Латненское месторождение огнеупорных глин – уникальный природно-техногенный объект в Центральном Черноземье: геология и полезные ископаемые, мониторинг, геотуризм

 

В.К. Бартенев, Ю.М. Зинюков, В.В. Горюшкин (Воронежское отделение РосГео, Воронежский госуниверситет, ОАО «Воронежское рудоуправление»), email VRO_Rosgeo@mail.ru

 

Латненское месторождение расположено на междуречье рек Дон и Девица, в 15 км юго-западнее г. Воронежа, и занимает площадь около 30 км².

Промышленная эксплуатация глин для производства огнеупорных и керамических изделий началась в 1900 году  [4]. В настоящее время разработку месторождения осуществляет ОАО «Воронежское рудоуправление». Добыча глин ведется селективно роторными экскаваторами на глубину до 70 м в трех разобщенных карьерах. Помимо глин в контурах их запасов добываются и другие полезные ископаемые: кварцевые пески (строительные, формовочные, стекольные), песчаники, мел, в небольших объемах для местных нужд – фосфориты.

В геологическом строении месторождения принимают участие осадочные породы девонской, меловой, неогеновой и четвертичной систем.

Огнеупорные глины мощностью от 0 до16,5 м (в среднем 3-4 м) развиты не повсеместно среди песчаных пород аптского яруса, в виде крупных протяженных линз. Глинисто-песчаная продуктивная толща аптского яруса залегает на неокомских, реже девонских, отложениях, а перекрывается неогеновыми и четвертичными породами. По литологии в разрезе аптского яруса большинством геологов, изучавших месторождение, выделяются три основных горизонта: нижний (песчано-гравийный), средний (огнеупорных глин и глинистых песков) и верхний (песчаный с линзами песчаников)  [3,6,8]. Полная мощность пород аптского яруса изменяется от первых метров до 40 м, составляя в среднем 15-20 м.

Аптский возраст рассматриваемых отложений устанавливается на основании растительных остатков, из которых определены различные виды папоротников и хвойных   [5], а также споро-пыльцевые комплексы  [10].

Изучение фациальных признаков аптских отложений позволило Н.П. Хожаинову  [9], а затем А.Д. Савко с соавторами  [6] выявить шесть типов аллювиальных фаций: перлювиальную (гравий и гравелистые пески), пристрежневую (крупные и разнозернистые пестки), прирусловых отмелей и валов (мелко-тонкозернистые пески и алевриты), озерно-старичную (огнеупорные глины в разной степени алевритистые) и болотную (углистые глины и лигниты). Источником сноса терригенного материала являлась кора выветривания, формировашаяся южнее в пределах Россошанского выступа.

Таким образом, наиболее изученный и флористически охарактеризованный разрез аптских отложений Латненского месторождения является опорным для центральной части Воронежской антеклизы, где сосредоточены и другие месторождения и проявления огнеупорных глин. Криушанское, Чибисовское, Лукошкинсоке, Большекарповское, Черемисоковское, Малоархангельское). При этом разрез имеет наилучшую сохранность, что достаточно редко отмечается для древних континентальных отложений в осадочных толщах.

Вскрышные породы представлены альбским, сеноманским, туронским, коньякским ярусами и неоген-четвертичными образованиями.

К альбскому ярусу отнесена пачка зеленовато-серых слюдистых глауконит-кварцевых песков мощностью от 3,8 м до 10-12 м, залегающих с несогласием на аптских песках. Разрез сеноманских отложений представлен глауконит-кварцевыми мелкозернистыми песками с фосфоритами в основании, мощностью до 10 м. Туронский и коньякский яруса представлены белым писчим мелом, включающим, преимущественно, раковины кокколитофорид и редкие раковин иноцерамов,  общей мощностью 20-25 м. Неогеновые образования сложены светло-серыми песками и серыми глинами (мощностью до 7 м). Четвертичные отложения представлены моренными суглинками с включениями валунов и обломков дальнеприносных и местных пород (3-6 м) и покровными суглинками (до 3 м).  

В пределах Латненского месторождения выделяются четыре водоносных  горизонта.

1. «Верховодка» имеет  спорадическое распространение в надморенных отложениях днепровского оледенения.

2.  Песчаные отложения сеномана  образуют единый водоносный горизонт с перекрывающими их трещиноватыми туронскими мелами. Водоупором для этого горизонта служат глауконит-монтмориллонитовые глины. Глубина залегания горизонта 30–35м. По типу циркуляции воды являются пластовыми. На поверхности данный горизонт проявляется в виде цепочки мочажин в карьере Белый Колодец. Расходы водопроявлений до 0,1-0,2 л/сек.

3. Верхнеаптский (надглиняный) горизонт, маловодный. Водовмещаюшими породами надглиняного горизонта служат средне-мелкозернистые кварцевые пески.

 4. Нижнеаптский (подглиняный) водоносный горизонт. Данный водоносный горизонт приурочен к грубозернистым и гравийным кварцевым пескам. Нижним водоупором являются неокомские глинистые алевриты.

По окончании добычных работ на участках месторождения, где во вскрыше залегают мела турон-коньякского ярусов, образующие крупные стенки, а в днище карьеров образуются озера в песках подглиняной толщи, формирующие сложный техногенный рельеф, позволяющий использовать карьерной пространство в различных целях.

В карьерах, где пески подглиняной толщи на разрабатываются и водоносный горизонт не вскрывается возможно использовать для обустройства полигонов ТБО, в качестве примера можно отметить карьер «Средний, в котором складируются твердые бытовые отходы на протяжении более 25 лет.

В настоящее время на рассматриваемой территории проводятся работы по организации и ведению мониторинга геологической среды. Целью ведения мониторинга является информационное обеспечение органов управления государственным фондом недр и недропользователей.

Мониторинг месторождений твердых полезных ископаемых включает в себя:

- регулярные наблюдения за элементами геологической среды, горными выработками и другими сооружениями инфраструктуры, а также за отдельными компонентами окружающей природной среды (почвы, поверхностные воды, растительность и др.) в границах зоны воздействия на экосистемы как собственно отработки запасов полезного ископаемого, так и другой хозяйственной деятельности горнодобывающего предприятия; регистрацию наблюдаемых показателей и обработку полученной информации;

- создание и ведение информационных фактографических и картографических баз данных, включающих в себя весь набор ретроспективной и текущей геологической и технологической информации, позволяющей осуществлять:

- оценку пространственно-временных изменений состояния геологической среды и связанных с ней компонентов окружающей природной среды на основе полученных в процессе мониторинга данных;

- учет движения запасов полезных ископаемых и потери при их добыче и переработке;

- учет извлеченных (перемещенных) горных пород;

-  прогнозирование изменений состояния объектов горных работ и связанных с ними компонентов окружающей среды;

- предупреждения о вероятных негативных изменениях состояния геологической среды и необходимой корректировке технологии добычи запасов полезных ископаемых;

- разработку рекомендаций по ликвидации последствий аварийных ситуаций, связанных с изменениями состояния геологической среды.

Мониторинг месторождений твердых полезных ископаемых проводится на площади как собственно месторождения полезного ископаемого и техногенных объектов горного производства, так и в зоне возможного влияния недропользования на состояние недр и другие компоненты окружающей природной среды, изменения которых могут быть связаны с изменением геологической среды под влиянием вскрытия и разработки месторождения полезного ископаемого и иной хозяйственной деятельности предприятия  [7].

На основе, получаемой в процессе мониторинга, информации принимаются решения по обеспечению процессов управления добычей минерального сырья, оценке натуральных показателей для назначения величины компенсационных выплат, обеспечению условий полноты выемки запасов полезного ископаемого, предотвращению аварийных  ситуаций, минимизации негативных последствий эксплуатационных работ на окружающую среду, а также контроль за соблюдением требований условий лицензии на пользование недрами.

Обязательным элементом системы обработки информации и прогнозирования является база данных, содержащая данные по наблюдаемым показателям. База данных используется для информационного обслуживания недропользователей и органов управления государственным фондом недр.

Обработка данных мониторинга заключается в подготовке материалов для анализа результатов наблюдений. При этом производится построение карт, разрезов, графиков, таблиц, статистическая обработка данных, включая использование статистических методов анализа временных  рядов, корреляционный анализ.

Наблюдаемые показатели мониторинга месторождения твердых полезных ископаемых: стандартные и специальные.

К стандартным наблюдаемым показателям относятся:

- данные по приросту запасов полезных ископаемых;

- количество и качество извлекаемых из недр полезных ископаемых;

- объем извлекаемых из недр горных пород;

- ход развития горных работ и состояния горных выработок;

- величина сброса откачиваемых и сточных вод в различные элементы системы водоотведения (в случае наличия);

- утечки из прудов-отстойников (в случае их наличия);

- физические свойства, химический состав и температура сточных вод.

К наблюдаемым специальным показателям относятся:

- уровни подземных вод;

- физические свойства, химический состав и температура подземных вод;

- расходы родников;

- состояние устьев, фильтров, обсадных труб водозаборных и наблюдательных скважин, состояние насосного оборудования;

- физико-механические свойства пород (уступы карьера, отвалы);

- данные геодезических наблюдений за деформациями склонов и бортов карьеров для оценки развития оползне-обвальных процессов (в случае их проявления);

- состояние  растительности (в случае необходимости);

- загрязнение атмосферного воздуха (в случае необходимости);

- состояние почв.

В основе ведения мониторинга ПТС «Латненское месторождение – Геологическая среда»  лежит ее структурная модель, конструируемая на начальном этапе организации мониторинга. Ранее мониторинговые работы на объекте не проводились. Рекомендуемая структура сети мониторинга базируется на методике организации мониторинга ПТС   [1,2].

Техногенным объектом является Латненское месторождение, а защищаемыми объектами, которые потенциально могут быть подвержены техногенному влиянию карьеров: подземные воды восточной части с. Стрелица, западной части пос. Опытное Поле, с. Орловка, с. Петино, используемые для водоснабжения местным населением с помощью буровых колодцев и скважин централизованного водоснабжения; поверхностные воды рек Девица и Дон. Дополнительно – почвенный покров и грунты, слагающие уступы карьера и горных отвалов, которые могут быть подвержены проявлению экзогенных процессов. Выделенные защищаемые объекты определяют пространственные границы данной ПТС. С экологической точки зрения, основным направлением контроля является химический состав водных объектов и почвенного покрова.

Ведение мониторинга в течение первого года и каждого последующего года, с обоснованием видов и объемов работ, и их финансовой составляющей, должно обосновываться отдельным проектом на проведение работ  [7].

По окончанию эксплуатации карьеров в рамках завершающей управленческой стадии мониторинга обязательно проведение рекультивационных работ. Ярким примером в этом отношении может являться отработанный участок карьера Белый Колодец. В настоящее время на данном участке выполнены мероприятия по рекультивации карьера, в днище карьера имеет место цепочка озер по берегам облагороженных древесной растительностью, и обустроен спортивный комплекс «Белый Колодец» (автодром), привлекающий жителей Воронежской области на спортивные мероприятия. Таким образом, территория карьера получает уже свою вторую «общественную» жизнь.

К вышеизложенным рекомендациям Воронежским региональным отделением РосГео рекомендуется на участках отработки месторождения, после их соответствующей рекультивации, обустраивать специальные зоны, где имеют место искусственные геологические обнажения и выходы отложений на дневную поверхность. Такие зоны предлагается превратить в «геологический музей под открытым небом», открытые для свободного посещения. При этом данные участки оборудуются специальными табличками и тропами (маршрутами). Таблички должны содержать геологическую информацию в доступной для посетителей форме. Пример формы изложения может быть следующим: Геологические отложения  мелового периода. Мел белый писчий. Высота поверхности над уровнем Балтийского моря – 160,0 м. Отложения имеют возраст – 50-60  млн. лет. Отложения образованы в условиях глубоководного моря (глубина составляла до 400-500 м). Отложения мела включают раковины кокколитофорид, иноцерамов.  Мел находит широкое применения при производстве цемента, извести, в химической промышленности и т.д.

Таким образом, горнодобывающий карьер после отработки и рекультивации может выполнять культурно-просветительную миссию и расширять возможности образовательной сферы в регионе.

 

1. Зинюков Ю.М. Теоретико-методологические основы организации мониторинга природно-технических экосистем на основе их структурно-иерархических моделей // Труды научно-исследовательского института геологии Воронежского госуниверситета. – Вып. 28. – Воронеж: Изд-во Воронеж. ун-та, 2005. – 164 с.

2. Королев В.А. Мониторинг геологических, литотехнических и эколого-геологических систем. – М.: Изд-во «КДУ», 2007. – 424 с.

3. Люличева В.Г., Колтакова М.Р., Волков В.В. Объяснительная записка к обзорной карте месторождений строительных материалов Воронежской области масштаба 1:1000 000 – М., 1972. – 164 с.

4. Михин В.П., Музылев Н.А., Савко А.Д. Латненское месторождение Латненских глин и возможности его комплексного использования // Геологический вестник Центрального района России. 2000, №2. – С. 57-65.

5. Принада В.Д. Нижнемеловая флора из Латненского района Центрально-Черноземной области // Материалы ВНИГРИ, 1939. Сб.1. – С.46-62.

6. Савко А.Д., Михин В.П. Литология аптских отложений междуречья Дон-Ведуга-Девица // Вестник Воронежского ун-та. Сер. геол. – 2000. - №3 (9). – С. 56-68.

7. Требования к мониторингу месторождений твердых полезных ископаемых. – М.: МПР России, 2000. – 30 с.

8. Хожаинов В.П. К литологии Латненского месторождения огнеупорных глин // Тр. Естествоиспытателей. - Воронеж, 1955. – С. 88-94.

9. Хожаинов В.П. Фации аптской дельты Воронежской антеклизы // Литология терригенных толщ фанерозоя Воронежской антеклизы. – Воронеж: Изд-во ВГУ, 1979. – С. 3-26.

10. Шрамкова Г.В. Споро-пыльцевые комплексы юры и нижнего мела Воронежской антеклизы и их стратиграфическое значение. – Воронеж: Изд-во ВГУ, 1979. – 104 с.