Геоэкология. Инженерная геология, гидрогеология, геокриология, 2020, № 1, стр. 18-21

ТЕХНОГЕННАЯ ФОРМАЦИЯ – ХАРАКТЕРНЫЙ ПРИЗНАК ТЕХНОГЕННОГО ЭТАПА ИСТОРИИ ЗЕМЛИ

С. А. Несмеянов 1, О. А. Воейкова 1*

1 Институт геоэкологии им. Е.М. Сергеева Российской академии наук (ИГЭ РАН)
101000 Москва, Уланский пер., 13, стр. 2, Россия

* E-mail: voa49@mail.ru

Поступила в редакцию 14.10.2019
После доработки 18.10.2019
Принята к публикации 18.10.2019

Полный текст (PDF)

Аннотация

Объемы и площади распространения техногенных отложений позволили выделить их в самостоятельную формацию. Общая тенденция заключается в интенсивном распространении техногенной формации за счет смыкания множества точек роста. В перспективе вероятно повсеместное распространение техногенной формации на площадях в десятки и сотни тысяч квадратных километров. При этом освоенные недра становятся частью техногенной формации. Характерно присутствие искусственных материалов, техногенного меланжа, специфических типов седиментации, связанных с разнообразием средств и методов транспортировки пород. Отмечается увеличение влияния техногенных отложений на экологию урбанизированных и производственных территорий. Расположение центров формирования техногенной формации, определяется не только геолого-геоморфологическими, но и социально-экономическими факторами. Возраст техногенного этапа развития Земли определяется временем начала активизации накопления техногенной формации, произошедшим около 200–250 лет назад.

Ключевые слова: техногенные отложения, техногенный меланж, техногенный этап, урбанизированные территории, производственные территории

Общеизвестно широкое распространение на урбанизированных и промышленных территориях больших (до нескольких десятков метров) мощностей техногенных отложений. Размеры подобных территорий увеличиваются и этот процесс будет прогрессировать. Во многих случаях объемы техногенных образований становятся соизмеримыми с объемами некоторых природных геологических формаций. Поэтому вполне уместно выделение “рукотворной” техногенной формации [3, 4]. Эта формация обладает параметрами, свойственными другим геологическим формациям (например, несогласием в основании, специфическими фациями и парагенетическими ассоциациями).

КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ ПАРАМЕТРЫ ТЕХНОГЕННОЙ ФОРМАЦИИ

Учитывая существующие традиции, целесообразно рассматривать в качестве техногенной формации образования, занимающие территорию, близкую или превышающую одну – две сотни квадратных километров и достигающие мощностей, которые свойственны для обычных осадочных пачек или толщ. При таком подходе техногенной формацией можно считать, прежде всего, накопления в пределах крупных городских агломераций или производственных комплексов, например, горнодобывающих.

Урбанизированные территории. Многие города с населением более 1 млн человек имеют площадь более 100–300 км2. В них мощности техногенных отложений нередко достигают одного–двух десятков метров [5] и будут нарастать. Но границы техногенной формации не всегда совпадают с административными границами города. Например, внутригородские парковые зоны практически не несут чехла техногенных отложений. Напротив, примыкающие к городу длительно существовавшие села и производственные территории могут характеризоваться мощными техногенными отложениями.

Урбанизированные территории различаются не только по площади. Важную роль играет время существования города и тип строительства, который часто связан с климатическими условиями. Кроме того, значимо наличие или отсутствие различных фортификационных и иных сооружений, создание которых обусловлено перемещением значительных объемов горных пород. В северных регионах с гумидным или холодным климатом значительную часть техногенных отложений (образований) составляют деревянные конструкции, последовательно наслаивающиеся одна на другую (например, в Новгороде). Важно также присутствие высотных сооружений культового или другого назначения, разрушение или перестройка которых приводили к увеличению мощности техногенных отложений. В городах на опускающихся приморских территориях строительные конструкции или насыпи служили способом защиты от подтопления и затопления жилых и иных объектов [6].

Производственные территории. Среди них наиболее представительны горнодобывающие комплексы с накоплением поднятой на поверхность горной породы в виде хвостохранилищ, терриконов и т.п. Большие объемы техногенных отложений связаны с крупными плотинами и высокотехнологичными производствами. А вот земледелие и мелиорация, занимающие громадные территории, обычно характеризуются очень малой мощностью перемещенных или переработанных пород.

Объем техногенных образований, формирующихся при добыче и переработке полезных ископаемых, составляет в среднем 43 км3/год, что в 3 раза превышает объем твердого стока рек Земли. Общий объем отвалов пустой породы за 1963–1980 гг. достиг 518 км3, шлакоотвалов – 3.9 км3. При строительстве города с населением 0.1 млн. человек и площадью 6 км2 общий объем земляных работ составляет 3.7 млн. м3 [3, 5].

СПЕЦИФИКА ТЕХНОГЕННОЙ ФОРМАЦИИ

Специфика техногенной формации разнообразна и зависит от таких форм техногенеза, как: 1) урбанизация, 2) горнодобывающая деятельность, 3) ромышленное строительство, 4) мелиорация и др. Для техногенных формаций характерна азональность распространения относительно геоморфологических и климатических обстановок и тектонических структур. Специфичным оказывается состав техногенных отложений, включающих разнообразные искусственные материалы. Характерны процессы аутигенного минерагенеза, которые часто обусловлены сложными биогеохимическими процессами. Возможно также специфическое минералообразование, а некоторые минералы не известны в природе [1].

Среди техногенных текстур наиболее распространенными являются смеси разнообразных передробленных горных пород и искусственных материалов, которые предложено объединить под названием “техногенный меланж” (от французского – melange – смесь) [4].

Характерной чертой техногенных отложений можно считать разнообразие особенностей седиментации, связанное с разнообразием средств и механизмов транспортировки и отложения (седиментации) материала. Часто наблюдается близкое к естественному субгоризонтальное наслоение при намыве грунта, а также заполнение отрицательных форм рельефа от бортов к центру с последовательным прислонением наклонных слоев, близким к клиноформному, но чаще происходит накопление хаотических масс. Перед плотинами формируются фации подпруживания, а ниже плотин – фации экранов. Типично также и формирование разнообразных положительных форм рельефа. Конусообразные насыпи по типу седиментации близки к вулканогенным конусам. По механизму переноса и осаждения некоторые техногенные отложения мало отличаются от природных обвально-осыпных, ледниковых, пролювиальных, селевых или вулканогенных отложений.

Ряд элементов техногенной формации гомологически сходен с природными образованиями. Например, погребенные ленточные фундаменты и основания крепостных стен по форме дайкообразны, уплотненные материалы засыпки колодцев – штокообразны, терриконы сходны по форме и расположению слоев с вулканическими (пеплово-шлаковыми) конусами и т.п. Но в целом комплексы техногенных фаций не имеют аналогов в геологической истории.

Специфичен и характер распространения техногенной формации. Она связана с урбанистическими и производственными объектами, расположенными точечно. Такие центры локализуются в зависимости не столько от общих геологических особенностей территории (тектонических структур и т.п.), сколько от геоморфологических и экономических факторов – транспортных путей и “перекрестков”, благоприятных условий для тех или иных производств (месторождения полезных ископаемых, наличия необходимых количеств воды, уклонов речных долин с высокими бортами для размещения гидростанций и пр.). Расположение благоприятных условий меняется в зависимости от типа строительства. На практически любой более или менее заселенной территории находится масса потенциальных центров возникновения техногенной формации. В каждом конкретном случае территория распространения техногенной формации развивается центробежно от исходного объекта, и возможно слияние разрастающихся объектов.

В ряде случаев характерно антигравитационное перемещение исходных горных пород. Это связано с традицией расположения урбанистических объектов или их исходных центров на возвышенностях рельефа. Первоначально это было обусловлено особенностями размещения фортификационных сооружений, а позднее все чаще приобретало эстетическую основу [8].

Специфичен и возрастной интервал формирования техногенной формации. Хотя укрепленные городища, обнесенные валами, появляются в позднем неолите, но по настоящему широкое распространение объектов формирования техногенной формации относится к веку фабрично-заводского строительства, т.е. начиная примерно с XIX или с конца XVIII веков. Фактически эта эпоха длится примерно 200–250 лет.

ТЕНДЕНЦИИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ТЕХНОГЕННОЙ ФОРМАЦИИ

Техногенная формация не только самая молодая, но и, по-видимому, одна из наиболее интенсивно распространяющихся современных формаций. Ее территориальное разрастание непосредственно связано с процессом урбанизации и техническим прогрессом. Как известно, в первой половине XIX в. в городах проживало около 3% населения Земли. В 1966 г. – уже 34%, к 2020 г. городское население составит более 57% , а суммарная площадь городов Мира возрастет до 2.6 млн км2 [2]. Объемы добычи полезных ископаемых на поверхности Земли составляют 280 млрд т/год, а сопутствующих пород – 608.7 млрд т/год [7]. Следовательно, общий объем перемещаемой, переработанной и накапливаемой массы горных пород составляет 888.7 млрд т/год.

Все более важной проблемой становится прогрессирующее освоение подземного пространства. Само преобразование освоенных недр достигает таких размеров и интенсивности, что данные объемы переработанного подземья становятся неотъемлемой частью техногенной формации.

Разрастание техногенной формации происходит, как было сказано выше, из множества часто сливающихся точек роста с распространением техногенной формации на площадях в десятки и сотни тысяч квадратных километров. При этом меняется характер влияния техногенных отложений на экологическое состояние урбанизированных и производственных территорий, связанное с изменением гидрогеологических условий, эпигенетическими и диагенетическими преобразованиями техногенных отложений.

ВЫВОДЫ

Объемы и площади распространения техногенных отложений позволили выделить техногенную формацию мегаполисов и производственных территорий. Эта формация обладает не только параметрами, свойственными другим геологическим формациям (например, несогласием в основании, специфическими фациями и парагенетическими ассоциациями), но и целым рядом собственных уникальных характеристик, в том числе: 1) спецификой и разнообразием процессов накопления техногенных отложений, 2) наличием в них разнообразных искусственных материалов, 3) разнообразием особенностей седиментации, связанным с разнообразием средств и методов транспортировки, 4) антигравитационным перемещением исходных горных пород, 5) широким распространением техногенного меланжа, 6) расположением центров формирования техногенной формации, определяемым геолого-геоморфологическими и социально-экономическими факторами.

Общая тенденция современного геологического развития заключается в интенсивном распространении техногенной формации за счет смыкания множества точек роста с распространением техногенной формации на площадях в десятки и сотни тысяч км2, а недра становятся неотъемлемой частью техногенной формации. Важен учет влияния техногенных отложений на экологию урбанизированных и производственных территорий.

Возраст техногеного этапа развития Земли определяется возрастом активизации формирования техногенной формации, которая началась 200–250 лет назад.

Статья подготовлена в рамках выполнения госзадания по теме “Развитие теории и методов изучения новейшей тектоники и современной геодинамики платформенных и орогенных территорий применительно к оценке их безопасности”.

Список литературы

  1. Каздым А.А. Техногенные отложения и техногенное минералообразование. М.: ФГУП “ВИМС”, 2010. 179 с.

  2. Москва: геология и город. М.: АО “Московские учебники и Картолитография”. 1997. 400 с.

  3. Несмеянов С.А. Генетические комплексы континентальных отложений. М.: “Книга и Бизнес”. 2012. 397 с.

  4. Несмеянов С.А., Воейкова О.А., Каздым А.А., Макаров В.И. Техногенные образования как геологическая формация //Геоэкология. 2009. № 5. С. 387–398.

  5. Огородникова Е.Н., Николаева С.К. Техногенные грунты М.: МГУ. 2004. 250 с.

  6. Разумов Г.А., Хасин М.Ф. Тонущие города. М.: Наука, 1978. 200 с.

  7. Трубецкой К.Н., Галченко Ю.П. Минерально-сырьевой комплекс и естественная биота Земли // Геоэкология. 2002. № 6. С. 483–489.

  8. Уфимцев Г.Ф. Гималайская тетрадь. М.: Научный мир, 2005. 303 с.

  9. Хазанов М.И. Искусственные грунты, их образование и свойства. М.: Наука, 1975. 135 с.

Дополнительные материалы отсутствуют.