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 и экзогенных геологических процессов (ЭГП); 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 в различных природных, гидрогеологических и мерзлотных условиях. Функционирование системы ГМСН в Республике Коми в 2014 г. осуществлялось на двух уровнях: федеральном и объектном. Территориальная (муниципальная) наблюдательная сеть в республике отсутствует.

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, осуществляюший общее координационно-методическое руководство по ведению мониторинга состояния недр, сбор информации, анализ и обобщение данных наблюдений о состоянии подземных вод и экзогенных геологических процессов; 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.

Наблюдения по объектной наблюдательной сети (ОНС) осуществляют водо- и недропользователи в границах лицензионных участков.

Мониторинг состояния недр по территории Республики Коми в 2014 г. был продолжен по подсистемам: подземные воды и экзогенные геологические процессы.

Действующая государственная (федеральная) опорная наблюдательная сеть (ГОНС) в 2014 г. состояла из 51 пункта наблюдений (ПН). Государственный мониторинг осуществлялся на 9 ПН за подземными водами (ГМПВ) и на 42 ПН за экзогенными геологическими процессами (ГМЭГП). Практически все ПН, за исключением 1 ПН за подземными водами участка Шошкинский (Сыктывдинский район), располагаются в Воркутинском районе на площади федерального опорного мерзлотно-гидрогеологического полигона Воркутинский: 8 ПН ГМПВ и 42 ПН ГМЭГП.

Объектная наблюдательная сеть, в основном, ориентирована на подземные воды. Водо- и недропользователи на своих лицензионных участках вели наблюдения за объемами добычи в процессе эксплуатации водозаборных скважин и объемами извлечения подземных вод попутно с разработкой месторождений твердых полезных ископаемых и углеводородного сырья; на водозаборах хозяйственно-питьевого назначения – за качеством и уровнем подземных вод эксплуатируемых горизонтов. Сведения по объектному мониторингу недр за 2014 г. в КТЦ ГМСН представили 150 предприятий-недропользователей, осуществлявших добычу и извлечение подземных вод. Основные предприятия, осуществляющие добычу подземных вод: МУП «Ухтаводоканал» МО ГО «Ухта», МУП «Горводоканал» МО МР «Печора», ООО «ЛУКОЙЛ-Коми», ООО «Вуктыльский Тепловодоканал», ОАО «Водоканал» г. Сосногорска, ООО «Водоканал» г. Воркуты и др.; осуществляющие извлечение подземных вод: ООО «ЛУКОЙЛ-Коми», АО «Воркутауголь», АО «Шахта «Интауголь».

Объектный мониторинг за экзогенными геологическими процессами вели АО «Воркутауголь» в Воркутинском районе и ООО «ЛУКОЙЛ-Коми» в Усинском районе.

Объектами мониторинга подземных вод являлся ряд основных в республике водоносных горизонтов (комплексов, комплексов зон) в естественных и в техногенно-нарушенных 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. Наблюдаемые показатели по ГОНС – уровень и температура подземных вод; по ОНС – водоотбор, качество и уровень эксплуатируемых гидрогеологических подразделений.

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 прерывистого, массивно-островного и островного распространения ММП. Наблюдения по ГОНС проводились на 42 ПН. Наблюдаемые показатели и характеристики – температура ММП и талых пород, температура и мощность деятельного слоя, 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. Мониторинг ОНС был направлен на получение данных с техногенно нарушенных участков, наблюдения проводились за температурой ММП и талых пород, просадками дневной поверхности на полях угольных шахт, за реакцией реликтовой криогенной толщи на тепловое загрязнение недр.

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 8 ответов на запросы государственных структур (Двинско-Печорское БВУ, СЗФ ФГУНПП «Росгеолфонд»).

Государственная опорная (федеральная) наблюдательная сеть ГМСН, начиная с конца девяностых годов, неоднократно секвестировалась: сокращения касались как самих пунктов наблюдений, так и периодичности наблюдений по действующим скважинам; территориальная наблюдательная сеть полностью прекратила свое существование. В настоящее время мониторинг по ГОНС практически полностью сосредоточен в одном, Воркутинском, районе (50 ПН).

В отчетном 2014 г. произошло некоторое увеличение опорной сети федерального уровня за счет включения в ГОНС 29 ПН, в т. ч. 28 ПН введено по подсистеме экзогенные геологические процессы и 1 ПН – по подсистеме подземные воды. Введенные ПН ранее уже наблюдались, но из-за ограниченности выделяемых ассигнований на время были законсервированы. Возобновление, хотя и в гораздо меньшем объеме, прежнего мониторинга экзогенных геологических процессов на площади Воркутинского полигона направлено на изучение: температуры ММП и таликов; многолетней динамики изменения мощности и температуры деятельного слоя, непосредственно в подошве которого располагаются основания большинства жилых зданий и многих промышленных сооружений; получение температурных характеристик деградирующих и агградирующих ММП вследствие осушения толщи горных пород шахтным водоотливом (Воргашорский участок).

На территории РК необходимо продолжить работы по восстановлению ГОНС за счет ввода ПН, ранее действовавших, а также, с учетом реальной ситуации, вести работы по наращиванию федеральной и территориальной наблюдательных сетей с охватом участков с естественными и природно-техногенными условиями. Расширение ГОНС направлено на своевременное выявление и предотвращение (или минимизацию) экономического ущерба и негативных экологических последствий, обусловленных изменениями гидрогеологической и геокриологической обстановки под влиянием интенсивной хозяйственной деятельности и при продолжающемся глобальном потеплении климата.

Экзогенные геологические процессы

Государственный мониторинг (ГМ) 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 в естественных и техногенно-нарушенных условиях (динамика температур, глубин залегания подошвы и строения ММП, температуры подошвы слоя годовых колебаний ее на глубинах 10–15 м, мощность несквозных таликов); криогенное пучение – термокарстовое проседание четвертичных отложений; а также деятельный слой (динамика изменения мощности и температуры деятельного слоя в интервале глубин 0–3,2 м). 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 мониторинг на федеральном уровне проводился на участке Воргашорский, на объектном (локальном) уровне – недропользователями на Усинском нефтяном месторождении и 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 2014 г. в сравнении с 2013 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 выше температурной нормы 1980–2010 гг. и составила –4,7 °С, а среднегодовое количество осадков превысило климатическую норму за 1980–2010 гг. на 25 мм и было равно 553,1 мм. В 2014 г. среднегодовая температура воздуха составила –5,9 °С, что ниже температурной нормы на 0,46 °С, количество осадков было на 3,5 мм меньше, чем в 2013 г., но выше климатической нормы на 21,5 мм.

Неоднозначность рассмотренных характеристик метеоусловий стала причиной столь же неоднозначной реакции криолитозоны. В целом, тенденция повышения температуры криолитозоны, в сравнении со среднемноголетними показателями, сохраняется.

Результаты количественных изменений криолитозоны в 2014 г. сводятся к следующему.

По данным мерзлотного мониторинга температуры ММП и таликов в 2014 г. были незначительно ниже, либо равны значениям в 2013 г., превышая средние значения за 30–40-летний период практически повсеместно. На ограниченных площадях, в котловинах естественно осушившихся или техногенно осушенных термокарстовых озер, вопреки климатическому потеплению, происходит новообразование и охлаждение ММП и, соответственно, температура продолжает снижаться. Температура криолитозоны в 2014 г. составляла:

  • на ледово-ледниково-морской равнине:
    • минус 0,97 °С (при диапазоне колебаний по площади –0,45 ÷ –1,468 °С) на участках сливающихся ММП;
    • минус 0,11 °С (при диапазоне +0,055 ÷ –0,249 °С) на участках несквозных таликов, образовавшихся при современном климатическом потеплении с начала 1970-х гг.;
    • плюс 0,72 °С (при диапазоне +0,66 ÷ +0,77 °С) на участках «древних» несквозных таликов, возникших до современного потепления;
  • на цокольной равнине:
    • минус 0,63 °С (при диапазоне колебаний по площади –0,469 ÷ –0,797 °С) на участках сливающихся ММП;
    • плюс 0,122 °С (при значении +0,122 °С) на участках несквозных таликов, образовавшихся при современном климатическом потеплении с начала 1970-х гг.;
    • плюс 1,349 °С (при значении +1,349 °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 наблюдлась в сквозных таликах обеих равнин: плюс 1,594 °С ÷ 1,537 °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 (2,81 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 – 1,96 см/год. Наиболее низкая интенсивность многолетних термокарстовых осадок (0,08÷0,37 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 2014 г. преобладали процессы пучения, термокарстовые осадки были чуть меньше таковых за 2013 г. либо были сопоставимы с ними.

В 2014 г. возобновлен на 6 ПН прежний мониторинг деятельного слоя (сезонноталого слоя и сезонномерзлого слоя: СТС и СМС), направленный на получение в интервале 0–3,2 м данных по многолетней динамике изменения мощностей СТС, СМС и их температуры; а также по его результатам можно будет оценивать изменяющуюся под воздействием глобального потепления продолжительность периода инфильтрационного питания подземных вод, обуславливающего увеличение (либо уменьшение) их ресурсов. В отчетном году максимальная глубина промерзания фиксировалась в начале мая, протаивания – в конце сентября.

В результате термометрических наблюдений на участке Воргашорский отмечено понижение кровли ММП в сравнении с первоначальным ее положением в 1993 г. Максимально зафиксированное понижение кровли ММП составило 8 метров.

Данные объектного мониторинга за температурой криолитозоны на эксплуатируемых угольных месторождениях Воркутинского района (Воргашорском, Воркутском, Юньягинском) показывают, что криолитозона испытала в 2014 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 площадях отрабатываемых угольных месторождений, в большей степени на Воркутском и Юньягинском. Так, на более чем на 10-километровом профиле, пересекающим Воркутское месторождение, из 16 расположенных на профиле и замеренных в 2014 г. скважин лишь в трех отмечены сливающиеся ММП, в сравнении с началом 1970-х годов. Судя по температуре пород на этом профиле, распространение ММП осталось практически таким же, как и в 2013 г.

Наблюдения за просадками дневной поверхности в результате оседания со временем кровли отработанных лав были продолжены в пределах полей шахт «Воркутинская» и «Комсомольская». Сравнение полученных величин абсолютных отметок поверхности земли по 8-километровому инженерно-геологическому профилю со значениями, зафиксированными в естественных условиях, позволяет заключить то, что колебания земной поверхности обусловлены криогенными процессами (криогенное пучение, термокарст) в отложениях деятельного слоя, влияние техногенного фактора в отчетном году либо отсутствовало, либо было минимальным. По данным инструментальных наблюдений в отчетном году преобладали процессы сезонного криогенного пучения над термокарстовыми просадками.

Объектный мониторинг на полигоне закачки (захоронения) подтоварных вод Усинского нефтепромысла в 2014 г. фиксировал дальнейшую активизацию процесса деградации реликтовой мерзлоты. Негативное влияние процесса закачки подтоварных вод на температурный режим многолетнемерзлых пород выражается в постепенном увеличении температуры промороженной толщи и уменьшении мощности этой толщи: скв. КН-1 – кровля опустилась на 33,48 м, а подошва поднялась на 18,1 м; скв. КН-2 – кровля опустилась на 33,59 м, а подошва поднялась на 14,42 м. На Возейском нефтяном месторождении, на котором мониторинг был прекращен в 2012 г., на кусте нефтедобычных скважин, так же на протяжении всего периода наблюдений за тепловым загрязнением недр, отмечалось опускание кровли реликтовой криолитозоны.

Принимая во внимание время начала промышленного освоения Усинского и Возейского месторождений углеводородного сырья (1973–1978 гг.), технологический процесс добычи, количество задействованных скважин: нагнетательных, добычных и разведочных, сходное их воздействие на мерзлую толщу, возможно предположить, что в результате теплового загрязнения недр реликтовая криогенная толща претерпевает существенные негативные изменения.

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.

Наверх