Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Техногенез Липовского месторождения силикатного никеля

ВАК РФ 11.00.11, Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Автореферат диссертации по теме "Техногенез Липовского месторождения силикатного никеля"

На правах рукописи УДК 553.67(470.54): 669.24: 504

I

ТЕХНОГЕНЕЗ ЛИПОВСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ СИЛИКАТНОГО НИКЕЛЯ (СРЕДНИЙ УРАЛ)

Специальность: 11.00.11 - охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Екатеринбург, 1996 г.

Кецко Олег Геннадьевич

Работа выполнена в Уральской государственной горно-геологической академии.

Научный руководитель - профессор, доктор геол.-мин. наук Э.Ф. Емлин, зав. кафедрой минералогии, петрографии и геохимии УГГГА.

Официальные оппоненты:

доктор техн. наук, профессор A.M. Черняев, РосНИИВХ кандидат геол.-мин. наук, доцент В.И. Русский, УГГГА

Ведущая организация - Пермский государственный университет.

Защита состоится 13 февраля 1997 года в 14.00 на заседании диссертационного совета К 063.03.06 Уральской государственной горногеологической академии (620144, Екатеринбург, ул. Куйбышева, 30, УГГГА) по адресу: ул. Хохрякова, 85, III уч. здание, ауд. 3328.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке УГГГА.

Автореферат разослан/Зянваря 1997 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат геол.-мин. наук,

доцент С.Г. Дубейковский

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. По геологическому, минералогическому, природному и историко-культурному наследию Липовская геосистема уступает только двум самым знаменитым объектам Самоцветной полосы Урала - Изумрудным копям и Мокруше. Однако наряду с традиционной славой и блеском, присущим Самоцветной полосе как источнику драгоценного, цветного и поделочного камня, история освоения Липовской геосистемы связана с Липовским месторождением силикатных никелевых руд, активная эксплуатация которого предопределила характер последующих преобразований в геосистеме. Помимо разнообразных минеральных и связанных с ними информационных ресурсов, мобилизованных, но не востребованных во время 01раб0тки силикатных никелевых рудх на базе бывших водопонизительных скважин Липовского рудника с декабря 1989 г. действует водозабор г. Режа, эксплуатирующий месторождение подземных вод. В настоящее время качество воды заметно ухудшилось и существенно увеличился риск потери месторождения, что повлияет на среду жизнеобеспечения г. Режа, в течение 60-ти лет подверженную негативным техногенным воздействиям Режского никелевого завода. Поэтому необходимость оптимизировать ресурсопользование в рамках динамичной геотехнической системы (ГТС) не только актуальна, но экономически и экологически целесообразна.

Цель работы. Исследование техногенеза как совокупности природных и технических процессов и явлений, связанных с освоением ресурсов Липовского месторождения. Экологическое и экономическое обоснование основных направлений рационального природопользования всеми видами ресурсов Липовской геосистемы.

Задачи исследования:

1. Описание всех элементов геотехнической системы (ГТС), включающей в себя Липовскую подсистему, объединяющую природные ресурсы Липовской геосистемы и Липовский рудник, и подсистему г. Режа -Режский никелевый завод (РНЗ) и урбанизированный ландшафт.

2. Исследование структуры и динамики ГТС, основанной на систематизации всех видов природных ресурсов и их преобразовании в результате техногенеза.

3. Оценка эффективности освоения ресурсов Липовской геосистемы и разработка принципов прогнозирования, управления и контроля ГТС.

Защищаемые положения.

1. Техногенез Липовской геосистемы сопровождается не только истощением ресурсов, но и созданием комплекса новых: водных, минеральных, ландшафтно-эстетических, информационных геологических и историко-культурных,

2. Приоритетными загрязнителями ландшафта г. Режа являются не типоморфные металлы никеленосных кор выветривания (N1, Сг), а халько-фильные элементы - Аб и Сс1, вовлеченные в техногенную миграцию при металлургическом переделе никелевых руд Липовского месторождения.

3. На прогрессивной стадии техногенеза происходит главным образом рассеяние и преобразование исходных ресурсов геосистемы (силикатный никель, рубеллит).

4. На регрессивной стадии техногенеза изменение структуры ГТС ведет к деградации ресурсов Липовской подсистемы. Предлагаемая автором оптимизация структуры ГТС обеспечит сохранение и воспроизводство водных ресурсов; восстановление Шерловой копи, использование мраморов и бурого угля, оценку рубиноносности мезо-кайнозойских россыпей, захваченных карстовыми полостями; ландшафтно-парковую рекультивацию техногенного рельефа; создание Липовского геологического парка. Затраты на реализацию предлагаемой схемы составят 3600 млн.руб. с окупаемостью вложений в течение 5,5 лет.

Научная новизна и теоретическое значение. Изучена геотехническая система, связанная с добычей и последующим металлургическим переделом силикатных,никелевых руд. На основе системного подхода, включающего аначиз всех факторов и взаимосвязей между природными и техническими элементами, построены концептуальные модели, достаточные для оптимального решения задач прогнозирования, управления и контроля за динамическим состоянием ГТС.

Практическое использование результатов работы. Работа выполнена в рамках инициативной программы "Самоцветная полоса Урала", осуществляемой кафедрой минералогии, петрографии и геохимии УГГГА. Результаты работы реализованы на уровне администрации области в следующих постановлениях: N 122 от 29.04.93 "О мерах по упорядочению недропользования в пределах "Самоцветной полосы Урала", N 75 от 16.03.94 "О программе развития и использования минерально-сырьевых ресурсов в Свердловской области на 1994-95 годы и на период до 2000 года", N 438 от 29.08.94 "О мерах по организации природно-минералоги-ческих заказников" и N 65 от 13.02.95 "Об организации природно-минералогического заказника "Режевской".

Апробация работы. Результаты работ докладывались на конференциях и семинарах: "Охраняемые природные территории, проблемы выявления, исследования, организации систем", Пермь, ПГУ, 1994; "Проблемы экологии и окружающей среды", Екатеринбург, Уралэкология -96.

Структура и объем работы. Диссертационная работа объемом 123 стр. состоит из Введения, 5 глав и Заключения, включает 30 иллюстраций и 19 таблиц. Список литературы состоит из 48 наименований. Глава 2 написана с привлечением материалов С.Н. Волкова, вошедших в совместные публикации (Волков С.Н., Емлин Э.Ф., Кецко О.Г. Город Реж и его окрссности: природа, техника, человек . - Реж-Екатеринбург, 1992. - 151 с.

Методика исследований. Оценка динамического состояния ГТС производилась на основе интерпретации результатов снегогеохимической съемки (283 пробы), опробования почв (284 пробы), поверхностных вод (>170 проб) и донных отложений (16 проб), а также 5-летних наблюдений за гидродинамическим режимом и химическим составом карьерных и

подземных вод (выполнены анализы более 80 проб воды) бывшего Липовского рудника, что позволило оценить масштабы и характер распределения пылевой и геохимической нагрузок в урбанизированном ландшафте, выделить типомофнуго ассоциацию токсичных микроэлементов, участвующих в техногенном биогеохимическом цикле, и установить существование различных типов связей и противоречий между технологическими циклами н природными (биотическими и абиотическими) компонентами среды.

Определения макрокомпонентного состава проб воды сделаны в Центральной химической лаборатории ПГО "Уралгеология". Там же выполнены количественные анализы микроэлементного состава почв и донных отложений. Минеральный состав пыли и алеврито-глинистой фракции почв и донных отложений сделан на дифрактометре ДРОН - 0,5, аналитик А.И. Жученко. Определения микрокоэлементного состава проб воды проводились в Институте электрохимии УрО РАН методом плазменной спектрометрии, аналитик - канд. хим. наук Н.И. Москаленко.

Автор благодарен научному руководителю работы профессору, доктору геол.-мин. наук Э.Ф. Емлину за ценные советы, терпение и поддержку в работе, благодаря которым работа оказалась завершена, канд. геол. - мин. наук С.Н. Волкову за совместную работу и помощь в исследовании сложных и динамичных процессов техногенеза г. Режа, доценту, канд. геол. - мин. наук В.И. Каинову за консультации в ходе геолого-минералогического картирования бортов карьеров Липовского рудника, канд. геол. - мин. наук Н.В. Ваярушевой и Н.П Конюховой за постоянное содействие в работе.

Глава 1. ЛИПОВСКАЯ ГЕОСИСТЕМА

Лнповская геосистема (Никеленосные коры выветривания Урала, 1970; Кудряшов, 1975; Витовская, 1987; Экзогенные рудообразующие системы кор выветривания, 1990). На длительном этапе своего исторического развития Липовская геосистема представляла собой экзогенную рудообразующую систему никеленосных кор выветривания. Образование никеленосных кор выветривания генетически связано с физико-химическим выветриванием ультрабазитов, протекавшим в благоприятных тектонических и палеогеографических условиях. Мезозойская тектоника, проявившаяся на ранних этапах платформенного развития, определила заложение субширотной Липовской грабенообразной структуры в пределах восточного контакта Мурзинско-Адуйской гранитной интрузии с породами мурзинской свиты (РЯ - сложенными в основном гнейсами с прослоями метаморфических сланцев и мраморов, залегающих в верхних частях разреза. Породы ультраосновного комплекса представлены малыми телами апогарцбургитовых серпентинитов нижне-карбонового возраста, залегающими послойно среди пород мурзинской свиты. Деформированность и раздробленность пород грабена, особенно в его периферических частях на контакте серпентинитов с мраморами,

медленное неравномерное перемещение его блоков по крутым сместителям, наличие серии крутопадающих даек и жил кислого состава, активный гидродинамический режим определили широкое развитие латеритного выветривания и процессов карстообразоваиия в верхнетриасово-нижнеюр-скую эпоху, когда произошло основное формирование первичных кор и почти одновременное заполнение карстовых пустот рыхлыми продуктами верхних зон коры выветривания. Меловые и третичные отложения представлены озерными и озерно-болотными отложениями мощностью от 10-15 до 150-200 м, содержащими бурые угли и лигниты и сохранившиеся в основном в карстовых депрессиях. Эти отложения обеспечили консервацию коры выветривания и в дальнейшем ее сохранность от размыва. Основная часть силикатных никелевых руд (80 %) связана с карстовыми заполнениями материалом кор выветривания гипербазитов. Наиболее богатые руды связаны с процессами инфильтрации и осаждения никеля на щелочных (контакты с мраморами) и сорбционных барьерах. Никеленос-ные коры выветривания (KB) генетически подразделяются на остаточную с преобладанием охристо-кремнистого профиля KB и переотложенную, представленную контактово-карстовыми и площадно-карстовыми образованиями, находящимися в пределах карстующихся мраморов. Главными минералами-носителями никеля являются: гипергенный серпентин, феррисапонит, нонтронит, пекораит, пимелит-керолит, непуит, хлорит-вермикулит, хлорит-монтмориллонит, гидроокислы железа гетит-гидрогетитового ряда, группа псиломелана, а также вещество карстовых руд уг листо-глинистого состава.

Глава 2. ИСТОРИЯ ОСВОЕНИЯ РЕСУРСОВ ГЕОСИСТЕМЫ

Начало освоения ресурсов Липовской геосистемы датируется 1900 г., когда была открыта Шерлова копь (Липовское лепидолит-рубеллитовое месторождение). Но история освоения геосистемы главным образом связана с эксплуатацией Липовского месторождения силикатного никеля, открытого в 1958 г. В 1959 г. началась его разведка. На месторождении было выделено более 50 рудных тел, из которых основными являлись рудные тела, составляющие 8 залежей (Л-1...Л-8). По преобладающему составу шлакообразующих компонентов (FezOj, Si02, MgO, АЬОз) выделялись четыре основных технологических типа руд (железистые, кремнистые, магнезиальные, глиноземистые) и их переходные разности (Малеев, Кудряшов и др., 1965). Отработка месторождения началась в 1960 г. открытым способом. В 1991 г. балансовые запасы никелевых руд отработаны, рудник ликвидирован.

Розовые и полнхромпыг турмалины. Шерлова копь расположена в пределах горного отвода бывшего Липовского рудника. Площадь месторождения, разведанная подземными горными выработками, составляет 120x65 м. Месторождение представлено контаминированными пегматитовыми жилами зонального строения (жилы "Топоркова" и "Старательская") микроклин-альбитосого состава с мусковитом, лепидоли-

том, сподуменом, цветными турмалинами, топазом, бериллом. Мощность жил достигает 1,5 м, в среднем 0,46-1,0 м.

Шерлова копь с 1900 по 1930 г г. отрабатывалась старателями. В 19321934 гг. геологом Боком И. И. на Шерловой копи при детальной разведке добыто 12 тонн лепидолита. В 1968-1970 г г. Режским никелевым заводом проводились детальные разведочные работы на пъезотурмалин, в результате которых установлено, что Шерлова копь, при существующих на момент разведки ценах на рубеллит, не представляет промышленного интереса (Миронов, Казанцев, 1970). На самом деле природный камень потерял свое промышленное значение, так как в 1970 г. был синтезирован искусственный аналог пьезотурмалина. Финансирование геологоразведочных работ на Липовском лепидолит-рубеллитовом месторождении было прекращено, разведка остановлена. Поэтому месторождение не было изучено как на флангах, так и ниже горизонта 24 м. Не выяснена морфология пегматитовых жил, запасы подсчитаны только по одному подсчетному блоку без какой-либо оценки перспектив по всему месторождению. В связи с этим результаты работ никак не могут опровергнуть ранее полученных данных по подсчету запасов месторождения, сделанного в 1932-1934 гг., и Шерлова копь до сих пор сохраняет перспективы на цветной турмалин. Если взять за основу количество турмалина (2,540 кг), содержащегося в подсчетом блоке, оконтуренном подземными горными выработками (гор. 17-24 м) в 1968-1970 гг., то можно с определенной степенью достоверности оценить перспективы только жилы "Старательская". При интерполяции содержаний турмалина в подсчетом блоке до глубины выклинивания жилы мы получим 16,700 кг турмалина, в т.ч. 3,500 кг кондиционного. Таковы, по мнению автора, минимальные ресуры цветного турмалина Шерловой копи.

В историческом плане значительные объемы старательских горных работ позволяют отнести Шерлову копь на третье место после Изумрудных копей и Мокруши по масштабам добычи самоцветов в пределах Самоцветной полосы Урала.

Бурые угли. В 1956 г. при геологосъемочных работах масштаба 1:50000 (Чурсина, Жученко и др., 1957) в районе будущего Липовского рудника (южная часть залежи Л-7) картировочной скважиной на глубине 16 м была встречена угленосная толща мощностью 64,3 м, залегающая в глубокой карстовой воронке среди мраморов и имеющая локальное распространение. Угленосная толща имеет озерно-болотное происхождение, сложена песками, глинами, углисто-песчаными и углисто-глинистыми отложениями, среди которых подсечено скважиной 3 линзы бурых углей (марки Б-3) с общей мощностью 30,1 м. Впоследствии угленосная толща осталась за контуром карьера 6-7.

Подземные воды. Первоначальным проектом осушения карьеров предусматривалось водопонижение за счет сети скважин, пройденных по периметру карьеров. Практически все скважины, за" исключением 3-В, яскрьшшей тектоническую зону среди мраморов, оказались малодебитные. Возле этой скважины было пройдено еще пять, которые образовали

"верхний" водопошпительный куст. К югу от "верхнего" куста были пройдены три дренажные скважины, так называемый "нижний" водопошпительный узел, а в районе залежей Л-4-5 был заложен куст еще из 4-х скважин. Таким образом, опытным путем был осуществлен переход от схемы контурного расположения водопонизительных скважин к кустовому. Рациональная методика концентрирования водопонизительных скважин, значительные объемы откачки и хорошее качество дренажных вод стали основой для проведения детальных гидрогеологических работ по оценке производительности дренажных узлов Липовского рудника с целью использования подземных вод для нужд хозяйственно-питьевого водоснабжения г. Режа (Письменская, Владимиров, Нечаев, 1978). Липоаский водозабор по надежности подачи воды отнесен к I группе, в связи с этим для оценки обеспеченности питанием подземных вод были использованы характеристики, отвечающие условиям года 95 % обеспеченности. Поскольку водозаборные узлы одновременно должны были поддерживать уровень подземных 1 - на 5-10 м. ниже дна рабочего горизонта карьеров, была сделана оцен а источников питания и для условий с 5 % обеспеченностью. Расчетная производительность водозабора для года с 95 % обеспеченностью составила для восполняемой части водоотлива 160 л/с и, соответственно, для года с 5 % обеспеченностью - 350 л/с. В 1978 г. по результатам детальных гидрогеологических работ запасы подземных вод были утверждены ГКЗ СССР в количестве 160 л/с по категории В. При рассмотрении материалов детальной разведки особо отмечено, что утвержденные запасы подземных вод отвечают принятой схеме водоотлива и при ее изменении должны быть переоценены. Стационарные режимные наблюдения на Липовском месторождении проводятся Уралгидроэкспеди-цией, начиная с 1978 года. За период наблюдений 1978-1989 г г. была уточнена величина водоотлива, соответствующая 5 % обеспеченности (252 л/с), которая была зафиксирована в исключительно многоводный 1987 г. Качество подземных вод Липовского водоотлива соответствовало требованиям нормативов для питьевых вод, а содержания отдельных компонентов (N1, Со, Са, КОз, С1, 804, сухой остаток) характеризовались относительной стабильностью в течение всего периода наблюдений (Соколкин, 1990). С декабря 1989 г. дренажные воды Липовского водоотлива стали использоваться для нужд хозяйственно-питьевого водоснабжения г. Режа путем подключения водопонизительного куста залежи Л-5 к трассе водовода. Дренажный узел "верхний" для поддержания достигнутой глубины воронки депрессии в ее центральной части на прежнем уровне до завершения добычных работ на руднике эксплуатировался на сброс.

Проектом ликвидации Липовского рудника с учетом рекомендации Уралгидроэкспедиции предусматривалась сухая консервация карьера 4-5 с засыпкой его наиболее глубокой части до отметки +120 м для предотвращения создания искусственного водоема, который может привести к ухудшению качества отбираемых вод.

Рубин и сапфир. Геологические предпосылки (пневматолито-гидротермальные преобразования мраморов) (Кисин, 1991) и отдельные находки свидетельствуют о наличии в районе Липовского рудника проявления ювелирных корундов, одна из разновидностей которого, а именно рубин, является наиболее дорогим из драгоценных камней. Ювелирные корунды были обнаружены в шлихе, взятом из погребенной россыпи, локализованной в карстовой воронке, вскрытой бортом карьера 4-5. В 1996 г. россыпь "вымыта" новообразованный карьерным озером.

Строительный камень. Это прежде всего мраморы, занимающие по бортам карьеров около !/3 всего выработанного пространства и плотный серпентин.

Коллекционный н поделочный камень. Это уже упомянутые выше мраморы, а также листвениты, черный и бурый опал с интересным контрастным рисунком (северный отвал карьера 4-5) , шпинель, рубин и сапфир (район выездной траншеи' карьера 6-7). Интересен также набор коллекционных минералов (берилл, хризоберилл) в глыбовых развалах пегматитовых жил в районе карьера 6. Большой интерес для любителей камня представляют вскрытые бортами карьеров небольшие пегматитовые жилы, близкие по составу пегматитам Шерлозой копи. Самопроизвольное разрушение уступов карьеров и склоновые процессы в местах выхода пегматитовых жил формируют техногенные россыпи рубеллита и полихромных турмалинов, активно отрабатываемые хитниками.

Информационные ресурсы. Обусловлены разнообразием профилей автоморфной и перемещенной кор выветривания; геохимическим разнообразием ландшафтов и своеобразием сочетания геохимических барьеров (окислительно-восстановительного, кислотно-щелочного, сульфидного, сорбционного и термодинамических); широким спектром склоновых процессов, карстовых явлений, морфологических типов эрозионного 1 микрорельефа; минерагеническим разнообразием и гетерогенностью: в обнажениях бортов карьеров ярко представлены все звенья петрогенетичес-кого цикла от магматитов и метаморфитов до гипергенеза и седиментоге-неза.

Лавдшафтио-зсгетические ресурсы. Своеобразный микросопочный ландшафт с автоморфными озерами и верховыми болотами, молодым сосняком и новыми прнотвальными озерами; техногенные грунты -перемещенные коры мезозоя со своей цветовой гаммой и климатической парадоксальностью, а именно совмещением красноцветных кор тропического климата с современным подзолом, обеспечивают эстетическое и информационное своеобразие неоландшафтов, развивающихся в Липовс-кой подсистеме.

Историко-культурные ресурсы. В пределах Липовской подсистемы совмещены реликты старинной русской деревенской и крестьянской культуры с обычным для Урала сезонным интересом добытчика самоцветов. Благодаря розовому турмалину и никелю с. Липовское известно на Урале, в России и за рубежом (розовый турмалин представлен в Национальном музее естественной истории Франции, Берлинском музее и

др.). Само старинное и русское село Литовское содержит фрагменты архитектуры и старого уклада: типичные деревенские усадьбы и церковь -памятник архитектуры. Все это требует немедленного исследования, описания и восстановления.

Таким образом, техногенез Липовской геосистемы сопровождается не только истощением ресурсов (никелевые руды), но и созданием комплекса новых: водных, минеральных, ландшафтно-эстетических, информационных геологических и историко-культурных.

Глава 3. ПОДСИСТЕМА Г. РЕЖ

Режский никелевый завод, являясь главным техническим элементом ГТС, определяет структуру и динамическое состояние системы на протяжении всего периода своего существования.

Технология металлургического передела силикатных никелевых руд. РНЗ, как и другие никелевые комбинаты Урала (Уфалей, Орск), испольует технологию восстановительно-сульфидирующей шахтной плавки на штейн. Основные параметры шахтной плавки, характеристика сырья, флюсов, топлива и готовой продукции приводятся в соответствии с технологической инструкцией плавильного цеха, являющейся основным документом, регламентирующим операции подготовки никель- и кобальтсодержащего сырья, флюсов и топлива и непосредственно сам процесс плавки в шахтных печах (Шахтная плавка никель- и кобальтсодержащего сырья, 1982). На основе количественных технологических показателей (объем и вещественный состав шихты) составлен оценочный материальный баланс шахтной плавки. Полученный расчет потерь никеля с газопылевыбросом и отвальными шлаками отражает оптимальную схему металлургического передела на РНЗ, осуществимую при полном соответствии состава руд по шлакообразующим компонентам с требованиями технологической инструкции. При этой схеме максимальное извлечение никеля в штейн составляет 88,5%. Потери никеля с отвальными шлаками 9,5% и 2% выбрасывается в атмосферу.

Техническая система РНЗ принадлежит к классу "открытых" систем. Кроме руд Липовского месторождения, на РНЗ использовались руды Кимперсайского и Буруктальского месторождений. В процессе шахтной плавки никель извлекается в штейн за счет его соединения с серой (сульфидированием). В соответствии с рассчитанным материальным балансом 8% всего объема газопылевыброса приходится на долю сульфи-дизатора. Сульфидизатор - пиритный или флотационный концентрат колчеданных месторождений - содержит в качестве главных элементов-примесей мышьяк и кадмий. В связи с повышенной летучестью большая часть этих элементов попадает в атмосферу, другая часть концентрируется в шлакоотвалах. С сульфидированием связан также выброс в атмосферу сернистого ангидрида.

Оценка динамического состояния подсистемы г. Реж. Динамическое состояние подсистемы г. Реж характеризуется тесным взаимодействием

между собой главных структурных элементов: Режского никелевого завода и урбанизированного ландшафта. Под воздействием РНЗ происходит изменение качественного состояния биотических компонентов ландшафта (почв, растительных и водных ресурсов, донных отложений р. Режп) и их преобразование в результате техногенеза.

Одним из серьезных недостатков шахтной плавки является значительный газопылевыброс, составляющий, как минимум, 8-10% от массы брикетов (Смирнов, Цейдлер, 1966). По химическому составу выбрасываемая в атмосферу пыль близка к составу силикатных никелевых руд как по содержанию N1 и Сг, так и по содержанию компонентов пустой породы. Содержание никеля в сырой руде колеблется от 1.2 до 1,6%. Из цветных металлов в рудах присутствуют: Си - от следов до 0,01%; Хп - от 0,01 до 0,32%; РЬ - от 0,01 до 0,11%. Содержание СггОз колеблется в рудах от 0,05 до 1,37%. Изучение масштаба и характера распределения пылевой и геохимической нагрузок в снежном покрове позволяет оценить степень влияния газопылевыброса на ландшафтную геосистему. По степени интенсивности накопления пыли в г. Реже не существует участков с фоновыми значениями пылевой нагрузки. Чуть больше четверти жилой зоны и треть общей площади находится в пределах до 10 - кратного надфонового превышения. Почти 40% селитебной территории располагается на участках 17 - 33 - кратного йревышения. И наконец, 7% жилой площади и 9% общей перекрываются более чем 100 - кратным превышением пылевой седиментации над фоном. Геохимическую специализацию пылевой нагрузки определяет минеральный состав никелевых руд Липовской геосистемы и сульфидизатор - пиритный или флотационный концентрат колчеданных месторождений. Ряд степени интенсивности накопления металлов (взвешенная форма) в снежном покрове имеет следующий вид: №>Сг>Сс1>А&>РЬ. Для растворенных форм этот ряд выглядит несколько иначе: №>С<1>Сг>А5>РЬ. Интересно отметить, что для свинца показатель превышения над фоном имеет значение <1, что легко объяснимо минеральным составом шихты. Прямым следствием загрязнения снежного покрова г. Режа являтся накопление металлов в почвах и донных отложениях. При этом меняется характер геохимической специализации: надфоновые превышения концентраций металлов в почвах выражаются рядом Сй> №> Аб> Сг>РЬ, в донных отложениях режевского водохранилища - Ав> №> Сс1> Сг>РЬ. Таким образом, приоритетными загрязнителями ландшафта являются не типоморфные металлы никеленосных кор выветривания (№, Сг), а халькофильные элементы - Аб и Сс1, вовлеченные в техногенную миграцию при металлургическом переделе никелевых руд Липовского месторождения.

Литогенетической основой ландшафта подсистемы г. Режа являются коры выветривания серпентинитов. В процессе развития почвенного покрова происходит обогащение почвенных горизонтов N1 и Сг. Эти микроэлементы не являются дефицитными, как, скажем, для любого другого типа почв, образованных на более кислом материнском субстрате. Но выпадающая из атмосферы техногенная пыль значительно увеличивает

содержание никеля и хрома в ландшафте, переводя эти элементы, по определению А. И. Перельмана (Перельман, 1979), в разряд избыточных, т. е. таких элементов, удаление которых из среды жизни увеличивает продуктивность живого вещества.

Исходная геосистема характеризуется сочетанием автоморфных и субгидроморфных типов ланшафта с щелочным классом миграции (Волков, Емлин, Кецко, 1992). Разложение силикатов магния сопровождается потреблением Н+ и повышением рН. Техногенная пыль является источником поступления в щелочной ланшафт магнезиальных силикатов, что дополнительно понижает кислотность почв. Общеизвестно, что повышение рН среды приводит к усилению процессов гидролиза и комплексообразования, и по этой причине должна уменьшатся токсичность тяжелых металлов. Однако результаты экспериментальных исследований свидетельствуют об обратном: токсичность ионов тяжелых металлов в условиях возрастания рН повышается (Линник, Набиванец, 1986; Мур, Рамамуртн, 1987).

Если рассматривать почву как ландшафтную подсистему, в естественных условиях находящуюся в состоянии устойчивого равновесия (Демек, 1977), то избыточное поступление тяжелых металлов будет способствовать образованию обратных отрицательных связей, с помощью которых почвенная геосистема перейдет или к первоначальному устойчивому состоянию, или, в случае значительных внутренних изменений, к состоянию нового (мегастабильного) равновесия. Стабильность и продуктивность почв обеспечивает деятельность микроорганизмов, с которыми связаны различные биохимические функции живого вещества (Тейт, 1991), поэтому ответные реакции почвенной геосистемы будут происходить на ферментативном уровне. Рассмотрим концептуальную модель динамического состояния техногенного ландшафта, находящегося под воздействием газопылевыброса РНЗ (рис. 1).

В зимний период происходит аккумуляция техногенной пыли в снежном покрове. При таянии снега типоморфные металлы ГТС в растворенной и (или) взвешенной форме мигрируют с талыми водами. Часть из них задерживается почвой, часть, попадая в р. Реж, депонируется в донных отложениях, а большая, по-видимому, выносится с речным стоком за пределы ГТС. Летом аккумуляция металлов в почве преобладает над выносом с поверхностными и подземными водами. В условиях пониженной кислотности почв практически весь растворенный Ni2+ и большая часть РЬ2+ образуют комплексные соединения с гуминовыми и фульвокислотами. Работает механизм обратной отрицательной связи: органическое вещество связывает Ni2+ и в умеренно устойчивые

фульватные [Ni ФК}° и гуматные [РЬ ГК]° комплексы, переводя свободные катионы в неактивное состояние, не оказывающее токсичного действия на рост растений. При повышении концентрации Ni, РЬ и As происходит усиление ответной реакции почвенной геосистемы. Снижение общей

"""........ЖШШШР|ЩГША •

„ ^..................................^

' х нионылсныщнм.

"'7ШШ

о,«. ___

Акхуиуляция в снежном покрове К1>Сс1>Сг>Ал>Г-Ь

Десорбция металлов в процессе таянии снега

Поверхностный сток

Мобилизация в речной стоке С<1> №> Сг> Ав> РЬ

Миграция металлов в | ионной (Сй2*, Сг", Аз1* )1 и взвешенной формах (

Депонирование металлов

в донных осадках ' Аз> №> С<)> Сг> РЬ

Десорбции из донных осадков в водную среду С<1» Аз> РЬ> Ы|> Сг

I Анаэробное преобразо-

I вание под влиянием [органического вещества

Аккумуляция в почвах С<1> №>Аз> СГ>РЬ Повышение рН почв

Образование металло-органических соединений №, РЬ, Аз, Сг

Реакции метилирования РЬ, Аб, N1,

РЕЧНАЯ ПОДСИСТЕМА

Восстановление

функций живого вещества

Достижение состояния неустойчивого равновесия почв, геосистемы

ПОЧВЕННАЯ ПОДСИСТЕМА

/Ингиби-> рование ферментативной

/Замедление^ природных

циклов углерода и . азота

»* Ш—► Ш-ч> и —

Рис. 1. Концептуальная модель динамического состояния техногенного ландшафта, находящегося под воздействием газопылевыброса РНЗ. Условные обозначения: 1 - прямые положительные связи; 2 - обратные положительные связи; 3 - обратные отрицательные связи; 4 - переход почвенной геосистемы к метастабильному состоянию

концентрации металлов достигается повышением их мобильности посредством реакций метилирования. Возникает противоречивая ситуация: почвенная геосистема, сохраняя биохимические функции живого вещества, нейтрализует свободные ионы токсичных металлов с образованием нетоксичных для роста растений металлоорганических соединений. Однако именно эти соединения, в особенности образованные реакцией метилирования, более токсичны (кроме Сг (III)) для гидробионтов, чем незакомплексованные ионы. Для кадмия комплексообразование с органическим веществом не характерно. Но из всех тяжелых металлов С<12+ наиболее доступен различным- микроорганизмам. Поэтому именно этот элемент в большей степени, чем N1 (II), РЬ (II) и Сг (III), ингибирует важнейшие функции почвенных микроорганизмов.

Техногенный биогеохимический цикл ведущих микроэлементов ГТС замыкает водная экосистема р. Режа. В условиях слабощелочной восстановительной обстановки в донных отложениях на щелочном барьере (Перельман, 1979; 1989) осаждаются Сг, N1, РЬ, Сс1; на восстановительном -Аб. Большую роль в сорбции Сг, № и РЬ играет органическое вещество. Сс1 и Аб связываются в основном алеврито-глинистой фракцией и осаждаются в донных отложениях, причем Аб под воздействием бактерий способен образовывать летучие и (или) нелетучие метилированные соединения. Концентрация металлов в донных отложениях сопровождается обратным процессом диффузионного оттока в водную среду, что является мощным источником вторичного загрязнения. Отношение содержания металлов в донных осадках к содержанию в придонном слое воды выражается рядом Сс!» Аэ> РЬ> №> Сг, причем интенсивность десорбции кадмия на порядок выше других типоморфных микроэлементов ГТС.

Наиболее подвижными микроэлементами ГТС в водной среде являются самые сильные токсиканты - кадмий, шестивалентный хром и соединения Аб3* (в т.ч. метилированного), так как эти металлы мигрируют преимущественно в растворенной форме.

Глава 4. СТАДИИ ТЕХНОГЕНЕЗА ЛИПОВСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

1. Прогрессивная стадия техногенеза. Характеризуется использованием ресурсов исходной геосистемы, рассеиванием, мобилизацией и преобразованием ресурсов ГТС в период с начала освоения Липовского месторождения силикатного никеля до момента ликвидации Липовского рудника (до 1991 г.).

2. Регрессивная стадия техногенеза. Характеризуется качественным ■изменением структуры ГТС и деградацией ресурсов после прекращения добычи никелевых руд (после 1991 г.).

Прогрессивная стадия техногенеза. Динамическое состояние ГТС определяется разработкой и последующим металлургическим переделом силикатных никелевых руд. Плохая обеспеченность местной рудной базой существующего с 1936 г. РНЗ стала причиной стихийного освоения

Липовского месторождения. В связи с крайней неоднородностью минерального состава силикатных никелевых руд главным условием реализации оптимальной схемы металлургического передела является усреднение руды как по содержанию никеля, так и по составу шлакообразуюших компонетнов и получение товарной руды, соответствующей техническим условиям (ТУ) шахтной плавки. Усреднение разнообразных типов руд достигается при предварительном проведении геолого-технологического картирования с выделением "синтезированного" технологического типа руд (Вершинин, 1993). При несоответствии состава руды ТУ нарушается технология шахтной плавки, ухудшаются производственные показатели, резко увеличиваются потери никеля с газопылевыбросом и отвальными шлаками. Выделенные при детальной разведке технологические типы руд (железис-тый - 19,1 %, магнезиальный - 19,3 %, кремнистый - 25,5 %, глиноземистый - 34,4 %, железисто-глиноземистый - 1,7 %), кроме железистых, ни по минимальным, и тем более ни по максимальным содержаниям шлакообра-зующих компонентов не соответствуют "усредненным" рудам. В связи с некачественной рудоподготовкой потери никеля только с отвальными шлаками (0,37 % вместо 0,129 %) были больше почти в 3 раза и составили в среднем 30 % от его содержания в руде.

Шахтная плавка является наименее эффективной из существующих способов металлургического передела гипергенных никелевых руд (Смирнов, Цейдлер и др., 1966; Технологическая минералогия..., 1988). Недостатки, такие, как значительный газопылевыброс, большие потери никеля с отвальными шлаками, высокий расход кокса и извлечение никеля в штейн путем сульфидирования, оказывают главное воздействие на геосистему. Из-за низкой эффективности шахтная плавка в мире практически не используется с 1958 г. (Никель-кобальтовая промышленность капиталистических стран, 1961, Вершинин, 1993). Наиболее эффективным способом металлургического передела является электроплавка на ферроникель. Этот способ реализован на крупных предприятиях "Ханна-Никель"(США), "Дониамбо" (Новая Каледония) и др., использующих богатые силикатные (кремнистые и кремнисто-магнезиальные) никелевые руды, характеризующиеся низким содержанием железа (Технологическая минералогия..., 1988). Исходя из соотношений шлакообразующих компонентов, для Липовских руд электроплавка на ферроникель более приемлема, чем шахтная плавка. В отличие от плавки в шахтных печах, элекгроплавка на ферроникель не содержит в технологии процессов сульфидирования металлов, а товарной продукцией является рафинированный ферроникель, в отличие от штейна-полуфабриката шахтной плавки, требующего сложной системы обогащения и очистки от серы. При электроплавке потери никеля с отвальными шлаками составляют 0,05-0,1 %. Очевидно, что последствия негативных техногенных преобразований в подсистеме г. Режа не были неизбежны. Они могли быть существенно сокращены при условии эффективного усреднения разнообразных минеральных типов никелевых руд либо устранены в случае изменения технологии металлургического передела.

За период существования рудника (1960-1991 г г.) отрабатывались только никелевые руды. Другие виды ресурсов Липовской подсистемы, включая новообразованные (кроме подземных вод), не были востребованы технологией (рис. 2). 80 % геохимических ресурсов никеля (всех ресурсов, включая забалансовые и некондиционные руды в пределах выработанного пространства карьеров) было рассеяно и мобилизовано в отвалах вскрыши и забалансовых руд месторождения, 20 % в виде промышленных запасов переработал РНЗ, из которых 1,2 % выброшено в атмосферу и 5,6 % составили потери с отвальными шлаками, причем большая часть никеля в шлакоотвалах находится в сульфидной форме. В штейн извлечено 13,2 % всех геохимических ресурсов никеля. Следовательно, на прогрессивной стадии техногенеза происходит главным образом рассеяние и преобразование исходных ресурсов геосистемы.

С пуском водовода при одновременном истощении запасов никелевой руды нужно было переориентировать Липовский рудник для использования водных ресурсов. В 1991 г. рудник ликвидирован, рекомендации по защите водозабора не выполнены.

Регрессивная стадия техногенеза. На регрессивной стадии техногенеза в связи с прекращением добычи никелевых руд и остановкой РНЗ изменилась структура ГТС. При этом изменение режима водоотлива и активизация самопроизвольных геодинамических процессов ведут к деградации ресурсов Липовской подсистемы (рис. 3).

До начала осушения карьеров уровень подземных вод находился на отметках +215-221 м. К моменту ликвидации Липовского рудника сформировалась воронка депрессии площадью около 30 км2 с нижней отметкой динамического уровня подземных вод + 85 м. Снижение объемов откачки (220 л/с в 1989 г.) до уровня потребления г. Режа (около 110 л/с) привело к резкому повышению динамического уровня подземных вод и затоплению карьеров. В 1996 г. глубина новообразованного озера в карьере 4-5 достигла 70 м, при отметке зеркала воды + 156 м. Наблюдения за уровнем воды в карьере 4-5, режимом водоотлива, химическим составом подземных и карьерных вод позволили установить прямую гидродинамическую связь озера карьера 4-5 с "верхним" кустом водозаборных скважин. Самопроизвольное затопление карьеров, регулярное поступление органического вещества с водосборных бассейнов (неопочвы, карстовые заполнения), геохимические процессы взаимодействия карьерных вод с водовмещающей средой и прямая миграция элементов к водозаборным скважинам приводят к постепенному ухудшению качества подземных вод. За счет развития биогеоценозов поступление питательных веществ с площади водосбора будет увеличиваться. В дальнейшем произойдет неизбежный переход карьерных озер в эвтрофную стадию развития (Дривер, 1985), что ускорит ухудшение качества подземных вод. Уже сейчас тенденции изменения некоторых качественных характеристик (№, С<3, МОз) свидетельствуют о деградации подземных вод и существовании реальной угрозы потери месторождения. Полностью локализовать влияние карьер-

ИСХОДНЫЕ РЕСУРСЫ ГЕОСИСТЕМЫ

Силикатный

ИПКЧМЕ.

Шерлова копь (цветные турмалины)

Бурый

уголь

ПОТРЕБЛЕНИЕ

' MSsariefä;:

Литовский рудник

Режский никелевый завод

Формирование карьеров {Геохимические ресурсы Ni-100%)

Вскрытие бортом карьера 4-5 карстовой воронки уг- и. листо-глиннстого состава Г

ко^адои

Самопроизвольное разрушение уступов, склоновые процессы

Формирование отвалов, Ni -80 %

Карьерный водоотлив (160-252 л/сек.)

Привлечение естественных ресурсов и запасов подземных вод

Оценка ресурсов подземных вод

Шшт 0ШМЮ ЬЩЩ-Щ

J аи^ш-хгатчеевскс

' Штейи.Л

Газопылевыброс, Ni- 1,2%

ШлЯКО(ткШ.1,

ч -

„Отаадм забалансовых

Внутренние и внешние отвалы вскрыши, Ni -79%

Рис.2. Схема рассеивания, переноса и мобилизации ресурсов ГТС (утолщенная рамка - рассеяние и перенос ресурсов силикатного никеля; темный фон - новообразованные ресурсы ПГС) на прогрессивной стадии техногенеза

Рис. 3. Модель регрессивной стадии техногенеза Липовского месторождения силикатного никеля (темный фон - технические процессы, светлый - природные)

ных водоемов на Липовский водозабор можно лишь при условии сухой консервации карьера 4-5.

В связи с тем, что более 60% материала, сосредоточенного в бортах карьеров и отвалах вскрыши, имеет преимущественно тонкодисперсный состав, существенное значение принадлежит самопроизвольным геодинамическим процессам, которые, с одной стороны, мобилизуют ресурсы Липовской подсистемы (техногенные россыпи), с другой, - приводят к "стиранию" геологической информации. Затопление карьеров вызывает дальнейшую активизацию самопроизвольных геодинамических процессов, связанных с потерей устойчивости бортов при их обводнении. В целях

сохранения информационных ресурсов рекультивация техногенного рельефа должна быть управляема.

Глава 5. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ РЕАБИЛИТАЦИЯ ЛИПОВСКОЙ ГТС

Если с остановкой РНЗ прекратилось негативное воздействие газопылевыброса на ландшафт г. Режа, то нарушение режима водоотлива и самопроизвольная рекультивация на Липовском руднике, напротив, ведет к деградации ресурсов Липовской подсистемы. Предлагаемая автором оптимизация структуры Липовской ГТС обеспечит сохранение, воспроизводство и рациональное использование ресурсов после выполнения следующих мероприятий:

1. Выполнение работ по защите подземных вод Липовсхого водозабора:

- понижение гидродинамического уровня подземных вод, ликвидация новообразованного карьерного озера в карьере 4-5;

- забутовка карьера 4-5 до отметки +120 м с перемещением горной массы из отвала вскрыши карьера 3 и южного борта карьера 7.

2. Осуществление сопутствующих мероприятий, связанных с горными работами по сухой консервации карьера 4-5 (без дополнительных денежных вложений):

- ландшафтно-парковая рекультивация в районе карьера 6-7;

- использование ресурсов угленосной толщи (бурые угли, оценка рубиноносности);

- вскрытие разведочного ствола шахты "Капитальная", погребенной под 20 - метровыми отвалами вскрыши.

3. Корректировка границ природно-минералогического заказника "Режевской" с учетом площади распространения воронки депресии подземных вод.

4. Разработка рабочего проекта Липовского геологического парка (ЛГП).

5. Реализация научных и образовательных программ в рамках Уральской летней минералогической школы.

Реализация предлагаемой автором схемы ресурсопользования в условиях действующей ГТС обеспечит сохранение и воспроизводство водных ресурсов; восстановление Шерловой копи, использование мраморов и бурого угля, оценку рубиноносности мезо-кайнозойских россыпей, захваченных карстовыми полостями; ландшафтно-парковую рекультивацию техногенного рельефа и создание Липовского геологического парка (рис. 4).

Ликвидация новообразованного карьерного озера в карьере 4-5. Для этого необходимо восстановить гидродинамический уровень подземных вод (+ 85 м). Общая производительность двух "кустов" водозаборных скважин (320 л/с) позволяет обеспечить требуемое водопонижение.

Защита подземных вод Лнповского водозабора

Понижение гидродинамического уровня под земных вод

Защита и воспроизводство водных ресурсов

Внедрение системы мониторинга подземных вод

Забутовка карьера 4-5 до отметки +120м. Обустройство маршруты* троп, точек обзора

Материал внешних отвалов вскрыши юж. борта карьера 7 Предотвращение активных склоновых процессов

1 Материал Вьтолаживание

] внутреннего отвала | вскрыши карьера 3 техногенного

рельефа

Вскрытие разведочного ствола шахты "Капитальна»"

Лааииафтно- парковая рекультивация

Воспр-во информационных. ландшафию-эстетических и биотических ресурсов

1

Создание л шеи стр; Липов геологическ ействую-/ктуры :кого ого парка

Рис, 4. Схема ресурсопользования в условиях действующей ГТС

Интенсивный водоотлив рекомендуется провести в зимний период, когда карьерные воды находятся в режиме замедленного водообмена, а промерзание почвы позволит исключить обратное поглощение сбрасываемых вод (30 л/с). При этом куст 5-й залежи, защищенный карбонатным барьером от влияния карьерных вод, необходимо использовать для водопотребления г. Режа, а "верхний" куст эксплуатировать на сброс. Десорбция "техногенного" никеля, сорбированного во время интенсивного водопонижения породами водоносного горизонта, по аналогии с богатыми рудами, оставшимися за контурами карьеров, будет иметь несущественное значение для качества вод Липовского водозабора. После выполнения мероприятий по сухой консервации необходимо организовать систему мониторинга за качеством подземных вод и режимом водоотлива. Величина водоотбора должна обеспечивать сухую консервацию карьера 4-5 и находится в пределах 160-252 д/с, в зависимости от водности года.

Экономические аспекты. Затраты на засыпку карьера в ценах 1990 г. составляли 1,09 млн.руб (Гипроникель, 1991). С учетом повышающего коэф. 3000 на 01.02.96 г. затраты на засыпку составят ~ 3300 млн. руб. Запасы воды составляют 160 л/с (576 м3/час). Потребление - 100 л/с (360 м3/час). Стоимость воды для Режевского потребителя на 01.02.95г. составляет 789 руб. за 1 м3. Годовое потребление Режа в этих ценах составит 2500 млн. руб. Годовой неиспользованный резерв потребления воды равен 216 м3/час, или 1500 млн.руб.

Минимальные ресурсы цветного турмалина Шерловой копи составляют 16,7 кг, в том числе кондиционного (ограночного) - 3,5 кг. Стоимость ресурсов цветного турмалина оценивается в 136000 S в коллекционном и ограночном сырье, или 223500 $ в коллекционном сырье и ограненных камнях (соответственно 748 и 1300 млн. руб.). Стоимость добычи 1 г турмалина подземным способом в ценах 1970 г. составляла 2,16 руб. В ценах на 01.02.96 г. с применением повышающего коэф. 5000 стоимость добычи 16700 г составляет 180360 тыс.руб. (32800 $). Предполагаемый минимальный доход по месторождению от 100000 $ (в сырье) до 200000 $ (в сырье и огранке), или 550 и 1100 тыс. руб. соответственно.

Итого вложения составят 3600 млн.руб. (в т. ч. разработка рабочего проекта ЛГП - 300 млн.руб.) с окупаемостью 5,5 года. Годовой размер платы за кредит войдет в стоимость воды и составит из расчета 200 руб. за 1 м3 - 630 млн. руб. 100 млн. руб. будет возвращено за счет работ на лепидолит-рубеллитовом месторождении. С учетом положительных результатов геолого-разведочных работ на рубин, увеличением потребления воды г.Реж и использования бурых углей сроки окупаемости вложений могут сократиться до 4 лет.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В течение более чем 30-летней эксплуатации Липовского месторождения силикатного никеля в ГТС происходили процессы рассеяния, переноса, мобилизации и преобразования вещества. На всех этапах преобразования вещества ГТС увеличивает токсичность Сг. Ав и Сс1, вовлеченных в техногенную миграцию при металлургическом переделе никелевых руд Липовского месторождения. В шлакоотвалах никель находится преимущественно в сульфидной форме. Элементарный никель, преобладающий в газопылевыбросе РНЗ, обладая высокой активностью, сорбируется взвешенными в воздухе пылевыми частицами, а его поступление через дыхательные пути может быть главной причиной присутствия в организме городских жителей. Поэтому именно в форме аэрозолей никель наиболее токсичен для человека. На прогрессивной стадии техногенеза ГТС вовлекает в техногенный биогеохимический цикл не свойственные природной системе халькофильные элементы, одновременно усиливая природную геохимическую специализацию никеля 1! хрома и переводя их в разряд "избыточных". При избыточном поступлении в почвы тяжелых металлов происходит усиление ответной реакции почвенной геосистемы. Снижение общей концентрации металлов достигается повышением их мобильности посредством реакций метилирования. Возникает противоречивая ситуация: почвенная геосистема, сохраняя биохимические функции живого вещества, нейтрализует свободные ионы токсичных металлов с образованием нетоксичных для роста растений мегаллоорганических соединений. Однако именно эти соединения, в особенности образованные реакцией метилирования, более токсичны (кроме Сг (III)) для гидробионтов, чем незакомплексованные ионы. Поэтому для реальной оценки поведения тяжелых металлов в ГТС и их токсичности важно знать формы их нахождения - окисленные или восстановленные, хелатированные, метилированные и взвешенные. Только знание форм позволит оценить токсичность того или иного металла. С этой точки зрения техногенный ландшафт г. Режа представляет собой своеобразный "полигон" для изучения различных форм миграции и депонирования Сг, Ав и Сс1.

На регрессивной стадии техногенеза в связи с истощением запасов силикатных никелевых руд прекратил существование Липовский рудник, остановился РНЗ. Но в подсистеме г. Режа компоненты техногенного ландшафта - шлакоотвалы и донные отложения р. Реж остаются мощными источниками вторичного загрязнения, поэтому необходимо в первую очередь утилизировать шлакоотвалы, используя их в качестве сырья в строительном деле.

Если изменение структуры ГТС характеризуется прекращением негативного воздействия газопылевыброса на ландшафт г. Режа, то изменение режима водоотлива, активизация самопроизвольных геодинамических процессов, напротив, ведет к деградации ресурсов Липовской подсистемы. Выполнение мероприятий по защите месторождения подзем-

гз

ных вод Липовского водозабора в сочетании с проведением ландшафтно-парковой рекультивации в районе карьера 6-7, использованием ресурсов угленосной толщи (бурый уголь, оценка рубиноносности) и цветного турмалина, разработкой и внедрением проекта Липовского геологического парка обеспечит сохранение, воспроизводство и рациональное использование ресурсов ГТС при окупаемости затрат в течение 5, 5 лет.

Исследуемая ГТС принадлежит к классу открытых систем и связана со структурой более высокого порядка - геотехносферой Урала, имеющей ярко выраженную халькофильную специализацию (Emiin Е., et al, 1996), не только территориально, но и потоками природного (воздушные массы, поверхностные и подземные воды) и технического вещества (пиритный и флотационный концентрат Губахинского и Башкирского комбинатов), что определяет существование парадоксальной техногенной ассоциации Ni, Cd и As в ее природных компонентах.

Список основных работ автора по теме диссертации:

1. Волков С.Н., Емлин Э.Ф., Кецко О.Г. Город Реж и его окресности: природа, техника, человек. - Реж-Екатеринбург, 1992. - 151 с.

2. Емлин Э.Ф., Кецко О.Г. Национальный парк "Самоцветная полоса Урала". // Охраняемые природные территории, проблемы выявления, исследования, организации систем.- Пермь, ПГУ, 1994. Т. 2. С. 168-170.

3. Кецко О.Г. Экологическая реабилитация Липовской геотехнической системы // Уралэкология - 96. Проблемы экологии и окружающей среды. Екатеринбург, 1996. С. 16-17.

4. Кецко О.Г. Техногенез Липовского месторождения силикатного никеля в контексте эволюции Режевской геотехнической системы. // Горный журнал. Изв. вузов, 1996. - № 8-9. С. 149-161.

5. Кецко О.Г., Волков С.Н., Каинов В. И. Оптимизация ресурсопользования на регрессивной стадии техногенеза Липовского месторождения Н Известия УГГГА. Сер.: Геология и геофизика. Вып. 5, 1996. С. 158-162.

6. Emiin Е., Voikov S., Ketsko О. Geotechnosphere of Urals: evolution and limits to growth. //Abstracts of 30th IGC. China, 1996. Vol. 3, p. 421.