авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 |

Техногенез геологической среды горнорудных районов восточного башкортостана

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

АХМЕТОВ РИНАТ МАРАТОВИЧ

Техногенез геологической среды горнорудных районов Восточного Башкортостана

Специальность 25.00.36 – «Геоэкология (науки о Земле)»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата геолого-минералогических наук

Екатеринбург - 2010

Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук «Институт геологии Уфимского научного центра РАН» и ГОУ ВПО «Уральский государственный горный университет»

Научный руководитель - доктор геолого-минералогических наук, профессор

Абдрахманов Рафил Фазылович

Официальные оппоненты:

Катаев Валерий Николаевич – доктор геолого-минералогических наук, профессор

Скалин Анатолий Владимирович – кандидат геолого-минералогических наук

Ведущая организация – ГОУ ВПО «Башкирский государственный универси­тет»

Защита диссертации состоится 17 июня 2010 г. в 12 часов на заседании диссертационного совета Д 212.280.01 при ГОУ ВПО «Уральский государственный горный университет» по адресу: 620144, г. Екатеринбург, ГСП, ул. Куйбышева, 30 (III уч. корпус, ауд. 3326).

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Уральского государственного горного университета.

Автореферат разослан « 15 » ___мая___ 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета А.Б. Макаров

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Горнорудный комплекс Южного Урала, рассматриваемый на примере Республики Башкортостан, является важной составляющей горно-металлургического комплекса Уральского региона. Он один из основных поставщиков медных и цинковых концентратов металлургическим заводам Урала. Доля его в общероссийской добыче меди в концентратах составляет 12 – 15 %, цинка – 49 %; в общеуральской – меди 35 % и цинка 69 %. Юбилейное, Подольское, Сибайское, Учалинское и Новоучалинское месторождения и др. относятся к числу крупнейших на Урале. Предприятиями отрасли ежегодно образуются порядка 11100 тыс. т отходов, объем которых к настоящему времени превысил 1 млрд т. Отходы производства (вскрышные породы, некондиционные руды, хвосты флотации, неликвидный пиритный концентрат и др.) совместно с горными выработками формируют техногенный рельеф с карьерами глубиной до 470 м и с отвалами высотой до 80 м. Высокоминерализованные промышленные стоки являются причиной техногенной деградации подземной гидросферы. Газопылевые выбросы при добыче и обогащении руд, дефляции с отвалов ведут к загрязнению атмосферы, почв, поверхностных вод. Все это приводит к формированию на территории горнорудных районов специфического сернокислого ландшафта с гидрогеохимическими полями трансформированных вод (Р.Ф. Абдрахманов, А.Я. Гаев, Э.Ф. Емлин, С.Р. Крайнов, А.И. Семячков, Л.С. Табаксблат и др.).

Оценка геоэкологических основ природно-техногенных экосистем является одной из наиболее значимых проблем горнорудных районов. Научно обоснованный прогноз экологической ситуации и создание системы управления охраной окружающей среды возможны путем разработки геоэкологических моделей в системе мониторинга, с использованием комплекса качественных и количественных методов.

Главной задачей в условиях техногенеза является разработка мероприятий по минимизации воздействия горнодобывающих комплексов на окружающую среду (ОС). Поэтому изучение геоэкологических процессов в них является не только научной, но и важной практической задачей.

Цель работы: выявление закономерностей формирования техногенно-минеральных комплексов и изучение процессов распределения в них различных токсикантов.

Задачи исследований:

– анализ геоэкологических особенностей природной среды горнорудных районов Южного Урала;

– определение спектра и концентраций приоритетных загрязнителей в отходах добычи и обогащения минерального сырья;

– оценка геоэкологической значимости редких, редкоземельных и радиоактивных элементов в подотвальных водах;

– оценка состояния и динамика техногенной трансформации геологической среды горнорудных районов;

– анализ методов снижения техногенной нагрузки на окружающую среду.

Объект исследований: региональная природно-техногенная система территории горнорудных комплексов Южного Урала.

Предмет исследований: процессы и динамика взаимодействия природных и техногенных компонентов региональной системы горнорудного производства.

Научная новизна:

– выполнена комплексная оценка влияния горнорудной промышленности на окружающую природную среду в условиях Южного Урала;

– определены особенности техногенной трансформации геологической среды в горнорудных районах;

– установлена геоэкологическая значимость редких, редкоземельных и радиоактивных элементов в подотвальных водах в пределах Южного Урала;

– предложена система мер по снижению динамики техногенной трансформации геологической среды.

Защищаемые положения

  1. Формирование геоэкологических условий горнорудных районов Восточного Башкортостана определяется геолого-геохимическими особенностями территории и техногенной нагрузкой на нее, вызванной эксплуатацией колчеданных месторождений.
  2. Ведущими факторами геохимической трансформации геологической среды являются процессы добычи и обогащения минерального сырья, определяющие мобилизацию и формирование миграционных потоков экотоксикантов в природно-техногенной системе.
  3. Процессы техногенеза приводят к формированию агрессивных сернокислых растворов с аномальными концентрациями типоморфных компонентов (Cu, Zn, Pb, As, Hg и др.), значимый вклад в минерализацию техногенных вод вносят редкие, редкоземельные и радиоактивные элементы (Be, Li, Y, Ce, La, U, Th и др.).

Практическая значимость:

Результаты исследований использованы:

– при обосновании Государственной программы Республики Башкортостан «Разработка научно-технических основ комплексных экологических производств на базе отходов, вредных стоков горнорудных предприятий РБ с организацией горно-экологического полигона»;

– в проекте отработки верхних горизонтов месторождения Бакр-Узяк;

– в учебном процессе при чтении лекционных курсов «Обследование и экологическая оценка территории», «Введение в промышленную экологию» в Башкирском государственном и в Башкирском государственном аграрном университетах.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на Международной студенческой школе «Металлогения древних и современных океанов» (Миасс, 2001 г.), Международной научно-практической конференции «Техногенная трансформация геологической среды» (Екатеринбург, 2002 г.), VII и X Международных симпозиумах «Проблемы геологии и освоения недр» (Томск, 2003, 2006 гг.), V Республиканской геологической конференции «Геология и перспективы расширения сырьевой базы Башкортостана и сопредельных территорий» (Уфа, 2003 г.), ХХI Всероссийской молодежной конференции «Строение литосферы и геодинамика» (Иркутск, 2005 г.), VII Международной конференции «Новые идеи в науках о Земле» (Москва, 2005, 2007 гг.), II Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы геоэкологии Южного Урала» (Оренбург, 2005 г.), VI Межрегиональной научно-практической конференции «Геология, полезные ископаемые и проблемы геоэкологии Башкортостана» (Уфа, 2006 г.), 7-м Международном конгрессе «Вода: экология и технология. Экватек-2006» (Москва, 2006 г.), Междуна­родной научно-практической конференции «Роль природообустройства в обес­печении устой­чивого функционирования и развития экосистем» (Москва, 2006 г.), Межрегио­нальной научно-практической конференции «Чистая вода Башкортостана» (Уфа, 2008, 2009 гг.), Всероссийской научной конференции «Минералы и минералообразование в природных и техногенных процессах» (Уфа, 2009).

Публикации. По результатам исследований опубликовано 27 работ, в том числе глава в монографии, 2 статьи в ведущих рецензируемых научных журналах, определенных ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы из 124 наименований, из них 12 на иностранном языке. Работа изложена на 142 страницах машинописного текста, включая 39 рисунков, 48 таблиц.

Во введении рассматривается актуальность темы, объект, предмет, цель и задачи исследований, сформулированы защищаемые научные положения, раскрыта научная новизна и практическая значимость результатов исследований.

В первой главе излагается состояние проблемы геологической и геоэкологической изученности горнорудных районов Восточного Башкортостана и методическая основа исследований. Во второй главе описываются геолого-геохимические особенности региона. В третьей главе приводится характеристика предприятий горнорудной отрасли, факторов техногенной трансформации геологической среды и техногенно-минеральных комплексов. В четвертой главе рассмотрены процессы гидрогенной миграции экотоксикантов, вклад редких и радиоактивных элементов в минерализацию подотвальных вод и загрязнение окружающей среды. В пятой главе рассмотрены пути снижения техногенной нагрузки на геологическую среду.

В заключении приводятся основные выводы по диссертационной работе.

Исходные материалы. В основу работы положены результаты геоэкологических исследований автора в Институте геологии УНЦ РАН в рамках Программы фундаментальных научных исследований государственных академий наук на 2008–2012 годы по теме «Гидрогеохимические процессы и геоэкология Южного Урала» № 5-07-416; Программы целевых расходов Президиума РАН «Поддержка молодых ученых» (2006-2009 гг.) по теме «Геоэкология горнорудных районов Башкирского Зауралья».

В ходе исследований изучались геохимические, гидрогеологические и геоэкологические особенности горнорудных районов восточного склона Южного Урала, техногенно-минеральные образования, их макро- и микрокомпонентный состав (более 500 анализов). Аналитические работы выполнены в лабораториях: ИГЕМ РАН методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой ICP – MS.PLASMA QUAD фирмы «VG instruments», ГУП «Управление государственного аналитического контроля» МПР РБ, ГУ «Башкирское УГМС» и др.

Работа выполнена в лаборатории гидрогеологии и геоэкологии Института геологии Уфимского научного центра РАН под руководством д.г.-м.н., профессора Р.Ф. Абдрахманова, которому автор выражает свою глубокую благодарность. Автор признателен сотрудникам ИГ УНЦ РАН д.г.-м.н. А.П. Рождественскому, д.г.-м.н. В.А. Маслову, д.г.-м.н. Д.Н. Салихову, к.г.-м.н. А.М. Косареву, а также коллегам по совместной работе к.г.-м.н. С.П. Носаревой, А.О. Полевой, И.Ю. Лешан за ценные советы, внимание и помощь в сборе, обработке и анализе материалов.

ЗАЩИЩАЕМЫЕ НАУЧНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Первое защищаемое положение. Формирование геоэкологических условий горнорудных районов Восточного Башкортостана обусловлено геолого-геохимическими особенностями территории и техногенной нагрузкой на нее, вызванной эксплуатацией колчеданных месторождений.

Положение базируется на материалах второй и третьей глав.

Геологическая среда в целом выполняет четыре основные экологические функции [Трофимов, 2004]: ресурсную, геодинамическую, геохимическую и геофизическую. Горное производство в основном затрагивает и изменяет две из них – ресурсную (истощение сырьевых запасов) и геохимическую (перерас­пределение химического вещества в природе). Масштабы и интенсивность антропогенных геохимических процессов во много раз превышают природные.

Южный Урал – классическая провинция распространения девонских колчеданных месторождений. Широко известные месторождения Восточного Башкортостана – Учалинское (Учалинский ГОК), Сибайское (Башкирский медно-серный комбинат, Бурибаевское (Бурибаевский ГОК) и др. (рис. 1). Район исследований находится в пределах западной и частично центральной части Магнитогорской мегазоны, сложенной вулканогенно-осадочными и породами среднего и верхнего палеозоя (девон, карбон) и осадочными породами мезозоя и кайнозоя.

Техногенный привнос вещества в экосистемы также определяется химическим составом геологического субстрата, который обладает выраженной халькофильной и частично сидерофильной микроэлементной специализацией. На рис. 2 приведены кларки концентрации отдельных элементов в породах региона относительно фона (ККУК, по [Вострокнутов, 1991]). Аномальных концентраций микроэлементы достигают в породах месторождений. Исследованиями установлено, в подрудных толщах серицитизированных пород вблизи рудного тела Сибайского месторождения наблюдаются следующие содержания: цинка до 2 %, свинца до 0,058 %, мышьяка до 0,3 %, сурьмы до 0,02 %. Наивысших концентраций элементы достигают в рудах (табл. 1).

 Геологическая карта района исследований: 1 – серпентиниты; 2 – гранитные-0

Рис. 1. Геологическая карта района исследований:

1 – серпентиниты; 2 – гранитные массивы; 3 – стратиграфические границы; 4 – разрывные нарушения; 5 – граница между западной и центральной частями Магнитогорской мегазоны; 6 – основные месторождения: 1 – Западно-Озерное, 2 – Узельгинское, 3 – Молодежное, 4 – Бакр-Узякское, 5 – Куль-Юрт-Тау, 6 – Бакр-Тауское, 7 – Таш-Тауское, 8 – Балта-Тауское, 9 – Юбилейное, 10 – Октябрьское, 11 – Маканское

Вблизи рудных тел под влиянием окисляющихся сульфидов металлов формируются очень кислые (рН 2,0-4,0) сульфатные воды (до 80-96 % SO42–) пёстрого пяти-, шестикомпонентного катионного состава с минерализацией до 8-20 г/дм3. В высоких концентрациях в них присутствуют железо, медь, цинк и другие металлы. Примером рудничных «полиметальных» вод являются воды Учалинского месторождения:

 Коэффициенты концентрации отдельных микроэлементов в различных-1

Рис. 2. Коэффициенты концентрации отдельных микроэлементов

в различных геологических комплексах

относительно регионального кларка:

1 – комплекс, объединяющий все разнообразие магматических пород основного состава, главным образом эффузивы ирендыкской, карамалыташской, улутауской свит и бугодакской толщи девона; 2 комплекс интрузивных и эффузивных магматических пород кислого состава и переходные разности: граниты, гранодиориты, риолиты, риодациты, дациты; 3 комплекс эффузивных и интрузивных пород среднего состава: андезиты, диориты. Основу комплекса составляют эффузивные породы, поскольку их пространственное развитие несравнимо больше, чем у интрузивных разностей (баймак-бурибайская свита девона, часть ирендыкской свиты и др.)

Таблица 1

Химический состав и степень концентрации отдельных элементов в рудах месторождений Сибайского рудного района

Элемент Камаган Сибай Бакр-Узяк
содержание, % ККук содержание, % ККук содержание, % ККук
Cu 1,45 290 2,85 570 1,78 356
Zn 0,45 75 0,22 37 0,02 3,33
Pb 0,19 190 0,08 80 0,01 10
Se 0,012 2400 0,009 1800 0,00007 14
Te 0,0036 - 0,0042 - 0,0018 -
Cd 0,009 4500 0,0035 170,5 0,0005 25
As 0,07 35 0,042 21 0,034 17
Hg 0,002 667 0,0011 367 0,001 333,3


Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.