В целях решения проблем энергетической и экономической безопасности России одним из стратегических государственных направлений является интенсификация освоения богатейших топливно-энергетических и минерально-сырьевых ресурсов северо-востока страны, в том числе территории Республики Саха (Якутия).
Ведущую роль в экономике региона играет Южная Якутия, где расположен Южно-Якутский каменноугольный бассейн с уникальными ресурсами высококачественных коксующихся и энергетических углей, геологические запасы которых оцениваются в 7,36 млрд т, которые имеют региональное, межрегиональное и международное значение [1].
По состоянию на конец 2022 г. в Южной Якутии действуют крупные угольные предприятия таких компаний, как АО ХК «Якутуголь», ООО УК «Колмар, ООО УК «ЭЛСИ», ООО «Эрчим-Тхан» [2, 3]. Здесь действуют угольные разрезы и шахты месторождений Нерюнгринское, Эльгинское, Чульмаканское (Денисовская и Инаглинская шахты), Верхне-Талуминское, Кабактинское. В прошлом году был запущен перспективный разрез Сыллахский, где можно добыть 6,5 млн т угля в год [4].
Объекты угледобывающей промышленности являются основными источниками антропогенного воздействия на компоненты окружающей среды, в особенности на атмосферу. Это вызывает различные экологические проблемы, для решения которых необходимо проведение экологических оценок состояния природной среды. Среди них существенное значение имеет оценка природной устойчивости ландшафтов к антропогенному воздействию.
Сыллахское угольное месторождение, крупнейшее по запасам после Эльгинского месторождения, расположено в Нерюнгринском и Олекминском районах Якутии, в 180 км западнее г. Нерюнгри (рисунок). Под Сыллахским месторождением понимается угленосная площадь в западной части Усмунского угленосного района, ограниченная с севера долиной правого притока р. Нырныкта и далее до излучины и ее левого притока – ручья Мошарик, и относится к бассейну среднего течения р. Тунгурча, являющейся правым притоком р. Олекма. Река Сыллах является самым крупным притоком р. Тургунча [5].
Верхне-Талуминское месторождение расположено на территории Нерюнгринского района Республики Саха (Якутия) в 36 км к северо-востоку от административного центра – г. Нерюнгри. Месторождение позволит в ближайшие 10 лет открытыми горными работами добывать уголь в количестве 4 млн т ежегодно [6]. Территория района в металлогеническом отношении находится в пределах Алдано-Чульманского угленосного района, расположенного в центральной части Южно-Якутского каменноугольного бассейна. Расположено месторождение в пределах Чульманского плато и водораздельных пространств р. Чульмакана, Верхней Талумы, Дурая и их притоков.
Дорога на Сыллахское угольное месторождение [7]
Для минимизации экологических последствий на природную среду территории промышленного освоения в Южной Якутии существенную роль играет оценка степени устойчивости ландшафтов к техногенной нагрузке.
Цель исследования – оценка степени устойчивости ландшафтов территорий Сыллахского и Верхне-Талуминского угольных месторождений в условиях интенсивного промышленного воздействия.
Материалы и методы исследования
Для оценки устойчивости ландшафтов перспективных угольных месторождений Южной Якутии использованы методики оценки устойчивости ландшафтов в области криолитозоны [8, 9], критерием устойчивости в которых явились мерзлотные и биоклиматические факторы формирования северных ландшафтов, а также применение мерзлотно-ландшафтной карты Республики Саха (Якутия) [10].
Природные условия территории исследования
Климат района резко континентальный с коротким жарким летом и продолжительной холодной зимой. Самые низкие температуры до -57 °С отмечаются в декабре – январе, наиболее высокие до +33 °С установлены в июне – июле, количество осадков – 523,8 мм. Основная часть осадков выпадает в виде дождя. Снежный покров появляется в конце сентября, разрушается во второй половине апреля – первой половине мая [11]. Гидрографическая сеть близлежащих водотоков принадлежит к бассейну р. Сыллах. Питание рек смешанное с преобладанием снегового. Гидрографы характеризуются высоким весенним половодьем, летней и зимней меженью и осенним паводком. В весеннее половодье проходит в среднем 60 % годового стока. Мелкие водотоки характеризуются неразработанными узкими долинами, образуют круто врезанные распадки с углами склонов от 5–10° до 30–40° [11]. В геологическом строении южной части Сыллахского месторождения принимают участие породы архейского комплекса, юрские угленосные отложения и четвертичные образования. Четвертичные образования повсеместно перекрывают юрские угленосные отложения. В составе их выделяются делювиальные, элювиальные, коллювиальные, аллювиальные и озерно-болотные отложения. В геоморфологическом отношении участок расположен на Алданском нагорье. Рельеф района работ довольно однообразен и характеризуется наличием широких плоских водоразделов, расчлененных узкими долинами водотоков. Абсолютные отметки водоразделов колеблются от 750 до 890 м на Сыллахском участке и от 775 до 897 м на Тунгурчинском [11].
Ландшафты месторождения относятся к физико-географической стране Горы Южной Сибири, группе Чульманской плоскогорной ландшафтной провинции. В структуру ландшафтов Сыллахского месторождения входят следующие ландшафтные районы, названия и обозначения которых соответствуют [10, 12]: 29а – горноредколесные горносклоновые делювиально-солифлюкционные лиственничные леса и редколесья, часто с примесью сосны, кустарничково-лишайниковые и моховые на сплошных мерзлых породах, горных подзолистых, таежных типичных и заболоченных, реже дерново-карбонатных и перегнойно-карбонатных; 29б – горноредколесные горносклоновые делювиально-коллювиальные лиственничные редколесья кустарничково-лишайниковые и моховые на сплошных мерзлых породах, подбурах таежных, горных подзолистых дерново-карбонатных, сильнощебнистых, смытых почвах; 30 – горноредколесные горносклоновые делювиально-солифлюкционные лиственничные редколесья кустарничково-лишайниковые и моховые на прерывистых и островных породах на горных подзолистых, дерново-карбонатных, щебнистых смытых почвах; 32 – горнотаежные горносклоновые, делювиально-солифлюкционные, сосново-лиственничные редколесья и редины кустарничково-лишайниковые и моховые на подзолистых смытых щебнистых почвах, на прерывистых и островных мерзлых породах; 34 – интразональные горные с комплексом горноредколесной среднетеррасовой долинной растительности на сплошных породах; 35 – интразональные с комплексом горноредколесной низкотеррасовой долинной растительности на прерывистых и островных породах.
Верхне-Талуминское месторождение представлено ландшафтным комплексом горнотаежных горносклоновых делювиально-коллювиальных сосново-лиственничных редколесий кустарничково-лишайниковых и моховых на смытых подзолистых почвах, расположенных на прерывистых и островных мерзлых породах [12].
Результаты исследования и их обсуждение
Устойчивость системы – это ее свойство сохранять основные параметры в пределах допустимых значений под влиянием внешних и внутренних воздействий. Характер изменений и устойчивости ландшафтов зависит от их свойств, вида и степени антропогенного воздействия, расположения в географической среде [13]. Устойчивость мерзлотных ландшафтов основывается на соотношении основных ландшафтообразующих факторов: климатических (солнечной радиации, температуры воздуха, количества осадков и пр.), биотических (характера растительности, биологической продуктивности, количества фитомассы и пр.) и литогенных (наличия и распространения многолетнемерзлых пород, льдистости грунтов, мощности протаивания и промерзания и пр.) [14, с. 80]. Из этих факторов превалирующее значение для мерзлотных ландшафтов имеет литогенный (мерзлотный), как наиболее характерный для Якутии, когда изменение, стабилизация и деградация ландшафтов обусловлены состоянием мерзлых пород. Кроме того, при оценке устойчивости ландшафтов должно учитываться соотношение двух значимых показателей – тепло- и влагообеспеченности, распределение которых зависит от широтной зональности и высотной поясности. В свою очередь, соотношение показателей тепла и влаги определяет биологическую продуктивность ландшафта.
В соответствии с этим устойчивость ландшафтов Сыллахского месторождения была оценена по количественным показателям мерзлотных и биоклиматических условий, характерных для каждого из шести ландшафтных районов. Характеристики мерзлотных условий получены исходя из работ [10, 12], биоклиматических – на основе [9], табл. 1.
В табл. 2 дано распределение биоклиматических и мерзлотных факторов по степени влияния на снижение устойчивости ландшафта по значениям присвоенных экспертных оценочных баллов: 1 балл (не влияет) присваивался наиболее устойчивому ландшафту; 2 балла (слабо влияет) – относительно устойчивому ландшафту; 3 балла (заметно влияет) относительно неустойчивому; 4 балла (нарушает) – неустойчивому (табл. 2).
Таблица 1
Биоклиматические и мерзлотные факторы формирования ландшафтов территории Сыллахского месторождения
|
Обозначения ландшафтов |
Продуктивность, ц/га |
Запасы фитомассы, ц/га |
Теплообеспе- ченность, град |
Индекс сухости, ккал. см 2/год |
Мощность (стс/смс), м |
Температура мерзлых пород, °C |
Объемная льдистость пород, доли ед. |
Характер распростр. мерзлых пород |
|
29а |
среднепродуктивные, 40–60 |
720–1000 |
умереннохолодные, 560–1100 |
влажные, 0,5–1,0 |
1,0–2,0 |
-2…-4 |
до 0,2… 0,2–0,4 |
сплошной |
|
29б |
среднепродуктивные, 40–60 |
720 –1000 |
умереннохолодные, 560–1100 |
влажные, 0,5–1,0 |
1,5 –2,5 |
-2…-6 |
до 0,2… 0,2–0,4 |
сплошной |
|
30 |
повышенно продуктивные, 60–80 |
ок. 1000 |
умереннохолодные, 800–1100 |
влажные, 0,5–1,5 |
2,0–3,0 |
1…-2 |
0,2–0,4 (0,6) |
прерывист. и островной |
|
32 |
повышенно продуктивные, 60–80 |
ок. 1600 |
умеренно теплые, 1200–1400 |
умеренно влажные, 1,0– 1,5 |
2,0–3,0 |
0…0,5 |
0,2–0,4 (0,6) |
прерывист. и островной |
|
34 |
повышенно продуктивные, 60–80 |
ок. 1600 |
умеренно теплые, 1200–1400 |
влажные, 0,5–1,0 |
0,6–1,2 |
-2…-5 |
0,2–0,4 |
сплошной |
|
35 |
повышенно продуктивные, 60–80 |
ок. 1600 |
умеренно теплые, 1200–1400 |
влажные, 0,5–1,0 |
2,0–3,0 |
0,2-0,4 |
0,2–0,4 |
прерывист. и островной |
Таблица 2
Оценка влияния природных факторов на снижение устойчивости ландшафтов
|
Природные факторы |
Оценка устойчивости в баллах |
|||
|
1 балл (устойчивые) |
2 балла (относительно устойчивые) |
3 балла (относительно неустойчивые) |
4 балла (неустойчивые) |
|
|
Продуктивность, ц/га |
повышенно продуктивные, 60–80 |
среднепродуктивные, 40–60 |
низкопродуктивные, 20–40 |
минимально продуктивные, менее 20 |
|
Запасы фитомассы, ц/га |
1200–1600 |
1000–1200 |
700–1000 |
менее 800 |
|
Теплообеспеченность, град. |
теплые, более 1600 |
умеренно теплые, 1200–1400; 1400–1600 |
умеренно холодные, 500–1000, 1000–1200 |
холодные, менее 700 |
|
Индекс сухости, ккал. см2 /год |
влажные, 0,5–1,5 |
умеренно влажные 1,0–1,5 |
недостаточно влажные 1,5–2,5 |
избыточно влажные 0,2–0,8 |
|
Мощность стс/смс, м |
более 2,0 |
1,4–2,0 |
0,8–1,4 |
0,2–0,8 |
|
Температура пород, град |
– 5 и ниже |
–5…–2 |
-2 – -1 |
-1–+1 |
|
Объемная льдистость пород, отн. ед. |
0,1–0,2 |
0,2–0,4 |
0,4–0,6 |
0,6 и более |
|
Характер распространения мерзлоты |
сплошной |
слабопрерывистый |
прерывистый |
прерывистый и островной |
Таблица 3
Оценка степени устойчивости ландшафтов Сыллахского месторождения
|
Ландшафт |
Продуктивность, ц/га |
Запасы фитомассы, ц/га |
Теплообеспе-ченность, град. |
Индекс сухости, ккал. см2 /год |
Мощность стс/смс м |
Температура пород, град. |
Объемная льдистость пород, % |
Характер распространения мерзлоты |
Сумма баллов |
|
29а |
2 |
3 |
3 |
1 |
2 |
2 |
1 |
1 |
15 |
|
29б |
2 |
3 |
3 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
13 |
|
30 |
1 |
2 |
2 |
1 |
1 |
4 |
2 |
4 |
17 |
|
32 |
1 |
1 |
2 |
2 |
1 |
4 |
2 |
4 |
17 |
|
34 |
1 |
1 |
2 |
1 |
3 |
2 |
2 |
1 |
13 |
|
35 |
1 |
1 |
2 |
1 |
1 |
3 |
2 |
4 |
15 |
При этом принята следующая шкала ранжирования: устойчивые – 13 и менее баллов; среднеустойчивые 14–16 баллов; относительно неустойчивые – 17 и более баллов. Оценка устойчивости каждой ландшафтной провинции территории Сыллахского месторождения по дается по сумме баллов (табл. 3).
Основной тип ландшафтов Верхне-Талуминского месторождения – горнотаежные горносклоновые делювиально-солифлюкционные сосново-лиственничные редколесья и редины кустарничково-лишайниковые и моховые на слабопрерывистых мерзлых породах. Они обладают повышенной продуктивностью (60–80 ц/га), запасы фитомассы составляют около1600 ц/га, являются умеренно теплыми (1200–1400 ккал м2/год) и умеренно влажными (1,0–1,5 град.) [10, 12]. Мерзлотные условия: объемная льдистость составляет 0,2–0,4 отн. ед.; температура пород 0–0,5°С; мощность сезонно-талого и сезонно-мерзлого слоев 2,0–3,0 м. Оценка их устойчивости показала, что суммарное количество баллов – 17, что позволяет определить, что ландшафты Верхне-Талуминского месторождения неустойчивы.
Заключение
Оценка степени устойчивости ландшафтов территории Сыллахского месторождения позволила отнести их к различным степеням устойчивости, от устойчивых и среднеустойчивых к неустойчивым, в зависимости от сочетания основных ландшафтообразующих факторов исследуемого региона – мерзлотных и биоклиматических показателей в каждом ландшафте. Так, устойчивыми определены горные комплексы с горноредколесной среднетеррасовой и низкотеррасовой долинной растительностью на сплошных и прерывисто-островных породах. Горноредколесные делювиально-солифлюкционные лиственничные редколесья кустарничково-лишайниковые и моховые на прерывистых и островных породах оценены как среднеустойчивые ландшафты. Относительно неустойчивыми явились горноредколесные делювиально-солифлюкционные и коллювиальные лиственничные редколесья кустарничково-лишайниковые и моховые на сплошных мерзлых породах и горнотаежные делювиально-солифлюкционные сосново-лиственничные редколесья на прерывистых и островных мерзлых породах.
Оценка устойчивости ландшафтов Верхне-Талуминского месторождения позволила отнести их к относительно неустойчивым к антропогенному воздействию, несмотря на то, что по биоклиматическим показателям ландшафты оценены как устойчивые и среднеустойчивые. Но по совокупности мерзлотных показателей данные природные комплексы отнесены к относительно неустойчивым.
Оценка устойчивости ландшафтов угольных месторождений Южно-Якутского бассейна является важнейшим критерием оценки территории для возможности ее промышленного освоения и может иметь практическое значение для составления экологического регламента территории и обоснования мероприятий по снижению негативных последствий на природную среду.