические образования, почвы, растительный покров. Последствием производимых., нарушений является возникновение техногенных ландшафтов, непригодность дальнейшего использование земель для других видов хозяйственной деятельности безш восстановления.

Основной причиной загрязнения окружающей среды химическими элементами при разведке и эксплуатации месторождений является извлечение на поверхность руд и пород,- работа добычных и транспортных машин и механизмов, обогатительных фабрик и металлургических комбинатов, производящих выбросы в атмосферу, промышленные стоки, твердые отходы (хвосты) обогащения и др.

Методические основы изучения загрязнения и оценки состояния окружающей среды в горнорудных районах разработаны в ИМГРЭ под руководством Ю.Е. Саета. Существенный вклад в решение этих проблем внесли Э.К. Буренков, Е.П. Янин, Л.Н. Алексинская, И.Л. Башаркевич, А.А. Волох, А.А. Головин, И.А. Морозова, Н.И. Несвижская, Б. А. Ревич, Н.Я. Трефилова и др.

Спецификой загрязнения окружающей среды в горнорудных районах является совмещение в пространстве геохимических аномалий, имеющих рудную и техногенную природу. Это определяет необходимость получения трех срезов геохимического поля: фонового, аномального рудогенного и техногенного.

Природные геохимические аномалии формируются десятки тысяч - миллионы леть и по своим масштабам превосходят техногенные. Длительность существования природных аномалий способствует адаптации окружающей среды к повышенным концентрациям токсикантов. Образование техногенных аномалий в относительно короткий по геологическим меркам (десятки-сотни лет) промежуток времени резко усиливает нагрузку на окружающую среду на отдельных участках геологического пространства, что может привести к нарушению существующего равновесия.

Основным методом выявления загрязнения является эколого-геохимическое картирование. Изучение загрязнения сводится к оценке его уровня и масштабов. Оценка уровня загрязнения осуществляется путем измерения концентраций токсикантов в компонентах окружающей среды и соотнесением их с предельно-допустимыми концентрациями, кларками или местным геохимическим фоном. Оценка масштабов загрязнения связана с определением размеров аномалий.

Одной из важнейших задач эколого-геохимических исследований является определение форм нахождения химических элементов, которые определяют их токсичность и опасность для живых организмов.

Методика оценки воздействия на окружающую среду в районах проектируемых и действующих горнодобывающих предприятий базируется на определении видов и источников воздействия, их интенсивности и производимого эффекта в виде механических нарушений, химического загрязнения и т.д. Производимые эффекты способны нанести ущерб окружающей среде. Оценка ущербов от воздействия геологоразведочных работ, добычи и переработки руд являются одной из приоршетных

задач эколого-геохимических исследований. Общепринято проводить оценку ущерба в денежном выражении.

Любая производимая деятельность, в том числе геологоразведочные работы и последующая добыча и переработка руд, не могут рассматриваться в отрыве от общего контекста хозяйственного использования территорий и их статуса. Горнорудная промышленность, выступающая как конкурент других видов хозяйственной деятельности, может отрицательно воздействовать на сельскохозяйственные, лесные, рыбные и прочие ресурсы территорий. В каждом конкретном случае это определяет приоритеты более тщательного изучения процессов загрязнения тех или иных компонентов окружающей среды: в сельскохозяйственных районах - почв, сельскохозяйственной растительности; в районах, богатых рыбными ресурсами - вод, донных отложений; на особо охраняемых территориях - всех ее компонентов.

Глава 2. Характеристика территории и объектов исследования

Физико-географическая характеристика. Полуостров Камчатка по характеру рельефа является типичной горной областью. Через всю его территорию с северо-востока на юго-запад протягиваются Срединный и Восточно-Камчатский, хребты, разделенные между собой Центрально-Камчатской низменностью. Вдоль западного побережья полуострова протягивается Западно-Камчатская низменность. В Восточном хребте расположены все действующие вулканы Камчатки.

Реки полуострова принадлежат бассейнам Тихого океана и Охотского моря. В верхнем и среднем течении они имеют горный характер, часто встречаются водопады и пороги. В питании рек принимают участие подземные воды, дождевые осадки и талые воды снежников. Территория полуострова характеризуется одними из самых высоких модулей с Чтв=48 т/км /год, чраст =36 т/км/год я бассейна р.Камчатка (Лопатин, 1952).

Климатические условия изменяются с юга на север и от прибрежных частей полуострова к внутренним. Климат морской, влажный, в горных районах - умеренно-континентальный, в Центральной Камчатке - резко-континентальный. Среднемесячная температура летом +12 - +15°С, зимой -10 - -15°С. Количество осадков на побережье от 1000-1500 мм до 2000-2500 мм и более, во внутренних частях полуострова -600 - 650 мм.

Ландшафтно-геохимическая характеристика. Территория полуострова относится к лугово-лесной ландшафтной зоне с резко выраженной поясной высотной зональностью. В зоне выделено 8 типов ландшафтов (Быкасов, 1985), сменяющих друг друга сверху вниз: ледниковых и фирновых полей, мохово-лишайниковых и мо-хово-кустарниковых тундр, сплошных или крупноостровных ольховых и кедровых стлаников, каменно-березовых, бело-березовых и хвойных лесов, низинных болот с мохово-травянистой растительностью.

На территории полуострова наиболее широко распространены вулканические кислые почвы, формирующиеся на пирокластично-пепловом почвообразующем субстрате. Вся территория, подверженная воздействию пеплопадов разделена на три зоны" (Соколов, 1973) характеризующиеся различной мощностью аэральных пирокла-стических отложений: слабых пеплопадов (<20 см), умеренных пеплопадов (20-1500 см) и сильных пеплопадов (> 1500 см).

Тундровая группа ландшафтов. Высотный пояс тундровых ландшафтов полуострова находится большей частью в зоне умеренных и сильных пеплопадов. На юге и востоке полуострова преобладающим типом являются слоисто-пепловые вулкани-

ческие почвы, в Центральной Камчатке - илювиально-гумусовые вулканические почвы.

Слоисто-пепловые вулканические почвы имеют прерывистый полигенетический профиль, состоящий из нескольких элементарных почвенных профилей. Почвы характеризуются слабокислой реакцией (рН=4,7-5,8) и слабо окислительной обстановкой. В профиле вулканических почв наблюдается интенсивная миграция элементов в форме комплексных органоминеральных соединений, происходит подпочвенная аккумуляция Fe и А1 в виде аморфных гидрооксидов. Интенсивной миграции способствует высокая активность процессов выветривания, гумидный климат и хорошая фильтрационная способность почв.

Тундровые иллювиально-гумусовые почвы распространены пятнами и занимают любые элементы рельефа, кроме крутых склонов. На поверхности почв развиты различные формы криогенного микрорельефа - пятна, бугры пучения и т.д. Торфяные иллювиально-гумусовые почвы развиты в зоне кустарниковых тундр. В верхней части почвенного профиля развит довольно мощный торфяной горизонт, состоящий из сла-боразложившихся органических остатков. Реакция почв кислая (рН =4-5,8). В верхних горизонтах почв накапливаются биогенные элементы (Са, Mg, К).

Речные воды в ландшафтах горных тундр в основном гадрокарбонатно-кальциевые, только вблизи вулканов становятся гидрокарбонатно-магниевыми.

К тундровой группе ландшафтов отнесено западное побережье Камчатского полуострова, где в условиях равнинного рельефа и холодного избыточно-влажного климата развиты болота верхового типа, занимающие практически всю территорию побережья. Почвы характеризуются низкой разложенностью органических остатков, кислые глеевые (рН=4-4,5), с большой мощностью торфяной залежи (до нескольких метров). Для ландшафтов верховых болот характерен дефицит элементов (О, N Са, Mg, Си, Со, Мо и др.). Воды рек и озер, расположенных среди верховых болот кислые, с высоким содержанием гумуса, бедны микроорганизмами

Ландшафтная зона лиственных лесов широко распространена в условиях наименее сурового и наиболее влажного климата. В центральной и южной частях полуострова она развита по долинам рек и склонам гор до абсолютных отметок 500 м. В зоне слабых пеплопадов лиственные леса развиты на дерново-слабоподзолистых почвах. В зоне интенсивных пеплопадов развиты охристые почвы, которые имеют наиболее широкое распространение в зоне лиственных лесов Камчатки. Механический состав охристых почв - песчано-пылеватый, что обусловлено связью с вулканическими пеплами. В условиях влажного климата в ландшафтах лиственных лесов ежегодно продуцируется 80-150 ц/га живого вещества. При разложении органических веществ кислотные продукты распада частично нейтрализуются катионами (зольными элементами), реакция почв кислая или слабокислая (рН=4.9-5.9). Кислое выщелачивание выражено слабо, в почве накапливаются многие элементы. Охристые почвы характеризуются высоким содержанием органических веществ по всему профилю. Органогенные горизонты являются основным источником подвижных форм железа, мигрирующего в основном в форме Fe-гумусовых соединений. В верхних частях охристых горизонтов наблюдается биогенное накопление Р, S, Са, Mg иногда К. В илювиально-гумусовом горизонте отмечается накопление №. Основными типами геохимических барьеров являются окислительный и сорбционный (на гидрооксидах Fe и Мп). Поверхностные воды имеют гидрокарбонатно-кальциевый, вблизи вулканов - гидрокар-бонатно-магниевый состав.

Геологическое строение территории. В геологическом строении полуострова участвуют дочетвертичные осадочные, вулканогенно-осадочные, вулканогенные, интрузивные и метаморфические комплексы, образующие 5 структурно-формационных зон (СФЗ) и четвертичные субаэральные вулканические комплексы.

В региональном плане главными структурами являются Срединно-Камчатский кристаллический массив протерозойского возраста, сложенный метаморфитами ам-фиболитовой и гранулитовой фаций и кайнозойские вулканогенные пояса (Корякско-Западно-Камчатский, Центрально- и Восточно-Камчатский), заложенные на меловом фундаменте. Вулканогенно-терригенные породы фундамента выходят на поверхность в зонах поднятий. Крупные депрессии, сложенные терригенно-осадочными отложениями кайнозоя, разделяют вулканогенные пояса (Центрально-Камчатская) или наложены на континентальные окраины (Западно-Камчатская).

Интрузивные й субвулканические образования представлены наиболее древними протерозойскими и палеозойскими мигматит-гранитовыми комплексами Срединного массива. С мезозойским периодом связано формирование гнейсо-плагиогранитового раннемелового и позднемеловых габбро-пироксенит-дунитового, габбро-пироксенитового, плагиогранит-гранодиоритового комплексов. Неогеновые интрузивные образования представлены гранодиоритовым и гипербазитовый комплексами.

По металлогеническому районированию территория полуострова входит в состав Курильско-Камчатской металлогенической провинции. Основными полезными ископаемыми являются золото, серебро, медь, никель, кобальт, платина.

Характеристика объектов исследования. Объектами исследования являлись золото-серебряные месторождения Родниковое и Асачинское, золото-полисульфидное месторождение Кумроч, медные золотосодержащие месторождения Кирганик и Шаромское.

Асачинское и Родниковое золото-серебряные месторождения расположены на юге полуострова Камчатка и входят в состав Южно-Камчатского рудного района (ЮКРР) Восточно-Камчатской металлогенической зоны. Территория Асачинского месторождения характеризуется среднегорным рельефом и относится к горнолесному типу ландшафтов. Месторождение приурочено к пересечению линейных разрывных нарушений: Паратунско-Асачинской раздвиговой зоны и 2-х субширотных разломов и относится к малосульфидному золото-сульфосольному типу золото-серебряной формации (Лоншаков, 1979). Рудные тела, представленные кварц-адуляровыми жилами, залегают в субвулканическом теле андезито-дацитов. Жилы сложены кварцем, адуляром, кальцитом, каолинитом, гидрослюдами, хлоритом. Основные рудные минералы - золото, полибазит, гессит, пирит, халькопирит. В состав геохимической ассоциации входят Аи, Ag, 8е, 8Ь, Аб, Мо, "" РЬ, Си.

Территория Родникового месторождения находится в высокогорном горнотундровом ландшафте. Месторождение локализовано в пределах Вилючинской ВТС центрального типа, приуроченной к Паратунско-Асачинской раздвиговой зоне и относится к малосульфидному золото-сульфосольному типу золото-серебряной формации (Щепотьев и др., 1989). Рудные тела - кварцевые и кварц-адуляровые жилы, залегают в породах габбро-диоритового интрузивного комплекса. Жилы сложены кварцем, адуляром, кальцитом, хлоритом, каолинитом, гидрослюдами. Основные рудные минералы: золото, акантит, прустит, пирит, галенит, сфалерит, теннантит, тетраэдрит, халькопирит, арсенопирит. В состав руд входят Аи, Ag, 8е, Те, 8Ь, Ав, Мо, РЬ, Си, 2п.

Кумрочское месторождение расположено в горно-тундровом типе ландшафта Восточной Камчатки. Месторождение приурочено к Быстринскому палеовулкану на пересечении Восточно-Камчатского и Тигиль-Кумрочского разломов и относится к золото-полисульфидному типу золото-серебряной формации (Олейник, 1985). Рудные тела представлены системой субпараллельных крутопадающих кварцевых, адуляр-кварцевых жил, локализованных в субвулканических и гипабиссальных интрузиях среднего состава. Жилы сложены кварцем, адуляром, гидрослюдами, каолинитом, серицитом, хлоритом. Основные рудные минералы - золото, сфалерит, галенит, пирит, халькопирит, арсенопирит, теннантит, прустит, пираргирит, тетраэдрит, гринокит. Руды содержат Аи, Ag, РЬ, 2п, Си, Мо, Авг Сё.

Кирганикское и Шаромское месторождения находятся в Центральной Камчатке и входят в состав меднорудной зоны Центрально-Камчатского ВПП, трассируемой выходами щелочных базальтов раннего мела и посторогенных миоценовых гранитои-дов. Кирганикское месторождение расположено в высокогорном рельефе, тип ландшафта - горно-тундровый. Шаромское месторождение расположено в среднегорном рельефе, тип ландшафта - горно-лесной. Оба месторождения приурочены к центральным частям палсовулканотектонических структур, сложенных щелочными базальтами. По минеральному составу месторождения относятся к золото-медной ортоклазо-вой рудной формации. Золото-медные гнездово-вкрапленные руды локализованы в биотит-калишпатовых метасоматитах, состоящих из биотита, ортоклаза, пироксена, апатита, альбита, кварца, хлорита, серицита. Ведущие рудные минералы - халькопирит, борнит, халькозин, пирит, сфалерит, галенит, титаномагнетит, апатит. Основными спутниками меди являются Мо, И, Р, Аи, Ag, РЬ, 2п.,

Россыпное месторождение реки Ольховой находится на территории п-ва Камчатский, в зоне равнинных предгорий, в лугово-лесном типе ландшафтов. Россыпь смешанного руслового и ложкового типа.

Глава 3. Методика эколого-геохимических исследований

Полевые исследования на территории месторождений (1998-2000г.г.) включали в себя:

- среднемасштабное эколого-геохимическое картирование лицензионных участков площадью 20 - 150 км2 с опробованием почв, растительности, поверхностных и подземных вод, донных отложений;

- детальное эколого-геохимическое картирование участков горных работ площадью от 4 до 8 км2 с опробованием почв, растительности, поверхностных и подземных вод, донных отложений, техногенных образований, рудничных вод.

При среднемасштабном картировании плотность наблюдений составляла 1-4 пункта на 1 км2, при детальном - 20-100 пунктов наблюдения на 1 км2.

Опробование почв при среднемасштабном картировании осуществлялось из горизонтов А| и В на всей площади и из всех почвенных горизонтов (включая горизонт С) в шурфах, которые закладывались для изучения основных типов почв, развитых в районе месторождения. При детализационных работах опробование проводилось из горизонтов А] и В по профилям с шагом 20-100 м и из основных почвенных горизонтов и элевио-делювия в бортах канав с шагом 10-20 м.

Опробование донных отложений проводилось из песчано-глинистой фракции р) елового аллювия с шагом 500-1000 м при среднемасштабном картировании с шагом 200 на участках детализационных работ.

Опробование представительных видов растительности проводилось из трех ярусов: травяного покрова, кустарников, древостоев (при среднемасштабном картировании - параллельно с отбором почвенных проб, при детальном картировании - параллельно с отбором каждой пятой почвенной пробы).

Опробование вод при среднемасштабном картировании проводилось из всех крупных ручьев и рек, протекающих по территории лицензионного участка (реки опробовались в нескольких пунктах). Подземные и термальные воды опробовались из источников, характеризующих основные водоносные горизонты. При детализацион-ных работах опробовались водотоки, находящиеся в зоне воздействием техногенных источников, а также в 1-2 км выше и ниже их по течению.

Опробование техногенных отвалов проводилось с поверхности (по сети 50x20 м на штольневых отвалах, с шагом 20-100 м на отвалах канав). Для выявления техногенного загрязнения почв от отвалов проводилось опробование в 5-ти, 10-ти, 20-ти, 50-ти, 100 м из поверхностного горизонта и с глубины 20 см, 50 см и 1 м. В этих же пунктах отбирались пробы растительности. По аналогичной схеме проводилось опробование почв от других источников загрязнения (территории бывших складов ГСМ, ремоншые базы и другие источники). Опробование рудничных вод проводилось в местах их излияния из штолен, кроме того, опробовались дренажные воды, фильтрующиеся через штольневые отвалы.

Аналитические исследования. Пробы почв, донных отложений и техногенных образований исследовались эмиссионным ПКСА на 36 х.э. Ртуть определялась на ртутно-абсорбшюнном фотометре "Меркурий-3 М". Селен и теллур определялись флуориметрическим методом на анализаторе ЭФ'-ЭМА. Предварительная подготовка проб (просушивание, просеивание) осуществлялась в полевых условиях, истирание проб - по месту производства анализов (в лаборатории ОМЭ Г.Александрова).

Пробы растений предварительно озолялись в той же лаборатории. В золе растений методом ПКСА определялись концентрации 23 х.э. Анализ на As и Se проводился после кислотного разложения атомно-абсорбционным методом в графитовой печи на спектрофотометре Hitachi 180-80.

Определение основных анионов и катионов в водах проводилось методом объемного титрования по стандартным методикам (Лурье, 1984). Концентрации микроэлементов в водах определялись из предварительно подкисленных нефильтрованных проб методом ПКСА в лаборатории Камчатской ПСЭ (г. Петропавловск-Камчатский). Измерение рН проводилось в момент отбора проб полевым рН-метром.

Изучение форм нахождения элементов в почвах и техногенных образованиях проводилось методами последовательных вытяжек и рентгенофазового анализа. Определение концентраций 10 х.э. в вытяжках проводилось методом ААС на спектрофотометрах "Сатурн" (лаборатория ИМГРЭ) и Hitachi-180-80 (лаборатория Географического ф-та МГУ). Определения минерального состава почв проводились в институте кристаллографии на дифрактометре RIGAKU D1MAX - III С.

Методика обработки данных. Обработка геохимических данных включала в себя формирование выборок (фоновых, по месторождению, по участкам загрязнения и т.д.), расчеты фоновых (Сф,%), минимально-аномальных (Сд|.2.з>%) и среднеано-мальных содержаний химических элементов

Для характеристики природных и техногенных геохимических аномалий рассчитывались кларки концентрации и коэффициенты концентрации химических элементов. Для характеристики загрязнения в изученных компонентах окружающей среды использовались отношения содержаний химических

элементов к ПДК (Кпдк) и суммарный показатель загрязнения (Сает и др., 1990): сумма коэффициентов концентрации, п - число химических элементов-загрязнителей.

Определение уровней загрязнения по значениям суммарного показателя в компонентах окружающей среды проводилось в соответствии с существующими нормативами (Методические рекомендации..., 2001).

Для сопоставления техногенного и природного загрязнения рассчитывался условный показатель интенсивности загрязнения Кин (Головин и др., 1998):

- показатель природной экологической опасности на фоновых территориях (Морозова, 1997).

Глава 4. Характеристика природных геохимических аномалий в компонентах окружающей среды -

Геохимические аномалии рудогенной природы выявлены на золото- и меднорудных месторождениях Камчатки во всех изученных компонентах окружающей среды. Общей закономерностью является слабая проявленность природных геохимических аномалий в компонентах окружающей среды, вследствие чего природное загрязнение по суммарному показателю не превышает минимального - низкого уровня (табл.1).

Слабая проявленность аномалий связана с размещением месторождений в зоне умеренных и сильных пеплопадов. Современные вулканические пеплы погребают вторичные ореолы рассеяния рудных месторождений, являясь для них своеобразным экраном, частично или полностью препятствующим загрязнению почв химическими элементами. В горно-тундровых ландшафтах с резко расчлененным рельефом (месторождения Родниковое, Кумроч, Кирганик) пепловые покровы частично размыты и на поверхность фрагментарно выведены продукты выветривания коренных пород и руд, что определяет некоторое повышение уровня загрязнения почв по сравнению с месторождениями, находящимися в лесных ландшафтах предгорий (Асача, Шаромское). В формировании современного аллювия водотоков пепловый материал доминирует в составе песчано-глинистой фракции, вследствие чего уровень загрязнения донных отложений еше ниже, чем почв.

Геохимические ассоциации элементов в почвах и донных отложениях в целом соответствует составу руд золотого (Аб, 8е, Щ, РЬ) и медного (Си, РЬ, 2п, 8г, Щ) оруде-нения. Сульфидность руд не оказывает влияния на уровень загрязнения почв и донных отложений, что иллюстрируется близкими значениями показателя 2с (табл.1) в почвах на Шаромском и Асачинском (5-6 % и <1 % сульфидов соответственно), Кир-ганикском и Родниковом месторождениях (6-10 % и 1-3 % сульфидов соответственно). Геохимические ассоциации элементов в растительности в незначительной степени соответствуют составу руд по причине того, что область питания корневой системы находится в толще современных вулканических пеплов. На золоторудных месторождениях в растительности накапливаются относительно подвижные Аб, 8е, Мо и вг, входящие в состав руд и околорудных метасоматитов, на медных месторождениях - М си 5г. Уста и в о повышенные концентрации в речных водах характерны только для Вынос растворенных рудных компонентов грунтовыми водами

не влияет на состав речных вод по причине преимущественного питания последних за счет атмосферных осадков и снеготаяния.

Таблица 1. Уровень природного загрязнения компонентов окружающей среды

Асачинское Родниковое Кумроч Кирганик Шаромское

3 в Состав Hg2 3 ASJ2 Pb2Cr24 AS73 Se3 9Hg2 2 РЬг.2 Сгз,5 РЫ 1 AS4 1 Hg2 4 Cu82Sr22Hg2 Sr23

о С j X <и Минимальный Низкий Низкий Низкий Минимальный

О. Zc=5.9 Zc=15.1 Zc=9,6 Zc=l0.4 Zc=2.3

№ 1 о Состав Se40Hg2i Сг2 2 Nil 2 Sej 6 Pb2 2 As2 2 Ni 2 2 Mo2 СГ2 Hg2 2 As2 Zn24Pb22Cu,s Hg2 6

о 4J j X <У Минимальный Низкий- Минимальный Минимальный Минимальный

x I о а. >. Zc=7.5 Zc=8.2 Zc=3.2 Zc=4.4 - Kc=2.6

Растительность* Cocían as4 if Mo? 9 Se б 5 Zd4 2 As3 6 Sr? 7 N¡2 6 as91mo4 Znj2 Мпц Niu MO36V3 №21 - ¥21 Молл Sr4 5 m041

Уровень Минимальный Низкий Zc=6.7/15.6 Средний Минимальный Zc=I 7.8/6.7 Отсутствует Минимальный Kc=2.7 Минимальный Zc=3.3/7.6

Состав so42-2 S042-7Sr38 Sr3 7 S042'2 Sri2 S0423 3 Srç 7 s042"2 CU2

о а о Минимальный Низкий Минимальный Средний Минимальный

с. (kc=2) Kc=7 (Kc=3,7) (Kc=12) (Kc=3,7)

•Примечание, в графе «растительность» в числителе ассоциация х.э., накапливающихся в травяном покрове, в знаменателе - ассоциация хз в листьях ольховых кустарников

С точки зрения экологического неблагополучия из всех рассмотренных компонентов окружающей среды можно выделить только почвы, в которых установлены превышения валовых концентраций над ПДК по Ав (Родниковое месторождение -Кпдк^З, Асачинское - Кпдк^)» РЬ (месторождение Кумроч Кпдк^.З). Си (месторождение Кирганик - Кпдк=9).

Глава 5. Оценка воздействия геологоразведочных работ на окружающую среду.

Оосновными видами антропогенного воздействия при проведении ГРР на рудных месторождениях являются механические нарушения ландшафтов и загрязнение компонентов окружающей среды от техногенных источников.

Механические нарушения ландшафтов связаны с проходкой поверхностных и подземных горных выработок, устройством площадок под буровые установки, прокладкой временных дорог, бытовыми и хозяйственными постройками. При проходке горных выработок и прокладке дорог происходит полное уничтожение растительно-почвенного покрова на площади, равной их сечению. Гибель растительности и частичная деградация почв происходит под отвалами канав и штолен, а также в результате развития эрозионных и обвально-оползневых процессов, спровоцированных геологоразведочными работами.

В результате анализа фондовых материалов, полевых наблюдений и картографирования были определены площади механических нарушений различной интенсивности и их отношения к общей площади изученных месторождений (табл.2).

Таблица 2. Площади механических нарушений ландшафтов при разведке месторождений

Характеристика

Месторождение

Асача Родниковое Кумроч Кирганик Шаромское Ольховая

Общая площадь нарушений, км'4 6 3 4 2 2 4

в т. ч. с полностью уничтоженным почвенно-растит. покровом, км2 0,8 0,6 0,5 0,2 0,2 0,2

Интенсивность. % 13 - 20 13 10 10 5

Площадь месторождения, км'' 15 8 8 10 8 -

Нарушенность, % 40 40 50 20 25 -

Анализ полученных данных показал, что нарушенность ландшафтов (отношение общей площади механических нарушений к площади месторождения) и интен-сизиость нарушений (отношение площади полностью нарушенных ландшафтов к общей площади нарушений) зависят от двух факторов: ландшафтных условий и методики разведки.

Ландшафтные условия влияют на общую площадь механических нарушений. В ландшафтах месторождений, расположенных в зоне интенсивных пеплопадов (Кум-роч, Родниковое, Асача) площади, погребенные под отвалами канав и траншей, значительно выше, чем в зоне умеренных и слабых пеплопадов (Кирганик, Шаромское) из-за большей мощности вскрышных пород. Максимальной мощности (4-6 м) рыхлые образования достигают в ландшафтах предгорий, вследствие чего разведка месторождений в таких условиях приводит к самым большим по площади механическим нарушениям (Асача). В районах с интенсивно расчлененным высокогорным рельефом дополнительным фактором, приводящим к двукратному увеличению общей площади механических нарушений, является прокладка подъездных дорог-серпантинов (Кум-роч, Родниковое). Развитие экзогенных процессов, спровоцированных проведением геологоразведочных работ, наиболее ярко проявляется в районах с расчлененным высокогорным рельефом. На месторождениях Кумроч, Родниковое процессы размыва техногенных отвалов канав привели к существенному увеличению площадей, на которых почвы и растительность погребены под грязевыми потоками и шлейфами из вулканических пеплов. Там же и на месторождении Кирганик развиваются оползневые и осыпные процессы при подрезке склонов канавами.

Методика разведки влияет на интенсивность механических нарушений. При разведке золоторудных месторождений с поверхности плотность размещения горных выработок выше как за счет сгущения сети канав, так и за счет проходки траншей, которые не используются при разведке меднорудных объектов. Кроме того, при разведке золоторудных месторождений на глубину обязательна проходка штолен, в то время как медные объекты разведываются бурением. Указанные различия приводят к увеличению объемов горных работ и интенсивности механических нарушений ландшафтов: на золоторудных месторождениях она в 1,3-2 раза выше, чем на меднорудных. Минимальной интенсивностью характеризуются механические нарушения ландшафтов при разведке россыпных месторождений, где основные объемы приходятся на проходку шурфов и скважин.

Выявленные закономерности позволяют определить следующий ряд воздействия ГРР на ландшафты (по возрастанию нарушений и интенсивности): горно-

тундровые ландшафты в зоне умеренных и слабых пеплопадов - лесные ландшафты в зоне умеренных и слабых пеплопадов - лесные ландшафты в зоне интенсивных пеп-лопадов - горно-тундровые ландшафты в зоне интенсивных пеплопадов. В одинаковых ландшафтных условиях механические нарушения на золоторудных месторождениях больше, чем на меднорудных.

Естественное восстановление нарушенных горно-тундровых ландшафтов месторождений (Кирганик, Родниковое) происходит очень медленно. Через 15-30 лет после окончания ГРР нарушения в незначительной степени нивелируются в результате осыпания и оплывания бортов канав и слабого зарастания редкой рудеральной растительностью. Более благоприятная обстановка наблюдается в горно-лесных (Ша-ромское, Асачинское) и лугово-лесных ландшафтах (россыпь р.Ольховой), где восстановление происходит гораздо быстрее и проявляется в интенсивном зарастании и нивелировании нарушенных площадей.

Загрязнение окружающей среды. В районах разведанных месторождений основным видом является загрязнение окружающей среды химическими элементами, входящими в состав руд. Подчиненное значение имеет загрязнение нефтепродуктами, буровыми растворами, металлоломом, строительным и бытовым мусором.

Источники техногенного загрязнения. Основными источниками техногенного загрязнения химическими элементами являются отвалы канав и штолен. Состав химических элементов (табл.3), концентрирующихся в отвалах канав на золоторудных месторождениях практически идентичен составу природных геохимических аномалий в почвах. На меднорудных объектах он расширяется за счет Pb, Zn, №. &, Mo, V (^=2-4), которые не образуют аномалий в почвах из-за невысоких концентраций этих примесей в медных рудах.

Таблица 3. Ассоциации химических элементов в источниках загрязнения

Месторождение Источник Состав и коэффициенты.концентрации (Кс) химических элементов

Кс=2-10 Кс=10-100

Асачинское Отвалы канав Эе, Аб, -

Отвал штольни 1 Бе, Мо, БЬ, РЬ, Те Ав, Иг

Родниковое Отвалы канав Бе, Нй Ав

Отвал штольни 2, гор. 290 м РЬ, 2п, Бе Аз, НЙ

Отвал штольни 1, гор.220 м Те, Бе, Мп Аз, Нй, Бг

Кумроч Отвалы канав выше а.о.800 м БЬ Аз, РЬ

Отвалы канав ниже а.о.800 м Аз Hg, Мо Мп в; рь, Си, гп, со

Кирганик Отвалы канав РЬ, V, Мо Си

Шаромское Отвалы канав РЬ, 2п, Hg, №, Сг, Мо.Со Си

Ольховое Отвалы промывки и вскрыши Сг, №, Со, Си, гп -

В штольневых отвалах золоторудных месторождений появление в составе дополнительных загрязнителей связано не только с меньшим разубоживанием рудного материала по сравнению с отвалами канав, но и с вертикальной зональностью коренного оруденения. На месторождении Родниковое в отвале штольни 1 (нижнерудный уровень) в концентрированном состоянии присутствуют Те, Mn, Sг, которые не входят в состав ассоциаций загрязнителей отвалов канав и штольни 2, вскрывающих верхнерудные горизонты. На месторождении Кумроч гипсометрически выше абсолютных отметок 800 м в отвалах канав, вскрывающих малосульфидные руды верхних горизонтов, в ассоциацию элементов-загрязнителей входят As, Pb, Щ, Sb. Гипсометрически ниже этого уровня сульфидность руд возрастает, в составе ассоциации эле-

ментов-загрязнителей появляются Си, 2п, Со, Мо, Мп, Б1, исчезает 8Ь, уменьшаются концентрации Аб. Выявленные закономерности изменения состава загрязнения характерны для районов месторождений с резко расчлененным рельефом.

Согласно выполненным расчетам в техногенных отвалах на золото-сульфосольных месторождениях (Асача, Родниковое) наиболее высокие коэффициенты концентрации имеют А и Щ; на золото-полисульфидных (Кумроч) - Аб, РЬ, Си, 2п, Со; на меднорудных - Си.

В отвалах штолен степень концентрации химических элементов выше, чем в отвалах канав, что характеризует их как более опасные источники загрязнения. На Асачинском месторождении: А - Кс=28, Щ - Кс=15 (отвалы штольни), А - Кс=2,4, Hg - Кс=2,1 (отвалы канав); на Родниковом месторождении: Щ - Кс=63, А - Кс=ЗО (отвал штольни 1), Щ — Кс=16 А - Кс=16 (отвал штольни 2), А - Кс=10, Hg -Кс=3,5 (отвалы канав).

Опасность техногенных отвалов как источников загрязнения связана не только с валовыми концентрациями химических элементов, но и с формами их нахождения. На золото-сульфосольных объектах из-за невысокой концентрации основных загрязнителей изучение форм нахождения проводилось методом последовательных вытяжек (были изучены формы нахождения РЬ, 2п, Си). Главным критерием, по которому проводилось сопоставление источников загрязнения, являлся % извлечения химического элемента всеми вытяжками и доля его подвижных форм (сорбированной и органической).

На Асачинском месторождении общий % извлечения химических элементов последовательными вытяжками из проб с штольневого отвала по РЬ и 2п выше, чем из проб с отвалов канав, по Си - ниже (табл.4). Основная часть РЬ, 2п и Си в отвалах канав, 2п и Си в отвалах штолен представлена неизвлекаемым остатком, который составляют преимущественно силикатные формы. В штольневом отвале для РЬ основной является ферриформа. Доля подвижных форм РЬ и 2п в отвалах канав составляет менее 1,5 %, Си - 12,5 % (большая часть приходится на ее органометаллические соединения).

Таблица 4. Формы нахождения РЬ, Си, 2п в техногенных образованиях на золото-сульфосольных месторождениях по данным последовательных вытяжек (в %)

В отвалах штолен доля подвижного РЬ, представленного его сорбированными формами, выше, чем Си и 2п. Основной подвижной формой Си и 2п также является сорбированная.

На Родниковом месторождении общий % извлечения химических элементов из проб техногенных образований выше, чем на Асачинском (табл. 4). Несмотря на то,

что доля ферриформ Zn и Си в отвалах канав и штолен в 2 раза выше, чем на Асачин-ском месторождении, большая часть этих химических элементов также заключена в неизвлекаемом остатке (предположительно в силикатных формах). Большая часть РЬ в отвалах канав представлена ферриформами, в отвалах штолен находится в неизвле-каемом остатке. Отличительной особенностью Родникового месторождения является значительное увеличение доли карбонатных форм Pb, Zn и Си в штольневых отвалах (для РЬ карбонатная форма - одна из основных). При этом доля подвижного Pb, Zn и Си в них очень низкая (от <0.1% РЬ до 3,9 % Си) и практически отсутствуют сорбированные формы. В отвалах канав подвижных форм РЬ и Zn менее 1,5 %, Си - 18%. Практически вся подвижная медь связана с органическим веществом. 100%

90%

80%

50%

40%

Асачинское

м-ние, рудный отвал

Асачинское м-ние, породный отвал

¿Л .Л

Монтмориллонит

М\сковит

Анортит

Ортоклаз

Кварц

Родниковое

м-ние, {удный отвал

. Пирит г Клинохлор Нонтронит м Галлуазит Кальцит

Рис.1. Минеральный состав кор выветривания штольневых отвалов

Причиной наблюдаемых различий в формах нахождения рассматриваемых элементов, входящих в состав однотипных руд. является состав формирующихся кор выветривания на поверхности штольневых отвалов. На Асачинском месторождении основным минералом в штольневом отвале является кварц, входящий в состав руд и околорудных кварц-пирит-калишпат-гидрослюдистых мета-соматитов. На Родниковом месторождении отвалы состоят из кварца и кальцита примерно в одинаковых пропорциях. В резуль-

тате выветривания на поверхности отвала Асачинского месторождения формируется кора выветривания силикатного типа (рис. 1), содержащая глинистые минералы: монтмориллонит, галлуазит, нонтронит, которые образуются преимущественно за счет околорудных метасоматитов. На поверхности штольневых отвалов Родникового месторождения формируется кора выветривания карбонатного типа (рис. 1).

Формирование кор выветривания сопровождается выносом-накоплением рудных элементов (отношение содержаний на поверхности и внутри отвала характериз>ют коэффициенты выноса Кв<1 и накопления К„>1). Воздействие атмосферных осадков и рудничных вод приводит к выщелачиванию из рудного отвала на Асачинском месторождении As, Pb, Zn, Си. Коэффициенты выноса этих элементов 0,2-0,7 (рис.2). Вынос химических элементов подтверждается возрастанием их концентраций в дренажных водах, фильтрующихся через рудный отвал: As - в 50, Zn, Си - в 15, РЬ - в 3 раза по сравнению с рудничными водами, вытекающими из штольни. На поверхности по-

родной части отвала, наоборот, наблюдается слабое накопление этих химических элементов, что определяется их сорбцией на глинистых минералах (табл 4).

Рис 2 Вынос и накопление элементов-загрязнителей в шгольневых отвалах

Дифференциация химических элементов при формировании карбонатных кор выветривания проявляется в накоплении на поверхности отвалов Родникового месторождения РЬ, 2п, А (рис. 2), которые связываются в труднорастворимые карбонатные формы. Этот же процесс приводит к уменьшению концентраций в дренажных водах на выходе из рудного отвала: А - в 5, РЬ - в 2 раза по сравнению с рудничными

водами, изливающимися из штольни. Таким образом, наличие геохимических барьеров - сорбционного (частично) и карбонатного (в значительной степени) препятствует распространению элементов-загрязнителей от штольневых отвалов, что снижает опасность загрязнения окружающей среды.

В отвалах канав на медных месторождениях были изучены формы нахождения Си. На месторождении Кирганик при валовом содержании Си в отвале 0,6 % методом РФА было установлено ее присутствие в форме сульфоар-сената (арсентцу-мебит) и арсената (клиноклаз).

В ацетат-аммонийной вытяжке концентрация Си составила 0,04 % или 6,7% от валового содержания. На Ша-ромском месторождении основная часть Си по данным последовательных вытяжек приходится на ферриформы (72%). На подвижные формы Си приходится 11 % (органическую - 8 %, сорбированную - 3 %). При валовых содержаниях Си в отвале 0,5 % содержания ее подвижных форм составляют 0,05%, что является достаточно высоким уровнем и может представлять опасность для окружающей среды.

На золото-полисульфидном месторождении Кумроч формы нахождения Pb, As, Zn, Си были изучены в техногенных отвалах канав, вскрывающих малосульфидные и умеренно-сульфидные руды. Изучение форм нахождения РЬ методом последовательных вытяжек показало, что около 50 % процентов этого элемента в отвалах канав на западном фланге месторождения приходится на арсенаты и сульфаты (рис. 3). Рент-генофазовым анализом в пробах установлены бедантит и плюмбоярозит. На восточном фланге месторождения, где установлены максимальные содержания РЬ при относительном дефиците As, в техногенных отвалах преобладают его сульфатные формы (плюмбоярозит, биверит). Это подтверждается результатами обработки проб концентрированной НС1, после которой концентрации РЬ уменьшились на 50%. Наличие в отвалах минералов группы каолинита позволяет предположи &, чго большая часть неизвлеченного РЬ находится в них в необменной форме (рис. 4). Кроме того, в неко-

торых пробах методом РФА были обнаружены его фосфатные (плюмбогуммит) и сульфидные (густавит) формы

Основными формами 2п и Си в техногенных отвалах канав, вскрывающих малосульфидные руды, являются силикатные (до 80-85% этих элементов содержатся в неизвле-каемом остатке после обработки проб 1 N ЮЮз) Наличие сильных корреляционных связей между содержаниями 2п, Си и ГЛИНИСТЫХ минералов группы каолинита (накрит, каолинит, галл)азит) свидетельствуют в пользу вхождения этих элементов в их состав в необменной форме (рис 5) В небольшом количестве в отвалах канав методом РФА выявлены собственные минералы Си - клиноклаз, хризоколта Основной формой нахождения Аб в техногенных отвалах являются ар-сенаты и сульфоарсенаты РЬ и Си

РИС 5 Формы нахождения меди и цинка в отвапах канав Кумрочского месторождения

В отвалах канав, вскрывающих умеренно-сульфидные руды золото-полиметаллические руды, установлены повышенные содержания Мп(6%) и Бе (6%), которые присутствуют в виде аморфных МпО(ОН), и РеО(ОН)х. Методом РФА в пробах не выявлено собственных минералов РЬ, Zn, Си. После обработки проб 1 % щавелевой кислотой и оксалатным буфером около 70 % Zn, Си и Мп было извлечено в вытяжку, что свидетельствует об их вхождении в состав аморфных оксидов и гид-роксидов Мп.

Таким образом, результаты исследований форм нахождения As, РЬ, Zn, Си свидетельствуют об их ограниченной подвижности (>90% х.э. находится в минеральной нерастворимой форме). Вместе с тем, при высоком уровне валовых содержаний основных загрязнителей в техногенных отвалах канав концентрации их подвижных форм, несмотря на невысокую долю, достигают умеренно опасных значений.

Наряду с отвалами канав и штолен к источникам техногенного загрязнения окружающей среды химическими элементами относятся рудничные и дренажные воды. Изучение их состава на золото-сульфосольных месторождениях (табл. 5) показало, что наиболь-шую опасность в них представляют повышенные содержания As, В и Бг в рудничных термальных водах Родникового месторождения, приуроченного к Мут-новско-Паратунскому геотермальному бассейну.

Кислые слабоминерализованные рудничные воды Асачинского месторождения приобретают повышенные концентрации рудных элементов (Си, Zn, As) в результате взаимодействия с породами штольневого отвала. Они являются менее опасными по составу загрязнителей, уровню их концентраций и невысокому водопритоку из штольни.

Таблица 5. Ассоциации химических элементов в рудничных и дренажных водах

Месторождение Источник Состав и коэффициенты концентрации (Кс) химических элементов

Кс=2-10 Кс=10-100 Кс>100

Асачинское Рудничные воды шт.1 Си бо4 -

Дренажные воды отвала Бе, Мп, С(1 бо4, Си, гп. а% -

Родниковое Рудничные воды шт. 1 РЬ. Мп, Мо Б04,С1. зг, ав

Дренажные воды отвала РЬ, Мп, №, Мо Б04,С1, аб, бг, В -

Техногенное загрязнение от отвалов канав. Формируется в результате размыва отвалов атмосферными осадками и под действием гравитационных сил. Основной формой миграции химических элементов является механическая. Техногенному загрязнению от отвалов канав прежде всего подвержены почвы, в меньшей степени -произрастающая на них растительность. Загрязнение почв имеет площадной характер (рис. 6), его масштабы зависят от рельефа местности, возрастая с увеличением ее расчлененности.

Состав основных загрязнителей почв (табл. 6) соответствует составу ассоциаций химических элементов, концентрирующихся в отвалах канав. На золото-сульфосольных месторождениях основными загрязнителями являются As, Бе, Щ (Кс=2-8). По уровню техногенное загрязнение почв не отличается от природного.

На золото-полисульфидном месторождении Кумроч уровень техногенного загрязнения почв РЬ, As, Щ (КсЛЗ-Ю) не превышает природного по причине начальной стадии его формирования (геологоразведочные работы проводились в 1999-2000 г.г.). Повышенная опасность техногенных отвалов канав на этом объекте, рассмотренная в

предыдущем разделе, является предпосылкой к формирование в ближайшие годы более высокого уровня загрязнения почв.

Рис.6. Техногенные аномалии мышьяка в почвах Родникового месторождения

Более высокий, по сравнению с природным, уровень техногенного загрязнения почв характерен для меднорудных месторождений. Это определяется как высокими концентрациями основного рудного элемента - Си в источниках загрязнения (Кс=10-100), так и продолжительным периодом времени, прошедшим после завершения геологоразведочных работ (более 30 лет).

Таблица 6. Характеристика состава и уровня техногенного загрязнения почв и сти от отвалов поверхностных горных выработок

растительно-

Уровень накопления химических элементов в растительности на участках техногенного загрязнения почв на всех месторождениях практически не отличается от природного. Это объясняется слабой доступностью для растений ведущих рудных

элементов, которые находятся преимущественно в труднорастворимых формах. Состав ассоциаций химических элементов в растительности свидетельствует, что из загрязненных почв относительно легко заимствуется только Мо (вероятно Аб, по которому есть единичные определения). На меднорудных объектах в составе ассоциаций появляется Си, которая не накапливается в растительности на участках развития природных геохимических аномалий.

Расчеты коэффициента природной экологической опасности (табл. 7) показывают, что он является функцией от ландшафтных условий.

Его повышенные значения характерны для - горнотундровых ландшафтов, где в результате размыва пепловых покровов проявляется повышенный По отношению к кларкам геохимический фон элементов, характерный для территорий рудных районов. В соответствии с этим наиболее высокие коэффициенты интенсивности загрязнения характерны для лугово-лесных и лесных ландшафтов, где контрастность природных аномалий достаточно слаба вследствие большой мощности современных и четвертичных рыхлых отложений.

Техногенное загрязнение от штольневых отвалов. Отвалы разведочных штолен занимают небольшие площади (около 10 тыс. м2) и располагаются, как правило, по берегам небольших ручьев и рек. Особенности размещения отвалов определяют основной механизм распространения загрязнения, связанный с их размывом речными водами.

Рис.7. Распределение свинца и мышьяка в донных отложениях р. Вилюча

На изученных объектах воздействие этого фактора в зависимости от рельефа местности приводит к различным последствиям. На Родниковом месторождении в условиях резко расчлененного рельефа штольневые отвалы, размещенные на берегу

горной реки Вилючи, интенсивно размываются и загрязняют донные отложения (рис.7).

Основными загрязнителями донных отложений являются As (Кс=20) и РЬ (Кс=10). Максимумы концентраций РЬ и As в донных отложениях приурочены к различным отрезкам реки и отвечают соотношению этих загрязнителей в штольневых отвалах, содержащих руды разных горизонтов месторождения, характеризующегося контрастной вертикальной зональностью. Техногенный поток рассеяния донных отложений по результатам анализов имеет протяженность 1 км и соответствует визуально наблюдаемому на дне реки шлейфу обломков рудного кварца.

На Асачинском месторождении в условиях менее расчлененного рельефа штоль-невой отвал, расположенный на берегу небольшого руч.Семейный, размывается слабо и в донных отложениях не выявлено техногенного загрязнения химическими элементами.

Рудничных и дренажные воды из-за сильного разбавления не оказывают влияния на состав речных вод, что подтверждено результатами их опробования напротив и ниже штольневых отвалов на обеих месторождениях.

Влияние штольневых отвалов на почвы и растительность связано с осыпанием бортов и их размывом атмосферными осадками. Пыление штольневых отвалов незначительно и лимитируется увлажнением поверхности в результате постоянно выпадающих осадков. Загрязнение почв и растительности вокруг штольневых отвалов ограничивается расстоянием 10-20 м. На Асачинском месторождении основными загрязнителями почв являются As, Se и РЬ (Кс=2-7), растительности - Mo, Zn, Sr (Кс=2-15). На Родниковом месторождении почвы вокруг штольневых отвалов загрязнены As подвижными формами РЬ и Си растительность - Мо, Мл и

Ni (Кс=2-10).

Оценка ущерба окружающей среде. Для определения размера ущерба от деградации почв применялась «Методика определения размеров ущерба от деградации почв и земель», 1994 г.

Плата за ущерб рассчитывается по формуле:

Пд = Не * S ♦ Кэ * Кс * Кп*0,22 (О

где:

Пд - размер платы за ущерб от деградации почв и земель (тыс.руб); Не - норматив стоимости освоения новых земель взамен изымаемых сельскохозяйственных угодий для несельскохозяйственных нужд, равен 825 тыс.руб/га (цены 1992);

S - площадь деградированных почв и земель (га);

Кэ - коэффициент экологической ситуации территории, равен 1,1;

Кс - коэффициент пересчета в_ зависимости от изменения степени деградации

почв и земель, равен 0,2 (Шаромское, Кирганикское), 0,5 (Родниковое),

0,8 (Асачинское, Кумроч, Ольховое);

Кп - коэффициент для особо охраняемых территорий, равен 0,22 - коэффициент пересчета от цен 1992 г на цены 1998 г. Для расчета платы за ущерб от загрязнения земель химическими веществами использовался «Порядок определения размеров ущерба от загрязнения земель химическими веществами», 1993 г.

Плата за ущерб от химического загрязнения почв рассчитывается по формуле:

Пз = £"(Нс * S(i) * Кв * Кэ * K3(i) * Кг)*0,22 (2)

Пз - размер платы за ущерб от загрязнения земель одним или несколькими ( от 1 до п) химическими веществами (тыс.руб);

S(i) - площадь земель, загрязненных химическим веществом ьго вида или суммарного загрязнения территории (га);

Кв - коэффициент пересчета в зависимости от периода времени по восстановлению загрязненных земель, равен 3,8;

Кз(0 - коэффициент пересчета в зависимости от степени загрязнения земель химическим веществом ьго вида или суммарного загрязнения территории Кг - коэффициент пересчета в зависимости от глубины загрязнения земель, равен 1.

Для изученых месторождений были определены следующие значения Кз: Асачинское -0,3; Родниковое, Кумрочское и Шаромское- 0,6; Кирганикское - 1.

В связи с отсутствием химического загрязнения на Ольховом месторождении оценивается только ущерб от деградации земель

Расчет стоимостного эквивалента экологического ущерба, платы за причинение вреда окружающей среде (Пу), складывается из расчета платы за механические нарушения земель (физическая деградация почв) и загрязнение почв химическими элементами: Пу = Пд + Пз (табл.8).

Таблица 8. Экологический ущерб при производстве геологоразведочных работ

Месторождение

Асачинское Родниковое Кумроч Кирганик Шаромское Ольховое

11лощадь земель Механические нарушения, га 600 300 400 200 200 400

Химическое загрязнение, га 80 40 50 20 20 -

Пд, млн.руб 96 30 64 8 8 64

Пз, млн.руб 18 18 23 15 9 -

Пу, млн.руб 114 48 87 23 17 64

Наибольший ущерб окружающей среде наносится при разведке золото-полисульфидных и золото-серебряных месторождений. В первом случае наряду с большими объемами механических нарушений наблюдается высокий уровень техногенного загрязнения почв As и РЬ. Во втором случае, при неравномерном распределении золота в рудах осуществляется проходка большого количества поверхностных и подземных выработок и образуются обширные техногенные аномалии.

Разведка россыпных месторождений сопровождается механическими нарушениями значительных площадей и даже при отсутствии химического загрязнения, величина ущерба, наносимого окружающей среде, сопоставима с рассмотренным выше.

Глава 6. Оценка природных и техногенных рисков освоения месторождений и экологического риска освоения месторождений полезных ископаемых

Методика оценки рисков. В основу оценки рисков положены вероятностно-статистические методы (Дзекцер, 1994; Рагозин, 1999; Шеко, Круподеров, 1994). Вероятностная методика оценки природного риска базируется на обширных статистических данных, получаемых при проведении регулярных наблюдений за состоянием окружающей среды на изучаемых территориях. В случае отсутствия таких данных ана-

лиз природного риска проводится методом экспертных оценок. Существуют различные способы экспертной оценки.

Для решения поставленных задач нами использовалась методика экспертной географической оценки природных рисков, апробированная при предварительной оценке рисков в районах Восточной Сибири (Корытный, 1997). Экспертная оценка природных рисков позволяет выявить опасные проявления природных процессов и ранжировать территории по степени сложности их освоения. Методика оценки включает четыре этапа:

- отбор значимых видов природных опасностей на основе существующей информации;

-классификация природных процессов по продолжительности, уровню их предопределенности и усиления их природными и антропогенными факторами;

- экспертная балльная оценка степени опасности природных процессов;

- ранжирование территорий в порядке убывания балльной опасности.

Экспертная оценка степени опасности природных процессов проводилась по четырем классификационным признакам с присвоением следующих баллов:

1) повторяемость, 1 — раз в сотни лет (очень редко), 2 - раз в несколько десятков лет (редко), 3 - раз в несколько лет (относительно часто), 4 - ежегодно или раз в год (часто);

2) пространственное распространение, 1 - локальное, 2 - региональное;

3) возможность прогноза возникновения опасного природного процесса при использовании данных о физико-географических и климатических условиях, 1 - возможен долгосрочный прогноз, 2 - возможен краткосрочный прогноз;

4) возможность защиты, 1 - явление можно предотвратить либо существуют способы эффективной защиты, 2 - защита не поможет, лишь уменьшит последствия.

Затем была выполнена классификация рисков по воздействию на хозяйственные объекты и на жизнь людей. Баллы по степени воздействия на хозяйственные объекты ставились следующим образом: 1 - отсутствие воздействия, 2 - нарушение ритма деятельности объекта или частичное разрушение, 3 - полное разрушение объекта. Оценка воздействия на жизнь людей проводилась по следующей шкале: 1 - отсутствие воздействия, 2 - возможны отдельные жертвы, 3 - возможны массовые жертвы.

На основе суммарного балла было проведено ранжирование опасных природных процессов по рейтингу опасности. Далее, используя данные о развитии опасных природных процессов на территории изученных месторождений и значения рейтинга опасности каждого процесса, было осуществлено ранжирование территорий в порядке убывания интегральной опасности освоения месторождения.

Оценка рисков в районах изученных месторождений. В результате оценки степени опасности природных процессов, выделенных для территорий месторождений, был получен следующий ряд (по убыванию опасности): извержения вулканов, ураганы, интенсивные осадки, землетрясения с М=5-8 > сейсмический рой землетрясений > землетрясения с М>8, интенсивные пеплопады, цунами > умеренные пепло- . пады, сход лавкн, сели, обвалы, камнепады и осыпи> слабые пеплопады и оползни. Для каждого из процессов был определен рейтинг опасности по степени воздействия на хозяйственные объекты и жизнь людей.

В соответствии с климатическими и ландшафтными условиями изученные месторождения были разделены на три группы. Первая группа - Родниковое, Кумроч-ское и Кирганикское месторождения. Соответственно схеме сейсмического райони-

рования Камчатки первые два месторождения группы находятся в районе десяти- и девятибалльных землетрясений соответственно, а третье - в зоне семибалльных. Родниковое месторождение расположено вблизи действующих вулканов Мутновского и Горелого. Территории Кумрочского месторождения непосредственной опасности от вулканизма не угрожает, за исключением сильных пеплопадов от ближайших вулканов. Кирганикское месторождение расположено вдали от действующих вулканов. Месторождения приурочены к области высокогорья, находятся на высотах 1000 -1700 м, для них характерен резко расчлененный рельеф в совокупности с плохой за-дернованностью склонов и вершин.

Вторая группа - Асачинское и Шаромское месторождения. Расположены в районах десяти- и восьмибалльных землетрясений соответственно. Для Асачинского месторождения угрозу представляют находящиеся поблизости действующие вулканы Горелый и Мутновский, Шаромское месторождение находится вдали от действующих вулканов. Месторождения расположены в области среднегорного рельефа, на высотах 600-1500 м, для них характерны плоские водоразделы и пологие слаборас--члененные склоны, покрытые сплошной растительностью.

"Третья группа - Ольховое месторождение. Находится в зоне девятибалльных землетрясений, действующих вулканов рядом нет, однако есть опасность пеплопадов от в) лканов, находящихся на сопредельных территориях. Это область равнинных предгорий, высоты 80-400 м, покрытые тундрово-болотной и лугово-лесной растительностью.

Уровень природного химического загрязнения на территории изученных месторождений определен на основе данных, полученных в главе 5. Уровни загрязнения ранжируются следующим образом: критический (2с>16) - 3 балла, напряженный (2с = 8-16) - 2 балла и удовлетворительный (2с<8) - 1 балл. Родниковое, Кирганикское и Кумрочское месторождения относятся к территориям с напряженным уровнем природного химического загрязнения. Удовлетворительная интенсивность природных источников загрязнения установлена для Асачинского и Шаромского месторождений.

На основе суммирования полученных рейтингов опасности для стихийных процессов и уровня природного загрязнения автором предлагается следующая шкала по ) ровню риска освоения месторождений Камчатки: Уровень риска Практически отсутствует Слабый Средний Высокий

Баллы <12 13-25 26-38 >39

Используя данные о развитии опасных природных процессов и уровне природного загрязнения на территории из>ченных месторождений и значения рейтинга опасности для каждого процесса было проведено ранжирование территорий по интегральной опасности освоения месторождения (табл. 9).

Согласно разработанной шкале самые высокие природные риски характерны для Кумрочского и Родникового месторождений. Эти территории наиболее сложны для освоения и являются очень неблагоприятными для строительства и эксплуатации хозяйственных объектов, так как здесь представлены практически все опасные природные процессы.

К месторождениям со средним уровнем природных рисков относятся Кирга-иикское, Асачинское и Ольховое месторождения. Это более благоприятные для хозяйственной деятельности территории и значительный ущерб может быть нанесен лишь в случае возникновения таких глобальных явлений как землетрясения, вулканические извержения, цунами, а также при неблагоприятных погодных условиях

Таблица 9. Ранжирование территорий в порядке убывания интегральной опасности освое-__ния месторождения_

Процесс Месторождение

Кирганик Шаромское КумрОч Ольховое Асача Родниковое

Землетрясения Сильное (М>8) 0 0 3 * л '3 ■ „ 3

Среднее (М-5-8) 5 5 5 5 5 5

Сейсмический рой (М=3-5) 4 4 4 4 4 4

Извержение вулкана 0 0 5 0 5 5

ч я с о V Слабый , - 0 0 0 0 0 0

Умеренный 2 " 2 0 0 0 0

Интенсивный 0 0 3 3 3 3

Лавины 2 2 2 0 2 2

Сели 2 0 2 2 0 2

Цунами 0 0 0 2 2 2

Камнепады 2 0 2 0 0 2

Обвалы 2 0 2 0 0 2

Осыпи 2 2 2 0 0 2

Оползни 1 1 1 0 1 1

Ураганные ветры 5 0 5 5 5 5

Обильные осадки 5 5 5 5 5 5

■ § 5 л = - о и Б 55 р® 5 с. с Критический 0 0 0 0 0 0

Напряженный 2 1 0 0 1 0

Удовлетворительный 0 0 2 0 0 2

Общий балл 34 22 43 29 36 45

Слабый уровень природных рисков установлен для Шаромского месторождения и его аналогов. Для этих территорий не характерны гравитационно-обвальные процессы и помимо глобальных явлений (сейсмическая активность) опасность могут представлять лишь сходы лавин или интенсивные осадки.

Районирование территории по опасности природных рисков освоения месторождений. Проведено на основе интегральной карты развития опасных природных процессов с привлечением эколого-геохимической карты Южной Камчатки М 1:1000 000.

Для составления интегральной карты территория Камчатского полуострова была разбита на квадраты площадью 1000 км2. В каждом квадрате проводилось суммирование рейтингов опасности природных процессов и >ровня природного загрязнения химическими элементами, после чего полученные значения оконтуривались соответственно шкале уровней риска освоения месторождений.

На полученной в результате схеме районирования территории Камчатки по уровням природного риска освоения месторождений (рис. 8) выделены четыре зоны: - практически отсутствует риск освоения - Западно-Камчатская и Центрально-Камчатская низменность;

Рис 8 Схема районирования территории Камчатки по уровню природных рисков освоения месторождений

- слабый уровень риска - подножье и склоны Срединного хребта до высот 12001500 м и низкогорные области на западе Восточного хребта, низкогорные области на западных склонах Юга Камчатки;

- средний уровень риска - Срединный хребет выше а.о. 1500 м, восточное побережье Камчатки;

- высокий уровень риска - высокогорная область Восточного хребта, хребет Кумроч, высокогорья Юга Камчатки от высот 1500 м.

На полученную схему были вынесены все месторождения Камчатки, на которых прошли этапы геологоразведочных работ и подготовленные к промышленной отработке. Большинство месторождений попадает в зону среднего уровня риска, поэтому для эффективного функционирования планир>емых горнодобывающих и обогатительных комплексов необходимо принятие специальных инженерных решений, направленных на снижение уровня риска или его полное предотвращение. Состав, содержание и очередность мероприятий по управлению рисками и обеспечению безопасности хозяйственных объектов должны постоянно корректироваться в соответствии с динамикой природной опасности.

Месторождения, попавшие в зону высокого риска, практически не доступны для освоения, так как требуют больших финансовых затрат на обеспечение безопасности хозяйственной деятельности.

Выводы:

1. Основными видами воздействие ГРР в рудных районах Камчатки являются механические нарушения ландшафтов и загрязнение окружающей среды химическими элементами, входящими в состав руд.

2. Масштабы механических нарушений ландшафтов связаны с интенсивностью пеплопадов. типами ландшафтов и методикой'разведки. В наибольшей степени нарушены ландшафты в районах разведки золоторудных месторождений в зоне интенсивных пеплопадов, где выше плотность поверхностных горных выработок и применялась штольневая разведка. В меньшей степени нарушены ландшафты меднорудных объектов, расположенных в зоне умеренных пеплопадов, которые разведаны с поверхности более редкой сетью канав, а на глубину - бурением. Восстановление нарушений происходит более быстрыми темпами в лугово-лесных ландшафтах, наиболее медленно - в горно-тундровых.

3. Основные источники природного загрязнения окружающей среды на месторождениях Камчатки - рудные тела; основные загрязнители - Аб, $е, Щ (золото-сульфосольный тип), РЬ, Аб, Щ (золото-полисульфидный тип); Си (золото-медно-ортоклазовый тип). Уровень природного загрязнения в районах месторождений является минимальным - низким, определяется приуроченностью к зонам пеплопадов различной интенсивности и не зависит от типа руд.

4. Основными источниками техногенного загрязнения на рудных месторождениях являются отвалы канав и штолен. Степень концентрации основных загрязнителей (Аб, Щ, РЬ, Си) в отвалах характеризуется средним - высоким уровнем (Кс=10-100). Техногенные отвалы одновременно являются геохимическими барьерами: сорб-ционным при образовании глинисто-силикатных кор выветривания (для Аб, 2п, Си); щелочным при образовании карбонатных кор выветривания (для Аб, РЬ, 2п) и частично препятствуют загрязнению окружающей среды.

5. Химические элементы находятся в отвалах преимущественно в труднорастворимых формах. На золото-серебряных месторождениях основными формами на-

хождения лб, Zn. Cu являются ферриформы и необменные сорбированные формы в глинистых минералах, при наличии карбонатных метасоматитов для РЬ, Zn - ферри- и карбонатные формы, для А возможны арсенаты Са. Основными формами нахождения А на золото-полисульфидных месторождениях являются арсенаты (бедантит, клиноклаз); РЬ - сульфаты и сульфоарсенаты (плюмбоярозит, биверит, бедантит); Си - силикаты (хризоколла, необменные формы в глинистых минералах), Zn - необменная форма в глинистых минералах. На медных месторождениях основной формой нахождения Си являются гидроксиды Ре и Мп; А - арсенаты и сульфоарсенаты.

6. Основными компонентами окружающей среды, подверженными техногенному загрязнению от отвалов канав являются почвы, от штольневых отвалов - донные отложения. Состав техногенного загрязнения соответствует составу источника. Уровень техногенного загрязнения почв от отвалов канав преимущественно низкий, площади загрязнения максимальны в условиях расчлененного рельефа. Наибольшая интенсивность техногенного загрязнения почв выявлена на медных объектах, что позволяет считать их наиболее опасными. Загрязнение донных отложений от штольне-вых отвалов характеризуется средним уровнем и протяженностью техногенных потоков 1 км.

7. Воздействие геологоразведочных работ на окружающую среду проявляется в механических нарушениях ландшафтов и их загрязнении химическими элементами. Суммарная величина ущерба определяется ущербом от механических нарушений ландшафтов и является максимальной при разведке золоторудных месторождений в зоне интенсивных пеплопадов.

8. Разработана бальная система оценки и проведено районирование территории Камчатского полуострова по опасности природных рисков освоения месторождений полезных ископаемых. Определено, что золоторудные месторождения Кумроч и Родниковое находятся в районах с высокой степенью опасности природных рисков, характеризующихся проявлениями интенсивного вулканизма, высокой сейсмичностью, развитием опасных экзогенных процессов и загрязнением окружающей среды, что затрудняет или делает невозможным их промышленное освоение. В более благоприятных условиях расположены Асачинское, Кирганикское и Шаромское месторождения, для которых определена средняя степень опасности природных рисков и возможность их промышленного освоения.

По теме диссертации опубликованы следующие работы

1. Оценка геохимического загрязнения окружающей среды в золоторудных районах Камчатки. Тез. докл. 1У Международной конференции "Новые идеи в науках о земле". Москва, 1999. с. 49. Николаев Ю.Н. Шестакова Т.В., Аплеталин А.В., Зальцман МЛ., Морозова Д А.. Сидоров Е.Г, Пинегина Т.К.

2. Миграция химических элементов в техногенных ландшафтах рудных месторождений Камчатки. Тез. докл. II Международного совещания «Геохимия биосферы», посвященном памяти профессора АИ.Перельмана, Новороссийск, 1999, с. 85-87. Ю.Н.Николаев, Т.В.Шестакова, АВАплетатин, МЛ.Зальцман, Д.А. Морозова

3. Воздействие геологоразведочных работ на окружающую среду в золоторудных районах Камчатки». Тез. докл. Международного симпозиума «Геохимия ландшафтов, палеоэкология человека и этногенез», Улан-Удэ, 1999, с. 173-174. Николаев Ю.Н., Шестакова Т.В., Аплеталин А.В., Зальцман М.Л., Морозова Д А., Сидоров Е.Г, Пинегина Т.К.

4. Оценка техногенной составляющей загрязнения донных отложений при геологоразведочных работах. Тез. докл. Международной конференции «Экологическая геология и рациональное недропользование», Санкт-Петербург, 2000, с. 295-297. Николаев Ю.Н., Зальцман М.Л., Аплеталин А.В., Морозова ДА.

5. Оценка геохимического загрязнения окружающей среды в золоторудных районах Камчатки», сб. межвузовской студенческой конференции «Школа экологической геологии и рационального недропользования». Санкт-Петербург, 2000, с. 111-112. Морозова Д А.

6. Геохимическое загрязнение от штольневых отвалов на золоторудных месторождениях, сб. научной конференции студентов геологического факультета МГУ «День научного творчества студентов». Москва, 1997, с. 28-30. Морозова Д А.

7. Evaluation of Geochemical Pollution of the Environment in Gold Districts of Kamchatka, v. 19 th Geochemical Exploration Symposium " Exploration Geochemistry into 21-st Centure. Vancouver, British Columbia, Canada, 1999, p. 92-93. Yu N.Nikolaev, T.V.Shestakova, A.V.Apletalin, M L.Zaltsman, D A Morozova. E.G.Sidorov.

8. Estimation of influence on an environment in areas projected for goldmining enterprises in Kamchatka, v. 10-th European Union of Geosciences (EUG 10). Strasbourg (France), 1999., p. 516. D A Morozova

9. Оценка воздействия геологоразведочных работ (ГРР) на окружающую среду. Тез. докл. III экологической конференции студентов и молодых ученых вузов г.Москвы "Охрана окружающей среды на пороге третьего тысячелетия в интересах устойчивого развития". Москва, МГГУ, 2000, с. 119-123. Морозова Д А.

10. Формы нахождения тяжелых металлов в техногенных образованиях рудных месторождений Камчатки. Тез. докл. V Международной конференции "Новые идеи в науках о земле". Москва, 2001, с. 42. Морозова ДА., Шестакова Т.В., Пушко СВ., Кондрашов Н.А.

11. Геологические процессы и опасные природные явления как факторы риска при освоении минеральных ресурсов Камчатки. Тез докл. III Международного совещания "Геохимия биосферы"'. Ростов-на-Дону, 2001, с.229-232, Николаев Ю.Н. Морозова Д А.

12. Формы нахождения тяжелых металлов в почвах и техногенных образованиях месторождения Кумроч. Вест. Моск. Ун-та. Сер.4. Геология, 2003, № 4, с. 67-71. Яблонская Д А.

13. Оценка природных рисков при освоении золото- и меднорудных месторождений Камчатки. Разведка и охрана недр, 2003, № 8, с. 10-14. Яблонская Д А.

14. Оценка природных рисков на территории месторождений Камчатки, сб. VI Международной конференции "Новые идеи в науках о земле", том 4, с.92. Москва, 2003. Яблонская ДА.

Отпечатано на ризографе вОНТИГЕОХ^АН Тираж 130 экз.

0 - 4861

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Яблонская, Дарья Андреевна

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОЦЕНКИ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ В ГОРНОРУДНЫХ РАЙОНАХ.

1.1. Общая характеристика основных источников и видов воздействия на окружающую среду.

1.2. Рудные месторождения как источники загрязнения окружающей среды.

1.3. Оценка воздействия на окружающую среду на стадии геологоразведочных работ.

ГЛАВА 2. ХАРАКТЕРИСТИКА ТЕРРИТОРИИ И ОБЪЕКТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1. Общие представления о физико-географических, геологических и ландшафтно-геохимических характеристиках полуострова Камчатка.

2.2. Характеристика объектов исследования.

ГЛАВА 3. МЕТОДИКА ЭКОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

3.1. Полевые исследования.

3.2. Аналитические исследования.

3.3. Методика обработки данных.

ГЛАВА 4. ХАРАКТЕРИСТИКА ПРИРОДНЫХ ГЕОХИМИЧЕСКИХ АНОМАЛИЙ В

КОМПОНЕНТАХ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ.

4.1. Золото-сульфосольные месторождения.

4.1.1. Асачинское месторождение.

4.1.2. Родниковое месторождение.

4.2. Золото-полисульфидное месторождение Кумроч.

4.3. Меднорудные месторождения Кирганикское и Шаромское.

4.4. Эко лого-геохимическая оценка природных аномалий.

ГЛАВА 5. ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТ НА

ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ.

5.1. Механические нарушения почв и растительного покрова.

5.2. Техногенное загрязнение компонентов окружающей среды химическими элементами.

5.2.1. Источники техногенного загрязнения.

5.2.2.Техногенное загрязнение от отвалов поверхностных горных выработок.

5.2.3. Техногенное загрязнение от отвалов штолен.

5.3. Оценка ущерба при производстве геологоразведочных работ.

ГЛАВА б. ОЦЕНКА ПРИРОДНЫХ РИСКОВ ОСВОЕНИЯ МЕСТОРОЖДЕНИЙ.

6.1. Экологический риск и его оценка при разведке и освоении месторождений полезных ископаемых.

6.2. Опасные природные процессы и явления и их развитие на Камчатке.

6.3. Оценка рисков опасных природных процессов и явлений применительно к изученным рудным объектам.

6.4. Районирование территории полуострова Камчатка по опасности природных рисков освоения месторождений.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Оценка воздействия геологоразведочных работ на окружающую среду и природных рисков освоения рудных месторождений Камчатки"

Экологические исследования в районах горнорудного производства ведутся в России на протяжении многих лет. Для Камчатки, которая относится по решению ЮНЕСКО к уникальным природным территориям, эти исследования являются особенно актуальными.

На сегодняшний день использование минерально-сырьевого потенциала Камчатки, основу которого составляют промышленные месторождения цветных, благородных металлов, нерудного сырья и газоконденсата, ограничено потребностями местной строительной индустрии, вследствие чего регион в экологическом отношении остается одним из наиболее благополучных в России. В последние годы вопрос об освоении минерально-сырьевых ресурсов Камчатки приобрел первостепенное значение для экономики региона в связи с низкими поступлениями в бюджет области доходов от рыбной промышленности, частичным или полным упадком в животноводстве, пастбищном оленеводстве и лесной отрасли. Экологические риски планируемого освоения рудных месторождений Камчатки, расположенных в зоне высокой сейсмичности, вулканической деятельности, проявления опасных природных процессов и вероятный ущерб, связанный с загрязнением окружающей среды при разведке, добыче и переработке руд вызывают озабоченность у населения и ученых-экологов.

Современные методики экологической оценки рудных месторождений ориентированы на выявление источников, оценку воздействия и расчеты ущербов от геологоразведочных работ и последующей добычи и переработки руд. Методические основы изучения загрязнения и оценки состояния окружающей среды в горнорудных районах разработаны в ИМГРЭ под руководством Ю.Е. Саета. Существенный вклад в решение этих проблем внесли Э.К. Буренков, Е.П. Янин, JT.H. Алексинская, И.Л. Башаркевич, А.А. Волох, А.А. Головин, И.А. Морозова, Н.И. Несвижская, Б. А. Ревич, Н.Я. Трефилова и др.

В последние годы большое внимание уделяется оценке природных рисков при хозяйственном освоении территорий. А.Л.Рагозин в современной истории анализа природных рисков выделяет два события - составление в 1989-1990 гг. карты природного риска строительного освоения территории России и организацию в 1991 г. комплексных исследований природных рисков по ФЦНТП ПП «Безопасность» под руководством В.И.Осипова. Результаты по систематическим исследованиям природных рисков изложены в трудах А.Л.Рагозина, М.А.Шахраманьяна, Е.С.Дзекцера, С.М.Мягкова, Г.Л.Коффа, А.И.Шеко, В.С.Круподерова и др.

Для условий горнорудного производства соединение этих двух аспектов имеет важное научно-методическое значение. Учитывая особый статус Камчатки, комплексный подход к проблеме экологической безопасности на основе оценки природных рисков и ущербов от геологоразведочного и горнорудного производства является весьма актуальным.

Целью работы являлось определение основных видов и масштабов воздействия геологоразведочных работ на окружающую среду, оценка ущерба от механических нарушений ландшафтов и их загрязнения химическими элементами и оценка природных рисков в районах планируемого развития горнорудного производства. Задачи исследования:

1) определение степени нарушенности ландшафтов в районах проведения геологоразведочных работ;

2) изучение состава и определение параметров и характеристик природных и техногенных геохимических аномалий в компонентах окружающей среды;

3) определение форм нахождения ведущих элементов-загрязнителей в почвах и техногенных образованиях на разведанных месторождениях;

4) оценка ущерба окружающей среде в результате проведения геологоразведочных работ;

5) выявление опасных природных процессов и оценка природных рисков в районах планируемой разработки полезных ископаемых;

6) районирование территории Камчатки по уровню природных рисков на основе критериев, разработанных при изучении эталонных объектов - разведанных рудных месторождений.

Фактическим материалом послужили результаты исследований, проводившихся автором в 1997-2003 г.г. в рудных районах Южной и Центральной Камчатки.

В основу работы положены результаты анализов 676 почвенных проб, 370 проб растительности, 290 проб донных отложений, 158 проб техногенных отложений и 121 пробы поверхностных и подземных вод, выполненных в лабораториях Опытно-методической экспедиции Г.Александрова, Географического факультета МГУ и ИМГРЭ, а также результаты анализов подвижных форм металлов, выполненные лично автором в лаборатории кафедры геохимии МГУ.

При выполнении работы автор использовала первичные данные кафедры геохимии геологического ф-та МГУ, Камчатского экологического центра и Камчатской поисково-съемочной экспедиции.

Работа выполнена на кафедре геохимии геологического факультета МГУ под руководством кандидата геолого-минералогических наук, доцента Ю.Н.Николаева.

По теме диссертации опубликовано 14 научных работ. Результаты исследований докладывались на IY, V, VI Международной конференции "Новые идеи в науках о земле" (Москва, 1999, 2001, 2003), Ш-ей экологической конференции студентов и молодых ученых вузов г.Москвы "Охрана окружающей среды на пороге 3-го тысячелетия в интересах устойчивого развития" (1999), на эколого-геологической межвузовской студенческой школе в Санкт-Петербурге (2000). Автор участвовала в написании разделов отчетов Камчатского Экологического Центра: "Фоновые экологические и социо-экономические исследования в районе Кирганикско-Шаромской рудной зоны", "Фоновые экологические исследования в районе рудного поля Кумроч", "Оценка воздействия геологоразведочных работ на окружающую среду по данным экологического мониторинга в районе рудного поля Кумроч».

Автор выражает благодарность научному руководителю доценту Ю.Н.Николаеву и с.н.с. Т.В.Шестаковой за внимание, ценные советы и помощь при выполнении работы; профессору Д.В.Гричуку за полезные консультации, Н.А.Кондрашову за плодотворную совместную работу; Н.Ф.Пчелинцевой, И.П.Родионовой, С.В.Пушко за помощь при выполнении анализов, А.В.Аплеталину и Е.Ю.Охапкиной за содействие в оформлении работы.

Автор признателен сотрудникам Камчатской ПСЭ (директор С.С.Шевченко), Камчатского экологического центра (директор Е.Г.Сидоров), Быстринской горной компании (директор А. П. Козлов) за совместные работы и предоставленные фондовые материалы, которые были использованы при работе над диссертацией.

Заключение Диссертация по теме "Геохимия, геохимические методы поисков полезных ископаемых", Яблонская, Дарья Андреевна

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполненных работ проведена оценка природного состояния и техногенного загрязнения окружающей среды на шести месторождениях Камчатки, подготовленных к промышленной отработке.

Установлено, что основными источниками природного загрязнения окружающей среды на месторождениях Камчатки являются рудные тела; состав основных элементов-загрязнителей зависит от типа оруденения: As, Se, Hg - золото-сульфосольный тип, Pb, As, Hg - золото-полисульфидный тип; Си - золото-медно-ортоклазовый тип. Уровень природного загрязнения в районах месторождений является минимальным - низким, определяется приуроченностью к зонам пеплопадов различной интенсивности и не зависит от типа руд.

Основными видами воздействия ГРР в рудных районах Камчатки являются механические нарушения ландшафтов и загрязнение окружающей среды химическими элементами, входящими в состав руд.

Масштабы механических нарушений ландшафтов связаны с интенсивностью пеплопадов, типами ландшафтов и методикой разведки. В наибольшей степени нарушены ландшафты в районах разведки золоторудных месторождений в зоне интенсивных пеплопадов, где выше плотность поверхностных горных выработок и применялась штольневая разведка. В меньшей степени нарушены ландшафты меднорудных объектов, расположенных в зоне умеренных пеплопадов, которые разведаны с поверхности более редкой сетью канав, а на глубину - бурением. Восстановление нарушений происходит более быстрыми темпами в лугово-лесных ландшафтах, наиболее медленно - в горнотундровых.

Основными источниками техногенного загрязнения на рудных месторождениях являются отвалы канав и штолен. Степень концентрации основных загрязнителей (As, Hg, Pb, Си) в отвалах характеризуется средним - высоким уровнем (Кс=10-100). Техногенные отвалы одновременно являются геохимическими барьерами: сорбционным при образовании глинисто-силикатных кор выветривания (для As, Zn, Си); щелочным при образовании карбонатных кор выветривания (для As, Pb, Zn) и частично препятствуют загрязнению окружающей среды.

Химические элементы находятся в отвалах преимущественно в труднорастворимых формах. На золото-серебряных месторождениях основными формами нахождения As, Zn, Си являются ферриформы и необменные сорбированные формы в глинистых минералах, при наличии карбонатных метасоматитов для Pb, Zn - ферри- и карбонатные формы, для As возможны арсенаты Са. Основными формами нахождения As на золотополисульфидных месторождениях являются арсенаты (бедантит, клиноклаз); Pb — сульфаты и сульфоарсенаты (плюмбоярозит, биверит, бедантит); Си — силикаты (хризоколла, необменные формы в глинистых минералах), Zn — необменная форма в глинистых минералах. На медных месторождениях основной формой нахождения Си являются гидроксиды Fe и Mn; As - арсенаты и сульфоарсенаты.

Основными компонентами окружающей среды, подверженными техногенному загрязнению от отвалов канав являются почвы, от штольневых отвалов — донные отложения. Состав техногенного загрязнения соответствует составу источника. Уровень техногенного загрязнения почв от отвалов канав преимущественно низкий, площади загрязнения максимальны в условиях расчлененного рельефа. Наибольшая интенсивность техногенного загрязнения почв выявлена на медных объектах, что позволяет считать их наиболее опасными. Загрязнение донных отложений от штольневых отвалов характеризуется средним уровнем и протяженностью техногенных потоков 1 км.

Величина ущерба при производстве ГРР зависит от масштабов механических нарушений ландшафтов и уровня их загрязнения химическими элементами. Суммарная величина платы за причинение вреда окружающей среде определяется в основном ущербом от механических нарушений ландшафтов и является максимальной при разведке золоторудных месторождений в зоне интенсивных пеплопадов.

На территории исследованных месторождений планируется строительство предприятий по добыче и обогащению руды, которым может быть нанесен значительный урон в результате высокой интенсивности опасных эндогенных и экзогенных природных процессов. В связи с этим на основе разработанной автором бальной системы оценки опасности природных рисков освоения месторождений Камчатки проведено районирование территории полуострова по степени опасности освоения месторождений полезных ископаемых. Согласно полученной схеме районирования золоторудные месторождения Кумроч и Родниковое находятся в районах с высокой степенью опасности природных рисков, характеризующихся проявлениями интенсивного вулканизма, высокой сейсмичностью, развитием опасных экзогенных процессов и загрязнением окружающей среды, что затрудняет или делает невозможным их промышленное освоение. В более благоприятных условиях расположены Асачинское, Кирганикское и Шаромское месторождения, для которых определена средняя степень опасности природных рисков и возможность их промышленного освоения.

Таким образом, защищаемыми в работе являются следующие положения:

1. Основные источники природного загрязнения окружающей среды на месторождениях Камчатки - рудные тела; основные загрязнители - As, Se, Hg (золотосульфосольный тип), Pb, As, Hg (золото-полисульфидный тип); Си (золото-медный тип). Уровень природного загрязнения в районах месторождений является минимальным -низким, определяется приуроченностью к зонам пеплопадов различной интенсивности и не зависит от типа руд.

2. Основными источниками техногенного загрязнения на рудных месторождениях являются отвалы канав и штолен. Степень концентрации основных загрязнителей (As, Hg, Pb, Си) в отвалах характеризуется средним - высоким уровнем (Кс=10-100). Химические элементы находятся в отвалах преимущественно в труднорастворимых формах. Техногенные отвалы одновременно являются геохимическими барьерами: сорбционным при образовании глинисто-силикатных кор выветривания (для As, Zn, Си); щелочным при образовании карбонатных кор выветривания (для As, Pb, Zn) и препятствуют загрязнению окружающей среды.

3. Основными компонентами окружающей среды, подверженными техногенному загрязнению от отвалов канав являются почвы, от штольневых отвалов — донные отложения. Состав техногенного загрязнения соответствует составу источника. Уровень техногенного загрязнения почв от отвалов канав преимущественно низкий, площади загрязнения максимальны в условиях расчлененного рельефа. Наибольшая интенсивность техногенного загрязнения почв выявлена на медных объектах, что позволяет считать их наиболее опасными. Загрязнение донных отложений от штольневых отвалов характеризуется средним уровнем и протяженностью техногенных потоков 1 км.

4. Воздействие геологоразведочных работ на окружающую среду проявляется в механических нарушениях ландшафтов и их загрязнении химическими элементами. Суммарная величина ущерба определяется ущербом от механических нарушений ландшафтов и является максимальной при разведке золоторудных месторождений в зоне интенсивных пеплопадов.

5. Разработана бальная система оценки и проведено районирование территории Камчатского полуострова по опасности природных рисков освоения месторождений полезных ископаемых. Определено, что золоторудные месторождения Кумроч и Родниковое находятся в районах с высокой степенью опасности природных рисков, характеризующихся проявлениями интенсивного вулканизма, высокой сейсмичностью, развитием опасных экзогенных процессов и загрязнением окружающей среды, что затрудняет или делает невозможным их промышленное освоение. В более благоприятных условиях расположены Асачинское, Кирганикское и Шаромское месторождения, для которых определена средняя степень опасности природных рисков и возможность их промышленного освоения.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Яблонская, Дарья Андреевна, Москва

1. Антропова Л.В. Формы нахождения элементов в ореолах рассеяния рудных месторождений. Л., "Недра", 1975

2. Антропова Л. В., Недригайлова М. В. Определение форм нахождения свинца и молибдена в пробах из ореолов рассеяния. ОНТИ ВИТР, 1968.

3. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. Москва, МГУ, 1970

4. Баринов А.В. Чрезвычайные ситуации природного характера и защита от них. М.:Изд-во ВЛАДОС-ПРЕСС, 2003. 496 с.

5. Бачков А.И. Вулканизм и медное оруденение Камчатки // Металлогеническая специализация вулканических поясов и вулкано-тектонических структур Дальнего Востока и других районов СССР. Владивосток, 1971. С. 53-56.

6. Быкасов В.Е. Высотная поясность ландшафтов Камчатки. В сб. Вопросы географии Камчатки. Вып.9. П.-К., 1985.

7. Варшал Г.М., Велюханов Т.К. и др. Определение сосуществующих форм загрязняющих компонентов в почвах методами химического фазового анализ. Почвоведение, №9,1991.

8. Власов Г.М., Василевский М.М. Гидротермально измененные породы Центральной Камчатки, их рудоносность и закономерности пространственного размещения. — М.: Недра, 1964.

9. Гаврилов В.В., Романовский Н.Н., Сергеев Д.О., Уткина И.А. Концепция оценки экологического риска. ГЕОЭКОЛОГИЯ. Инженерная геология. Гидрогеология. Геокриология. № 4,1994, с 20-24

10. Геодинамика и вулканизм Курило-Камчатской островодужной системы. ИВГиГ ДВО РАН, Петропавловск-Камчатский, 2001 г., 428 с.

11. Гидрогеология СССР, том XXIX. Камчатка, Курильские и Командорские острова. Редакция Голева Г.А., Недра, 1972

12. Головин А.А., Морозова И.А., Гуляева Н.Г., Трефилова Н.Я., Оценка ущерба окружающей среде от загрязнения токсичными металлами. М., ИМГРЭ, 2000, 134 с

13. Государственный водный кадастр. Ежегодные данные о режиме и ресурсах поверхностных вод суши 1976-1993 гг.

14. Гуляева Н.Г., Методические рекомендации по эколого-геохимической оценке территорий при проведении многоцелевого геохимического картирования масштабов 1:1000000 и 1:200000, М.: ИМГРЭ,2002,72 с

15. Действующие вулканы Камчатки. Т.2., М., Наука, 1990.

16. Дзекцер Е.С. Геологическая опасность и риск (методологическое исследование).17