Запасы угля на Северо-Западном участке Эльгинского угольного месторождении, разрабатываемом с 2011 г., составляют 2 млрд т коксующегося и энергетического угля [1], что означает долгосрочное и значительное по масштабам воздействие на природную среду юго-восточной оконечности Республики Саха (Якутия). В связи с этим оценка современного изменения естественных ландшафтов на территории месторождения представляет определенный научный интерес. Из-за удаленности месторождения одним из ценных инструментов такой оценки является метод анализа космических снимков. Имеющиеся космоснимки высокого разрешения, а также ландшафтные карты среднего масштаба [2] предоставляют возможность районирования оценки измененности различных ландшафтов на уровне типов местностей.
Объект исследования: территория лицензионного участка ЯКУ № 14425 ТЭ в пределах Северо-Западного участка Эльгинского месторождения. Согласно материалам ОАО ХК «Якутуголь» площадь ее составляет 108,96 км2, в границах контура территория имеет статус горного отвода.
Предмет исследования: антропогенное изменение ландшафтов на территории лицензионного участка недропользования Эльгинского месторождения углей.
Цель исследования: анализ измененности типов местностей территории лицензионного участка недропользования Эльгинского месторождения углей.
В настоящее время участок недропользования практически целиком представлен измененными ландшафтами за счет строительства и эксплуатации Эльгинского угольного комплекса, сети разведочных скважин, а также вездеходных дорог на плоскогорьях и склонах различной экспозиции. Антропогенные изменения данных ландшафтов, большая часть из которых относится к горно-склоновому типу местности, фиксируются на космических снимках (Сервис Bing Maps, Google Earth, Yandex).
В физико-географическом отношении территория относится к окраинной части Токинской впадины и северным отрогам хребта Токинский Становик, к водосборным бассейнам рек Ундыткан, Укикит, Эльга, Укикиткан. К юго-востоку от участка расположено озеро Большое Токо (S = 85 км2) [3].
Район исследования характеризуется сложным строением с среднегорным расчлененным рельефом с высотами 900–1400 м н.у.м. и более (рис. 1).
В Токинской котловине наибольшее распространение имеют осадочные породы юрского возраста, а также встречаются четвертичные образования, представленные ледниковыми, водно-ледниковыми, аллювиальными и элювиально-делювиальными рыхлыми породами.
Климат района суровый, резко континентальный, отличающийся холодной долгой зимой, коротким и теплым летом и кратковременностью переходных периодов. Среднегодовая температура –11,4 °С, среднее годовое количество осадков – 486 мм. На территории преобладают штили 60 %.
Рис. 1. Лицензионный участок недропользования на топографической карте. Масштаб 1:200 000
Рис. 2. Типы местности лицензионного участка недропользования Эльгинского угольного месторождения
Территория месторождения относится к зоне сплошного распространения многолетнемерзлых пород (>95 % мерзлых пород) с мощностью 50–200 м с объемной льдистостью порядка 25–45 %.
Согласно геоботаническому районированию участка основное распространение здесь получили лиственничники. На вершинах плоскогорий нередки кедровостланики голубично-лишайниковые, на склонах – ельники аянские. В днищах долин рек Укикит, Эльга, Изгиб, Урэды и их притоков встречаются осоково-вейниковые закочкаренные сообщества.
Ландшафтная структура изучаемой территории, расположенной в Тимптоно-Учурской среднегорной провинции, состоит из четырех типов местности: плоскогорно-привершинного, горно-привершинного, горно-склонового и горно-долинного – и представлена сочетанием высотно-поясных и интразональных природно-территориальных комплексов – горно-редколесных, горно-тундровых, подгольцовых и горно-долинных [2]. Площади типов местности данного участка рассчитаны и распределены следующим образом, %: плоскогорно-привершинный (9,7), горно-склоновый (68,7), предгорно-моренный (18,4), ледниково-долинный (0,58) и горно-долинный (2,6) (рис. 2).
Материалы и методы исследования
Основой оценки нарушенности ландшафтов являются аэрокосмические методы исследования – анализ цветных космических снимков сервиса Bing Maps 2010 г., а также цветных снимков «True Colour Image» (TCI) с космических аппаратов Sentinel-2 от 6 мая 2018 и 8 июня 2019 г. Космоснимки Bing получены через модуль OpenLayers Plugin в ПО QGIS 2.18. Космоснимки Sentinel-2 в формате JPEG2000. Индикация нарушений ландшафтов в зоне Эльгинского ГОКа, носящих наиболее интенсивный характер, произведена по цветному снимку КА Sentinel-2A 8 июня 2019 г. К данным ландшафтам относится главным образом северная часть лицензионного участка. Оценка для остальной части территории произведена по космоснимкам сервиса Bing Maps. Площади очерченных ландшафтов выведены в GIS-программе путем проекции на эллипсоид WGS84.
Также использовалась методика ландшафного анализа, включающая различные методики по оценке антропогенной измененности природной среды [4, 5].
Так, для группировки земель по степеням нарушенности использована градация для горных областей, состоящая из дифференциации антропогенных ландшафтов по пяти степеням нарушенности [5]. Зависимость различных степеней нарушенности природной среды, фиксируемых на космоснимках, от техногенного воздействия показана в табл. 1.
При оценке нарушенности ландшафтов, в числе техногенных факторов воздействия на окружающую среду, учтена площадь образования пылевого пятна на снежном покрове исследуемого участка. Выявлена зона преимущественного механического загрязнения газопылевыми выбросами – склоны долины р. Укикит и ее притоков. В связи с этим данная территория отнесена к существенно измененным ландшафтам.
Результаты исследования и их обсуждение
Проведено зонирование измененных антропогенной деятельностью природных ландшафтов по степеням их нарушенности [5], в результате которого разработана карта масштаба 1:100 000, представляющая цифровую модель исследуемой территории с выделенными ареалами четырех степеней нарушения ландшафтов.
Выявлено, что преобладающая часть земель с наивысшей степенью измененности (преобразованные ландшафты) приурочена к карьерно-отвальному комплексу с подъездными автодорогами, занимающая 86,7 % площади; при этом от площади земель с сильно измененными ландшафтами к полю разреза относится 51,7 %; к зонам с развитием дорожной сети – 43,5 %; к прочим инфраструктурным объектам – 2,4 %, и 1,9 % относится к селитебным зонам. Существенно измененными являются обширные площади склонов долин рек Ундыткан и Укикит и их притоков, пораженные пылевыми выбросами в результате эксплуатации разреза, а также территории с развитием транспортной сети. К последним относится верховье р. Изгиб, примыкающее к селитебной зоне и др. Вся остальная часть исследуемой территории представлена слабо измененными ландшафтами (рис. 3).
Для оценки антропогенной измененности типов местностей карты типов местностей и степеней нарушенности масштаба 1:100 000 были наложены друг на друга в программе QGIS 2.18 с получением 228 контуров с выведением площади. В табл. 2 представлены суммы площадей типов местности, распределенных по степеням нарушенности.
Выявлено, что наибольшая доля преобразованных ландшафтов (7,5 %) приходится на горно-склоновый тип местности, сильно измененных ландшафтов (16,9 %) – на плоскогорно-привершинный тип местности. Ледниково-долинный тип местности вследствие удаленности от основных очагов антропогенного воздействия определен как измененный в средней степени. Предгорно-моренный и горно-долинный типы местности отнесены к малоизмененным типам местности.
Таблица 1
Объекты техногенного воздействия по степеням нарушенности природной среды при освоении Эльгинского месторождения по [5]
|
№ п/п |
Степень нарушенности |
Объекты воздействия в пределах лицензионного участка |
Описание космоснимка |
|
1 |
Неизмененные ландшафты |
– |
|
|
2 |
Слабо измененные ландшафты |
Территории горной разведки, заросшие вездеходные тропы |
Долина левого притока р. Эльга |
|
3 |
Существенно измененные ландшафты |
Автомобильные дороги на вершинах плоскогорий, вездеходные тропы |
Склоны долины правого притока р. Укикит |
|
4 |
Сильно измененные ландшафты |
Угольный разрез на стадии подготовки к вскрышным работам, лесосеки, полигоны разведочных работ, гидротехнические сооружения, технологические автодороги на склонах, селитебная зона |
Поле разреза первоочередной отработки месторождения на стадии вскрышных работ |
|
5 |
Преобразованные ландшафты |
Карьерно-отвальный ландшафт; автомобильные дороги на насыпях |
Действующий разрез и отвалы вскрышных работ |
Рис. 3. Карта распределения земель по степеням нарушенности
Таблица 2
Площади нарушенности типов местности, распределенных по степеням, км2
|
№ п/п |
Типы местности |
Степени нарушенности ландшафтов |
Всего |
|||
|
5 |
4 |
3 |
2 |
|||
|
1 |
Плоскогорно-привершинный |
0,382 |
2,121 |
3,189 |
6,843 |
12,534 |
|
2 |
Горно-склоновый |
4,967 |
4,267 |
18,759 |
38,211 |
66,206 |
|
3 |
Предгорно-моренный |
0,000 |
0,283 |
2,918 |
15,309 |
18,510 |
|
4 |
Ледниково-долинный |
0,000 |
0,016 |
0,018 |
0,549 |
0,583 |
|
5 |
Горно-долинный |
0,000 |
0,000 |
0,342 |
2,249 |
2,590 |
|
Всего |
5,349 |
6,687 |
25,226 |
63,160 |
100,422 |
|
Заключение
В результате зонирования нарушенных земель лицензионного участка недропользования Эльгинского месторождения выявлены три очага антропогенного воздействия, соответствующих отдельным факторам техногенного воздействия: 1) Эльгинский разрез; 2) породный отвал обогатительной фабрики и примыкающий к нему пруд-отстойник; 3) район бывшего поселка геологической партии. При этом динамично развивающимися являются первые два очага.
Прямое воздействие, включающее изъятие вмещающих пород, нарушение режима поверхностных и подземных вод, уничтожение почвенно-растительного покрова и т.д., обусловило преобладание доли добычных работ в нарушении как преобразованных (86,7 %), так и сильно измененных ландшафтов (51,7 %). Среди существенно нарушенных земель выявлены площади земель, на которые оказано опосредованное воздействие разреза (пылевое пятно от техногенных выбросов пыли, сажи и т.д.).
При анализе изменения ландшафтов исследуемой территории наибольшему преобразованию подверглись горно-склоновый и плоскогорно-привершинный типы местности. При этом на менее устойчивом горно-склоновом типе местности выявлены большие площади сильно нарушенных земель с зафиксированными площадями активизации экзогенных процессов и предположительно медленным зарастанием растительностью.