ВВЕДЕНИЕ
ТЕХНОГЕНЕЗ, ПРЕДСТАВЛЕНИЯ, ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ, ОБЪЕМ ПОНЯТИЯ И ПРОЦЕССА, ЕГО МЕСТО СРЕДИ ДРУГИХ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Основные тенденции развития горного производства на протяжении последних столетий связаны с изучением и разработкой мономинеральных месторождений полезных ископаемых. Геологически и экономически оценивается только один полезный компонент, составляющий по массе и объему геологического объекта освоения (месторождения) от первых (уголь, соли) до nх10-7 (алмазы) процентов. Основная масса вещества перерабатывается и поступает в отвалы.
Техногенез - относительно новый фактор в истории развития Земли на разных уровнях организации вещества: химических элементов, минеральных веществ, природных и искусственных пород. На уровне химических элементов Земли он проявляется как в глобальных геохимических циклах, так и в локальных системах. Современное минерало- и породообразование, сопутствующее хозяйственной деятельности Человека, позволило создать существенно значимую новую оболочку земли – техносферу. Как справедливо отмечалось ранее (Емлин, 1991) этот процесс в значительной мере стихийный.
Геохимические и технологические циклы взаимосвязаны соизмеримы по масштабам. Горная технология занимает ключевую позицию в главном технологическом цикле. Именно она регулирует объем и характер вовлечения минерального вещества техногенез.
Техногенез включает в себя широкий спектр геологических процессов, обусловленных деятельностью человека, вооруженного техникой. Геохимические аспекты техногенеза представлены на примере геотехнических систем (ГТС) [51, 25], возникающих и развивающихся при разработке минеральные месторождений. В рамках ГТС рудная залежь, горный массив, подземные и поверхностные коды, ландшафт, биологические сообщества и социальные структуры взаимодействуют с технической системой - горнодобывающим предприятием. ГТС преобразует, рассеивает и концентрирует минеральное вещество. Контролируемые и управляемые процессы составляют только часть явлений, происходящих в системе. Исходя из этого, техногенез можно представить как естественную историю геотехнических систем. Соответственно, эксплуатация месторождения рассматривается как освоение минеральных, энергетических и информационных ресурсов геосистемы, осуществляемое путем преобразования природных систем в геотехнические.
Из всего разнообразия реальных геотехнических систем мы рассматриваем ГТС, связанные с горным делом и геологией. Именно здесь, на активно разрабатываемых месторождениях, взаимодействие техники и природы проявляется особенно отчетливо, со всеми противоречиями и проблемами, решение которых жизненно важно как для общества, так и для природы в целом.
На Урале, в области регионального развития колчеданных, угольных, соляных руд с древними и старинными горнодобывающими районами имеется уникальная возможность исследовать геотехнические системы, находящиеся на различных стадиях эволюции, развивающиеся длительное время в контрастных климатических, горнотехнических и геологических условиях.
Сдвижения горных масс, обрушения, оползни, техногенные землетрясения, сели, возгорание взрывы сульфидной пыли, минерализация вод, коррозия машин и механизмов, деградация почвенного профиля, разрушение биогеоценозов, эндемические болезни - вот далеко неполный перечень явлений, сопровождающих промышленную эксплуатацию сульфидных руд.
Оптимизация взаимодействия техники и природы невозможна без анализа реальных ГТС. Разработка месторождения представляется геологическим процессом, во многом предопределяемым всей предшествующей историей этого участка земной коры, отразившейся в закономерном строении месторождения. В отличие от традиционного геологического изучения месторождения в исследование включаются современные геодинамические, геохимические и геофизические процессы, происходящие на стадии техногенеза. Следовательно, техногенез является определенным этапом в общей геологической истории месторождения или, вернее, геосистемы, в состав которой входит рудная залежь.
Техногенез модифицирует важнейшие геодинамические процессы в главных внешних оболочках планеты: атмо-, гидро-, био- и литосферах. Отсюда анализ техногенеза становится одной из важнейших задач теоретической и прикладной геологии. От решения этой задачи зависит геологическое будущее Земли. Геология должна выйти за свои традиционные рамки и осознать геологические аспекты техногенеза как глобального процесса, преобразующего лик Земли. В отличие от всех других геологических явлений техногенез должен быть управляемым, управление геологическими процессами - не такая уж далекая перспектива прикладной геологии. Естественно, главным объектом управления в этом случае будут геотехнические системы.
В то же самое время развитие горного дола также неизбежно приводит нас к выводу о том, что технология становится все более «геологической», сближаясь с прикладной геологией, так как горнодобывающее предприятие в период своего действия неизбежно становится геотехнической системен. Реальное горнодобывающее предприятие функционирует в условиях, отличных от описанных проектом не потому, что исходная информация была недостаточна или неверна, а потому, что эти условия существенно изменились в результате действия самого горнодобывающего предприятия. Проектное решение основывается на параметрах геосистемы, еще не нарушенной техногенезом: это относится и к технологическим свойствам руд, горных пород, к составу попутных вод и состоянию ландшафта н атмосферы.
Отсутствие информации о вероятном состоянии ГТС на всех стадиях освоения месторождения и в постэкспглуатационный период не позволяет создать эффективную систему режимных наблюдений и управления качеством природной среды, затрудняет поиск рациональной технологии извлечения н обогащения полезных ископаемых. Различные аспекты тсхногенеза уже сейчас рассматриваются в специальных разделах горной науки и рудничной геологии.
В последние десятилетия оформилась новая отрасль - геотехнология. Ее принципиальное отличие от традиционной горной технологии состоит в способе извлечения полезных компонентов из горной массы с применением химических и биологических агентов. Соответственно и воздействие на сосуществующие геосистемы при такой технологии более глубокое и сложное.
Поэтому необходимость исследования связей технических и природных систем в этом случае становится еще более настоятельной.
Исследование техногенеза как этапа геологического развития должно дать основу прогноза геологических процессов на месторождении, как в период его эксплуатации, так и после отработки месторождения. Геология в данном случае не только исследует современные процессы, но и прогнозирует будущие, основываясь на законах геологического развития месторождения.