Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Техногенные ландшафты, их восстановление и рациональное природопользование (на примере Грузии)

ВАК РФ 11.00.01, Физическая география, геофизика и геохимия ландшафтов

Автореферат диссертации по теме "Техногенные ландшафты, их восстановление и рациональное природопользование (на примере Грузии)"

АКАДЕМИЯ НАУК ГРУЗИНСКОЙ ССР ИНСТИТУТ ГЕОГРАФИИ имени ВАХУИТИ БАГРАТШШ

На правах рукописи

ДАВИТАЯ Этери Филипповна

УДК 911.2*551.^«561.5(479.2)

ТЕХНОГЕННЫЕ ЛАНДШАФТЫ, ИХ ВОССТАНОВЛЕНИЕ И РАЦИОНАЛЬНОЕ ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕ (на примере Грузии)

Специальность II.00.01 - физическая география,

геофизика и геохимия ландшафтов

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Тбилиси - 1990

работа выполнена в лаборатории ландшафтоведения института географии им.вахушти Баграгиони АН грузинской ССР.

Научный руководитель - заслуженный деятель науки ГССР,

доктор географических наук, профессор д.Б'.Ухлеба

Официальные оппоненты: член-корреспондент АН ГССР, "профессор Т.Ф.урушадзе

кандидат' ге<$графических наук, доцент л.Ц.Санеблидзе

Ведущая организация - Тбилисский государственный университет

им.И.Джавахишвили

Защита состоится /УСХЯо'О-Я 1990 г. в " часов

на заседании специализированного совета д 007.20.01 по присуждению ученых степеней по географическим наукам в институте географии ии.Вахушти Багратиони АН ГССР по адресу! 380015, Тбилиси, ул.Зои рухадзе, I.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института географии им.Вахувти Багратиони АН ГССР.

о

Автореферат разослан " 1% * огг> ^070^1990 г.

ученый секретарь специализированного совета, . .

кандидат географических наук А^^' уКл.Б.Микеладзе

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ '

Актуальность проблемы, в эпоху научно-технического прогресса, взаимодействие человека и среда выходит из локальных границ и приникает глобальный характер, что ставит общество перед серьезной жизненной проблемок - охраной природы и рациональный использованием природных ресурсов. Особую остроту эта проблема приобретает в горных регионах, где сильно расчлененный горный рельеф, интенсивное развитие современных природных процессов и др. определяет характер трансформации отдельных природных компонентов и природно-территори-.альннх комплексов (ПТК) в целом, в результате чего образуются различные модификации антропогенных ландшафтов, среди последних широко распространены техногенные ландшафты. В процессе их формирования в течение сравнительно короткого промежутка времени коренные изменения испытывают не только отдельные компоненты, но и ландшафты в целом.

В Грузии в результате добычи полезных ископаемых нарушены и практически выпали из сельскохозяйственного оборота приблизительно ¿(ООО га земли. Если принять во внимание, что стоимость I га плодородной земли в республике превышает 20-25 тыс.руб., то легко понять, какое важное значение приобретает изучение ландшафтов, нарушенных деятельностью человека, в частности разработка вопросов исследования техногенных геокомплексов.

Цель и задачи исследования, целью райоты является выявление общих закономерностей возникновения, развития и восстановления (рекультивации) техногенных комплексов в горнодобывающих регионах Грузии. Для достижения намеченной цели потребовалось решение следующих задач:

1. выявление и крупномасштабное картирование фоновых (доэксплувл-тационных) ландшафтов окрестностей крупных горнорудных объектов.

2. Изучение местных проявлений антропогенного воздействия в формировании техногенных ландшафтов.

3. разработка принципов классификации и методов исследования техногенных ландшафтов.

ландшафтно-экологкческий анализ окрестностей горнорудных-

и

объектов и выделение экологических зон.

5. Изучение физико-географических аспектов восстановления техногенных ландшафтов и выявление особенностей рекультивации отдельных горных регионов.

6. Составление крупномасштабных ландшафтных (природных и техногенных) и компонентных карт для основных регионов горнодобывающей промышленности Грузии.

7. Разработка соответствующих выводов и рекомендаций с целью восстановления и оптимального использования техногенных ландшафтов.

Научная новизна. Представленная диссертационная работа является первой попыткой специального комплексного исследования техногенных ландшафтов горных регионов Грузии. получены новые научные результаты, из которых следует отметить следующие:

1. впервые проведено крупномасштабное (1:25 ООО) картирование природных (фоновых) и техногенных ландшафтов окрестностей основных горнорудных месторождений Грузии.

2. выявлены физико-географические факторы, способствуйте восстановлению техногенных ландшафтов, а также ландшафтообразувдих компонентов окрестностей чиатурского месторождения марганца. Методом многофакторного регресионного анализа с применением ЭВМ впервые был установлен характер зависимости между временным фактором биологической рекультивации и физико-географическими факторами, зависимость эта представлена в виде аналитического изображения,

3. В окрестностях основных горнорудных объектов Грузии (чиатур-ское месторождение марганца, маднеульское барито-полиметалдическое

и кваисинское свинцово-цинковое месторождения) ландшафтно-геохимическими методами исследования впервые были изучены и выделены ланд-шафтно-экологические зоны, а также установлены закономерности функционирования и динамики техногенных ландшафтов.

Ц. Намечены некоторые научно обоснованные мероприятия в целях ослаблейия интенсивности антропогенного процесса и дальнейшего управления им.

Практическое значение работы, основные результаты диссертации методического к аналитического характера могут послужить основой для раскрытия общих закономерностей динамики и функционирования современных техногенных процессов. Они могут также быть использованы

для полноценного прогнозирования и разработки необходимых мероприятий в целях сохранения устойчивости природных комплексов в кризисных экологических ситуациях и проведения рекультивационных работ в районах горнодобывающей промышленности Грузии. Основные положения и рекомендации, сформулированные в работе, могут также найти применение при инженерно-геологических поисковых работах и планировании новых карьеров и месторождений в тех же районах.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы были доложены на научных сессиях Института географии им.вахушти Ба-гратиони АН ГССР (I9B5-I988), научных семинарах того же института (1986, 1987, 1988), на заседаниях секции физической географии географического общества ГССР (1988), на всесоюзном координационном совещании по вопросам экологии в г.Тирасполе (1988).

Отдельные вопросы диссертации в виде тезисов и статей (8 наименований) опубликованы в союзных и республиканских изданиях (список прилагается).

Структура и объем работы, диссертация состоит из введения, семи глав, общих выводов и рекомендаций} прилагается список использованной литературы, включающей 180 наименований на грузинском, русском и иностранном языках. Общий объем работы 157 страниц машинописного текста.

В работу входят 14 схематических карт, 8 графических изображений (разрезы, профили), 20 тайлиц и фотоиллюстрации.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ .

во введении рассматривается актуальность проблемы и обосновывается выбор теш, определены цель, задачи, научная новизна и практическое значение работы. . ■

Глава первая - "история исследования техногенных ландшафтов". В ней дается обзор современного состояния изученности проблемы, техногенные ландшафты на сегодняшний день как по союзу, так и в Грузии, .изучены недостаточно и односторонне, в основном они рассматриваются на фоне других вопросов.

Территория Грузии населена и освоена с незапамятных времен. Поэтому для нее характерно широкое распространение антропогенных ландшафтов разного генетического ряда. Однако Грузия в этом отношении все же недостаточно изучена, хотя отдельными авторами и ведомствами собран определенный материал по отдельным компонентам техногенных ландшафтов.

Что касается комплексного исследования собственно техногенных ландшафтов, то за последнее время оно ведется по трем основным направлениям: геоморфологическое (девдариани, 1954} Гонгадзе, 1983, 1986),' геоботаническое (гогахишвили, 1963; гюторина, 1975; Колесников, 1975} Долидзе, 1985, 1989') и ландшафтное (Мильков и др., 1972, 1975} Уклеба, 1981, 1983).

Представленная диссертационная работа является первой попыткой обобщения специального комплексного исследования техногенных ландшафтов грузин.

Глава вторая - "Физико-географический анализ крупных горнорудных объектов Грузии". Подробно рассматриваются'физико-географические особенности некоторых крупных горнорудных регионов Грузии.

Слокностьв и многообразием природы Грузии обусловлены богатство ее недр металлическими, неметаллическими, теплоэнергетическими и другими ресурсами.

Согласно принципам природно-антропогенной совместимости, в структуре и динамике неоландшаф'тов (в данном случае техногенных ландшафтов) прослеживается явные следы предшествующих природных ландшафтов. Для исследования и оптимизации техногенных ландшафтов необходимо наличие исходного эталона. Именно таким эталоном приняты фоновые (предшествующие) ландшафты, поэтому прежде чем коснуться вопросов исследования техногенных ландшафтов, рассмотрены физико-географические особенности некоторых крупных горнопромышленных регионов Грузии, в частности, чиатурское месторождение марганца., Ткибульское и ткварчель-ское каменноугольные, ыаднеульское барито-полиметеллическое и кваисин-ское свинцово-цинковое месторождения, а также Деканское месторождение бентонитовых глин.

В главе де:-?1 подробная характеристика ландшафтообразувдих факторов (структурно-геологические условия, орография, особенности кли-

мата и гидрографии, почвы и растительный покров) вышеперечисленных районов. Анализируются "механизм" антропогенной трансформации основных природно-территориальных комплексов и изменения современных экзодинамических процессов.

На основе полевых исследоваяий и использования литературного и картографического материалов проведено крупномасштабное (1:25 ООО) картирование природных (фоновых) ландшафтов территорий отдельных горнопромышленных районов.

Глава третья. - "формирование техногенных ландшафтов и роль антропогенного фактора в образовании геокомплексов". В ней рассматриваются вопросы формирования антропогенных, в частности, техногенных ландшафтов в разных природных условиях под влиянием горного барьерного эффекта (Махсютов, 1977). последний, в сво» очередь, выражен экспозицией и показателями абсолютной высоты, степени расчлененности рельефа, климатическими и др. самый сильный и сложный барьерный эффект на рассмотренных объектах отмечен в окрестностях чиатурского месторождения марганца. Исходя из всего вышеизложенного при исследовании техногенных ландшафтов горных регионов необходимо учитывать, величину барьерного эффекта.

В результате хозяйственной деятельности человека степень изменения ландшафта, наряду с другими факторами, находится в большой зависимости от продолжительности и интенсивности эксплуатации месторождения.

Среди объектов исследования садам высоким уровнем изменения ландшафтов отличается чиатурский регион, под влиянием техногенного воздействия здесь оказываются почти все микроландшафта и виды ландшафтов. Из них самую высокую степень изменения претерпели два вида« крутые склоны низкогорья с дубово-грабовыми лесами на смытых, малогумусовых бурых лесных почвах и низкогорное холмистое плато с дубово-грабовыми лесами на серых и дерново-карбонатных почвах, интенсивность воздействия горнодобывающих работ в чиатуре в ¡й раза выше интенсивности воздействия природных процессов (гонгадэе, 1986).

Техническое воздействие на ландшафты вызывает, в первую очередь, нарушение природных поверхностей и образование новых форм рельефа, таких как? антропогенно-денудационные карьеры, влтропогенно-аккуиу-

лягивные земляные отвалы, траншей, терриконы, дамбы, провалы и т.д., которые являются основой для формирования соответствующих новых ыикроландшафтов.

При подземной добыче полезных ископаемых образуются подземные пустоты, т.н. промышленные карсты - провалы,, сдвиги, впадины и др. (их общая протяженность только в чиатуре превышает 160 км), образование пустот вызывает.на поверхности просадку грунта и широкое распространение оползней и обвалов (тинтилозов, 1960). Особенно интенсивно развиты эти процессы в Чиатуре (зоди, дарквети, ргани), тки-були (мухнари, Сабиласури), в окрестностях Цихисубани и др.

Несмотря на большой ущербу наносимый оползневыми явлениями населению и сельскому хозяйству, в исследуемых регионах до настоящего времени не проводилось ни одного, даже элементарного противооползневого мероприятия. Одним из эффективных мероприятий по снижению активности и интенсивности оползневых и эрозионных процессов в техногенных ландшафтах, по нашему мнению, является подбор оптимального соотношения между высотой и углом наклона отвального комплекса. Получены рекомендуемые величины углов наклона, при которых водная эрозия на склонах отвалов и терриконов почти исключена, по степени эрозии в каждом горнорудном регионе выделены четыре группы эродированных территорий! слабая, средняя, сильная и очень сильная. Разработаны и рекомендованы соответствующие агропромышленные мероприятия, в целях ослабления интенсивности антропогенного процесса, от которого в основном зависит преобразование техногенных ландшафтов в природно-техногенные и вообще дальнейшее управление этим процессом, намечен ряд научно обоснованных мероприятий. ,

Глава четвертая - "Методы и принципы исследования техногенных ландшафтов", в ней дается аналитический обзор работы по вопросам методики изучения техногенных ландшафтов, придерживаясь принципа при-родно-антропогенной совместимости (Мильков, 1972) и мнения большинства ландшафтове до в (Куракова, рябчиков, 1967} Федотов, 1972,* укле-ба, 1983 и др.) о том, что каждый видоизмененный ландшафт формируется в недрах и на базе природных ландшафтов, нами использованы традиционные и сов^(пенные специфические способы и методы исследования как природных, так и антропогенных комплексов.

Одним из наиболее значительных и надежных методов нами признан и применен метод полевой съемки ландшафтов, в результате многолетнего экспедиционного изучения площадных, типичных (узлопых) участков, на каждом горнорудном объекте выявлены фоновые и техногенные ландшафты разного генетического происхождения. С помощью картографического метода (наложение и сравнение отраслевых географических топокарт) произведено крупномасштабное картирование в виде карт, схем, характерных профилей и т.д.

С целью более точного и детального изучения динамики антропогенных процессов осуществлено дешифрирование аэро<К>томатериалов некоторых типичных участков изучаемого региона. Для исследования тенденции динамики, функционирования и прогнозирования природных и техногенных комплексов нами были использованы исторический (ретроспективный) метод, с помощью которого получены ценные и необходимые данные о состоянии и динамике палеоландшафтов. Однако для структурно-динамического изучения современных техногенных ландшафтов требуется более глубокий анализ механизма их функционирования и динамики, для чего наряду с традиционными были использованы и современные (геохимический, математический) методы исследования.

для определения продолжительности рекультивации техногенных ландшафтов был использован метод математической статистики. С помощью ЭВМ были получены многочисленные заслуживающие внимания результаты.

Техногенные ландшафты, в отличие от других ландшафтов антропогенной модификации, характеризуются активной миграцией биогенных и минеральных веществ. Исходя из этого, основным специфическим методом их исследования является геохимический метод, на. основе которого был произведен ландшафтно-зкологический анализ некоторых горнопромышленных объектов ррузии.

■ Глава пятая - "некоторые вопросы классификации техногенных ландшафтов". в этой главе рассмотрены различные схемы классификации антропогенных ландшафтов по Ф.Милькову (1973), А.Гябчикову (1972), Н.Ахтыр-цевои (1977) и д.уклеСа (1983). С учетом данных вышеуказанных авторов, а также используя результаты собственных исследовании, автор для каждого изученного района по регионально-зональному признаку природных условий, степени и характеру антропогенного воздействия, про-

" долкительности эксплуатации и современного состояния ландшафтов выделяет четыре основные категории техногенных ландшафтов: I. Ландшафты с полностью уничтоженным почвенный покровом и частично nzr-рушенным иллювиальным горизонтом (дорожные насыпи, рекультивированные после эксплуатации нерудных ископаемых.ландшафты и прилегающие к ним территории), 2. Карьеры, карьерные террасы, траншеи, "промышленный карст" и-др. характерна интенсивность поверхностной эрозии, высокая цементирующая способность, недостаток питательных веществ, а иногда наличие токсических. 3. Ландшафты, образовавшиеся под косвенным воздействием антропогенного фактораэрозионные микрофорыы, оползни, обвалы на отвальных комплексах, бортах карьеров и выработках. 4« Ландшафты с преобладанием аккумулятивных форм рельефа - отвальные комплексы пустой породы и терриконы (в основном в окрестностях Чиатуры, Ткибули и Ткварчели). Последние отличаются большой скоростью восстановления, высокой токсичностью (особенно на терриконах) и, что самое главное, напряженностью экологических факторов.

Глава шестая - "лаядшафтно-экологическиа анализ горнорудных объектов", как и последующая, является основной. В ней анализируются экологические проблемы охраны природы, обусловленные геохимическим функционированием геокомплексов, подвергшихся техногенезу. Геохимические особенности природных комплексов являются одним из определяющих факторов ландшафтно-экологической ситуации горнорудного региона.

Функционирование ПТК и их по следующая динамика в значительной мере определены характером миграции в них минеральных и биогенных веществ, в результате активного антропогенного воздействия на каждый компонент природного комплекса образуется особая модификация ландшафта (техногенная), которая, со своей стороны, обусловливает впоследствии качественно новый характер миграции элементов и формирование ситуации, экологически отличающейся от прежней.

При оценке экологического состояния окрестностей горнорудных объектов необходимо учесть показатель запыленности воздуха, вызванный взрывами в карьерах и движением транспорта. Его средняя величина в исследуг щх регионах часто превышает 500 мг/м3 в сутки (предельно хе допустимая норма всего лишь 0,15 мг/м3).

Одной из значительных стэрон геохимического функционирования ландшафтов является химический состав поверхностных и подземных вод рудоносных участков. Именно вода является той системой, посредством которой техногенные соединения мигрируют на значительные расстояния и загрязняют даже те территории, которые не подвержены техногенезу.

рассеяние химических элементов в рудоносных районах Грузии и особенно их концентрация определяются как особенностями металлогении отдельных провинций и зон, так и их физико-географическими условиями.

С целью оценки экологической ситуации по признаку геохимических особенностей и связанной с ними загрязненностью среды произведена группировка исследуемых горнорудных регионов по трем высотным ландшафтным зонам (типам):

I. Горно-леснне и горно-луговые ландшафты высокогорья с сильно расчленным рельефом и влаяяым субтропическим климатом.

П. Горно-лесные и вторичные горно-луговые ландшафты среднегорья с умеренно влажным- субтропическим климатом.

И. горно-лесные ландшафты низких гор и предгорий на бурых лесных и дерново-карбонатных почвах с влаяным субтропическим климатом.

дандшафтно-геохимический анализ исследуемых регионов на уровне более низких (вид, микроландшафты) таксономических единиц ПТК нам не удался, так как для этого требовалось более крупномасштабное и детализированное исследование, такими возможностями на данном этапе мы не располагали.

В первой высотной ландшафтной зоне рассмотрены геохимические особенности подземных вод и почв кваисинского свинцово-цинкового месторождения в основном по данным б.Зауташвили (1963, I984). Изменения химического состава подземных и рудничных вод характеризуются здесь ростом количества сульфат-ионов (120 мг/л и более). Что касается непосредственно рудных элементов (2Ta,Pê) - экологически весьма опасных ингредиентов, то благодаря их химической природе в рудничных водах они либо полностью отсутствуют, либо содержатся в незначительных количествах. Невелик и ареал их рассеяния, всего 50-100 м.

В результате исследования установлено, что экологическое сос-

тояние исследуемого региона обостряется тем, что до последних лет для обогащения руды кваисинского месторождения используется токсический циановый газ, в результате высокой концентрации которого сильно загрязняются ландшафты, прилегающие к месторождению, в частности такой их элемент, как воды р.джеджоры.

К следующей ландшафтной зоне отнесено Маднеульское барито-по-лиметаллическое месторовдение. до начала эксплуатации в окрестно- • стях исследуемого объекта процессы окисления были выражены слабо и мало влияли на химизм подземных вод. В настоящее время эти процессы стали весьма интенсивными и рудничные Ьоды соответственно обогатились тяжелыми (/¿п,Рё, Си) и сопутствующими им металлами (Яс^гЛв, Бп и др.). Высокое содержание продуктов окисления в рудничных водах оказывает сильное воздействие на химический состав фоновых и ореольных вод. х

По данным гидрогеохимических исследований более позднего периода (Б.Зауташвили, 1984) выясняется, что в результате расширения эксплуатации процессы окисления стали интенсивней и содержание сульфат-ионов в подземных водах достигло 346^+ мг/л (ареал их миграции 2-2,3 км от рудного тела), а Си и повысилось до 80 мг/л (предельно допустимая норма - 0,01). РН решен 2,6. Все это говорит о том, что создавшаяся ситуация представляет опасность для биоценоза водной средн.

Исследование геохимйческих особенностей ландшафтов окрестностей Маднеульского местороздения ясно указывает на зональный характер их химического состояния, что вместе со всеми остальными факторами послужило основой для лаидшафтно-экологического деления этого региона.

В Ш ландшафтной зоне рассмотрены геохимические освоенности одного из наиболее значительных горнорудных регионов Грузии - чиатур-ского месторождения марганца, где на сегодняшний день все еще со всей остротой стоит экологическая проблема.

Одним из наилучших индикаторов геохимического состояния ландшафта является почва, она фиксирует контур загрязнения и как отражение эффекта многолетнего воздействия антропогенного фактора способствует изучению динамики процессов, происходящих в ландшафтах.

Ввиду* широкого распространения карьерно-отвальных комплексов

в Чиатурскон рудоносном районе основное значение в геохимической функционировании почв имеют сульфат-хлориды и нитрат-ионы, это определило формирование качественно нового состояния почв, как пока-, зали исследования (Зауташвили, 1984), во всем почвенном профиле двадцатилетних отвальных комплексов, обогащенных рудными элементами, быстро нарастает кислотность (до 3,5-4,0), разрушаются почвенные коллоиды, сравнительно подвижными становятся поглощающие комплексы, из гумусового горизонта интенсивно выносятся кальций и магний, а вместо них происходит концентрация основных рудных компонентов -и Си.

В более молодых, 5-10-летних, отвальных комплексах, техногенная геохимическая трансформация менее ощутима; не отмечается высокая концентрация рудных элементов, показатель кислотности (рц) в пределах нормы и почвенная реакция приближается к нейтральной. Особенно активны эти процессы в почвах 20-30-летних отвальных комплексов на глубине до 30-40 см. РН здесь колеблется в пределах 3,5-4,0, а содержание гумуса не превышает 2%.

учитывая вышесказанное, можно заключить, что комплексы, сформировавшиеся в результате длительного воздействия техногенеза, очень устойчивы. Они ухе приспособились к окружающей среде и находятся с ней в согласии, в таких случаях восстановление ландшафтов в первичном виде затруднено, а зачастую и невозможно.

С целью выявления аномального уровня концентрация химических элементов (Сорокина, 1983) нами вычислен коэффициент концентрации (Кс), которые дает определенное представление о качественной и количественной оценке геохимической ассоциации рудоносного региона, а для общей количественной оценки аномальных уровней для каждого объекта вычислен суммарный показатель загрязненности (по Саэти). в результате было установлено, что самые высокие показатели загрязненности характерны для зон непосредственной добычи руды (приблизительно в радиусе 6-7 кы). Такал же закономерность наблюдается и при анализе вод рек квирилы и риони, от рудного тела до устьев этих рек.

Таким образом, в результате анализа геохимических особенностей поверхностных и грунтовых вод, почв и атмосферного воздуха ландшафтов, прилегающих к исследуемым месторбжденияи, можно заключить, что в любом рудоносном регионе в результате техногенного воздействия ви-

доизменяются как отдельные компоненты, так и комплексы в целом и ухудшается ландагфтко-экологические ситуации. Наивысшая концентрация химических элементов отмечена непосредственно в зоне добычи руды. в последующих ареальных зонах активность химических элементов низка, они обеднены также ингредиентами. В отдельных горнорудных регионах автором выделены три основные лаядшафтно-экологические зоны: I. Экологически опасная зона, со значительной интенсивностью загрязнения и сильно выраженными зонально-комплексными аномалиями (ареаль-ные зоны I ряда миграции рудных элементов, заброшенные карьеры и 20-25-летние отвальные комплексы). П. экологически менее опасная зона, со средней интенсивностью химического загрязнения и локально-комплексными аномалиями ,(природно-техногенные и частично рекультивированные ландшафты), и. экологически потенциально опасная зона, с незначительной интенсивностью химического загрязнения, со слабо аномальным малокоипонентным составом (действующие карьеры, новые формы отвальных комплексов и разведочные участки).

рлава седьмая - "рекультивация техногенных ландшафтов и ее фиг зико-географические аспекты", в условиях малоземелья и развитого многоотраслевого сельского хозяйства Грузии особое значение приобретает рациональное решение вопросов рекультивации нарушенных техно-генезом ландшафтов.

В Грузии нарушенные горнодобывающей промышленностью ландшафты, нуждающиеся в рекультивации, особо широко распространены в чиатур-ском регионе.Цо характеру нарушенности и особенностям рекультивации их можно разделить на три категории: I. ландшафты, нарушенные в результате добычи руды открытым способом. 2. Ландшафты, образованные подземной разработкой месторождения. 3. резервные участки.

При технической рекультивации любых ландшафтов особое значение придается характеру образования отвальных комплексов и их морфомет-рическим показателям, для" Чиатурского месторождения марганца характерны грунты разного свойства и состава, судя по их физическим и химическим свойствам можно заключить, что здесь (мгвимеви, Дарквети, Сарквелетсубани) встречаются как пригодные для рекультивации (песчаники, глины), так и непригодные (скалистые, фитотоксичные грунтовые, с повышенной кислотностью, засоленные, с высоким содержанием тяжелых •

металлов и др.) породы.

Как показали исследования, тал, где отвальные комплексы представлены глинистыми песчаниками, вполне возможно успешное проведение обоих этапов (техническая, биологическая) рекультивации (гогатияви-ли, 1963). для примера в диссертации приведена краткая характеристика и физико-химический анализ почв и отвальных грунтов сарквелет-субанского и зодского карьеров Чиатурсхого месторождения марганца.

Как показал анализ проб грунтов вышеотмеченных карьеров, в результате техногенного воздействия грунтовые породы в достаточной степени нарушены и деградировали; содержание гумуса во всем горизонте незначительно и составляет 0,17-0,3^, РН ниже нормы - '»,4-6,2. В природных же почвах содержание гумуса в пределах нормы (1,85-1,!йО, а реакция (рн) нейтральная и ниже 7,0-7,9 не опускается, сравнительный анализ почв и грунтов выявляет" сходство последних с природными почвами, что указывает.на их потенциальное плодородие и возможность успешной рекультивации.

Второй, окончательный этап рекультивации осуществляется в основном посредством озеленения, террасирования склонов, частичной мелиорации и другими способами, поскольку биогенный компонент ландшафта более динамичен и обладает способностью быстрой саморегуляции, то в качестве теоретической предпосылки биологической рекультивации следует принять биогеоцелотщшый принцип, там, где токсичность грунто.в на поверхности не отмечена, сельскохозяйственная рекультивация вполне возможна без селекции и химической мелиорации. При этом широко можно использовать бобовые и злаковые многолетние травы.

рекультивация ландшафтов, нарушенных в результате горнорудных разработок на территории ткибульского месторождения каменного угля, на данном этале почти не производится, разумеется, это обстоятельство наносит большой ущерб земельному фонду района и сильно ухудшает ланд-шафтно-экологическую ситуацию.

Рекультивационные работы не проводятся также на территории Тквар-чельского месторождения по причине немногочисленности нарушенных открытой разработкой площадей. К тому же, извлеченная пустая порода ссыпается непосредственно в глубокие ущелья р.Галидзги и ее притоков, поэтому отвальные комплексы и терриконы имеют ограниченное распро-

охранение, влажный субтропический климат района также способствует ускорению процесса самовосстановления биокомпонентов на карьерах и отвальных комплексах, которые постепенно покрываясь растительностью, внешне почти не отличаются от прилегающих территорий.

На Цаднеульском месторождении ситуация иная, сложность и своеобразие рекультивации и связанных с ней процессов определяются неблагоприятными свойствами отвального субстрата и своеобразием поч-венно-климатических условий среднегорных лесных ландшафтов восточной Грузии, в частности геологическими оеобенностями (мощность и характер вскрышных пород), морфометрическими показателями рельефа (горизонтальная и вертикальная расчлененность, величина угла наклона), микроклиматическими и эдафическими (мощность гумусового горизонта, РН почвы и др.) факторами, площадью и объемом отвальных комплексов и их физико-химическими свойствами, а такхе разностью проектных и поверхностных величин измерений рельефа и др.

Использовав метод многофакторного регрессионного анализа (Драй-нер, Смит, 1986) для оценки продолжительнос!и рекультивации нарушенных ландшафтов чиатурского месторождения марганца, на основе эмпирических данных и материалов из соответствующих литературных источников с достаточно высокой статистической надежностью нами для исследуемого региона установлена следующая зависимость: 3 = 0,0044^, + 0,039.20^ +-0,00бл3 ^ 0,0601x^-0,270+ + 0.55&7 Х6-О,НобХ7+СгССЪХх-*-0,О0ггх3 ьО, 00 35", где: у - продолжительность рекультивации (результирующий фактор), объясняющие же факторы: X, - мощность вскрышных пород (м), хк _ горизонтальная расчлененность поверхности (км/км2), эс3 - вертикальная расчлененность поверхности (к/км2),^ - угол наклона поверхности (гр-1Д.), - мощность гумусового горизонта почвы (см),ЛГ6 - рн почвы, Х7 - максимальная разность поверхностных и проектных величин, измерений отвалов (м), хй - площадь отвальных комплексов (м2) и -объем отвальных комплексов (тыс.м3).

Среди статистических характеристик, используемых для анализа регрессионных зависимостей^ одним из основных является коэффициент эластичности с -го объясняющего фактора

Э- = а- ,

гхв|Х^,у - соответственно являются средними значениями (-го и результирующего факторов.

Коэффициент эластичности показывает на сколько в среднем изменяется значение зависимого фактора при 1<Ц-и изменении 1-го оОъяс-няющего фактора в условиях постоянства значений остальпых факторов. В частности, для подобранных нами физико-географических факторов соответственно были получены следующие значения коэффициента эластичности: Э,-0,1302 , Ъг - 0,4895, Зл - О, 0499, Э* -0,МОЧг,

- 0,08 33 , Э6-0,535д, - 0,0358, За -О, (6 24, Эа -0,0617,

Как видно из данных, в исследуемом регионе наибольшее влияние на продолжительность рекультивации оказывают факторы Хг, ОС^ и ДТ^-, Другие статистические характеристики отражены в распечатках ЭВМ.

Точность полученных статистических зависимостей в значительной степени определяется объемом и. объективностью эмпирической информации. ввиду отсутствия необходимого объема эмпирических данных, а также по ряду других причин, на этом этапе мы не претендуем на высокую точность полученных зависимостей.

На основе вышеизложенного можно заключить, что при наличии необходимого объема достоверной статистической информации станет возможным прогнозирование с достаточно высокой точностью продолжительности рекультивации и можно будет делать правильные выводы по каждому отдельному региону.

Кроме того, предложенный подход может служить методологической основой для исследования зависимостей между любыми другими природными факторами, представляющими научный интерес для исследователей.

В заключении подводятся итоги йсследования, суммируются основные результаты работы и даются соответствующие практические рекомендации с целью восстановления и рационального использования техногенных ландшафтов Грузии:

I. добыча и разработка полезных ископаемых производится подземным и открытым способами во всех ландшафтных зонах Грузии, начиная с низины влажных субтропиков и кончая высокогорьем.• фоном техногенных комплексов исследуемых горнорудных,регионов преимущественно являются горно-лесные ландшафты с .влажно-субтропическим климатом

18 " на бурых лесных и дерново-карбонатных почвах. Ландшафтно-структурными особенностями этих зон определяются функционирование техногенных ландшафтов и их парадииai.iv"ческие связи с прилегающий« природными комплексами.

2. Исходя из соображений, что эталоном изучения техногенных ландшафтов являются фоновые ландшафты, нами впервые в Грузии было проведено крупномасштабное (1г25 ООО) ландшафтное картирование ок-. рестностей горнорудных объектов, в результате установлено, что закономерности влияния горного барьерного эффекта на формирование техногенных ландшафтов в Грузии носят специфический характер.

3. На основе сравнительного анализа качества и структуры отдельных компонентов природных и техногенных комплексов, а также местных особенностей природно-онтропогенной совместимости этих компонентов нами выделена переходная разновидность (модификация) - при-родно-техногенный ландшафт.

ц. для некоторых основных горнорудных объектов Грузии установлены количественные показатели степени воздействия (Кш11) антропогенного фактора на природные комплексы (чиатура - 0,8; Маднеули -0,6; Кваиса - О,О. На сегодняшний день ни на одном из исследуемых объектов коэффициент .антропогенности не превышает единицы, однако , отмечена тенденция его быстрого роста, особенно на разработках мес-торовдений открытого типа.

5. по признаку регионально-зональных особенностей природных условий, качества и характера антропогенного воздействия, продолжительности эксплуатации и современного состояния ландшафта в горнорудных регионах выделены четыре основные категории нарушенных тех-ногенезом ландшафтов, на данном этапе для них характерна активизация современных физико-географических процессов (оползни, обвалы и др.), быстрота восстановления, высокая токсичность, а также напряженность экологических факторов.

6. На техногенных отвальных комплексах, по степени интенсивности эрозии, выделены четыре группы эродированных территорий: слабо, средне, сильно и очень сильно эродированные, для каждой группы намечены соответствующие агропроизвбдственные мероприятия.

7. Единственно правильным способом восстановления техногенных

ландшафтов и рационального природопользования является рекультивация. применением метода ыногофакториого регрессионного анализа с помощью ЭВМ впервые было получено аналитическое выражение зависимости продолжительности рекультивации от физико-географических факторов для чиатурского горнорудного региона.

В результате анализа статистических данных установлено, что на продолжительность рекультивации более существенное влияние оказывают горизонтальная расчлененность поверхности, угол наклона и рн показатель почвы.

8. На основе изучения геохимических особенностей крупных горнорудных объектов Грузии установлены следующие закономерности функционирования техногенных ландшафтов и их динамики:

а) Природно-территориальные комплексы под длительным воздействием техногенеза устойчивы, согласованны и приспособлены к природным условиям, поэтому их восстановление в первоначальном виде осложнено и практически почти невозможно.

0) в результате геохимических анализов подземных и поверхностных вод, почв и атмосферного воздуха окрестностей исследуемых объектов выяснилось, что на любом из них как природно-территориальные комплексы в целом, так и их отдельные компоненты испытывают трансформацию и ухудшение ландшафтно-экологической ситуации. Высокая концентрация химических элементов отмечена непосредственно в зоне добычи полезных ископаемых, в радиусе 6-7 км от рудного тела. Прилегающая к нему ареальная зона в результате' ослабления химической активности элементов весьма обеднена ингредиентами.

в) Исходя из вышеизложенного, а, также по суммарным показателям химической загрязненности среды, на каждом горнорудном объекте на*-ми выделены три основные ландшафтио-экологические зоны:

I. экологически опасная зона со значительной интенсивностью загрязнения и сильно выраженными зонально-комплексными аномалиями (ареальные зоны I ряда миграции рудных элементов, заброшенные карьеры и 25-летние и более отвальные комплексы)..

П. экологически менее опасная зона со средней интенсивностью загрязнения и локально-комплексными аномалиями (природно-техноген-ные и частично: рекультивированные ландшафты).

111. Экологически потенциально опасная зона с незначительной интенсивностью загрязнения со слабо аномальный малоко'мпонентным составом (действующие карьер!, новые формы отвальных комплексов и разведочные участки).

На основе вышеизложенных выводов нами предложены следующие практические рекомендации:

1. С целью уменьшения в техногенных ландшафтах интенсивности оползневых процессов, наряду с другими агропроиэводственными мероприятиями, необходимо подобрать оптимальное соотношение между углом наклона и высотой отвального комплекса, что почти полностью может исключить возможность водной эрозии.

2. В чиатурском регионе из-за повышенной кислотности фитоток-сичного грунта (рн 2,6-3,9) и присутствия значительного количества серы (2-3$) осложнено проведение биологических мероприятий. Поэтому с целью оптимизации ландшафтов необходимо: а) химическая мелиорация токсичного грунта, в частности использование молотого известняка или дефекационных отходов в количестве, эквивалентном кислотности почвы (30 т известняка на I га)} подсев трав в токсичный грунт после химической мелиорации, эти мероприятия необходимо повторять каждый 2-3 года.

3. Сельскохозяйственная рекультивация без селекции и химической мелиорации возможна на отвальных комплексах, где не отмечена токсичность грунтов, после эаладки пятилетнего травостоя бобовых я злаковых иноголехних трав в чиатурском регионе достаточно повысилась урожайность кукурузы, винограда и других культур.

Основные положения диссертации изложены в следующих работах автора:

I. Анализ техногенных ландшафтов на примере квемо Картли //Тез.докл. итоговой научной сессии института географии ии.Вахушти Багратио-ни АН ГССР. - Тбилиси: Цецниереба, 1985. - С.32-33 (на груз.яз.). 2* Природные факторы рекультивации техногенных ландшафтов и ее основные направления (на примере Чиатурского месторождения марганца) //тез.докл.итоговой научной сессии Института географии им.ва~ хуити Багратиона АН ГССР. - Тбилиси: Цецниеребаj 1986. - С.65 (на груз.яз.).

3. Оценка, продолжительности ре куль -с ив ад ни техногенных ландшафта* (на примере Чиатурского месторождения марганца), //тез.докл. итоговой научной сессии института географии иы.вахушти Багра/-тиони АН ГССР. - Тбилиси: Мецниереба, 1987. - С.92-93 (на груз, яз.).

'I. Специфика преобраэовалия техногенных ландшафтов и особенности их рекультивации (на примере чиатурского месторождения марганца) //Груды ГО ГССР. - Тбилиси: мецниереба, 1908. - Т.17. -С.100-105 (на груз.яз., тез. на русск.яэ.).

5. Геохимические особенности функционирования горных техногенных ландшафтов (на примере Грузии) //тез.докл.итоговой научной сессии Института географии им.Вахушти Багратиони АЗ! ГССР. - Тбилиси: Мецниереба, 1988. - С.24-25 (»а груз.яз.).

6. Вопросы формирования и рекультивации техногенных ландшафтов (на примере Маднеульского месторождения) //природа Грузии и проблемы рационального природопользования. - Тбилиси: мецниереба, 1988. -С.186-193 (на груз.яз., рез. на русск.яз.).

7. Ландшафтно-экологическал оценка окрестностей некоторых горнорудных объектов Грузии с использованием геохимического метода исследования //Труда ГО ГССР. - Тбилиси: Мецниереба, 1990. -Т.18. - С.78-81 (на груз.яз., рез. на русск.яз.).

8. Оценка возможности восстановления техногенных ландшафтов и их экологической пригодности методом многофакторного регрессионного аяализа (на примере чиатурского марганцевого рудника) //Сообщ. АН ГССР. - 1990. - Т.137. - № 2. - С.329-331.

у Эа I' - ^