Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Состав, строение, температурный режим промерзающих отвалов горных пород и возможность их эволюции в каменные глетчеры

ВАК РФ 25.00.08, Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение

Автореферат диссертации по теме "Состав, строение, температурный режим промерзающих отвалов горных пород и возможность их эволюции в каменные глетчеры"

На правах рукописи

00345261Э

МОТОРОВ ОЛЕГ ВАСИЛЬЕВИЧ

СОСТАВ, СТРОЕНИЕ, ТЕМПЕРАТУРНЫЙ РЕЖИМ ПРОМЕРЗАЮЩИХ ОТВАЛОВ ГОРНЫХ ПОРОД И ВОЗМОЖНОСТЬ ИХ ЭВОЛЮЦИИ В КАМЕННЫЕ ГЛЕТЧЕРЫ

(на примере Омолоаского массива, Магаданская область)

25.00.08 - инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Якутск 2008

003452619

Работа выполнена в Восточном научно-исследовательском институте золота и редких металлов (ВНИИ-1), г. Магадан

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

кандидат географических наук А. Н. Галанин

доктор геолого-минералогических наук, профессор М. Н.Железняк

кандидат технических наук А. М. Бураков

ОАО «Магадангеология», г. Магадан

Защита состоится 22 октября 2008 г. в 9 ч. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 003.025.01 при Институте мерзлотоведения имени П. И. Мельникова СО РАН по адресу: 677010, Якутск, ул. Мерзлотная, 3 6, Институт мерзлотоведения.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института мерзлотоведения имени П. И. Мельникова СО РАН.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения, просьба направлять по вышеуказанному адресу, а их копии, для ускорения, по факсу (4112)334-476 и электронной почте mpi@ysn.ru ученому секретарю диссертационного совета.

Автореферат разослан " " сентября 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета I

кандидат географических наук Х____— М. М. Шац

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Отвалы горных пород, образующиеся при открытой разработке крупных месторождений полезных ископаемых, формируют техногенные элементы рельефа ранга мезоморфоскульптуры и способны оказывать существенное влияние на состояние окружающей среды в процессе их складирования и в период последующего развития. Вовлечение в эксплуатацию рудных месторождений с болыпеобъемными отвалами вскрышных пород весьма актуально для регионов с преобладающим минерально-сырьевым характером экономики, к которым относится и Магаданская область. Изучение условий формирования, состава, строения и свойств отвалов, прогнозирование процессов и оценка возможных негативных последствий их постгенетического развития является актуальной задачей при освоении новых месторождений.

Современные процессы и явления, связанные с отвальными горнопородными комплексами в условиях криолитозоны, рассматривались многими исследователями (Г. И. Бондаренко, А. П. Горбунов, С. Н. Титков, Б. Н. Ржевский, В. И. Гребенец, С. П. Готовцев и многие другие). В настоящее время благодаря использованию современных научных методов расширяется возможность получения дополнительных данных, характеризующих техногенные образования.

Примером комплексного подхода к решению этих задач являются исследования, проведенные при разработке золоторудного месторождения Кубака, расположенного в юго-восточной части Омолонского массива в Магаданской области. Здесь с 1994 по 2004 г. на склонах средней крутизны были сформированы террасированные отвалы вскрышных пород массой более 30 млн т и объемом более 20 млн м3. Большеобъемные отвалы сформированы также при разработке одного из крупнейших месторождений серебра Дукат в Магаданской области, расположенного в характерных геоморфологических условиях перигляци-альной зоны. В ближайшие годы в регионе планируется освоение золоторудного месторождения Наталка с объемом добычи до 40 млн т руды в год.

Полученные на основе многолетних наблюдений данные о составе, строении и температурном режиме имеют важное значение для прогноза динамических свойств отвалов, связанных с возможностью их преобразования в техногенные каменные глетчеры. Природные каменные глетчеры - геологические объекты зонального морфогенеза, широко распространенные в верхнем поясе гор северо-востока Азии и перемещающиеся со скоростью до 1 м/год и более (Титов, 1970; Галанин, 1999; Галанин, 2005). Каменные глетчеры сложены

грубообломочным материалом, сцементированным конжеляционным льдом. На близких гипсометрических уровнях в пределах Омолонского массива нередко развиваются мерзлотные каменные глетчеры, которые в морфологическом и ' литологическом отношении наиболее близки к отвалам.

В условиях горной криолитозоны при промерзании крупноглыбовых отвалов возможно их развитие в высокольдистые и пластически движущиеся образования, сходные по морфологии и динамике с природными каменными глетчерами. Движение каменных глетчеров принимает катастрофический характер при быстром смещении громадных масс ледово-каменного материала, что может представлять серьезную угрозу для природы и человека.

Изучение закономерностей посттёхногенной трансформации отвалов в условиях криолитозоны актуально при проектировании способов их рекультивации и консервации для обеспечения промышленной и экологической безопасности производства.

Диссертация выполнена на стыке приоритетных направлений фундаментальных исследований в области наук о Земле, утвержденных постановлением Президиума РАН № 233 от 01.07.2003:6.20. Изменение окружающей среды и климата: исследования, мониторинг и прогноз состояния природной среды; природные катастрофы, анализ и оценка природного риска, вулканизм.

Объект исследования - отвальные полигоны вскрышных пород горных карьеров месторождения в юго-восточной части Омолонского массива в Магаданской области.

Предмет исследования - состав, строение, температурный режим и динамика отвалов крупнообломочных пород в горных районах криолитозоны.

Цель работы - изучение строения, особенностей формирования, температурного режима и прогноз трансформации отвалов горных пород при разработке месторождений в условиях криолитозоны.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Изучить технологию формирования, геолого-геоморфологические, геокриологические условия, состав и строение отвалов горных пород месторождений Магаданской области.

2. Провести геотермический мониторинг отвалов в ходе их промерзания.

3. Выполнить моделирование возможных пластических деформаций отвалов при различных заданных параметрах их промерзания: температурный режим, литология, льдонасыщенность и климатические условия.

Методика исследования. В маршрутных исследованиях проводились систематические наблюдения за процессом формирования отвалов, их гидрологическим режимом, температурой воздушных потоков, выходящих из отвалов. В ходе наблюдений был организован геотермический мониторинг типовых отвалов по системе специально пробуренных скважин. Наблюдения велись еженедельно с 2000 по 2003 г., обработка результатов выполнялась стандартными статистическими методами.

Защищаемые положения.

1. Отвалы крупнообломочных пород горных карьеров Магаданской области представляют собой гранулометрически неоднородные, интенсивно промерзающие насыпи, имеющие в основании грубообломочный высокопористый горизонт.

2. Температурный режим отвалов определяется тепловым состоянием подстилающих пород, климатическими факторами и явлениями газодинамического обмена воздуха пор и пустот отвала с атмосферным воздухом.

3. Сформированные крупнообломочные отвалы горных карьеров Магаданской области при дальнейшем развитии насыщаются льдом и преобразуются в динамически активные техногенные каменные глетчеры.

Научная новизна:

1) впервые в Магаданской области проведены систематические исследования крупно глыбовых отвалов от начала их формирования на стадии эксплуатации месторождения до его отработки;

2) впервые в регионе проведен многолетний мониторинг температурного режима отвалов по системе специальных геотермических скважин, пробуренных в телах отвалов;

3) впервые проведено моделирование посттехногенной трансформации крупных отвалов месторождений Омолонского массива в техногенные каменные глетчеры в соответствии с геоморфологическими и климатическими условиями района;

4) по-новому оценивается представление о «криогенной консервации» отвалов пустых пород путем их естественного промерзания - оно применимо не во всех случаях: при наличии соответствующих геолого-геоморфологических и климатических условий отвалы могут трансформироваться в динамически активные и опасные в экологическом отношении образования.

Практическое значение работы. Полученные данные о строении, литологии, температурном режиме и современной морфодинамике отвалов использованы при проведении инженерно-геологических и экологических изысканий и экспертиз на этапах разведки, эксплуатации и рекультивационных мероприятий на золоторудных месторождениях Кубака, Биркачан (Омолонский массив), Купол (Анадырское плоскогорье), хромитовом массиве Рай-Из (Полярный Урал).

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на конференциях и совещаниях: в 2001 г. на международном научном семинаре «Комплексное решение вопросов финансирования золотодобывающих предприятий и преимущества финансового лизинга» (Иркутск); в 2003 г. на региональной научной конференции «Генезис, классификация и экологическое состояние почв Дальнего Востока России» (Владивосток) и на II региональной научно-практической конференции «Северо-Восток России: прошлое, настоящее, будущее» (Магадан); в 2005 г. на Всероссийской научной конференции «Наука Северо-Востока России - начало века», посвященной памяти академика К. В. Симакова (Магадан).

Личное участие автора. Диссертация представляет результаты 10-летних полевых и камеральных исследований автора в районах освоения коренных месторождений Северо-Востока России. Весь объем работ по сбору первичного материала, статистическому анализу результатов измерений и моделированию движения отвалов выполнен автором либо при его непосредственном участии. Совместно с автором в полевых работах по сбору первичного материала принимали участие к. г. н. М. Н. Замощ и к. г. н. А. А. Галанин, что отражено в совместных публикациях по настоящей теме.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из 139 страниц машинописного текста и включает 32 рисунка, 17 таблиц, список цитированной литературы из 110 наименований, включая 13 иностранных.

Благодарности. Автор выражает глубокую признательность и искреннюю благодарность научному руководителю к. г. н. А. А. Галанину и к. г. н. М. Н. Замощу (ВНИИ-1) за постоянную помощь и содействие, д. г. н. В. В. Куницкому (ИМЗ СО РАН), д. г. н., проф. В. Н. Смирнову, к. г. н. А. Ю. Пахомову (СВКНИИ ДВО РАН) и другим сотрудникам этих институтов за ценные консультации и важные замечания при обсуждении работы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 1. Природные и техногенные каменные глетчеры

Природные каменные глетчеры. Изучению склоновых процессов на северо-востоке Азии посвящены работы многих исследователей (Гравис, 1969; Набоков, 1969; Каплина, 1965; Клюкин, 1962; Пармузин, 1967; Ракита, 1967; Русанов, 1961; Савельев, 1964; Тайбашев, 1965; Титов, 1970, 1971; Эльянов, 1961; Говорушко, Баранова, Бискэ, 1964;Томирдиаро, 1974; Галанин, 1995,1999,2000, 2002,2003,2005; Галанин, Глушкова, 2004,2006; Галанин, Смирнов, 2004; Галанин, Смирнов, Глушкова, 2000; Глушкова, Галанин, Смирнов, 2002 и др.).

Специальное изучение каменных глетчеров северо-востока Азии началось относительно недавно (Галанин, 1999; Галанин, 2002; Галанин, Глушкова, 2004, 2005; Галаййн, 2005). Особое внимание этим образованиям в регионе было уделено в связи с региональными палеосейсмогеологическими исследованиями (Смирнов, Глушкова, Пахомов, 1999; Смирнов, Галанин, Глушкова, Пахомов, 2000,2001). Интерес к каменным глетчерам связан также с палеогеографическими и палеоклиматическими реконструкциями позднего голоцена на северо-востоке Азии (Галанин, 1999,2002,2005 и др.) и в других регионах (Савоскул, 2000; Соломина, Муравьев, Базанова, 1995 и др.). В настоящее время проведены работы по систематическому картированию каменных глетчеров в отдельных горных районах северо-востока Азии: Колымское нагорье, Приохотье, хребты Искатень и Корякский, Провиденский массив и хребет Гэнканный.

На территории СНГ каменные глетчеры наиболее изучены в горах Средней Азии. Наиболее важные работы выполнены Н. Н. Пальтовым (1957), П. А. Черка-

совым (1989), М. И. Ивероновой (1950), В. В. Заморуевым (1965,1981), А. П. Горбуновым (1978,1979,1988), А. П. Горбуновым, С. Н. Титковым, Э. В. Север-ским (Горбунов, Титков, 1984; Горбунов, Северский, 2000) и другими исследователями.

Каменные глетчеры входят в состав нивально-гляциального и перигляциаль-ного рядов склоновых образований и имеют множество фациальных разновидностей, которые объединяются в две основные морфогенетические группы. К первой относятся каменные глетчеры, связанные с настоящими ледниками и формирующиеся из них в ходе дегляциации (хвостовые, остаточные, приледни-ковые). Вторую, более обширную группу составляют каменные глетчеры мерзлотного происхождения, формирующиеся самостоятельно в соответствующих геоморфологических и геокриологических условиях.

Образование каменных глетчеров является активным процессом, широко распространенным в горных районах мира. Мощность их достигает 100 м, длина - нескольких километров. На северо-востоке Азии и в пределах Омолонского массива каменные глетчеры также имеют широкое распространение. Скорость их течения достигает 1,5 м/год. В рассматриваемом районе каменные глетчеры выявлены в истоках р. Кубака, а также в пределах гряды Захаренко, примерно в 40 км к северо-западу от месторождения в пределах рудопроявления Биркачан.

Техногенные каменные глетчеры. Техногенные каменные глетчеры развиваются в результате промерзания отвалов и насыщения их льдом, а их динамика и геокриологические особенности близки аналогичным свойствам природных каменных глетчеров. Наиболее показательным примером техногенных каменных глетчеров является их массовое образование в Хибинах на плато Расвум-чорр при разработке крупного месторождения апатитового сырья (Горбунов, 1988). На комбинате «Апатит» в 1974 г. резко возросли объемы отвалов пустых пород, которые круглогодично отсыпались на окружающие карьеры склоны, что вызвало формирование техногенных каменных глетчеров. А. П. Горбуновым (1988) были выявлены следующие характеристики техногенного каменного глетчера (67°38,5' с.ш., 33°56,2' в.д.): средние размеры обломков 18 см, максимальные до 1 м и более, объемная льдистость 50%, в некоторых случаях до 70%. Фирновый снег и лед заполняли пустоты между обломками, в толще присутствовали линзы льда мощностью до 1,5-2 м. При льдистости более 30% обломки горных пород переходят во взвешенное состояние. Именно это приводит к резкому качественному изменению характера деформаций ледово-каменной массы: она подвергается вязкопластическому течению при температуре -1,2°С и давлении 1,6 кг/см2 (Горбунов, 1988).

На территории Магаданской области образование техногенных каменных глетчеров возможно в районах размещения крупных месторождений золота и серебра (Наталка, Дукат, Кубака), открытая разработка которых сопровождается формированием большеобъемных отвалов вскрышных пород, сложенных крупнообломочным щебенисто-глыбовым материалбм.

2. Морфология, строение и условия формирования отвалов месторождения Кубака

.Кубака - одно из крупных коренных золотосеребряных месторождений, расположено в условиях среднегорного рельефа в юго-восточной части Омолонс-кого массива. Климат в районе месторождения резко континентальный: минимальная среднемесячная температура -3 5 °С (декабрь - январь), летняя среднемесячная температура от +6 до +15°С, среднегодовая температура воздуха -12°С. Среднегодовое количество осадков составляет 263 мм, максимальное 754 мм.

Значительная часть склонов на участке месторождения при разработке карьера претерпела техногенные изменения, в ходе которых был сформирован специфический ландшафт, основными геоморфологическими элементами которого являются отвалы, карьерная выемка, дамба и пруд хвостохранилища, спланированные поверхности промплощадок, насыпи и полки автодорог. Общая масса складированных в отвалы пустых пород составляет не менее 30 млн т.

Строение отвалов. Отвалы представляют собой уплощенные террасированные насыпи, сложенные крупноглыбовыми фракциями коренных пород (рис. 1). Мощность отдельных отвалов у фронтального откоса достигает 59 м. По масштабу отвалы соответствуют элементам рельефа ранга мезоморфоскульптуры и формируются вдоль топографических контуров бортов речных долин сверху вниз в виде последовательных ярусов, у подножия которых образуется горизонтальная берма минимальной шириной 12 м. Формирование берм осуществляется методом последовательного отступления бровки от склона за счет сваливания пустых пород на откос отвала, что сопровождается процессами дезинтеграции пород при их гравитационном перемещении от бровки вниз по откосам отвалов. Формирование отвалов является длительным процессом, в течение которого они поглощают весь объем жидких и твердых осадков, выпадающих на поверхность сооружения.

Пустые породы, складированные в отвалы, представлены смесью разновозрастных вулканогенно-осадочных и интрузивных образований: средне- и верхнедевонские туфы риодацитов, игнимбритов, туфопесчаников и туфоалевро-литов; средне- и позднедевонские трахириолиты, риолитодациты и андезиты. Ненарушенные рыхлые и коренные горные породы находятся в многолетне-мерзлом состоянии при температуре -1,5...-5,4°С и характеризуются суммарной влажностью 0,3-0,9% для коренных и 8-13% для рыхлых отложений. Средняя мощность многолетнемерзлых пород составляет около 200 м. На участке месторождения развиты природные и техногенные надмерзлотные и межмерзлотные талики.

В разрезе отвалов выделены следующие горизонты (снизу вверх): 1) подстилающие коренные субвулканические породы пестрого состава цокольной позднедевонско-раннекаменноугольной толщи. Основание отвалов дислоцировано субвертикально падающими разрывами; 2) нерасчлененные валунно-га-лечниковые ледниковые отложения с суглинисто-песчаным заполнителем, вы-

Рис. 1. Схема породных отвалов месторождения Кубака: 1 - абсолютные отметки поверхностей отвалов; 2 — откосы отвалов; 3 - геотермические скважины и их номера; 4 - профили и контрольные точки наблюдения температуры и влажности воздуха у подошвы отвала; 5 - пойма реки

сокольдистые и преобразованные криогенными и современными склоновыми процессами, мощность 1-8 м; 3) пролювиально-солифлюкционные дресвяно-щебенистые отложения с суглинисто-песчаным заполнителем, жилами и линзами льда, прослоями торфа и растительных остатков, криотурбированные, мощность 0,5-3 м; 4) крупноглыбовые отложения нижнего горизонта отвалов с незначительным заполнением дресвяно-щебенистым грунтом и пористостью до 40%, мощность 3-5 м; 5) щебенисто-глыбовые отложения среднего горизонта с дресвяным заполнителем и пористостью до 30%, мощность на разных отвалах 8—40 м; 6) уплотненный щебенисто-глыбовый верхний горизонт с дресвяно-песчаным заполнителем и пористостью 10-20%, мощность 1-3 м; 7) нерасч-лененные аллювиальные галечно-валунные отложения с песчаным заполнителем.

Для нижней части разреза отвалов характерно преобладание крупноглыбовых разностей (более 0,75 м), в том числе размером более 2 м с минимальным количеством или отсутствием заполнителя, что обусловлено процессами гравитационной дифференциации перемещаемых пород.

Основную (среднюю) часть разреза отвалов мощностью до 40 м слагают крупнообломочные щебенисто-глыбовые породы с преобладанием кусков размером 0,5-0,75 м, с дресвяно-щебенистым заполнителем.

Бермы отвалов вследствие укатывания и бульдозерной планировки представляют собой плоские, близкие к горизонтальным, уплотненные поверхности, сложенные крупнообломочными щебенисто-глыбовыми породами с дресвяно-супесчаным заполнителем.

Высокая поглощающая способность поверхности отвалов с коэффициентом стока не более 0,1-0,3, определяемая гранулометрическим составом пород и отсутствием почвенно-растительного покрова, обусловливает практически полную инфильтрацию воды в массивы отвалов. Значительная часть воды с поверхности и с приповерхностных горизонтов отвалов в летний период испаряется под действием высоких значений градиентов температуры и влажности. Гравитационное перемещение оставшейся влаги сопровождается формированием стыковой влаги, кратковременным частичным и/или полным заполнением порового пространства. В зимний период при промерзании пород отвалов содержащаяся в них вода замерзает. Расчетная температура замерзания воды с максимальной из зафиксированных за период наблюдений минерализацией 3,54,0 г/л составляет около -0,2°С.

За период исследований дренаж воды из сформированных отвалов пустых пород не отмечен, несмотря на значительную площадь водосбора. По ряду признаков предполагается, что большая часть осадков, попадающих внутрь отвалов, аккумулируется в виде разных типов льда, заполняющего полости между обломками пород. Процесс насыщения льдом, цементирующим рыхлый обломочный материал, выражается образованием пояса натеков льда и изморози в нижней части фронтальных склонов наиболее крупных отвалов. Высота пояса достигает 5-6 м от подножий отвалов. В летний период, особенно в жаркую погоду, на этих участках наблюдаются холодные воздушные потоки с температурой ниже-10°С.

По периферии отвалов в июле отмечалась ярко выраженная зона угнетенной вегетации естественной растительности. Эта зона имеет наибольшую ширину около 150 м в тальвеговой зоне долины погребенного ручья. Здесь же в основании отвала наблюдались наиболее мощные пояс образования льда и потоки холодного воздуха с температурой ниже -10°С, в то время как температура окружающего воздуха составляла около 30°С. В непосредственной близости от фронта отвала вегетационная активность выражалась только в цветении отдельных видов кустарниковой ивы, травянистая растительность отсутствовала.

3. Геотермический мониторинг отвалов

Методика геотермического мониторинга отвалов. Для исследования температурного режима отвалов было пробурено пять геотермических скважин в отвалах 790 и 796 (см. рис. 1) как наиболее репрезентативных (по возрасту, геометрическим параметрам, периоду складирования) объектах изучения условий формирования и динамики температурного режима.

Скважины пройдены на всю мощность отвальных отложений и заглублены в подстилающую естественную поверхность. Датчики температуры (термометры сопротивления) установлены на гирляндах (термокосах) производства ЕВА Engineering Consultants Ltd. с интервалом от 1 м в верхней и средней и до 4 м-в нижней части разреза. Гирлянды погружены в необсаженные скважины и засыпаны буровым шламом для предотвращения искажений, вызываемых передачей тепла между горизонтами по металлу и конвекционным теплообменом в стволе скважины.

Замеры показаний датчиков проводились еженедельно, начиная с конца мая 2000 г. по декабрь 2003 г. После введения необходимых поправок вычисленные температуры заносились в банк данных. Для составления единой масштабной модели определенные на различных глубинах температуры интерполировались с шагом 1 м.

Результаты геотермического мониторинга. Результаты наблюдений оформлены в виде термоизоплет и иллюстрируют изменение температуры горных пород по разрезу каждой скважины во времени. Средняя температура толщи отложений отвалов за период развития и существования сезонно-талого слоя (май-октябрь) составляет от -0,3 до -1,9°С. Средняя температура пород в подошве отвалов составляет -2,6°С при абсолютной минимальной -7,4°С. Максимальная за год мощность слоя пород (от поверхности) с температурой ниже -0,2°С, при которой происходит замерзание поровой воды с фактической минерализацией выше 4 г/л, составляет для отвалов 796 и 790 соответственно 8 и 10 м (53 и 30% от общего объема отвалов).

Для анализа динамики температур построены температурные разрезы отвалов (рис. 2). На них интерпретируются сезонные аномалии относительно переохлажденных пород, формирующиеся как за счет охлаждения сверху, так и в результате поступления холодного воздуха с фронтальной части (откоса) отвала. Графики термоизоплет и температурных разрезов свидетельствуют, что в первые годы посттехногенной трансформации нижние горизонты отвалов подвергались интенсивному охлаждению в зимнее время. В летнее время в этих же горизонтах наблюдались положительные температурные аномалии. Такой характер сезонной динамики температур объясняется подтоком холодного воздуха с откосов отвалов. Кроме того, откосы менее прикрыты снегом, чем поверхность, что способствует большему выхолаживанию. ,

50 100 150

Расстояние по профилю, м

+ 1 2 3

Расстояние в профиле, м

Расстояние а профмпе, ы

Температурная шкала, град. С 5 1 0-1-2-3 -4 -5

Рис.2. Литологический разрез (а) и динамика температур отвала (б) с мая 2000 г. по июнь 2001 г. в профиле геотермических скважин: 1 - рыхлые и коренные породы в основании отвала; 2-4 - техногенные отложения отвала: 2 -крупноглыбовый пористый горизонт; 3 - щебенисто-глыбовый рыхлый горизонт; 4 - щебенисто-глыбовый уплотненный горизонт

Из полученных температурных данных также очевидно, что сезонные тепловые процессы в нижних горизонтах отвалов неритмичны и однонаправленг-ны. За время мониторинга наблюдалось сглаживание температур и исчезновение их сезонных аномалий, отмечавшихся на начальном этапе. Это обусловлено постепенным заполнением проводящих поровых пространств внутри отва-

лов мелкоземом и ледяным цементом. О значительных скоплениях льда внутри отвалов также свидетельствуют практически полное прекращение стока и формирование ледяного пояса в основании отвалов.

Конвекционный тепломассообмен. Роль основного агента конвекционного тепломассообмена принадлежит проникающему в отвалы атмосферному воздуху, который в зависимости от времени года охлаждает или нагревает отложения отвалов. Движение воздуха происходит в поровом пространстве пород под влиянием двух основных факторов: 1) градиентов температуры и влажности между поровым и атмосферным воздухом; 2) динамики атмосферного давления.

Для исследования данного процесса в июле 2003 г. проведены измерения температуры и влажности воздушных потоков, выходящих из фронтальной части отвала 670. Замеры температур проводились с использованием психрометра Ассмана на высоте 0,5-1,0 м от поверхности земли и в воздушных полостях пород у подножия отвала.

Скорость перемещения воздуха в поровом пространстве и на выходах в атмосферу зависит от абсолютных значений градиентов и составляет, по натурным оценкам, в летний период (конец июля) на уровне подошвы отвала не менее 5 м/с. При этом минимальная температура вытекающего из отвала холодного воздуха по результатам замеров достигает -17°С. Такая низкая температура свидетельствует о значительных «запасах холода» в массиве отвала. Температурные градиенты достигают максимума в наиболее жаркое время дня. В утренние часы при температуре окружающего воздуха 18°С температура выходящих потоков не опускалась ниже -5...-6°С. Вечером при температуре окружающего воздуха 29-3 0°С температура отдельных воздушных струй опускалась до -10°С. Таким образом, утренний градиент температур составил около 23°С, а вечерний около 45°С. Причем скорость потока переохлажденного воздуха в вечернее время была существенно более высокая. О мощности и уникальности охарактеризованных тепловых процессов может свидетельствовать и тот факт, что бутылка с питьевой водой объемом 1 л, помещенная в устье выходящего холодного воздушного потока, полностью замерзала за 15-20 мин.

На температурно-влажностном профиле (рис. 3) отчетливо интерпретируется размер зоны активных потоков холодного воздуха, который составляет около 20 м. Осевая часть общего переохлажденного потока приурочена к погребенной под отвалом тальвеговой зоне ручья. После отсыпки отвала сток этого ручья прекратился. Предполагается, что концентрация холодных потоков внутри отвала сосредоточена в погребенной тальвеговой зоне, рельеф которой служит своеобразным проводящим желобом.

В формировании температурного режима отвалов пустых пород конвекционный тепломассообмен проявляется в общем виде в образовании в массиве отвалов низкотемпературных зон, переохлажденных по сравнению с выше- и нижележащими слоями пород. В течение летнего периода продвижение температурной волны по вертикали осложняется повышением температуры в под-

стилающих низкотемпературную зону породах, что определяется замещением холодного порового воздуха, перемещающегося вниз по разрезу, теплым атмосферным воздухом, поступающим со стороны склонов отвалов.

В зимний период после охлаждения атмосферного воздуха до -20.. .-25°С на верхних участках отвалов (бровках откосов) формируются выходы переувлажненного теплого воздуха в виде отдельных султанов пара с образованием конусов кристаллической изморози высотой до 0,5 м.

В летний период конвекционные воздушные потоки формируют пояс кристаллической изморози и сублимационного льда на участках приподошвенного слоя откосов отвалов. Период существования пояса-круглогодичный с преобразованием изморози к концу лета в натечные ледяные формы. Наиболее активно эти процессы протекают на низких гипсометрических уровнях.

Механизм образования изморози в летний период заключается в следующем. Холодный влагонасыщенный воздух порового пространства отложений отвала выходит на поверхность на наиболее низких участках основания и охлаждает отдельности пород до отрицательной температуры. На остывшей ниже температуры точки росы поверхности обломков пород происходит сублимация водяного пара.

зона интенсивного образования изморози и льда

Т-г

10 20 30 40 50 Расстояние вдоль тальвега, м

Рис.3. Изменения температуры и влажности по профилю вдоль оси отвала:

1 - относительная влажность; 2 - температура сухого термометра; 3 - температура влажного термометра. Измерения проводились на высоте 0,5 м от поверхности (продольный профиль АБ на рис. 1), нуль по оси X соответствует подножию отвала, отрицательные значения X - измерения на фронтальном склоне отвала

По результатам инструментальных замеров, поступление холодного воздуха из отвала носит пульсирующий характер, выражающийся в постоянном чередовании и замещении склонового холодного воздуха массами теплого атмосферного. Аналогичные процессы с фазовыми переходами воды происходят, очевидно, и внутри отвалов. Пульсация потоков зависит от погодных условий. Она хорошо заметна в периодическом изменении высоты и ширины пояса льда и изморози в нижней части фронтального склона отвалов. Периодичность процессов отражена также в тонкослоистой текстуре формирующегося льда.

Положение границы взаимодействия переохлажденного воздуха отвалов и теплого атмосферного постоянно меняется. В жаркую летнюю погоду пояс формирования изморози расширяется и образует своеобразную зону шириной до 10 м, примыкающую к фронту отвала. Растительность в этой зоне покрывалась обильным слоем изморози. Ночью и в пасмурную прохладную погоду этот пояс инея исчезал. Конвекционные воздушные потоки связаны с различными плотностями холодного воздуха переохлажденных отвалов и теплого - окружающей среды. Это явление отмечалось и ранее в техногенных и природных геологических объектах («сушенцы»), однако на рассматриваемых отвалах оно приняло масштабный характер.

Процессы конвекционного воздухообмена, с одной стороны, указывают на термодинамическую неустойчивость отвалов в начальный этап их посттехногенной трансформации, с другой - направлены на стабилизацию отвалов, поскольку привносят в них большое количество влаги. Это способствует ускорению заполнения порового пространства отвалов льдом, что, в свою очередь, снижает активность конвекционных потоков.

Приведенные данные позволяют сформулировать первое защищаемое положение: отвалы крупнообломочных пород горных карьеров Магаданской области представляют собой гранулометрически неоднородные, интенсивно промерзающие насыпи, имеющие в основании грубообломочный высокопористый горизонт. Из результатов геотермического мониторинга следует, что: температурный режим отвалов определяется тепловым состоянием подстилающих пород, климатическими факторами и явлениями газодинамического обмена воздуха пор и пустот отвала с атмосферным воздухом, что является вторым защищаемым положением работы.

4. Модель трансформации отвалов в техногенные каменные глетчеры

Оценка давлений, коэффициентов пластического течения и скоростей движения отвалов в ходе их насыщения льдом. Наблюдаемые геотермические процессы на отвальных полигонах месторождения Кубака - явление уникальное. В то же время оно вызвано вполне закономерными природными морфологическими и климатическими условиями. Известно, что наличие природных каменных глетчеров указывает на наличие условий перигляциальной зоны, т. е. их формирование в ее пределах - зональный морфогенетический процесс. Так,

по данным Пельтье (Peltier, 1950), перигляциальные морфогенетические районы характеризуются среднегодовой температурой от -1 до -15°С и среднегодовым количеством осадков 127-1397 мм. По Уильсону (Wilson, 1968), температура колеблется от +2 до -12°С, количество осадков 50-1250 мм/год. По Трикару (Tricart, 1967), перигляциальные условия характеризуются холодным климатом, при котором деятельность воды преобладает в виде его твердого состояния, постоянного или периодического. В этом отношении климатические характеристики рассматриваемого района (среднегодовая температура -12°С и осадки 263 мм/год) соответствуют «параметрам» перигляциальной зоны морфогенеза.

Техногенез здесь играет роль литологического и геокриологического фактора, в результате которого на склонах была сформирована азональная для данного района морфоскульптура. Дальнейшие процессы ее трансформации связаны с криогенными преобразованиями, заполнением пустот между обломками мелкоземистыми фракциями и ледяным цементом. В предыдущей главе охарактеризованы прямые и косвенные признаки этих процессов (рост ледяного пояса, исчезновение стока из отвалов), а также на основе данных трехлетнего геотермического мониторинга показана геокриологическая нестабильность сформированных отвалов на начальном этапе.

Мы полагаем, что геокриологически неустойчивые морфоскульптуры являются аномалиями и подвержены естественной трансформации под воздействием комплекса геокриологических факторов. В нашем случае свежесфор-мированный техногенный отвал как геологическая структура является весьма значительной аномалией в климатических параметрах перигляциальной зоны в данных гипсометрических и геоморфологических условиях. Геокриологическое строение отвала и его геоморфологическая позиция являются основными свойствами аномальности.

Каменные глетчеры присклонового типа, наблюдаемые в районе месторождения Кубака, по своим морфометрическим и литологическим характеристикам, условиям залегания в рельефе, мерзлотно-гидрогеологическим условиям представляются наиболее близкими природными аналогами исследованных отвалов. Это, конечно, не означает, что отвалы непременно трансформируются со временем в каменные глетчеры. Но, имея пример формирования техногенных глетчеров в Хибинах, мы не можем полностью исключить, что отвалы на каком-то этапе их промерзания и посттехногенного преобразования не будут обладать реологическими и динамическими свойствами природных каменных глетчеров региона.

Механика движения каменных глетчеров описывается законом пластических деформаций Дж. Глена и имеет вид: e = kt", где е - скорость деформации; t - напряжение сдвига; км. п- коэффициенты (Barsh, 1996). Коэффициент к определяется температурой движущейся пластичной массы, коэффициент п обычно принимается равным 3.

Давление в основании движущегося глетчера определяется по формуле / = rgli sin а, где г-плотность ледово-грунтовой массы; g-ускорение свободного падения; h — мощность глетчера; а - угол наклона ложа, по которому происходит пластическое движение.

Известно, что активное движение каменных глетчеров происходит лишь в телах, мощность которых превышает 20 м. Такая мощность достаточна для формирования давления на ложе порядка 0,9-1 бар. С учетом средней исходной плотности коренных пород 2,58 г/см3 плотность грунтов отвалов при пористости 30% составит около 1,8 т/м3. При мощности отвалов около 40 м давление в их основании на коренное ложе составит около 1,9 бар. При таком существенном давлении природные каменные глетчеры двигаются со скоростью 0,5-1 м/год. Однако в отсутствие цементирующего льда обломочная матрица отвала весьма устойчива, поскольку не обладает свойствами пластического течения. Таким образом, немерзлый или сухопромороженный крупноглыбовый отвал, сформированный на склонах небольшой крутизны, представляет собой динамически устойчивое образование. При формировании цементирующего ледяного горизонта отвалы приобретают свойства пластического течения (Горбунов, 1988, 2005; Моторов, Замощ, Галанин, 2007).

Для моделирования и прогноза скорости движения техногенных отвалов в ходе их постгенетического промерзания и трансформации в каменные глетчеры нами использована формула Д. Барша (Barsch, 1996), в основе которой лежит расчет коэффициентов течения на основе наблюдений за эталонными каменными глетчерами и ледниками: Акг = V {n+l)/[2 fit], где V-скорость движения; h - мощность каменного глетчера; коэффициент и =3.

Давление в основании природных каменных глетчеров северо-востока Азии зависит от их мощности и плотности и варьирует от 0,5 до 1,7 бар и более. При одинаковой мощности давление в основании глетчера пропорционально плотности ледово-каменной массы, которая определяется соотношением обломочного материала и льда, а при полном насыщении обломочной матрицы льдом-цементом зависит лишь от исходной пористости. По нашей оценке, плотность отвалов в случае их полного насыщения льдом будет составлять около 2,1 т/м3.

Для расчета временного графика пластических деформаций отвалов были использованы метеорологические данные о среднегодовом количестве осадков и испарении. Поскольку в ходе наблюдений было установлено, что поверхностный и подповерхностный сток из отвалов после завершения их отсыпки прекратился, предполагается, что количество льда-цемента, накапливаемого в телах отвалов, пропорционально количеству поглощенных инфильтрационных вод. Таким образом, скорость насыщения льдом отвалов будет близка к разности между общим количеством выпадающих на поверхность отвала осадков и теоретическим испарением, рассчитанным для незадернованной поверхности. Результаты моделирования прогнозных скоростей пластического течения крупных отвалов при средней степени насыщения льдом представлены на рис. 4.

2000 2100 2200 2300 2400 2500 Календарный год

Рис. 4. Модель динамики отвала мощностью 59 м, исходной пористостью 30% при ежегодном количестве инфильтрированных осадков 50 мм: 1 -

скорость движения, 2 - суммарное перемещение. Наклон ложа 12°. Точка и подпись на графике - календарный год и значение скорости движения отвала, мм/год

Основные этапы промерзания и динамики техногенных глетчеров. В предлагаемой модели, рассчитанной на основании исходных параметров отвалов месторождения Кубака и общеизвестных механизмов реологии ледово-грунтовых тел, выделяется пять динамических стадий. Первая стадш характеризуется интенсивным наращивание ледяного горизонта в основании отвалов, низким (менее 0,7-0,8 бар) давлением льда, медленной деформацией (менее 5 мм/год) и жесткой связью отвала с его ложем. Вторая стадия наступает при превышении мощности ледово-каменного горизонта 15-20 м, ее начало характеризуется резкими качественными изменениями в динамике отвала, срывом его с коренного ложа, резким скачком давления выше 1 бар. Третья стадия характеризуется стабильным ростом скорости движения и продолжается вплоть до полного насыщения обломочного материала льдом, за исключением сезонно-талого слоя. Четвертая стадия наступает после полного промерзания и насыщения отвала льдом. Давление в основании отвала стабилизируется, скорость течения будет определяться только уклоном ложа и мощностью. Пятая стадия- дезактивации движения и перехода глетчеров в пассивное или отмершее состояние. Техногенные глетчеры могут перейти в неактивное и отмершее состояние при достижении поймы реки, активизации процессов абляции и гидрооттайки цементирующего льда.

Ввиду индивидуальности отвалов, их морфологического разнообразия и условий залегания, геоморфологии погребенного рельефа спектр процессов их постгенетической трансформации включает не только промерзание, но и суффозионные, биогенные и эрозионные процессы. Однако их роль на первом этапе невелика.

Скорость насыщения отвалов льдом-цементом, мощность и исходная пористость являются главными факторами, определяющими динамические свойства формирующихся ледово-грунтовых тел и период между завершением формирования отвала и началом существенных пластических деформаций.

Насыщение конжеляционным льдом - процесс весьма медленный, и при интенсивном ледообразовании для полной цементации обломочного материала в теле отвала требуется более 100 лет. Видимые пластические деформации некоторых отвалов могут проявиться в ближайшие 50 лет, за этот период скорость движения наиболее мощных тел достигнет нескольких сантиметров в год, а суммарные перемещения - первых метров. Окончательная скорость движения отвалов мощностью около 60 м достигнет максимального значения 1 м/год при высокой увлажненности к 2170 г., при средней - к 2330 г., а при низком количестве осадков и увлажнении-лишь спустя 500 и более лет.

Результаты, изложенные в настоящей главе, определяют третье защищаемое положение работы: сформированные крупнообломочные отвалы горных карьеров Магаданской области при дальнейшем развитии насыщаются льдом и преобразуются в динамически активные техногенные каменные глетчеры.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Рассмотренные отвалы горных карьеров в юго-восточной части Омолонс-кого массива являются уникальным геологическим объектом для исследования постгенетических преобразований техногенной морфоскульптуры. Впервые проведенные в Магаданской области наблюдения и результаты геотермического мониторинга дают основание считать, что внутри отвалов развиваются естественные процессы зонального морфогенеза. Основная роль отводится крио-литогенным процессам. При их участии возникают новые геологические образования, классифицируемые как техногенные глетчеры.

Строение отвалов определяется щебенисто-глыбовым составом каменного материала и формирующимся ледяным цементом конжеляционного и сегрегационного происхождения. Изначально отвалы имеют трехчленное строение, что обусловлено технологией их отсыпки сверху вниз. Процессы гравитационной сортировки при формировании террасированного отвала приводят к образованию крупноглыбового высокопористого проводящего горизонта в его основании. Аномальным свойством сформированных отвалов является их значительная мощность по сравнению с природными зональными склоновыми отложениями соответствующих гипсометрических уровней.

На начальном этапе посттехногенной трансформации отвалы представляют собой термодинамически неустойчивые образования, что приводит к формированию процессов конвекционного тепломассообмена. Эти процессы вызывают ряд аномальных явлений, таких как переохлажденные воздушные потоки, зоны замедленной вегетации, формирование сублимационного льда, прекращение поверхностного стока, указывающих на активное формирование цементи-

рующего льда внутри отвалов. Конвекционный тепломассообмен является важным механизмом начального этапа посттехногенной динамики крупноглыбовых отвалов и способствует активному заполнению порового пространства льдом. По мере уплотнения отвала и заполнения порового пространства конвекционные потоки ослабевают.

Наиболее близким аналогом интенсивно промерзающих отвалов являются природные каменные глетчеры присклонового лопастного типа, которые широко распространены и активны в рассматриваемом регионе Северо-Востока России. Сходство литологических, геоморфологических и климатических условий залегания природных каменных глетчеров и рассматриваемых отвалов дает основание провести аналогию между ними и воспользоваться известными реологическими моделями для прогноза пластического течения техногенных сооружений.

Физическая модель трансформации отвалов отображает пять динамических стадий, характеризующих теоретическую последовательность изменения режимов движения техногенных глетчеров. Расчетное давление в основании отвалов при полном насыщении их ледяным цементом может возрасти до 1,5-2 бар и привести к активизации процессов пластического течения со скоростью до 0,5 м/год и более. Процесс насыщения грубообломочных масс ледяным цементом весьма длительный, и при современных климатических условиях до начала значительных пластических деформаций в отвалах потребуется не менее 70-80 лет. Наиболее активные движения могут произойти только через 100-150 лет.

Полученные оценки сопоставимы с наблюдаемыми процессами движения природных каменных глетчеров в регионе. Они расходятся с представлениями о «криогенной консервации» отвалов и позволяют предусмотреть необходимые мероприятия при проектировании и рекультивации опасных техногенных сооружений. Для более точного прогноза динамики промерзания и посттехногенной трансформации отвалов необходимо продолжение наблюдений за их температурой и геокриологическим режимом.

Основные положения работы изложены в следующих публикациях:

Издания из перечня ВАК:

1. Моторов О. В, Замощ М. Н., Галанин A.A. Образование техногенных каменных глетчеров при разработке коренных месторождений в условиях крио-литозоны//Горный журн. -2007. -№4. -С. 25-29.

2. Галанин А. А., Моторов О. В., Замощ М. Н. Техногенные каменные глетчеры в районах освоения коренных месторождений Северо-Востока // Вестник СВНЦ ДВО РАН. - 2006. - № 1. - С. 17-28.

Прочие издания:

3. Гончаров Ю. Т., Моторов О. В. Мелиорация агрохимических и физико-механических свойств техногенных пород и субстратов рекультивированных дражных полигонов Южной Якутии // Сб. тр. ВНИИ-1. - Магадан, 1990. - С. 3 8-41.

4. Замощ М. Н., Тихменев Е. А., Моторов О. В. Биологическая индикация геохимической обстановки в горнопромышленных районах Северо-Востока СССР // Тез. докл. междунар. конф. «Освоение Севера и проблемы рекультивации», Сыктывкар,8-14июля 1991 г. -Сыктывкар, 1991-С.83-85.

5. Замощ М. #., Моторов О. В., Пономаренко О. В. Анализ проблем и задач природоохранной деятельности при освоении минеральных ресурсов Северо-Востока Азии // Северо-Восток России: проблемы экономики и народонаселения» : расширенные тез. докл. регион, науч. конф. «Северо-Восток России: прошлое, настоящее, будущее». Магадан, 3 марта- 2 апр. 1998 г.: в 2 т, - Магадан: ОАО «Северовостокзолото», 1998.-Т. 1.-С.213-214.

6. Замощ М. Н„ Моторов О. В., Райкин В. Экологический аудит золотодобывающих предприятий Сибири и Дальнего Востока России. Результаты и проблемы : материалы междунар. науч. семинара «Комплексное решение вопросов финансирования золотодобывающих предприятий и преимущества финансового лизинга», Иркутск, апрель 2001 г. - Иркутск, 2001. - С. 94-96.

7. Замощ М. Н., Моторов О. В., Павлов Б. А. Генезис, характеристика и свойства крупнотоннажных отходов горнодобывающих предприятий Северо-Востока России // Колыма. - 2003. - № 4. - С. 42-^7.

8. Замощ М. Н., Моторов О. В., Павлов Б. А. Характеристика основных типов почв Крайнего Северо-Востока как среды для размещения, хранения и утилизации отходов производства и потребления // тез. докл. регион, науч. конф. «Генезис, классификация и экологическое состояние почв Дальнего Востока России», 20-21 окт. 2003 г. Биолого-почвенный институт ДВО РАН. - Владивосток, 2003. -С. 154-158.

9. Замощ М. Н., Моторов О. В., Павлов Б. А. К вопросу о классификации крупнотоннажных отходов горнодобывающих предприятий Северо-Востока России // Северо-Восток России: прошлое, настоящее, будущее: материалы II регион, науч.-практ. конф., Магадан, 27-28 нояб. 2003 г.: в 2 т. - Магадан: Кор-дис, 2004. - Т. 1. - С. 206-210.

10 .Моторов О. В., Замощ М. Я, Галанин А. А. Геотермические эффекты при промерзании отвалов пустых пород в горных условиях криолитозоны (на примере золотосеребряного месторождения Кубака, Магаданская область) // Наука Северо-Востока России - начало века: материалы Всерос. науч. конф., по-свящ. памяти акад. К. В. Симакова и в честь его 70-летия. -Магадан: СВНЦ ДВО РАН.-2005.-С. 395-399.

Моторов Олег Васильевич

СОСТАВ, СТРОЕНИЕ, ТЕМПЕРАТУРНЫЙ РЕЖИМ ПРОМЕРЗАЮЩИХ ОТВАЛОВ ГОРНЫХ ПОРОД И ВОЗМОЖНОСТЬ ИХ ЭВОЛЮЦИИ В КАМЕННЫЕ ГЛЕТЧЕРЫ (на примере Омопонского массива, Магаданская область)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата reo лого-минералогических наук

Подписано к печати 15.09.2008 г. Формат 60x84/16. Бум. Ballet. Гарнитура Time Roman. Печать ризография. Усл. печ. л. 1,1. Уч.-изд. л 1,0. Тираж 100. Заказ 18. Сверстано и отпечатано в ООО «Кордис», Магадан, ул. Пролетарская, 12

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Моторов, Олег Васильевич

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ПРИРОДНЫЕ И ТЕХНОГЕННЫЕ КАМЕННЫЕ ГЛЕТЧЕРЫ.

1.1. Природные каменные глетчеры.

1.1.1. История изучения и современные представления о каменных глетчерах

1.1.2. Генезис и систематика каменных глетчеров.

1.1.3. Динамическая активность и механика двиэ/сения.

1.2. Техногенез как ведущий современный геологический процесс.

1.3. Формирование техногенных каменных глетчеров при освоении месторождений в условиях крполитозоны.

ГЛАВА 2.0. МОРФОЛОГИЯ, СТРОЕНИЕ И УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ ОТВАЛОВ.

2.1. Геологическая изученность и характеристика района исследований

2.2. Геологическое строение района месторождения Кубака.

2.3. Природные склоновые процессы в районе месторождения Кубака.

2.4. Характеристика и условия формирования отвалов.

2.4.1. Технология формирования отвалов.

2.4.2. Состав и строение отвалов.

2.4.3. Геокриологические и гидрогеологические условия.

ГЛАВА 3.0. ГЕОТЕРМИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ ОТВАЛОВ.

3.1. Методика геотермического мониторинга.

3.2. Результаты геотермического мониторинга.

3.3. Конвекционный тепломассообмен.

ГЛАВА 4.0. МОДЕЛЬ ТРАНСФОРМАЦИИ ОТВАЛОВ В ТЕХНОГЕННЫЕ КАМЕННЫЕ ГЛЕТЧЕРЫ.

4.1. Оценка давлений, коэффициентов пластического течения и скоростей движения отвалов в ходе их насыщения льдом.

4.2. Основные этапы промерзания и динамики техногенных глетчеров месторождения Кубака.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Состав, строение, температурный режим промерзающих отвалов горных пород и возможность их эволюции в каменные глетчеры"

Актуальность работы. Отвалы горных пород, образующиеся при открытой разработке крупных месторождений полезных ископаемых, формируют техногенные элементы рельефа ранга мезоморфоскульптуры и способны оказывать существенное влияние на современное состояние окружающей среды при складировании и в период своего последующего развития. Активизировавшееся в последрще годы вовлечение в эксплуатацию рудных месторождений с большеобъемными отвальными полигонами вскрышных пород весьма актуально для регионов с преобладающим минерально-сырьевым характером экономики, к которым относится и Магаданская область. Изучение условий формирования, состава, строения и свойств отвалов, прогнозирование процессов и оценка возможных негативных последствий их постгенетического развития является актуальной задачей при освоении новых месторождений.

Совремершые процессы и явления, связанные с отвальными горнопородными комплексами в условиях криолитозоны, рассматривались и продолжают изучаться многими исследователями (Г.И. Бондаренко, А.П. Горбунов, С.Н. Титков, Б.Н. Ржевский, В.И. Гребенец, С.П. Готовцев и многие другие). В настоящее время, благодаря использованию различных современных методов, расширяется возможность получения дополнительных данных, характеризующих техногенные образования.

Примером комплексного подхода в решении этих задач являются исследования, проведенные при разработке золоторудрюго месторождения Кубака, расположершого в юго-восточной части Омолонского массива в Магаданской области. Здесь в период с 1994 по 2004гг. на склонах средней крутизны были сформированы террасированные отвальные полигоны вскрышных пород массой более 30 млн. т и объемом более 20 млн. м (рис. 1.1). Большеобъемные отвальные полигоны сформированы также при разработке одного из крупнейших месторождений серебра Дукат в

Магаданской области, расположенном в характерных геоморфологических условиях перигляцнальной зоны. В ближайшие годы в регионе планируется освоение золоторудного месторождения Наталка с объемом добычи руды до 40 млн. т в год.

Полученные на основе многолетних наблюдений данные о составе, строении и температурном режиме имеют важное значение для прогноза динамических свойств отвалов, связанных с возможностью их превращения в техногенные каменные глетчеры. Природные каменные глетчеры — геологическое явление зонального морфогенеза, широко распространенные в верхнем поясе гор северо-востока Азии и перемещающиеся со скоростями до 1 м/год и более (Титов, 1970; Галанин, 1999; Галанин, 2005). Каменные глетчеры сложены грубообломочным материалом, сцементированным конжеляционным льдом. На близких гипсометрических уровнях в пределах Омолонского массива нередко развиваются мерзлотные каменные глетчеры, которые в морфологическом и литологическом отношении являются наиболее близкими к отвалам своими природными формами и процессами (рис. 1.2).

В условиях горной криолитозоны при промерзании крупноглыбовых отвалов возможно их развитие в высокольдистые и пластически движущиеся образования, сходные по морфологии и динамике с природными каменными глетчерами. Движение каменных глетчеров при определенных условиях принимает катастрофический характер в виде быстрого смещения громадных масс ледово-каменного материала, что может представлять серьезную угрозу для природы и человека.

Изучение закономерностей посттехногенной трансформации отвалов в условиях криолитозоны актуально при проектировании способов их рекультивации и консервации для обеспечения промышленной и экологической безопасности производства.

Диссертация выполнена на стыке приоритетных направлений фундаментальных исследований в области наук о Земле, утвержденных

Рис. 1.2. Разновидности присклоновых каменных глетчеров (Провиденский горный массив) и техногенный отвал месторождения Кубака (Омолонский массив), а - каровый; б - каровый языковидный (фото С .Д.Шведова); в - присклоновый лопастевидный; г -террасированный отвал постановлением Президиума РАН № 233 от 01.07.2003:6.20. Изменение окружающей среды и климата: исследования, мониторинг и прогноз состояния природной среды; природные катастрофы, анализ и оценка природного риска, вулканизм.

Объект исследований - отвальные полигоны вскрышных пород месторождения Кубака в Магаданской области.

Предмет исследований - состав, строение, температурный режим и динамика крупнообломочных отвалов при разработке месторождений в криолитозоне.

Цель работы - изучение строения, особенностей формирования, температурного режима и прогноз трансформации отвалов горных пород при разработке месторождении в условиях криолитозоны.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Изучить особенности формирования, геолого-геоморфологические, геокриологические условия, состав и строение отвалов горных пород месторождений Магаданской области;

2. Провести геотермический мониторинг отвалов в ходе их промерзания;

3. Выполнить моделирование возможных пластических деформаций отвалов при различных заданных параметрах их промерзания: температурного режима, литологии, льдонасыщенности н климатических условий.

Методика исследований. В маршрутных исследованиях проводились систематические наблюдения за процессом формирования отвалов, их гидрологическим режимом, температурой воздушных потоков, выходящих из-под отвалов. В ходе наблюдений за процессами формирования льда, цементирующего грубообломочный материал отвалов, был организован геотермический мониторинг типовых отвалов по системе специально пробуренных скважин. Наблюдения велись еженедельно с 2000 по 2003г., обработка результатов температурных наблюдений выполнялась стандартными статистическими методами.

Защищаемые положения.

1. Отвалы крупнообломочных пород горных карьеров Магаданской области представляют собой гранулометрическп неоднородные, интенсивно промерзающие насыпи, имеющие в основании грубообломочный высокопористый горизонт.

2. Температурный режим отвалов определяется тепловым состоянием подстилающих пород, климатическими факторами и явлениями газодинамического обмена воздуха пор и пустот отвала с атмосферным воздухом.

3. Сформированные крупнообломочные отвалы горных карьеров Магаданской области при дальнейшем развитии насыщаются льдом и преобразуются в динамически активные техногенные каменные глетчеры.

Научная новнзна:

1) впервые в Магаданской области проведены систематические исследования крупноглыбовых отвалов от начала их формирования на стадии эксплуатации месторождения до его отработки;

2) впервые в регионе проведен многолетний мониторинг температурного режима отвалов по системе специальных геотермических скважин, пробуренных в телах отвалов;

3) впервые проведено моделирование посттехногенной трансформации крупных отвалов месторождений Омолонского массива в техногенные каменные глетчеры в соответствии с геоморфологическими и климатическими условиями района;

4) по-новому оценивается существующее представление о «криогенной консервации» отвалов пустых пород путем их естественного промерзания -оно применимо не во всех случаях: при наличии соответствующих геолого-геоморфологических и климатических условий отвалы могут преобразовываться в динамически активные и опасные в экологическом отношении образования.

Практическое значение работы. Полученные данные о строении, литологии, температурном режиме и современной морфодинамике отвалов использованы при проведении инженерно-геологических и экологических изысканий и экспертиз на этапах разведки, эксплуатации и рекультивационных мероприятий на золоторудных месторождениях: Кубака, Биркачан (Омолонский массив), Купол (Анадырское плоскогорье); хромитовом массиве Рай-Из (Полярный Урал).

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на конференциях и совещаниях. В 2001г. на международном научном семинаре «Комплексное решение вопросов финансирования золотодобывающих предприятий и преимущества финансового лизинга» (Иркутск). В 2003г. на региональной научной конференции «Генезис, классификация и экологическое состояние почв Дальнего востока России» (Владивосток) и на II региональной научно-практической конференции «Северо-Восток России: прошлое, настоящее будущее» (Магадан). В 2005г. на Всероссийской научной конференции «Наука Северо-Востока России - начало века», посвященной памяти академика К.В.Симакова (Магадан).

Лнчнос участие автора. Диссертация представляет результаты 10-летних полевых и камеральных исследований автора в районах освоения коренных месторождений Северо-Востока России. Весь объем работ по сбору первичного материала, статистическому анализу результатов измерений и моделированию движения отвалов выполнены автором, либо при его непосредственном участии. Совместно с автором в полевых работах по сбору первнчного материала принимали участие к.г.н. М.Н. Замощ и к.г.н. A.A. Галанин, что отражено в совместных публикациях по настоящей теме.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из 139 страниц машинописного текста, включая 32 рисунка и 17 таблиц, списка цитированной литературы из 110 наименований, в т.ч. 13 иностранных.

Автор выражает глубокую признательность и искреннюю благодарность научному руководителю к.г.н. A.A. Галанину и к.г.н. М.Н. Замощу (ВНИИ-1) за постоянную помощь и содействие, д.г.н. В.В. Куницкому (ИМЗ СО РАН), д.г.н., проф. В.Н. Смирнову, к.г.н. А.Ю. Пахомову (СВКНИИ ДВО РАН) и другим сотрудникам этих институтов за ценные консультации и важные замечания при обсуждении работы.

Заключение Диссертация по теме "Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение", Моторов, Олег Васильевич

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Изученные отвалы месторождения Кубака являются уникальным геологическим объектом Северо-Востока для исследования постгенетических преобразований техногенной морфоскульпгуры. Впервые проведенные наблюдения и результаты геотермического мониторинга дают основание считать, что в настоящее время внутри отвалов развиваются естественные процессы зонального морфогенеза. Основная роль отводится криолитогенным процессам. При их участии возникают новые геологические образования, классифицируемые как техногенные глетчеры.

Выявлено, что основной чертой строения интенсивно промерзающих отвалов является щебенисто-глыбовый состав каменного материала и ледяной цемент преимущественно конжеляционного и сегрегационного происхождения. Изначально отвалы имеют трехчленное строение, что обусловлено технологией их формирования (автомобильная отсыпка). Процессы гравитационной сортировки при формировании террасированного отвала приводят к образованию высокопористого проводящего горизонта в его основании. Аномальным свойством сформированных отвалов рассматриваемого месторождения является их значительная мощность (до 59м) по сравнению с природными зональными склоновыми отложениями соответствующих гипсометрических уровней.

Геотермические и геоморфологические наблюдения показывают что на начальном этапе посттехногенной трансформации отвалы представляют собой термодинамически неустойчивые образования, что приводит к формированию процессов конвекционного тепломассообмена. Эти процессы вызывают ряд аномальных явлений, таких как, переохлажденные воздушные потоки, зоны замедленных вегетаций, формирование ледяной изморози в летнее время и льда-цемента, прекращение стока из-под отвалов. Эти эффекты указывают на активное формирование цементирующего льда внутри отвалов.

В ходе исследований установлено, что наиболее близким аналогом промерзающих отвалов являются природные каменные глетчеры присклонового лопастного типа, которые широко распространены и динамически активны в рассматриваемом регионе Северо-Востока России. Сходство литологических, геоморфологических и морфоклиматических условий залегания природных каменных глетчеров и отвалов дает основание провести аналогию между ними и воспользоваться известными реологическими моделями для прогноза пластического течения техногенных сооружений.

Выполненные расчеты показали, что при полном насыщении свободной пористости ледяным цементом, давления в основаниях некоторых отвалов могут возрасти до 1,5-2 бар и приведут к активизации процессов пластического течения со скоростями до 0,5 м/год и более. Предлагаемая физическая модель деформации отвалов описывает 5 динамических стадий. Эти стадии представляют собой теоретическую последовательность изменения режимов движения техногенных глетчеров па основе только их исходных физических параметров. Реальная картина дальнейшей посттехногенной трансформации отвалов, вероятно, намного сложнее.

Тем не менее, полученные оценки, на наш взгляд, вполне реальны, поскольку сопоставимы с наблюдаемыми процессами движения природных каменных глетчеров в регионе. Они не дают оснований для прогнозирования катастрофических сценариев, но в то же время расходятся с бытующими представлениями от том, что «промерзшие» за несколько лет отвалы динамически пассивны и «криогенно законсервированы». Морфоклиматические условия районов локализации и исходные физические свойства отвалов сами по себе являются причинами их самопроизвольного преобразования в каменные глетчеры, что уже было наглядно подтверждено массовым формированием последних в Хибинах.

Процесс насыщения грубообломочных масс ледяным цементом весьма длительный и при современных климатических условиях до начала значительных пластических деформаций в отвалах потребуется не менее 7080 лет. Наиболее активные движения могут произойти только через 100-150 лет.

Полученные значения давлений, скоростей и перемещений техногенных ледово-грунтовых образований имеют прогнозный характер. Нельзя утверждать, что в ходе постгенетических преобразований отвалов сформируются полные аналоги природных каменных глетчеров. Известно, что природные каменные глетчеры быстро переходят в неактивные формы, если по каким-то причинам приостанавливается или полностью исчезает их периодическое подпитывание обломочным материалом со склонов. В связи с этим можно предполагать, что техногенные каменные глетчеры также не могут существовать длительное время в динамически активной форме.

Выполненные исследования позволяют рекомендовать разработку специальных мероприятий при проектировании и рекультивации техногенных сооружений, обладающих потенциальной возможностью динамической активизации и представляющих серьезную угрозу для природы и человека. Для более точного прогноза динамики промерзания и посттехногенной трансформации отвалов необходимо продолжение наблюдений за их температурой и геокриологическим режимом.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Моторов, Олег Васильевич, Якутск

1. Баранова Ю.П., Бискэ С.Ф. Северо-восток СССР / История развития рельефа Сибири и Дальнего Востока. М.: Наука, 1964. 300 с.

2. Безухое Н. И. Основы теории упругости, пластичности и ползучести. М., «Высшая школа», 1961.

3. Боч С. Г. Гравитационные отложения и связанные с ними формы рельефа. В кн. «Краткое полевое руководство по комплексной геологической съемке четвертичных отложений». М., Изд-во АН СССР, 1957.

4. Важенин Б.П. Принципы, методы и результаты палеосейсмогеологических исследований на Северо-Востоке России. Магадан: СВКНИИ ДВО РАН, 2000. 206 с.

5. Важенин Б.П. Некоторые принципы в сейсмическом районировании и палеосейсмогеологии (па примере Северо-Востока России) // Тихоокеан. геол. 1998. - Т. 17, № 2. - С. 28-41.

6. Важенин Б.П. Палеосейсмодислокации в Примагаданье // Сейсмологические и петрофизические исследования на Северо-Востоке России. Магадан: СВКНИИ ДВО РАН, 1992. - С. 102-120

7. Воскресенский С. С. Геоморфология СССР. М., «Высшая школа», 1968.

8. Воскресенский С. С. Динамическая геоморфология. Формирование склонов. М., Изд-во МГУ, 1971.

9. Вестник МГУ. География, № 4. 1970.

10. Ю.Спиридонов А. И. Основы общей методики полевых геоморфологических исследований. Ч. 2, вып. 1. Изд-во МГУ (ротапринт), 1963.

11. П.Галанин A.A. Лихенометрические исследования на Северо-Востоке России. Магадан: СВНЦ ДВО РАН, 1995. - 51 с.

12. Галанин A.A. Лихенометрическая индикация интенсивности некоторыхэкзогенных процессов // Мат-лы первой конф. геокриологов России. -М.: МГУ, 1996. С. 538-545.

13. Н.Галанин A.A. Новый метод количественной оценки поверхностной скорости движения бронированных ледников и каменных глетчеров // Применение персональных ЭВМ в геологических исследованиях. -Магадан: СВКНИИ ДВО РАН, 2000. С. 88-94.

14. Галанин A.A. Лихенометрия: современное состояние и направления развития метода. Магадан: СВКНИИ, 2002. 74 с.

15. Галанин A.A. Комплексные каменные глетчеры особый тип горного оледенения северо-востока Азии // Вестник ДВО РАН. 2005. №5. С. 59-70

16. Галанин A.A. Каменные глетчеры: история изучения и современные представления // вестник СВНЦ, 2008. (в печати)

17. Галанин A.A., Глушкова О.Ю. Строение и динамика бронированных ледников и каменных глетчеров хребтов Корякский и Искатень в позднем голоцене // МГИ. Т. 97. 2004. С. 161-169.

18. Галанин A.A., Глушкова О.Ю. Оледенения, климат и растительность района Тауйской губы (Северное Приохотье) в позднечегвертичное время // Геоморфология. 2006. - № 2. - С. 50-61.

19. Галанин A.A., Смирнов В.Н. Динамика гравитационных склоновыхпроцессов в горах Северного Приохотья в позднем голоцене, лихенометрическая методика их моделирования и прогноза // Геоморфология. № 3, 2004. - С. 67-75.

20. Галанин A.A., Смирнов В.Н., Глушкова О.Ю. Голоценовые нивально-гляциальные комплексы на Северо-Востоке России: Тез. докл. междунар. конф. «Геоморфология на рубеже XXI века». IV Щукинские чтения. М.: МГУ, 2000. - С. 93-95.

21. Галанин A.A., Моторов О.В., Замощ М.Н. Техногенные каменные глетчеры в районах освоения коренных месторождений Северо-Востока // Вестник СВНЦ ДВО РАН. 2006. № 1. - С. 17-28.

22. Геофизика и антропогенные изменения ландшафтов Чукотки. М., Наука, 1987

23. Глушкова О.Ю., Галанин A.A., Смирнов В.Н. Проблемы гляциального голоцена в горах Северо-Востока Азии // Геоморфология гор и предгорий / Мат. Всероссийской школы-семинара. Барнаул-Горно-Алтайск, 2002. С. 65-70.

24. Гляциологический словарь. — JL: Гидрометеоиздат, 1984.

25. Говорушко С.М. Курумовый морфолитогенез. Владивосток, 1986. -119 с.

26. Гончаров Ю. Т., Моторов О. В. Мелиорация агрохимических и физико-механических свойств техногенных пород и субстратов рекультивированных дражных полигонов Южной Якутии // Сборник трудов ВНИИ-1, 1990. С. 38-41.

27. Горбунов А.П. Криогенные явления Памиро-Алтая // Криогенные явления высокогорий. Новосибирск: Наука, 1978. С. 5-25.

28. Горбунов А.П. Каменные глетчеры Заилийского Алатау // Криогенные явления Казахстана и Средней Азии. Якутск: Ин-т мерзлотоведения СО АН СССР, 1979. С. 5-34.

29. Горбунов А.П. Каменные ледники. Новосибирск: Наука, Сиб. отд., 1988. 110 с.i2S

30. Горбунов А.П., Северский Э.В. Крупнейший в Тань-Шане комплексный каменный глетчер // Геоморфология, 2000, № 3. С. 48-54.

31. Горбунов А.П., Титков С.Н. Каменные глетчеры гор Средней Азии. Якутск: Ин-т мерзлотоведения СО АН СССР, 1989. 164 с.

32. Гравис Г. Ф. Склоновые отложения Якутии. М., «Наука», 1969.

33. Гросвальд М. Г. Каменные глетчеры Восточного Саяна // Природа, 1959, №2, с. 89

34. Ивановский JI. IT. Каменные глетчеры и их возраст на Алтае // Вопросы динамической геоморфологии. Иркутск, 1977. С. 125-137.

35. Иверонова М. И. Каменные глетчеры Северного Тянь-Шаня //Тр. Ин-та географии АН СССР, 1950. Т. 45. С. 69-80.

36. Каменский P.M. "Термический режим основания и экрана Вилюйской

37. ГЭС" в кн. "II международная конференция по мерзлотоведению". Вып. 7 - Якутск, СО АН СССР, 1973

38. Каплина Т. Н. Криогенные склоновые процессы. М., «Наука», 1965.

39. Клюкии Н. К. Снежные лавины на Северо-востоке СССР. «Краеведческие записки», вы.п. 4. Магадан, 1962.

40. Королев В.А., Николаева С.К. Геоэкологическая оценка зон влияния инженерных сооружений на геологическую среду // Геоэкология, 1994. N 5. С. 25 37., Хазанов М.И. Искусственные грунты, их образование и свойства. М.: Наука, 1975. 135 с.

41. Костенко Н.П. Четвертичные отложения горных стран. М.: Недра, 1975.216 с.55.Криосфераземли. М. 1998г.

42. Куницкий В. В. Ледовый комплекс и парниковые газы // «Материалы Первой конференции геокриологов России», Книга 1, Москва, 1996г., стр. 243-252.

43. Лаврушин Ю. А. Аллювий равнинных рек субарктического пояса и перигляциальных областей материковых оледенений. «Тр. ГИН АН ССОР», вып. 87. М, Изд-во АН СССР, 1963.

44. Ландшафты, климат и природные ресурсы Тауйской губы Охотского Моря / Коллект. моногр. Отв. ред. чл.корр. РАН И.А.Черешнев. -Владивосток: Дальнаука, 2006. 52 с.

45. Максимов Е.В., Осмонов А.О. Особенности современного оледенения и динамика ледников Киргизского Ала-Тоо. Бишкек: Илим, 1995. 200 с.

46. Мерзлотно-гидрогеологические исследования на карьере Главный рудника Кубака. Магадан: СВ НИМС ИМЗ СО РАН, 1997.

47. Моторов О. В. Проект нормативов образования и лимитов размещения отходов горно-обогатительного комбината Кубака // Отчет, фонды ВНИИ-1, №2468, 2001, 46 стр.

48. Моторов О. В. Проект нормативов образования отходов и лимитов их размещения (рудник Джульетта) // Отчет, фонды ВНИИ-1, 2003, 36 стр.

49. Моторов О. В. Проект нормативов образования отходов и лимитов на их размещение (горно-обогатительный комбинат Кубака) // Отчет, фонды ВНИИ-1, 2003, 34 стр.

50. Моторов О.В, Замощ М.Н., Галанин A.A. Образование техногенных каменных глетчеров при разработке коренных месторождений в условиях криолитозоны // Горный журнал. 2007. - № 4. -С. 25-29.

51. Набоков Э. Д. Об одном гравитационном типе рыхлых отложений хребта Черского. «Колыма», № 6, 1967.

52. Пальгов H.H. Наблюдения за движением одного из каменных глетчеров хр. Джунгарского Алатау // Вопросы географии Казахстана. 1957. Вып. 2. С. 195-207.

53. Пармузин Ю.П. Северо-Восток и Камчатка. (Очерк природы). М., «Мысль», 1967.

54. Приклонский В.А. Грунтоведение. Т. 1. М., Госгеолтехиздат, 1955.

55. Ракита С.А. Особенности формирования лавин на Северо-востоке Азии. «Тр. СВКНИИ», вып. 30. Геологические и географические науки. Магадан, 1967.

56. Рекомендации по бурению скважин в мерзлых грунтах при инженерно-геологических изысканиях для строительства. — М.: Стройиздат, 1974.

57. Романовский H.H., Тюрин А.И., Сергеев Д.О. и др. Курумы гольцового пояса гор. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1989. — 152 с.

58. Русанов Б.С. Гидротермические движения земной поверхности. М., Изд-во СО АН СССР, 1961.

59. Савельев В. С. Солифлюкция. В сб. «Вечная мерзлота Чукотки». Тр. СВКНИИ, вып. 10, Магадан, 1964.

60. Савоскул О.С. Применение лихенометрии и тефрахронологин для датирования голоценовых ледниковых отложений на Камчатке // Вулканология и сейсмология, 2000. № 5. С. 54-64.

61. Соломина О.Н., Муравьев Я.Д., Базанова Л.И. Оледенение Камчатки в малый ледниковый период. Материалы гляциологических исследований. 1995. № 80. С. 3-10.

62. Смирнов В.Н., Галанин A.A., Глушкова О.Ю., Пахомов А.Ю. Ледниковые кары и псевдосейсмодислокацпи в горах Примагаданья // Берингия в четвертичный период. Магадан: СВКНИИ ДВО РАН,2000.- С. 99-117.

63. Смирнов В.Н., Галанин A.A., Глушкова О.Ю., Пахомов А.Ю. Псевдосейсмодислокации в горах Примагаданья // Геоморфология.2001.-№2.-С. 81-92.

64. Смирнов В.Н., Глушкова О.Ю., Пахомов А.Ю. Активные склоновые процессы в черте г. Магадана // Магадан: годы, события, люди. -Магадан, 1999. С. 178-179.

65. Тайбашев В.Н. Некоторые новые прочностные и тепловые характеристики многолетнемерзлых щебенистых и галечных грунтов. «Тр. ВНИИ-1». Мерзлотоведение» т. XXIV, Магадан, 1965.

66. Тимофеев Д.А., Втюрина Е.А. Терминология перигляциальной геоморфологии. —М. Наука, 1983. 232 с

67. Титов Э.Э. Скорости перемещения обломочного материала на склонах гор Северо-Востока СССР // Вестник МГУ. География. № 4, 1970, с. 9597.

68. Титов Э. Э. Морфология и генезис «волнистых» склонов горных стран Колымской и Приохотской (Северо-восток СССР). «Геоморфология», №4, 1971.

69. Титов Э.Э. Основные черты современного коллювиального морфогенеза в горах Северо-Востока СССР // Геоморфология. 1976. № 2. С. 11-25.

70. Тормидиаро C.B. Вечная мерзлота и освоение горных стран и низменностей. На примере Магаданской области и Якутской АССР. Магадан, Кн. изд., 1972. 174 с.

71. Троицкий JL С. О голоценовых стадиях оледенения на Шпицбергене // Материалы гляциологических, исследований., 1971, вып. 18. С. 63-68.

72. Уошборн А. Л. Мир холода. Геокриологические исследования, изд. Прогресс, М., 1988г.

73. Философов Г.Н. "Воздушные потоки в трещинах горных пород Алдано-Чульманского горнопромышленного района" в кн. "Тепло- и массообмен в мерзлых толщах земной коры" - М., АН СССР, 1963

74. Хазанов М.И. Искусственные грунты, их образование и свойства. М.: Наука, 1975. 135 е., Королев В.А. Мониторинг геологической среды / Учебник для вузов. М.: Изд-во МГУ, 1995.

75. Харькина М.А. Добыча полезных ископаемых и окружающая среда // Энергия, 2003. № 5. - С. 42-49.

76. Черкасов П.А. Динамика каменного глетчера Низкоморенного в Джунгарском Алатау за 35 лет // Ледники, снежный покров и лавины в горах Казахстана. Алма-Ата: Наука, 1989. - С. 180-216.

77. Чичагов В.П. Склоновые отложения—самостоятельный тип континентальных образований. «Вопросы геологии Прибайкалья и Забайкалья», вып. 2 (4), Чита, 1967

78. Шанцер Е.В. К учению о фациях континентальных осадочных образований. «Бюллетень. Комиссии по изучению четвертичного периода», № 13, 1948.

79. Шанцер Е.В. Очерки учения о генетических типах континентальных осадочных образований. М., «Наука», 1966.

80. Экологические функции литосферы / Трофимов В.Т., Д.Г.Зилинг, Т.А.Барабошкина, В.А.Богословский, А.Д.Жигалин, М.А.Харькина и др. Под ред. В.Т.Трофимова М.: МГУ, 2000. 432 с.

81. Эльянов М.Д. Основные черты геоморфологии Колымо-Индигирской золотоносной ой/ ласти. «Матер, по геологии и полезным ископаемым Северо-востока СССРА, вып. 15, Магадан, 1961.

82. Barsch D. Nature and importance of mass-wasting by rock glaciers in Alpine permafrost environments // Earth surface processes, 1977. Vol. 2, № 23. P. 231-245.

83. Barsch D. Rock Glaciers: an approach to their systematic. In. In: Giadrino J.R., Shroder J.F., Vitek J.D. (eds) Rock glaciers. Allen & Unwin, London, 1987. P. 41-44.

84. Barsch D. Roclcglaciers: Indicators for the Present and Former Geoecology in High Mountain Environments. Berlin, Springer-Verlag, 1996. 331 p.

85. Blagbrough I. W., Farkas S. E. Rock glaciers in the San-Mateo mountains, South-Central New Mexico // Am. J. Sci., 1968. Vol. 266, № 9. P. 812-823.

86. Corte A.E. Rock glacier taxonomy. In: Giadrino J.R., Shroder J.F., Vitek J.D. (eds) Rock glaciers. Allen & Unwin, London, 1987. P. 27-39.

87. Johnson, R.G. Mass movement of ablation complexes and their relationship to rock glaciers // Geografiska Annaler, 1974. № 56A. P. 93101.

88. Liestol. O. Talus terraces in Arctic regions // Norsk Polarinstitutt Arbok. Oslo, 1961. P. 102-105.

89. Smith H. T. U. Photogeologic study of periglacial talus glaciers in north-western Canada // Geogr. Ann., 1973, № 55A(3). P. 69-84.

90. Tyrrell J. B. «Rock glaciers» or chrystocrenes // J. Geol., 1910. Vol.18, № 6. P. 549-553.

91. Peltier L.C. The georgaphical cycle in periglacial regions as a related to climatic geomorphology. Ann. Assoc. Amer. Geogr., 1950. Vol. 257. -N. -5.

92. Wilson L. Morphogenetic classification // Encyclopedia of geomorphology. NewYork, 1968.

93. Tricart J. Periglaciel Landscapes // Encyclopedic of geomorphology. -NewYork, 1968.

94. Wahrhaftig C., Cox A. Rock glaciers in the Alaska Range // Geological Society of America Bulletin, 1959. № 70. P. 383-435.