Современные геоморфологические исследования на территории Беларуси

А.И. Павловский, А.Н. Галкин, М.А. Богдасаров, А.Е. Яротов, С.В. Андрушко

 

Z

Территория Беларуси в плейстоцене неоднократно испытывала наступление крупных покровных ледников и является эталонной зоной ледникового морфолитогенеза. В настоящее время здесь преобладает реликтовая ледниковая морфоскульптура, представленная краевыми напорно-аккумулятивными возвышенностями, водно-ледниковыми равнинами, озерно-ледниковыми низинами, камово-озовыми комплексами. Типы и формы ледникового рельефа сложены отложениями гляциогенной формации, которые представлены моренными и водно-ледниковыми накоплениями. Широко распространены отложения криогенной формации, формировавшиеся в ледниковые этапы, но за пределами распространения ледниковых покровов, в перигляциальной зоне. Они представлены криоаллювиальными, эоловыми, озерными, делювиальными и другими отложениями. В современном рельефе это пологоволнистые, плоские равнины и низины, осложненные эоловыми комплексами и заболоченными массивами.

В позднем плейстоцене-голоцене идет активное преобразование реликтового ледникового рельефа и накопление отложений термогенной формации.  Ведущую роль играют флювиальные процессы, представленные единым эрозионно-аккумулятивным циклом (делювиальный смыв и аккумуляция – линейная эрозия и аккумуляция – речная эрозия и аккумуляция). На этом этапе сформировались делювиальные шлейфы, овражно-балочная сеть, первая и вторая надпойменные террасы, современная пойма. Происходило интенсивное накопление делювиальных, пролювиальных и аллювиальных отложений.

Кроме того, склоновые поверхности преобразовывались гравитационными процессами (крип, солифлюкция, элювиальные и обвально-осыпные явления и т.д.) с формированием на склонах специфических форм рельефа (ниши отрыва, террасеты, и т.д.), а у подножий, накопления склоновых отложений. В позднем плейстоцене шло накопление лессовидных отложений, что нашло свое отражение в формировании плоских, слабоволнистых равнин, осложненных суффозионными западинами, колодцами, а на периферии расчлененных овражно-балочной сетью.

На плоских заболоченных низинах развивались биогенные процессы, шло накопление насыщенных органикой болотных отложений, в озерных котловинах активно формировались озерные осадки, отличающиеся широким разнообразием, от песков до различных по составу сапропелей и илов.

В постледниковый период сформировались перигляциальные дюны, котловины выдувания и сложные эоловые комплексы, состав отложений которых во многом определяется развеваемым материнским субстратом.

 В целом необходимо отметить, что в позднем плейстоцене – голоцене шла интенсивная переработка ледникового рельефа и накопление значительных толщ отложений криогенной (перигляциальной) и термогенной формаций, которые отличаются значительным генетическим разнообразием, пестротой состава и пространственной дифференциацией. Реликтовый ледниковый рельеф в основном предопределялся закономерностями ледниковой седиментации и сформировал структурный каркас, территории с различным набором реликтовых генетических типов ледникового рельефа, которые являются аренами развития определенных преобладающих рельефообразующих процессов и формирования соответствующих отложений. На территории Беларуси можно выделить следующие арены морфолитогенеза:

• площади распространения реликтового гляциального напорно-аккумулятивного рельефа (положительные формы рельефа, сложенные моренными отложениями);
• площади распространения реликтового гляциального аккумулятивного рельефа (моренные равнины);
• площади распространения реликтового флювиогляциального рельефа (зандровые равнины);
• площади распространения реликтового гляциолимнического рельефа (ледниково-озерные равнины и низины);
• площади распространения флювиального рельефа долин крупных рек.

Для площадей распространения реликтового гляциального напорно-аккумулятивного рельефа характерно широкое распространение моренных гряд, увалов, холмов, гряд ледникового напора и выдавливания, друмлинов. Рельеф этих территорий обладает значительным энергетическим потенциалом и в постледниковом морфолитогенезе преобладают флювиальные и гравитационные процессы, способствующие накоплению пролювия, делювия и коллювия. Специфическими формами выработанного рельефа являются склоновая ручейковая сеть, овраги, балки, ниши оползания и обвально-осыпного сноса, а аккумулятивного – конуса выноса, оползневые уступы, делювиальные шлейфы, балочные террасы, валы, оплывины и т. д.

 

На территориях распространения реликтового гляциального аккумулятивного рельефа развиты участки равнин поверхностных, внутренних, базальных и бассейновых морен, ложбины ледникового выпахивания. Эрозионный потенциал, определяемый в основном количественными характеристиками рельефа, незначительный. Ведущую роль играют элювиальные и биогенные процессы. Изменение земной поверхности происходит в результате выветривания и выноса мелкозема, накопления органогенных отложений в озерах и долинах рек, формирования болотных массивов. Часто встречаются термокарстовые западины, овраги на склонах долин малых рек, делювиальные шлейфы.

Площади распространения реликтового флювиогляциального рельефа характеризуются развитием зандров, флювиогляциальных покровов, дельт, террас, ложбин ледникового стока и размыва, Довольно значительные территории заняты камово-озовыми комплексами. Преобладают эоловые, элювиальные, подчиненное значение имеют гравитационные и флювиальные процессы. Реликтовый рельеф осложнен такими специфическими формами рельефа, как перигляциальные и современные дюны, поля перевеваемых песков, котловины выдувания.

Для районов распространения реликтового гляциолимнического рельефа характерны лимнокамовые, абразионные, аккумулятивные террасы и участки бывшего мелководья и профундали приледниковых водных бассейнов, лимнокамы и звонцы. Активно проявляются биогенные, элювиальные, эоловые и гравитационные процессы способствующие к накоплению торфа в болотных массивах и органогенных отложений в озерах. Широко развиты эоловые формы и рельеф верховых и низинных болот.

Наиболее активными аренами современного рельефообразования являются долины крупных рек. На бортах долин активно протекают гравитационные процессы, формируются оползни, обвалы, осыпи. Флювиальный эрозионно-аккумулятивный цикл представлен делювиальным смывом и накоплением присклоновых шлейфов, овражной эрозией и накоплением конусов выноса.  Русловые процессы отличаются широким разнообразием, от ленточно-грядового до различных видов меандрирования, пойменной и русловой многорукавности. Значительные площади пойм и надпойменных террас подвержены эоловым процессам и заболачиванию. Рельеф голоценовых пойм отличается разнообразием, выделяются плоские, плоско-бугристые, сегментно-гривистые и параллельно-гривистые типы. Встречаются массивы развеваемых песков и одиночные дюны. В речных долинах накапливаются различные фации (русловая, пойменная и старичная) аллювиальных отложений, часто перекрытые в прибортовых частях долин делювиальными, коллювиальными и пролювиальными толщами.

Следует отметить, что последнее столетие характеризуется активным влиянием человека на морфолитогенез в целом. Создаются антропогенные формы рельефа (карьеры, терриконы, насыпи, отвалы, каналы и т.д.) которые сопоставимы по своим размерам с природными образованиями и существенно влияют на ход естественных процессов. Широким разнообразим состава и свойств отличаются и отложения, формирующиеся в процессе хозяйственной деятельности человека. Человек не только создает рельеф и формирует техногенные отложения, а опосредованно влияет на природные образования, изменяя их свойства и качество.

В настоящее время геоморфологический режим равнинных территорий, на которых широко распространена реликтовая плейстоценовая гляцигенная морфоскульптура, являющаяся аренами постледникового морфолитогенеза, представляет собой разнонаправленный процесс – с одной стороны эрозия и денудация положительных форм рельефа, частичное усложнение, с другой накопление отложений, выполаживание и упрощение рельефа. Хозяйственная деятельность приводит к формированию техногенных отложений, имеющих сложный и разнообразный генезис и свойства, отличающиеся от природных образований.

 

Трансформация экологических функций геологической среды горнодобывающих и горно-перерабатывающих районов. Деятельность горнодобывающей и горно-перерабатывающей промышленности на территории Республики Беларусь является существенным фактором трансформации геологической среды и ее экологических функций (главным образом, геохимической, геодинамической и ресурсной). Это в первую очередь относится к верхним горизонтам литосферы, которые в результате добычи и переработки полезных ископаемых практически полностью трансформируются. Предприятия данных отраслей промышленности в стране не занимают сколько-нибудь значительных площадей. Формирование их связано с разработкой полезных ископаемых, общее количество месторождений которых в республике насчитывает около 5 тысяч. Выявлено и разведано около 30 видов полезных ископаемых, среди которых наиболее важными являются калийные и каменные соли, нефть и газ верхнего девона, строительные материалы, представленные горными породами различного возраста, верхнеплейстоценовые сапропель, торф и др.

Эти предприятия представляют собой комплексы карьерных, шахтных, нефтепромысловых и других хозяйств, объединенных в единую инфраструктуру. Практически вокруг каждой крупной горной выработки формируется локальное хозяйство, а на нефтепромыслах – даже комплексы локальных хозяйств, связанных широкой сетью дорог и трубопроводов. Функционирование глубоких карьеров и шахт обычно требует складирования в отвалы больших объемов пустой породы, создания мощных и сложных дренажных систем.

Нередко в районах добычи осуществляется первичная переработка полезных ископаемых, работают горнообогатительные комбинаты, значительные площади заняты хвостохранилищами и шламонакопителями. Из всех существующих на территории страны предприятий горнодобывающей и горно – перерабатывающей промышленности наибольшее воздействие на геологическую среду оказывает деятельность Солигорского горнопромышленного района (ГПР) ОАО «Беларуськалий», разрабатывающего Старобинское месторождение калийных солей. На базе месторождения созданы и работают 4 рудоуправления, состоящих из рудников и обогатительных фабрик. Добыча руды производится шахтным способом, отходы производства складируются в отвалах и шламохранилищах. Ежегодно на земной поверхности формируется около 20 млн т твердых галитовых отходов и около 2,2 млн т шламов. За все время эксплуатации месторождения накопилось около 1 млрд т твердых отходов на площади свыше 550 га и более 65 млн т жидких глинисто– солевых шламов на площади 950 га (рис. 1).

По уровню техногенного преобразования геологической среды шахтно-отвальное производство относится к числу наиболее средотрансформирующих в Белоруссии. Если оценивать уровень такой трансформации лишь объемами горных пород, перемещенных на единицу площади, то соответствующий коэффициент для Солигорского горнопромышленного района может превысить 10 млн м³/км² при среднем значении этого показателя для республики 120–170 тыс. м³/км².

 К негативным последствиям техногенеза на территории размещения этого вида производства необходимо отнести также образование мульд оседания, подтопление территории, загрязнение грунтов и подземных вод.

 

Рисунок 1 – Отвалы Старобинского месторождения калийных солей

 

Например, ширина мульд оседания на отдельных участках Солигорского ГПР достигает 100–300 м при глубине 1–3 м и более и крутизне склонов 3–4є (рис. 1). В таких депрессиях часто развивается заболачивание. В районах солеотвалов и шламохранилищ сформировалась зона хлоридно-натриевого засоления. Здесь минерализация грунтовых вод достигла 80–160 г/дм3, а в некоторых случаях и 200 г/дм3. Имеет место тенденция увеличения площади ореола загрязнения со скоростью до 85 м/год. По этой причине еще в конце 1970– х годов был ликвидирован ряд водозаборных скважин 1– го и 3– го рудоуправлений.

Широким распространением на территории республики пользуются карьерно-отвальные предприятия, формирующиеся в местах разработки открытым способом сырья для строительных материалов. Это легкоплавкие глины и суглинки (около 500 месторождений), песчано– гравийно– галечные материалы (100), силикатные и строительные пески (20), цементное (13), известковое (50) сырье, строительный камень (4).

Сырье такого типа содержится главным образом в четвертичных отложениях и связано с ресурсами природных ландшафтов. Особенно много его в пределах краевых ледниковых гряд и возвышенностей, моренных, озерно-ледниковых и водно-ледниковых равнин.

Организация и функционирование карьерно-отвальных производств приводит к существенному изменению геологической среды. Эти изменения проявляются уже во внешнем облике территории размещения предприятий, в их рельефе. Создаются глубокие карьеры, формируются большие объемы техногенных грунтов – отвалы вскрышных пород. В бортах карьеров и на отвалах часто развиваются гравитационные процессы, иногда масштабных по объемам. В качестве примера можно отметить карьер «Гралево» по добыче верхнедевонских доломитов в окрестностях Витебска. Вскрыша здесь представлена поозерскими и днепровскими моренными глинистыми грунтами, перекрытыми голоценовыми аллювиальными песками общей мощностью 10–20 м. Приуроченность к вскрыше грунтовых вод, выветрелостьморенных отложений, крутые склоны (до 50є) обусловили здесь широкое развитие обвалов и оползней с объемами от нескольких сотен до тысяч м3 перемещенных грунтовых масс.

Оползни часто возникают и на отвалах вскрышных пород, они часто имеют небольшие размеры и объемы, но иногда способны захватывать обширные участки. Так, в ноябре 1998 г. из – за продолжительных дождей сполз обширный массив грунта, имевший в поперечнике около 70 м, при высоте смещения до 10 м. Этим оползнем было перемещено порядка 20 тыс. м3 грунтовых масс. В результате были уничтожены частные строения, расположенные вблизи отвалов. Другим примером активизации гравитационных процессов является карьер «Микашевичи» по добыче строительного камня (гранитов, диоритов, габбро, гнейсовAR–PR1) в Брестской области.

Открытая разработка месторождений полезных ископаемых нередко сопровождается сосредоточенным водоотбором. При этом водоотливы из карьеров создают общее снижение уровней взаимосвязанных водоносных горизонтов, образующих депрессионные воронки с радиусами, исчисляемыми километрами. В результате иссякают колодцы, скважины, пересыхают малые реки и водоемы, болота, становятся источниками питания подземных вод крупные речные водотоки, дренирующие их в естественных условиях. Так, к примеру, практика эксплуатации карьера «Микашевичи» свидетельствует о том, что постоянный водоотлив, превышающий нередко 60 тыс. м³/сут., из– за значительных водопритоков в карьер из подземных водоносных горизонтов (в среднем 43,4 тыс. м³/сут., а в периоды ливневых осадков – до 420 тыс. м³/сут. и более) существенным образом изменил гидродинамические параметры последних, повлек за собой преобразования химсостава подземных и карьерных вод, нарушил гидрологический режим на прилегающих территориях. Образовавшаяся в результате водоотлива воронка депрессии снизила уровень грунтовых вод (УГВ) в 1998 г. на расстоянии 2 км от карьера на 11 м, а на расстоянии 3 км – на 2 м. Это привело к исчезновению двух малых рек на прилегающей территории.

Аналогичная ситуация сложилась и на месторождении доломитов «Гралево». Мощный, свыше 370 тыс. м3/сут. водоотлив подземных вод верхнедевонского комплекса привел к снижению пьезометрических уровней в радиусе 10 – 12 км, что повлекло за собой исчезновение меженного стока реки Витьба на десяти километровом участке и выход из строя ряда водозаборных скважин в близ расположенных населенных пунктах (рис. 2).

 

Рисунок 2 - Карьер по разработке доломитов «Гралево»

 

Подобные процессы и явления можно наблюдать и в других карьерах. К примеру, в меловых карьерах у г. Кричев Могилевской области, п. Красносельский Гродненской области, на месторождениях «Грандичи» близ г. Гродно, «Коммунарское» в Костюковичском районе Могилевщины, ряде разработок месторождений песчано – гравийных грунтов в Минском и Логойском районах Минской области и др.

Интенсивная трансформация компонентов геологической среды происходит и при разведке и эксплуатации месторождений нефти, которых насчитывается в республике 85, из них 58 находятся в разработке. В настоящее время на территории страны в процессе освоения данных месторождений в разной степени нарушено и загрязнено более 700 га земель. Здесь сформировались ореолы загрязнения грунтов и подземных вод Сl–, Na+, Са2+, Fe2+, поверхностно– активными веществами, нефтепродуктами и другими компонентами. При этом участки загрязнения могут занимать площади от 0,1 до 4,0 га, а глубина миграции поллютантов за несколько лет может достигать 35–40 м. В качестве основных источников загрязнения компонентов геосреды здесь часто выступают сточные воды, буровой шлам и другие отходы бурения, складируемые в амбарах, нефтяные проливы. Нередко с добычей нефти связано проседание земной поверхности (по данным повторных нивелировок на нефтяных месторождениях Белоруссии, скорость опускания дневной поверхности может достигать 10 мм/год), что способствует развитию процессов заболачивания.

Существенная трансформация геологической среды происходит также при разработке торфяных месторождений. За последние полвека в Белоруссии торфоразработками нарушено более 1,3 тыс. месторождений торфа общей площадью свыше 300 тыс. га.

Классификация техногенных форм рельефа районов добычи и переработки полезных ископаемых на территории Беларуси. Активная разработка месторождений полезных ископаемых приводит как к изменению природного рельефа земной поверхности, так и созданию совершенно новых, техногенных форм рельефа. Важно отметить, что техногенный рельеф отличается своеобразием морфологии и состава отложений, занимает значительные площади, часто плодородных земель, способствует развитию опасных геоморфологических процессов. Важной задачей, в этой ситуации, является разработка классификации и типизации форм техногенного рельефа, их отражение на геоморфологических картах. По мере развития горнодобывающей и горно-перерабатывающей промышленности, расширения площадей добычи полезных ископаемых растет и разнообразие форм и типов техногенного рельефа, что находит свое отражение в создании большого числа новых классификаций.

Классификация форм рельефа в районах добычи и переработки полезных ископаемых на территории Беларуси является актуальной задачей, позволяющей решить вопросы систематизации, морфологии, генезиса техногенного рельефа. Выделить области изменения и перераспределения вещественно-энергетических потоков, в результате формирования «нового» рельефа в системе денудация – транзит – аккумуляция.

Категория «класс техногенного рельефа» выделяется на основании основного источника энергии рельефообразования – хозяйственной деятельности человека. Подкласс определен на основании специфики хозяйственной деятельности, в нашем случае, разработка месторождений полезных ископаемых и переработка сырья. Следующей категорией являются группы типов техногенного рельефа, в которых типы рельефа объединяются по условиям формирования и местоположению (поверхностная, подземная, водная и сопутствующая). В основу типизации техногенного рельефа положена степень участия и направление деятельности человека в районах разработки месторождений полезных ископаемых и переработки сырья: собственно техногенный (выработанный и аккумулятивный), техногенно опосредованный, и рельефоиды.

В собственно техногенном (выработанный и аккумулятивный) на основании морфологических морфометрических характеристик выделен макро-, мезо-, микрорельеф и виды рельефа. Формирование техногенного макрорельефа связано с разработкой крупных месторождений полезных ископаемых: месторождение строительного камня «Микашевичи» (рис 3), с крупнейшим на территории Беларуси карьером глубиной свыше 100 м, террасированными склонами; месторождение доломитов «Руба» состоящее из 8 участков, где разрабатывается многоуровневый карьер «Гралево» глубиной более 50 м, обводненный в нижней части, в результате добыча доломита ведется подводным способом. Вид рельефа на этих территориях террасировано-выемочный и крупно-котловинный. К аккумулятивным макроформам, в первую очередь необходимо отнести солеотвалы высотой более120 м., образовавшиеся при шахтной разработке Старобинского месторождения калийных солей и накоплении отходов обогатительных фабрик, а также отвалы фосфогипса Гомельского химического завода. Рельеф в этих районах платообразный, платообразно-террасированный, гребневидный, конусообразный.

 

Рисунок 3 - Карьер строительного камня «Микашевичи»

 

Мезорельеф формируется при разработке менее значительных месторождений полезных ископаемых и переработки сырья. В качестве примера выработанного рельефа может служить карьер строительного камня «Крестьянская нива» в населенном пункте Глушкевичи.

Карьеры по разработке мергельно-мелового сырья в г.п. Красносельский,в районе г. Гродно (карьер «Грандичи») и г. Кричева, карьера стекольных песков «Ленино» (рис 4). Глубина выработанных форм редко достигает 30 м. Вид рельефа в основном выемочно-котловинный, циркообразный. Аккумулятиные формы представлены в основном отвалами вскрышной породы и имеют платообразный, валообразный, мелко-холмистый вид.