14. Экологический мониторинг

14.3. Мониторинг состояния недр

Государственный мониторинг состояния недр (ГМСН) осуществляется с целью обеспечения рационального и безопасного использования недр Республики Коми на основе изучения их состояния и прогнозирования происходящих процессов посредством эксплуатации и развития системы ГМСН. Ведение ГМСН по территории Республики Коми включает: производство наблюдений на государственной опорной наблюдательной сети (ГОНС), ее реконструкцию и развитие; сбор и систематизацию данных о состоянии недр, получаемых в процессе объектного мониторинга, выполняемого недропользователями, а также материалов различных видов геологических работ; ведение баз данных мониторинга подземных вод; обобщение и анализ перечисленных сведений с составлением на их основе регламентных отчетов, бюллетеней, заключений, дежурных карт, прогнозов состояния недр и т. п.; информационную деятельность и др. Порядок и регламент функционирования системы ГМСН определен соответствующими постановлениями Правительства РФ, нормативными актами МПР России.

Мониторинг состояния недр на территории Республики Коми ведется за подземными водами и экзогенными (в основном криогенными) геологическими процессами (ЭГП) в различных гидрогеологических и мерзлотных условиях. Функционирование системы ГМСН в Республике Коми в 2013 г. осуществлялось на двух уровнях: федеральном и объектном. Ведение ГМСН на первом уровне обеспечивалось ЗАО «Горногеологическая компания «МИРЕКО», ее структурным подразделением – Коми территориальным центром государственного мониторинга состояния недр (КТЦ ГМСН). Режимные наблюдения велись специализированными службами ГМСН: на северо-востоке республики (на федеральном мерзлотно-гидрогеологическом полигоне Воркутинский) – ООО «Группа геолого-разведочных работ» и КТЦ ГМСН; на юге (на участке Шошкинский) – КТЦентром ГМСН. Базовым звеном системы ГМСН в республике является КТЦ ГМСН, осуществлявший общее координационно-методическое руководство по ведению мониторинга состояния недр, сбор информации, анализ и обобщение данных наблюдений о состоянии подземных вод и экзогенных геологических процессах; ведение многолетней базы данных подземных вод и ЭГП; подготовку материалов для ведения дежурных карт; прогнозирование состояния недр; подготовку регламентной продукции и справочно-информационной продукции о состоянии недр и происходящих в них процессах по запросам органов управления государственным фондом недр, других органов государственной власти и государственных структур на территориальном уровне, федерального и регионального центров ГМСН.

Действующая государственная (федеральная) опорная наблюдательная сеть в 2013 г. состояла из 22 пунктов наблюдения (ПН), располагающихся в Воркутинском и Сыктывдинском районах: государственный мониторинг подземных вод (ГМПВ) – 8 ПН и государственный мониторинг экзогенных геологических процессов (ГМЭГП) – 14 ПН, в т. ч. на федеральном мерзлотно-гидрогеологическом полигоне Воркутинский 7 ПН ГМПВ и 14 ПН ГМЭГП. Территориальная сеть в республике отсутствует. Ведение мониторинга по объектной сети осуществлялось на лицензионных участках в промышленных и сельскохозяйственных районах РК, в основном за водоотбором, а также за качеством подземных вод и уровнем. Сведения по объектному мониторингу недр в КТЦ ГМСН представили в 2013 г. 159 предприятий-недропользователей, осуществляющих добычу и извлечение подземных вод. 116 предприятий-недропользователей владеют 248 лицензиями на добычу подземных вод. Основные предприятия, осуществляющие добычу подземных вод: МУП «Ухтаводоканал», МУП «Горводоканал» МО МР «Печора», ООО «ЛУКОЙЛ-Коми», ОАО «Коми тепловая компания», ОАО «Водоканал» г. Сосногорска и др.; осуществляющие извлечение подземных вод: ООО «ЛУКОЙЛ-Коми», ОАО «Воркутауголь», ОАО «Шахта «Интауголь».

Мониторинг состояния недр по территории Республики Коми в 2013 г. был продолжен по подсистемам: подземные воды и экзогенные геологические процессы.

Объектами мониторинга подземных вод являлся ряд основных в республике водоносных горизонтов (комплексов, комплексов зон) в естественных и природно-техногенных условиях: на водозаборах, работающих на месторождениях пресных подземных вод (МППВ), и на участках недр с неутвержденными запасами подземных вод, на разрабатываемых месторождениях углеводородов и твердых полезных ископаемых. Наблюдения по ГОНС проводились на 8 ПН. Наблюдаемые показатели – уровень и температура подземных вод, водовмещающих пород и криогенных водоупоров.

Объектами мониторинга экзогенных геологических процессов по ГОНС были экзогенные геологические – криогенные процессы: деградация-агградация многолетнемерзлых пород (ММП), термокарстовое проседание – криогенное пучение отложений на территории ледово-морской и цокольной равнин в Предсевероуральском инженерно-геологическом регионе, в зоне несплошного распространения ММП. Наблюдения по ГОНС проводились на 14 ПН. Наблюдаемые показатели и характеристики – температура ММП и талых пород, динамика мощности несквозных таликов, строение криогенной толщи, глубина залегания подошвы ММП, термокарстовое проседание, криогенное пучение грунтов, уровень грунтовых и субнапорных вод, надмерзлотных и подмерзлотных, контактирующих с ММП, а также вод сквозных таликов.

Оценка состояния недр проводилась по комплексу количественных и качественных показателей, характеризующих пространственные, временные, качественные и количественные изменения изучаемых объектов.

Информационная деятельность КТЦ ГМСН обеспечивала информацией территориальные органы управления государственным фондом недр, государственную систему лицензирования пользования недрами, подготавливала регламентную продукцию для федеральных структур. Подготовлено и выдано: 13 ответов на запросы государственных структур (Двинско-Печорское БВУ, Министерство природных ресурсов и охраны окружающей среды РК, СЗФ ФГУ НПП «Росгеолфонд»).

Количество действующих ПН опорной сети федерального уровня на территории республики в 2013 г. сохранилось на уровне 2012 года.

Государственная опорная (федеральная) наблюдательная сеть ГМСН, сокращенная за последнее десятилетие сверх минимально необходимого уровня в 10 раз, при отсутствии, к тому же, территориальной сети может привести, в частности в области криолитозоны Республики Коми, при продолжающемся глобальном потеплении климата к невозможности своевременного выявления и предотвращения (или минимизации) экономического ущерба и негативных экологических последствий от разрушающего воздействия деградирующих ММП на возведенные на них жилые и промышленные здания и сооружения.

Экзогенные геологические процессы

Государственный мониторинг экзогенных геологических процессов осуществлялся в основном за криогенными ЭГП на северо-востоке Республики Коми, на Воркутинском федеральном опорном мерзлотно-гидрогеологическом полигоне, одном из двух (в системе Роснедра) в мерзлотной области России. Объектами наблюдений на этом полигоне являлись криогенные экзогенные геологические процессы (крио-ЭГП): деградация-агградация многолетнемерзлых пород – глубин залегания подошвы, кровли ММП и их строение; динамика температуры подошвы слоя годовых колебаний её на глубинах 10–15 м, мощность несквозных таликов; криогенное пучение – термокарстовое проседание четвертичных отложений. Наблюдениями были охвачены наиболее характерные типы ландшафтов, а в их пределах – типичные элементы рельефа и микрорельефа в геокриологических зонах прерывистого, массивно-островного и островного распространения многолетнемерзлых пород Предуральского краевого прогиба. В техногенно-нарушенных условиях недропользователи проводили объектный (локальный) мониторинг крио-ЭГП на Усинском и Лузском нефтяных месторождениях, на угольных месторождениях Воркутинского района. На других многочисленных промышленных объектах республики локальный мониторинг ЭГП (включая крио-ЭГП) не проводился, либо недропользователи не представили результаты своих наблюдений в КТЦ ГМСН.

Оценку изменений температуры криолитозоны в 2013 г. в сравнении с 2012 г. предварим краткой характеристикой метеорологических факторов (за последние несколько лет), обусловивших эти изменения. 2009 и 2010 годы были аномально холодными и с малым количеством осадков: среднегодовая температура воздуха –6,35 °С, осадки 485 мм при норме за 1980–2010 гг., соответственно,

–5,44 °С и 528 мм. Последующие 2011 и 2012 годы были не менее аномальны: при одинаковой в эти годы среднегодовой температуре воздуха, –3,2 °С и –3,21 °С осадки еще более уменьшились, до 428 мм в среднем. В 2013 г. среднегодовая температура воздуха была равна –4,7 °С, а осадки даже превышали климатическую норму за 1980–2010 гг. на 25 мм и были равны 553,1 мм.

Неоднозначность рассмотренных характеристик метеоусловий стала причиной столь же неоднозначной реакции криолитозоны. Так при более низкой температуре воздуха в течение отчетного года, чем в 2012 г., но при более высокой увлажненности тенденция повышения температур криолитозоны в основном сохранилась.

Результаты количественных изменений криолитозоны в 2013 г. сводятся к следующему.

Наблюдения отметили лишь количественные, но не зафиксировали качественных изменений в современных многолетних природных тенденциях активизации основных видов крио-ЭГП: по данным мерзлотного мониторинга на Воркутинском полигоне, температура ММП и таликов в 2013 г. превышала её значения в 2012 г. и средние значения за 30–40-летний период практически повсеместно (лишь в котловинах естественно осушившихся или техногенно осушенных термокарстовых озер вопреки климатическому потеплению происходило новообразование и охлаждение ММП и, соответственно, температура продолжала снижаться). В результате продолжающегося потепления криолитозоны ее температура в 2013 г. на глубине 10–15 м составляла в среднем:

  • на ледово-ледниково-морской равнине:
  • минус 0,96 °С (при диапазоне колебаний по площади –0,46 ÷ –1,321 °С) на участках сливающихся ММП;
  • минус 0,11 °С (при диапазоне +0,067 ÷ –0,278 °С) на участках несквозных таликов, образовавшихся при современном климатическом потеплении с начала 1970-х гг.;
  • плюс 0,86 °С (при диапазоне +0,855 ÷ +0,863 °С) на участках «древних» несквозных таликов, возникших до современного потепления;
  • на цокольной равнине:
  • минус 0,62 °С (при диапазоне колебаний по площади –0,485 ÷ –0,749 °С) на участках сливающихся ММП;
  • плюс 0,283 °С (при значении +0,283 °С) на участках несквозных таликов, образовавшихся при современном климатическом потеплении с начала 1970-х гг.;
  • плюс 1,409 °С (при значении +1,409 °С) на участках «древних» несквозных таликов, возникших до современного потепления.

Причина, почему на цокольной равнине температура пород выше, в том, что в разрезе этой равнины залегают трещиноватые терригенные и трещинно-карстовые породы, скорость фильтрации подземных вод в которых больше на порядок и более, чем поровых вод в связных грунтах (суглинках, супесях и т. п.) ледово-ледниково-морской равнины. Соответственно, привнос атмосферного тепла в породы цокольной равнины больше, чем в породы ледово-ледниково-морской равнины.

Наиболее высокая температура наблюдается в сквозных таликах обеих равнин: плюс 1,615 °С ÷ 1,472 °С.

По результатам наблюдений на пучиномерных площадках и пучиномерном створе можно констатировать, что практически повсеместно (исключая участки обводненных плоскополигональных торфяников) продолжают прослеживаться многолетние термокарстовые осадки земной поверхности. Максимальные значения их отмечаются на приводораздельных участках. Это обусловлено, по-видимому, дополнительным привносом атмосферного тепла в областях инфильтрационного питания подземных вод сезонноталого слоя и несквозных таликов. При этом равный конвективный теплопоток обеспечивает, тем не менее, более высокую среднемноголетнюю интенсивность просадок (2,96 см/год) на участках несквозных таликов, мерзлая подошва которых характеризуется более «мягкими» отрицательными температурами, в сравнении с более «жесткими» температурами сезонноталого слоя: интенсивность просадок на площади его распространения, соответственно, меньше – 2 см/год. Наиболее низкая интенсивность многолетних термокарстовых осадок (0,08÷0,27 см/год) отмечалась как в приводораздельных, так и в придолинных частях склонов, чем это обусловлено, пока остается неясным. На участках плоскополигональных торфяников криогенное пучение зимой компенсирует с избытком летние термокарстовые осадки. В результате на этих участках фиксируется сравнительно небольшое криогенное пучение отложений.

Сравнение рассмотренных крио-ЭГП за 2 последних года выявило, что в 2013 г. термокарстовые осадки превышали таковые за 2012 г. либо были сопоставимы с ними.

Данные объектного мониторинга за температурой криолитозоны на эксплуатируемых угольных месторождениях Воркутинского района (Воргашорском, Воркутском, Юньягинском) показывают, что криолитозона испытала в 2013 г., в основном, дальнейшее потепление. Амплитуда, а иногда и знак изменений теплового состояния пород зависят от локальных ландшафтных и мерзлотных условий. Следствием совместного влияния глобального потепления и техногенных факторов стала резко возросшая таликовость на месторождениях, особенно на двух последних. Так, на более чем на 10-километровом профиле, пересекающим Воркутское месторождение, из 16 расположенных на профиле и замеренных в 2013 г. скважин лишь на двух были зафиксированы отрицательные температуры. То есть, эти ММП охватывали площадь в отчетном году немногим более 10 %, в сравнении с 70–80 % в начале 1970-х годов. Судя по температуре пород на этом профиле, распространение ММП осталось практически таким же, как и в 2012 г. Изложенное свидетельствует, что продолжавшаяся в отчетному году деградация ММП и сопутствующих ей криогенных ЭГП оказывает и в еще большей мере будет оказывать самое негативное воздействие на все объекты и сооружения в республике, расположенные в области распространения ММП.

Геотермический разрез скважины 2Г на полигоне захоронения попутно-добываемых подтоварных вод Усинского нефтяного месторождения можно подразделить на 2 интервала по характеру приращения температуры пород в 2013 г., в сравнении с 2012 г. Верхний интервал, соотносящийся с интервалом залегания зонального надкриогенного талика (от земной поверхности и до 100 м включительно), характеризуется постепенным уменьшением вниз по разрезу положительных приращений температуры, как и в 2012 г.: в 2013 г. – с 0,2 °С на глубине 30 м до 0,07 °С на глубине 100 м, в соответствии с ослаблением в том же направлении отепляющего влияния закачиваемых подтоварных вод на талые горные породы. Глубже, в интервале недавнего залегания реликтовой криолитозоны (глубины 110–158 м) температура составляла, соответственно, +0,85 ÷ +0,12 °С, а ее приращение в 2013 г., в сравнении с 2012 г., было незначительно, в диапазоне +0,03 ÷ +0,12 °С. То есть, кровля реликтовой криолитозоны деградировала (опустилась) за 10 лет наблюдений, как минимум, на 60 м.

Многочисленность нагнетательных, добычных и разведочных скважин на площади Усинского и Возейского месторождений означает, что создаваемое ими тепловое загрязнение недр превратило реликтовую криогенную толщу в своеобразное «решето» со всеми возникающими из этого негативными последствиями.

На основании проведенных исследований территории Лузского нефтяного месторождения и его периферии, расположенных в области талых пород на абразионно-аккумулятивной равнине, можно констатировать, что для территории характерно развитие речной эрозии, оползневых процессов, плоскостного смыва, заболачивания. Недропользователь делает вывод о том, что экзогенные процессы требуют периодического мониторинга в связи с увеличивающимися объемами работ на месторождении.

Наверх