Охорона і раціональне використання земних надр

Зараз у світі відбувається великомасштабне втручання лю­дини в систему водо, нафто і газоносних горизонтів літосфери, які розташовані на різних глибинах. При цьому вплив на літо­сферні флюїди здійснюється кількома шляхами.

Частина поверхневого стоку переводиться в підземний, особ­ливо при зрошуванні. Під час зрошування в магістральних ка­налах і безпосередньо на полях даремно витрачається до 30% води. У результаті на більшій частині зрошуваної території відбувається піднімання рівня ґрунтових вод і навіть виника­ють заболочені площі. Площа земель, на яких підвищився рівень води внаслідок зрошування, досягає у світі кількох мільйонів гектарів.

Інший шлях переведення поверхневого стоку в товщу літо­сфери - це підтоплення земель у районах водосховищ, де також піднімається рівень ґрунтових вод. Таке підіймання ґрунтових вод і заповнення водою раніше ненасиченої зони змінюють ме­ханічні якості ґрунту, сприяють руйнуванню берегів водосхо­вищ, розвитку суфозії (вимивання з ґрунту мінеральних часток, осідання верхніх товщ ґрунту і утворення понижень та порож­нин) та ін.

Під великими водосховищами в місцях розломів земельної кори не виключене проникнення поверхневих вод у глибинні пласти і в глибокі водоносні горизонти. Це може породжувати сейсмічність, що добре відомо з практики будівництва великих водосховищ.

Переведення частини поверхневого стоку в підземний вини­кає в усіх містах у результаті роботи водогінної та каналізацій­ної систем. У містах у ненасичену зону літосфери і до вільних горизонтів ґрунтових вод надходить велика кількість води, у тому числі гарячої з тепломережі. Результатом цього є затоплення підвалів будинків і підземних комунікацій. Виникають руйну­вання фундаменту, осідання ґрунтів, розвивається суфозія.

Ще один шлях утручання в літосферу - це закачування за­бруднених відпрацьованих вод у глибокі свердловини та закачу­вання гарячої води і пари в нафтові свердловини з метою збільшення нафтовіддачі пласту. Обсяги негативних наслідків таких закачувань величезні.

Потужним засобом впливу на літосферні флюїди є відкачу­вання води з різних горизонтів підземних вод. Зокрема, відкачу­вання шахтових вод і вод із кар'єрів і розрізів. При відкачуван­нях, які обов'язково перевищують поповнення води, знижується рівень підземних вод і виникають великі вирви депресії. Найбільші зниження рівня підземних вод спостерігаються в райо­нах великих міст, які використовують для водопостачання підземні води з глибини 50-60 м.

Вторгненням у флюїдні системи літосфери є добування на­фти і газу.

За період розвитку нафтогазових родовищ пробурено багато десятків тисяч таких свердловин глибиною до 2 км. На їх місці виникли великі депресійні вирви, були розкриті і розгерметизо­вані всі глибоко залеглі водо-, нафто- і газоносні горизонти.

Наслідки цього процесу виявляються по-різному. У Татарії, наприклад, де видобуток нафти ведеться вже тривалий час, у районі Ромашкінського нафтового родовища з вересня 1986 р. по січень 1989 р. зареєстровано 198 землетрусів силою до 10 балів. Більша частина епіцентрів землетрусів залягає на глибині 2-3 км в осадовому чохлі старої Східноєвропейської платформи.

Крім розвідувальних і промислових свердловин досить гли­бокі горизонти надр пронизують шахти з видобування корисних копалин: вугілля, поліметалічних руд, солей. Утворені підземні пустоти весь час зростають за об'ємами і площами. На більшості підприємств із видобутку вугілля взагалі не прийнято заповню­вати вироблений підземний простір. Все це призводить до про­сідань ґрунту, а також порушення флюїдних систем. Найчастіше закриті шахти просто затоплюються.

Є вагомі причини вважати, що райони видобутку нафти, газу та вугілля є джерелами виділення в атмосферу метану, який є одним із чинників утворення парникового ефекту.

Запаси корисних копалин у надрах Землі не безмежні і відно­сяться до категорії невідновлюваних природних ресурсів. Більшість корисних копалин значною мірою вже вичерпані, особ­ливо багаті на них родовища верхніх горизонтів земної кори. Вчені неодноразово робили спроби підрахувати запаси і стро­ки вичерпання природних копалин у цілому на земній кулі та в окремих регіонах. Звичайно, ці підрахунки приблизні і базують­ся на даних, які доступні сучасному рівню знань.

Новим фактором потужного впливу на надра є ядерні підземні вибухи. їх проводять для створення підземних ємнос­тей у соляних куполах, для створення провальних вирв і для глибинного сейсмічного зондування. Крім того, проводять вибу­хи з воєнною метою.

У результаті такого потужного впливу на значних площах зазнають розгерметизації зони аномально високих пластових тисків. У 60-х роках почав підвищуватися рівень підземних вод у верхніх горизонтах, що особливо яскраво виявилося в Прикас­пійському регіоні. Це викликало зростання сейсмічної актив­ності в західній частині регіону, у результаті почастішали вики­ди грязьових вулканів та зародилася хвиля деформацій, яка ви­никла на Апшероні - найбільш старому районі нафтовидобут­ку - і рухалася з області альпійської складчастості на північний схід у напрямі молодих та старих платформ зі швидкістю 50-60 км/рік. Просування цієї хвилі супроводжувалось різким зни­женням нафтовидобутку по всьому регіону.

У наш час це, мабуть, єдине пояснення підняття рівня Кас­пію у XX столітті, яке, на відміну від інших, відзначалося надзви­чайно швидкими темпами. Пояснення, пов'язані зі змінами кон­фігурації дна в результаті тектонічних рухів, не підтверджують­ся високоточними повторними нівелюванням. Спроба пояснити зміни водного балансу Каспію збільшенням притоку води в ньо­го і зменшенням випарювання не узгоджується з особливостями зональної циркуляції, підвищенням глобальної температури та відбиранням води на зрошування і господарські потреби.

Таким чином, масштаби техногенної дестабілізації надр Арало-Каспійського перегину набули не локального, а регіонального характеру. Ця дестабілізація незворотна і поки що не піддається регулюванню.

У зв'язку з тим, що надра Землі стали не тільки джерелом добування корисних копалин, але й місцем захоронення шкідли­вих хімічних і радіоактивних відходів виробництва, сховищем видобутих нафти й газу, місцем проведення підземних ядерних випробувань, будівництва деяких підземних споруд, прокладан­ня транспортних комунікацій і т.д., необхідною стає розробка принципів раціонального використання й охорони надр.

Раціональне використання та охорона надр передбачають такі заходи:

• створення нових високоекологічних технологій розробки родовищ корисних копалин;

• вилучення з добутої мінеральної сировини (у тому числі й бідних руд) усіх хімічних елементів або сполук, що містяться в них;

• утилізація відпрацьованої породи або надійне її захоро­нення;

• запобігання втратам мінеральної сировини в період екс­плуатації родовищ;

• вилучення з руд основних і супутніх компонентів;

• збереження чистоти водоносних горизонтів, очищення й утилізація стічних вод;

• забезпечення економії мінеральної сировини при транс­портуванні й переробці;

• удосконалення методів захоронення радіоактивних відходів із метою запобігання радіоактивного забруднення навколишньо­го середовища;

• охорона родовищ корисних копалин від затоплення при створенні водосховищ, організації звалищ промислових і побу­тових відходів;

• охорона родовищ від пожеж;

• пошук природних і штучних замінників дефіцитних міне­ральних сполук, більш повне використання вторинних ресурсів;

• використання альтернативних екологічно чистих джерел енергії.