5.5. Оценка устойчивости геологической среды
Увеличение интенсивности проявления ЭГП может быть показателем изменения геологической среды в результате хозяйственного освоения, а также характеристикой ее устойчивости к конкретному виду техногенеза. Развитие ЭГП сопровождается разрушением и изменением форм рельефа и горных пород, что, в свою очередь, приводит к формированию новых элементов рельефа и геологических тел. То же самое происходит и при развитии геологических процессов, обусловленных техногенной деятельностью.
Устойчивость геологической среды определяется ее способностью к сохранению и восстановлению своих свойств, обеспечивающих нормальные условия функционирования и жизнеобитания путем самоочищения от природного и техногенного влияния. Для северных геосистем она во многом зависит от устойчивости многолетней мерзлоты к внешним воздействиям.
Можно считать, что устойчивость геологической среды к техногенным механическим воздействиям сопоставима с ее устойчивостью к ЭГП. Чем выше потенциальная возможность возникновения таких геологических явлений, тем ниже устойчивость геологической среды к техногенным нагрузкам. Поэтому, при региональной оценке устойчивости геологической среды на территории развития криолитозоны в качестве показателей устойчивости можно использовать степень распространенности криогенных геологических процессов, в первую очередь таких, как термокарстовые, термоэрозионные и др. С учетом пространственно-временных характеристик их развития в условиях Европейского Севера России нами предлагается следующая градация устойчивости геологической среды:
Устойчивое состояние. Экзогенные геологические процессы отсутствуют или проявлены слабо (пораженность площади процессами составляет менее 10 %). Экосистема соответствует экологической норме.
Умеренно устойчивое состояние. Процессы средней интенсивности проявления, пораженность изменяется в пределах 10…30 %. Характеризуется незначительными локальными (площадь воздействия менее 1 км2), быстро восстанавливающимися (менее 5 лет) остаточными изменениями и соответствует экологическому риску.
Слабо устойчивое состояние геологической среды. Характеризуется местными (площадь воздействия в пределах 1…100 км2) нарушениями устойчивости и медленно восстанавливающей (5…20 лет) средой. Пораженность площади более 30 %, что соответствует сильной интенсивности проявления экзогенных процессов, или экологическому кризису.
Региональное неустойчивое состояние геологической среды с неустойчивым и невосстанавливающимся в период разработки нефтяных месторождений (более 20 лет) природным комплексом. Характеризуется развитием процессов очень сильной интенсивности на площади более 50 % территории (площадь воздействия в пределах 100…10000 км2). Экосистема находится в состоянии экологического бедствия.
В соответствии с предлагаемой градацией оценки проиллюстрируем состояние геологической среды в районе Варандей-Тобойской группы нефтяных месторождений северной части Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции, где в начале 2000-х г.г. начался их ввод в эксплуатацию (рис. 5.5).
а) б)
Рис.5.5. Схема эколого-геологических условий Варандей-Тобойского района:
а) ландшафтные условия и развитие экзогенных геологических процессов: 1 – ледниковая равнина, 2 – озерно-морская равнина, 3 – прибрежно-морская равнина, 4 – заболачивание, 5 – термокарст, 6 – эоловые процессы, 7 – интенсивная абразия, 8 – овраги, 9 – оползни, 10 – термоэрозионные уступы, 11 – участки вспучивания грунтов; б) состояние геологической среды: 1 – устойчивое, 2 - умеренно устойчивое, 3 – слабо устойчивое.
Общий анализ геокриологической обстановки района выполнен на основании результатов мелко- и среднемасштабных съемок по изучению распространения ММП и пораженности территории криогенными процессами. Как видно из рис. 5.5а, ландшафтную основу представляют ледниковая равнина (1), озерная и морская равнина (2) и прибрежно-морская равнина (3). Наибольшее распространение в данном районе имеет озерно-морская равнина плоская, полого-волнистая, слабо расчлененная ложбинами с многочисленными озерами, полигонами, участками бугров пучения и термокарстовых воронок, заболоченная. Она сложена песками. Почвы болотные и тундровые, глеевые. Растительность – мхи, лишайники, злаковые. Несколько меньшее развитие имеет прибрежно-морская равнина. Это пляжи, косы, морские террасы, сложенные песками. На ее поверхности имеются термокарсты и бугры пучения, абразионные и аккумулятивные участки. Почвы болотные, болотно-глеевые. Растительность – мхи, лишайники, кустарники, злаковые. Незначительной площадью представлена ледниковая равнина, состоящая из валунных суглинков, полого-холмистая, слабо расчлененная. Почвы болотные, тундровые. Растительность бедная, представлена лишайниками, злаками и мхами.
Экзогенные криогенные процессы криолитозоны на данном этапе в основном управляются естественными гидрологическими и термоэрозионными процессами. Территория характеризуются преимущественно средней и слабой интенсивностью развития экзогенных процессов, обусловленных геокриологическими условиями. Им соответствуют II и I категории устойчивости геологической среды (рис. 5.5б). В пределах зоны распространения I категории интенсивного проявления ЭГП не установлено. Она представлена незначительными проявлениями многолетнего и сезонного пучения, а также заболачивания. Группа II характеризуется развитием на локальных участках термокарстовых и термоэрозионных процессов средней интенсивности, заболачивания и относится к умеренно устойчивому состоянию геологической среды. Причем сильной интенсивности проявления ЭГП здесь пока не установлены. В пределах III группы на значительных площадях представлены интенсивные термоэрозионные и абразионные уступы с высотой 4…9 м, участки активного развития термокарста, вспучивания и криогенного растрескивания грунтов.
При строительстве и эксплуатации площадных объектов нефтепромыслов и линейных транспортных сооружений наибольшую опасность представляет развитие термокарста. Поэтому должны быть приняты соответствующие технические решения, позволяющие минимизировать повреждение поверхностного растительного слоя и исключить термическое воздействие на природную среду. В дальнейшем техногенные нарушения, связанные с механическими и тепловыми воздействиями на грунты и почвенно-растительный покров, могут способствовать активизации ЭГП. Кроме того, при оценке состояния геологической среды должны учитываться и другие факторы, основанные на ресурсных, геохимических и геофизических показателях.
Прогноз возможных изменений геологической среды и оценка ее устойчивости к техногенному влиянию должны производиться для каждого конкретного вида хозяйственной деятельности. Прогноз техногенных изменений геологической среды осуществляется для каждого объекта на ранних стадиях проектирования – обоснование инвестиций в строительство, технико-экономического обоснования (ТЭО) – и входит в состав оценки воздействия на окружающую среду, подлежащей государственной экологической экспертизе. Любой прогноз, как правило, связан с процедурой моделирования. Этот вопрос требует специального рассмотрения.
В целом, установление конкретных связей факторов и объектов техногенного влияния на геологическую среду, а также ее роли в складывающейся экологической ситуации в регионе, возложена на систему мониторинга состояния недр. Перед мониторингом состояния недр ставятся следующие задачи:
а) изучить закономерности функционирования компонентов геологической среды;
б) прогнозировать процессы в природной среде, происходящие при естественных и техногенных воздействиях на недра;
в) разработать обоснованные варианты стратегии недропользования;
г) найти решения продления периода сбалансированного функционирования геологической среды.
Мониторинг состояния недр осуществляется на федеральном, региональном, территориальном и локальном (объектном) уровнях. Создание и развитие системы мониторинга проходит следующие основные этапы:
геоэкологическая оценка территории, выбор объектов и участков наблюдения;
разработка программы мониторинга;
работы по развитию государственной наблюдательной сети;
организация и проведение полевых наблюдений на пунктах государственной опорной сети для изучения режима геологических процессов;
контроль мониторинга геологической среды, осуществляемого предприятиями-недропользователями;
информационно-аналитические работы, обеспечивающие решение задач оценки и прогноза состояния геологической среды.