Эколого-географическая оценка горнотехнических комплексов Атемарских месторождений

Географические исследования приобретают в настоящее время особое значение. Это определяется тем, что антропогенная деятельность человека сопровождается развитием большого спектра экологических проблем. Они не могут быть разрешены без всестороннего исследования законов развития природы и без выяснения глубоких связей, зависимостей и взаимообусловленностей между всеми природными компонентами.

Наша полевая географическая практика проходила в окрестностях села Атемар Лямбирского района, которое расположено в 12 км восточнее города Саранска.

Объектом нашего исследования являются горнотехнические комплексы села Атемар: атемарские месторождения мела, трепела, опоки. Четвертичные отложения изучены нами у Песчаного оврага.

В ходе полевой практики мы решали следующие задачи:

1. Исследование физико-географических особенностей окрестностей села Атемар.

2. Изучение горных пород, выходящих на дневную поверхность и сбор образцов.

3. Камеральная обработка собранных материалов и составление отчёта.

4. Оформление презентации.

Методы исследования: полевое, экологическое исследование природных и антропогенных ландшафтов; исторический, геологический, сравнительный географический.

1. Общая характеристика района исследования

1. 1 Географическое положение.

Село Атемар, район нашего исследования, расположено в Лямбирском районе республики Мордовия. Топоним Атемар толкуется по-разному: мар (эрз. ) – буквально «земляная насыпь», (могильные холмы или оборонные укрепления); ате (атя) – морд. «старый».

Село Атемар известно с 1638 г. В этом году в ходе строительства Белгородско-Симбирской засечной черты здесь по указу царя Михаила Федоровича Романова была заложена крепость-острог – опорный военно-стратегический пункт на юго-восточной границе Российского государства. В окрестностях Атемара находятся исторические памятники XVII в. : «Атемарский вал» (Остатки засечной черты и засек); валы и башни бывшей крепости-острога. В селе расположен архитектурный памятник XIX в. – Никольская церковь. Современная численность населения – 4160 чел. Атемар связан с Саранском дорогой с твёрдым покрытием, имеется автобусная связь.

1. 2 Геологическое строение

Равнинный характер поверхности территории, расположенной в окрестностях села Атемар, обусловлен ее платформенным строением. Фундамент платформы сформирован в архейскую и протерозойскую эры и образован древними магматическими и метаморфическими, породами, смятыми в сложные складки. Глубина залегания фундамента под селом Атемар около 1000 метров. Со среднего протерозоя начинает формироваться осадочный чехол. Самыми древними породами осадочного чехла являются морские отложения, они имеют большую мощность, но на поверхность не выходят.

Каменноугольные отложения представлены известняками и доломитами с прослоями глин. Они содержат подземные воды, извлекаемые водозаборными сооружениями села Атемар. Отложения сформировались во время тёплого палеозойского моря, когда наблюдался необычайный расцвет морской фауны. Каменноугольные отложения прикрываются юрскими, меловыми, палеогеновыми, четвертичными образованиями.

Юрские отложения представлены глинами: темно-серыми, коричнево-серыми, плотными, с прослоями горючих сланцев и фосфоритов. Нижнемеловые отложения представлены песками, глинами, алевритами, а верхнемеловые мергелем и мелом. Эти отложения выходят на поверхность и изучены нами на территории мелового карьера. Они сформированы на дне теплого мезозойского моря Палеогеновые отложения сформировались в то время, когда территория Атемарских месторождений была охвачена крупным последним наступлением моря. На его дне в результате накопления осадков образовались разнообразные породы глины, суглинки, пески, опоки с прослоями диатомитов, трепел. Эти отложения изучены нами на территории Атемарского месторождения диатомитов.

Четвертичные отложения почти повсеместно перекрывают коренные породы. Они изучены нами в карьере у оврага Песчаный. Моренные образования представлены суглинками с линзами песков и местных пород (опок, мергелей, известняков) и метаморфических пород (кварцитов-песчанников, кварцитов, сланцев).

Водно-ледниковые отложения представлены кварцевыми песками с прослоями глины, гравийного песка и обломками местных, а так же четвертичных и метаморфических пород (опоковидные песчаники, граниты, песчаники). К четвертичным образованиям относят также почвы.

1. 3 Особенности рельефа.

Главной особенностью рельефа является наибольшее распространение эрозионных процессов. В результате развития эрозии сформировались линейно вытянутые формы – овраги, балки. Овраги часто имеют V - образную форму. Многие из них поросли кустарником, деревьями. Склоны балок и оврагов крутые, размытые промоинами. На выпуклых участках склонов и в оврагах наблюдается выход карбонатных пород верхнемелового возраста.

О былом присутствии ледника свидетельствуют водно-ледниковые отложения в карьере на склоне оврага Песчаный. Характерной особенностью оврагов и балок является плоскостной смыв почвы. Развитию этого процесса способствует целый ряд факторов: обильное выпадение осадков, холмистый рельеф, распространение легко размываемых отложений.

Плоскостная эрозия усиливается весной, во время таяния снега и летом, в период выпадения ливневых дождей. Растущая овражная сеть причиняет значительный вред сельскому хозяйству, уменьшает полезную площадь пахотных земель.

1. 4 Климат и гидрография.

Территория расположена в умеренном климате с умеренно холодной зимой и тёплым летом. Среднегодовая температура воздуха имеет значение от 3,5 до 4,0 `C. Средняя температура самого холодного месяца (января) изменяется в пределах от -11,5 до -12,3 `C. Средняя температура самого теплого месяца (июля) 18,919,8 `C.

Среднегодовая сумма осадков – 420 мм. Осадки выпадают преимущественно в жидком виде. Величина испаряемости составляет 460 мм. Коэффициент увлажнения 0,9 – 1.

Ливневый характер осадков способствует развитию эрозионных процессов.

Гидрографическая сеть на территории представлена рекой Атемаркой, которая относится к бассейну реки Инсар. Русло реки узкое, неглубокое, имеет слабо развитую пойму.

По характеру внутригодового распределения стока река относится к восточноевропейскому типу, который характеризуется высоким половодьем, низкой летней и зимней меженью и повышенным стоком в осенний период. По химическому составу воды река Атемарка относится к классу гидрокарбонатных. С минерализацией вод от 200 до 500 г/л.

1. 5 Почвы.

В окрестностях села Атемар, в районе горнотехнических комплексов распространены серая лесная и черноземная почвы.

Образец серой лесной почвы взят, в районе широколиственного леса в 100 метрах от месторождения опоки. Черноземную почву мы изучали на пашне в районе Песчаного карьера. Образец антропогенной серой лесной почвы нами взят на северном склоне Песчаного карьера. В результате нашего исследования мы обнаружили, что антропогенная почва отличается от природной намытым верхнем горизонтом и меньшим содержанием гумуса

1. 6 Растительность.

Естественный растительный покров, ввиду большой распаханности, сохранился преимущественно на останцовых массивах, а также по крутым склонам и днищам балок и а малоразвитых поймах реки Атемарка.

На хорошо дренированных склонах останцовых массивов и в сухих балках распространены дубняки кленово-осоко-злаковые. Дубравы этого типа представляют собой в основном двухъярусные насаждения с участием клёна остролистного, вяза, иногда ясеня обыкновенного. В подлеске встречается лещина, бересклет бородавчатый. Травяной покров представлен осокой волосистой, овсяницей и др.

В составе дубрав кроме дуба, ясеня, липы часто встречается клен остролистый, берёза, осина. По пониженным участкам распространены дубняки кленово-липовые разнотравные. В первом ярусе к дубу примешивается липа, осина, береза. Второй ярус составляют вяз, липа. В напочвенном покрове: сныть, медуница и др.

2. Характеристика горнотехнических комплексов села Атемар.

2. 1 Атемарское месторождение мела.

Наиболее крупный горнотехнический комплекс расположен на Атемарском месторождении мела. Мел представляет собой светло-серую или белую породу, толщиной от 14,2 до 16,5 метров. Мел залегает на мергелях, а покрывается мергелем и четвертичными отложениями.

Исследования, проведенные нами в меловом карьере, позволили предположить, что эти отложения сформировались в эпоху мезозойского моря, которое покрывало территорию примерно 230 млн. лет назад. Обнаруженные нами горные породы и окаменелости позволили воссоздать картину этого моря. По мнению геоэкологов это было теплое море с температурой воды +14 - +15° С, с глубиной от 100 до 800 метров.

В море широко были представлены простейшие – фораминеферы и радиолярии, из которых образовались мел и мергели. Широкое распространение получили аммониты и белемниты. Слои известняка в Атемаре сложены из их раковин. Аммониты получили своё название в честь рогов одного из богов Древнего Египта-Амона, чаще всего изображаемого как человека с головой барана, увенчанной скрученными рогами с поперечными рёбрами. Аммониты принадлежат к классу головоногих моллюсков. Из устья раковины с переднего конца выступали голова, снабженная щупальцами, и воронка-орган реактивного движения. Раковина была разделена на камеры, которые могли заполняться водой, и животное поднималось или опускалось в толще воды.

Белемниты принадлежат к классу головоногих моллюсков. Скелет у белемнитов располагался под покровом тела. В триасовом, юрском, меловом периодах белемниты были одними из наиболее проворных морских хищников. Но и сами часто становились жертвами плиозавров и морских крокодилов. Большинство белемнитов внешне очень напоминают кальмаров: такие же удлиненные тело и голова, снабженная десятью "руками» - щупальцами. На каждом щупальце - по два ряда крючков, которыми животное удерживало добычу. У белемнитов конический поплавок был наполнен газом, не позволявшим им тонуть во время остановок.

Найдены нами в большом количестве морские ежи. Они относятся к типу иглокожих. Это связано с присутствием на поверхности их тела известковых игл. Панцирь неправильных ежей имеет двустороннюю симметрию. Он состоит из 20 меридиональных рядов известковых пластинок. Иглы бывают различных размеров и предназначены для защиты и для других функций: для захвата пищи, как орган передвижения. Морские ежи были довольно высоко организованными животными, обладали пищеварительной, кровеносной и нервной системами, органами чувств. Они жили на различных глубинах, начиная от прибрежной зоны до глубинной.

2. 2 Атемарское месторождение диатомитов.

Месторождение расположено в 2 км. Восточнее села Атемар. Поверхность района месторождения представляет собой плоское возвышение. Его западный, юго-западный, восточный и юго-восточный склоны – крутые, а северный и южный пологие. Месторождение эксплотируется 1958 года. Продуктивная толща представлена опоками, трепелом и диатомитами которые образовались во время наступления палеогенового моря.

На заключительных этапах палеогенового периода территория Атемара частично была охвачена последним крупным наступлением моря. На его дне, в результате накопления осадков образовались разнообразные породы: глины, суглинки, пески, опоки с прослоями диатомитов, трепел. Главной особенностью палеогенового моря, было обитание диатомовых водорослей. Диатомовые водоросли – это микроскопические одноклеточные растения, выделяющие кремнистую скорлупу из двух створок. Из них образовались диатомиты, трепела опоки. Из простейших в море обитали фораминиферы и радиолярии. Активно участвовали в осадконакоплении представители кишечнополостных – шестилучевые и восьмилучевые кораллы

2. 3 Атемарское месторождение песка.

Песчаный карьер был назван вследствие того, что на его дне в четвертичный период образовались песчаные отложения в результате развития водно-ледниковых процессов. Месторождение разрабатывалось примерно 30-40 лет назад, о чем свидетельствует возраст произрастающих деревьев.

Стенки карьера задернованные, но есть и обнаженные, что связанно с развитием эрозионных процессов, как видно на фотографии, на северном склоне карьера интенсивно протекают процессы оползания, смыва.

Стенки и дно карьера покрывает травянистая растительность, на дне происходит накопление сносимого с прилегающих стенок мелкозёма. На исследованном нами участке активно протекают процессы плоскостной эрозии, образовалась промоина, глубиной около 5 метров, стенки и дно которой сильно увлажнены. Промоина образовалась временными водотоками во время таяния снега весной и летних ливней.

В результате изменения ландшафтов образовалось антропогенная измененная серая лесная почва, которая характеризуется намытым верхнем горизонтом, слабым содержанием гумуса.

О былом присутствии ледника свидетельствуют хорошо окатанные валуны, расположенные на дне карьера. Это говорит о том, что территория в Четвертичный период была покрыта ледником. Ледник обладал значительной массой и полукилометровой толщиной. Двигался на территорию Мордовии со стороны Скандинавии и полярного Урала, производя огромную экзарационную и аккумулятивную работу. Разрушительная деятельность ледника была направлена на выпахивание, шлифовку своего ложа и разгрузку влекомого материала. Результатом этого явились не только необычные формы ледникового рельефа, но и ледниковые отложения – морены и водно-ледниковые осадки, представляющие собой скопления разнообразных по размеру обломочных горных пород – от мельчайших глинистых частиц, до крупных глыб и валунов, то есть, то, что на своём пути собирал ледник и тащил внутри себя.

Самый большой валун гранита в республике расположен в Атемарском карьере. Его диаметр составляет около 1 метра.

Наступление и таяние ледника продолжалось много тысяч лет. В длительный период отступления происходили интенсивные водно-ледниковые процессы: перемыв и переотложение рыхлого материала морен и коренных пород. У края ледника возникали приледниковые озёра.

На склонах оврага озёровидные отложения представлены глинами с включениями мелких обломков гранитов и кварцитов.

2. 4 Горнотехнические комплексы – разновидность антропогенных ландшафтов

Ландшафт природный в географическом понимании - это однородный участок суши, окаймленный естественными границами, в пределах которых природные компоненты (климат, рельеф, вода, почва, растительность, животный мир) образуют взаимосвязанное и взаимообусловленное единство.

Большинство современных географов - ландшафтоведов включают в этот ряд и человека в качестве шестого компонента, что в значительной степени оправдано растущим влиянием антропогенного вмешательства в структуру и динамику природных экологических систем. В современной ландшафтной архитектуре выделяются понятия природного и антропогенного ландшафта, поэтому необходимо иметь представление о каждом типе ландшафтов,

К природным ландшафтам принято относить все ландшафты, образованные в ходе естественного развития природной среды и не носящие следов деятельности человека.

Антропогенные ландшафты существуют уже давно, как давно существует хозяйственная деятельность человека, вначале они не играли почти никакой роли в общем, формировании ландшафтов Земли изменения, внесённые человеком, происходили на очень малых территориях, имели обратимый характер.

С расширением масштабов человеческой деятельности результаты её стали в ряде случаев приобретать необратимый характер. Особенно велика роль человека в создании антропогенных ландшафтов открытых или карьерных ископаемых. В местах добычи полезных ископаемых открытым способом возникают своеобразные антропогенные горнотехнические комплексы. Немецкий ученый Х. Пойкер называет их «ранами» ландшафта: они вызывают разрушение ценнейших почв, уничтожают биотопы и часто служат причиной негативных изменений местного водного режима. Кроме того, при недостаточном контроле в этих местах возникают стихийные свалки, что ведет к загрязнению грунтовых вод. К этим эффектам добавляется обезображивание пейзажа местности.

3. Характеристика экологических проблем, связанных с антропогенной хозяйственной деятельностью

Атемарские месторождения опоки, трепела, мела эксплуатируются в течение длительного времени. В результате антропогенной деятельности изменились все компоненты (рельеф, климат, растительность и животный мир). Эти изменения оказали существенное влияние на структуру ландшафта. В районе разработки месторождений происходит загрязнение воздушного бассейна, разрушение темно-серых лесных и черноземных почв, имеет место эрозионные, оползневые процессы, происходит осыпание склонов.

На территории Песчаного карьера мы видим бытовой, строительный, промышленный мусор и другие отходы. Возникновение стихийной свалки способствует загрязнению местности. Наряду с этими негативными последствиями наблюдается обезображивание ландшафта.

Поэтому в такой местности необходима рекультивация земель – комплекс работ, направленных на восстановление продуктивности и хозяйственной ценности нарушенных земель, а также на улучшение условий окружающей среды.

Рекультивация бывает в основном двух видов:

1) Горнотехническая рекультивация. Основная её задача - приведение нарушенной поверхности земли в порядок. Работа начинается с планировки территории и покрытие слоем почвы (до 15 см). На базе этого создается дерновый слой, который хорошо укрепляет поверхность земли, особенно склоны рельефа. При необходимости грунтовые воды регулируются дренажами. Принимаются меры по предотвращению появление инженерно-геологических процессов, создается устойчивые откосы, упрочняется поверхность земли от размыва и развеивания ветром.

2) Биологическая рекультивация предусматривает освоение территории под жилую постройку или создание зон отдыха. После планировки поверхность покрывают почвой с последующей посадкой деревьев, кустарников с посевом сельскохозяйственных культур. В местах отработанных карьеров возможно создание водоемов, превращаемых в зоны отдыха

В отсутствии восстановительных мероприятий на территории данного ПТК преобразующие процессы будут протекать с направленностью к приобретению свойств прилегающих ландшафтов. Рельеф же, в свою очередь изменится безвозвратно.

Заключение.

Эколого-географические исследования природно-территориальных систем ведутся для оценки современного состояния и прогноза возможных изменений окружающей среды под влиянием антропогенной нагрузки. В ходе полевой практики нами изучена территория Атемарских горнотехнических комплексов, составлена физико-географическая характеристика, собрана минералогическая коллекция.

По проведенным исследованиям можно сделать вывод, что антропогенная нагрузка на ландшафт данной территории высока. Антропогенная деятельность человека привела к трансформации всех компонентов природной среды, причем не в лучшую сторону. Данные преобразования, несомненно, будут происходить и далее, что в свою очередь приведет к последствиям необратимого характера, поэтому на данной территории необходимо проводить мероприятия по восстановлению и улучшению свойств природного ландшафта.