Статья по геологическому краеведению Донецкой области. "Терриконы как модель геологических процессов"

Статья по геологическому краеведению Донецкой области

«Терриконы как модель геологических процессов»

 учитель географии ДОШ № 42

г. Донецка

Родина О.В.

  Террикон или Терриконик (фр. Terri — отвал породы, фр. Conique — конический) — отвал, искусственная насыпь из пустых пород, извлеченных при подземной разработке месторождений угля и других полезных ископаемых, насыпь из отходов или шлаков от различных производств и сжигания твёрдого топлива (рис.1) [4].  

Рис. 1

      В мире ежегодно добывается и выдается на поверхность более 5 млрд. т угля и пород, содержащих уголь. Добыча 1000 т угля сопровождается извлечением на поверхность 300 т породы, поэтому на каждом угледобывающем предприятии накапливается большое количество отходов горной промышленности в виде шахтных терриконов. На территории Донецкой области находится 1257 терриконов, занимающих площадь 5526,3 га. Известно, что шахтные терриконы влияют на экологическую обстановку в регионе и представляют серьезную опасность для окружающей среды  здоровья населения. Но, с другой стороны, эти техногенные образования могут служить моделями для изучения современных геологических процессов: техногенного минералообразования, рельефообразования, выветривания пород на поверхности отвала, эрозионной деятельности временных водотоков.

Масса пород терриконов, содержащих уголь, в результате химического и биохимического окисления сульфидов нередко разогревается и самовозгорается. При горении отвалов образуются горелые породы, а в местах выходов горячих газов на поверхность – разные техногенные минералы: простые вещества (сера), сульфиды (реальгар), галоиды (нашатырь), нитраты (аммонийная селитра), оксиды (гематит), сульфаты (масканьит и др.) [1]

На горящих терриконах Донбасса найдены и изучены с помощью разных методов анализа 22 новообразованных минерала, 2 из которых (тамаругит и летовицит) установлены здесь впервые (рис.2,3) [1].

 

Рис. 2 (тамаругит )                                              Рис. 3 (летовицит)

Минералы образуются в разных температурных диапазонах (10-1000º), при разных значениях кислотности среды, на их образование влияет состав выделяющихся газов и химический состав содержащих пород. Минеральные комплексы зависят от от теплового состояния отвалов и могут изменяться со временем [1].

В очагах горения изделия из черных и цветных металлов переходят в оксиды. Например, стальные рейки, трубы, тросы и т.д. Полностью замещаются магнетитом и гематитом (металл снова переходит в минералы, из которых сам был получен). Железные предметы замещаются карбидами, моносульфидами железа, магнетитом. Продукты минерализации цветных металлов еще разнообразнее [3].

Техногенный рельеф широко распространен на территории Донбасса, поэтому техногенные отложения можно рассматривать как широкомасштабный эксперимент изучения модели рельефообразования.

Формы техногенного рельефа г. Донецка и процессы эрозии этого рельефа исследовались нами. Было обследовано несколько терриконов шахты им. Калинина (рис. 5)[Приложение]. Действующий террикон шахты состоит из нескольких конусов отвала пустых пород, которые в данный момент имеют разный окрас. Так, часть пород перегорела и имеет красный и бурый цвет, на другой части отвала началось почвообразование, а часть – сложена свежими несгорелыми породами серых тонов. Склоны террикона активно эродируют временными водотоками, которые возникают при выпадении дождей и таянии снега весной. Размеры промоин временных водотоков зависят от длины склона и изменяются в широких границах. Нередко несколько соседних промоин сливаются, образуя одну большую промоину, напоминающую по рисунку речную сеть. Поперечный профиль промоин зависит от размера обломков пород, размывающихся временными водотоками. Водоразделы между эрозионными промоинами постепенно "съедаются" путем отступания боковых склонов промоин. В нижней части промоин в основании террикона происходит образование конусов выноса, сложенных обломками, снесенными водотоками со склонов террикона, напоминая в миниатюре образование пролювиальных равнин. Обрамляя подошву террикона протекает ручеек, имеющих в отдельных местах вид застойного болота, так как большие обломки пород мешают течению. Так как ручей наблюдается только возле террикона, можно предположить, что питают ручей воды,  каким-то образом связанными с отвалом пустых пород.

Старый двухглавый террикон на правом берегу безымянного ручья – левого притока р. Кальмиус – сложный по строению, состоит из трех терриконов, частично слившихся и в прошлом интенсивно горели.

Рис.5 Терриконы шахты им. Калинина

 В результате горения из мелких обломков образовался шлакообразный цемент, скрепивший большие обломки в монолитную брекчию, особенно крепкую в центральных вершинных частях терриконов и образуя здесь обелископодобные останцы. Можна предположить, что вторичная цементация пород, которая развивалась в процессе горения, препятствовала интенсивному оползанию отвальных масс. Около юго-западного подножия описываемого отвала наблюдаются источники чистой (?) воды, которые бьют из-под террикона. Возможно, здесь реализуется схема образования линз многолетнего льда, описанная доктором геолого-минералогических наук Е.Ф. Емлиным для отвалов пустых горных пород в условиях Урала. Согласно этой схеме, в холодные зимы, особенно с чередованием морозных периодов и оттепелей, в центральных частях отвалов возникают мощные ледяные линзы. В теплое время года эти линзы тают. Но, поскольку они покрыты многометровой шубой слабо проводящих тепло горных пород, то весной при большом количестве дождей происходит даже наращивание ледяной массы. Таким образом,большие массы горных пород, потерявших монолитность, перемещенных на поверхность земли и при этом разрыхленных, играют роль аккумуляторов и регуляторов влаги. Отсюда становится понятной постоянно наблюдающаяся ассоциация больших терриконов и болот или ручьев, а также пресный вкус воды в ручьях, которые бьют из-под терриконов.

Террикон, расположенный на правобережье того же безымянного ручья возле его впадения в р. Кальмиус, старый, сильно обплыл. На его восточном склоне наблюдается чередование участков, заросших молодым лесом и без растительного покрова, между которыми наблюдается резкая разница в развитии эррозионных процессов.  На не залесенных участках развиты глубокие и широкие эрозионные борозды, созданные временными водотоками, на залесненных – количество и размеры борозд значительно меньше. На примере этого террикона выразительно прослеживается бронированная роль растительного покрова при эрозии рельефа.

В породах терриконов найдены отпечатки флоры среднего карбона: хвощей, коры плаунов, иголок, листьев и стеблей папоротников (рис. 6-8). При прекращении поступлении свежей отвальной массы и сгорании старых отвалов все подобные  находки, достаточны привычные сейчас, перейдут в разряд раритетных. Поэтому в настоящее время необходимо изучать терриконы с целью сбора каменного материала как для научных исследований, так и для музейных коллекций.

Рис. 6 Хвощи

Рис. 7 Плауны

Рис. 8 Отпечатки стеблей папоротника

                                                               Литература

1.     Панов Б.С., Проскурня Ю.А. О техногенной минерализации породных отвалов угольных шахт Донбасса // Геология угольных месторождений: Межвуз. Науч. Темат. сб. - Екатеринбург, 1999. - с. 241-249.

2.     Проскурня Ю.А. Процессы современного минералообразования на горящих терриконах угольных шахт Донбасса // Сб. науч. трудов НГА Украины. - Днепропетровск, 1999. - Т.2. - №6. - с. 175-178.

3.     Чесноков Б.В. Лаборатории минералогии техногенеза – пять лет // Новые данные по минералогии эндогенных месторождений и зон техногенеза Урала: Сб. науч. трудов. - Свердловск, 1991. - с. 115-119.

4.     https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%B5%D1%80%D1%80%D0%B8%D0%BA%D0%BE%D0%BD

     5. http://terrikon.donbass.name/ter_s/566-rol-terrikonov-v-ekologii.html

                                                           Приложения

Шахта им. Калинина