Физико-географическая характеристика Большого и Малого карьеров в г. Верхнем Уфалее

  1. Цель и задачи работы:

Я проживаю в городе Верхнем Уфалее  в микрорайоне Никельщиков по улице Ильича.

Ближайшие к нашему микрорайону водоемы - это Большой и Малый карьеры,  где в жаркие дни мы с друзьями купаемся. Летом здесь всегда много отдыхающих.  Осматривая окрестности карьеров, у  меня возник ряд вопросов:

-Как возникли эти карьеры?

-Что здесь добывали?

-Какими горными породами сложены берега?

-Безопасно ли в них купаться?

-Какова глубина?

Поэтому я  решил по возможности всесторонне изучить Большой и Малый карьеры.

Цель мой работы:

Составление физико-географической характеристики Большого и Малого карьеров в микрорайоне Никельщиков города Верхнего Уфалея.

Для достижения цели мне необходимо решить следующие задачи:

-выяснить после каких горнорудных разработок остались данные карьеры;

-поработать с архивами;

-провести исследование берегов и окружающей местности карьеров;

-изучить литературу по определению гидрологического состояния водоема;

-провести необходимые гидрологические исследования;

-оформить результаты исследований.

     2. Происхождение и тектоническое строение карьеров.

  Чтобы узнать о происхождении Большого и Малого карьеров  я обратился к своему дедушке, который мне подсказал, что это Тюленевский рудник.  Для более подробного изучения мы с руководителем обратились в  ОАО «Уфалейникель». Нам разрешили воспользоваться архивами  горнорудного отдела в посёлке  Черемшанка.  Изученная нами информация помогла установить точное происхождение  изучаемых карьеров и представить  строение земной коры в данной местности.

Крестовско-Тюленевское силикатно-никелевое месторождение расположено в 1,5 км. К юго-западу от Уфалейского никелевого завода  и соединено с заводом узкоколейной железной дорогой. Эксплуатационные работы на месторождении начались в 1933 году и продолжались до сентября 1960 года. Месторождение к моменту прекращения работ на отдельных участках обработано до глубины 322-й отметки. В настоящие время контур карьера объединяет в  себя Крестовскую, Тюленевскую залежи (ранее считавшимися отдельными месторождениями ) и так называемое           « Новое гнездо» Крестовского месторождения, расположенного на промежутке между Крестовской и  Тюленевской залежами. К моменту составления этой записки Крестовская залежь была почти полностью отработана, а добыча руды  до остановки работ  производилась на участках «Нового гнезда» и Тюленевской залежи.  В настоящие время карьер затоплен, уровень зеркала воды в карьере достиг 346-й отметки.  Тюленевское силикатно-никелевое месторождение было открыто в 1925-26 гг. случайно, при поисках бурых железняков, производимых под руководством техрука рудоуправления Уфалейского металлургического завода инженера Тюленева. Осенью 1926 года после выполнения геологоразведочных  работ на Черемшанском месторождении инженером Глазковским А.А были пройдены три разведочные выработки в пределах Тюленевского месторождения. В результате проходки шурфов  подтвердилось наличие здесь богатых никелевых руд, что и послужило основанием для постановки дальнейших разведочных работ на месторождении  в следующем, 1927 году и поисков с охватом более обширной площади в  В-Уфалейской лесной даче.                                                                            

Особенно детальному обследованию был подвергнут район Тюленевского месторождения, в результате которого  были открыты и разведаны три месторождения силикатно-никелевых руд: Тюленевское, Крестовское и месторождение 105/106 кварталов. До 1932 года разведчикам силикатно-никелевых месторождений  оставалось неизвестным явление широкого развития делювиальных осыпей коренных пород, окружающих никелевые месторождения на окарстованной  поверхности мраморов. Эти предположения полностью оправдались  разведкой, поставленной с осени 1936 года и законченной осенью следующего года. Была значительно расширена рудная площадь месторождения, прирост запасов по которой составил 498 т. тонн металлического никеля, при среднем содержании 1,39% в сырой руде.  Подобного же характера ревизионные работы были организованы  с 1938 года на Крестовском месторождении. Эти работы установили существование  «Нового гнезда», рудным телом которого и произошло соединение Крестовского с Тюленевским месторождением в единое рудное поле. Где еще раньше отмечалось существование  контакта серпентинитов и мраморов. С 1937 года в этой части проводились поисковые работы бурением, которыми была обнаружена «Больничная залежь» к северо-востоку от Крестовского месторождения, с запасами кат. Б+С, 177,9 т.тонн сухой руды, 2120 металлического никеля со средним содержанием 1,20% в сухой руде.

Таким образом, с точки зрения этих исторических моментов вся разведанная полоса может быть разделена на 4 части (залежи), расположенные с севера на юг в следующем порядке:                                                                                                                      1.Больничная залежь – к северо-востоку от Крестовского рудника, расположенная вблизи здания больницы, откуда заимствовано название этой залежи                                                                         2.Территория собственно Крестовского рудника.                                                                                         3.Залежь «Новое гнездо», расположенная между Крестовской и Тюленевской залежами.                                                                                                                   4.Тюленевская залежь, составляющая южную часть месторождения.

Крестовско-Тюленевское силикатно-никелевое месторождение является одним из первых объектов эксплуатация  и источником снабжения рудами Уфалейского никелевого завода. Расположено оно исключительно выгодно, находясь всего 1,5-2,0 км от завода, с которым соединено узкоколейной железной дорогой.

                     Геологическая характеристика месторождения.

В геологическом строении Крестовско-Тюленевского месторождения принимают участия:

1.Палеозойские породы, выступающие в качестве фундамента рудных скоплений;

2.Рыхлые образования коры выветривания, являющиеся рудовмещающими породами;

3.Мезакайнозойские отложения, покрывающие рудную залежь.

Структура палеозойского фундамента. Палеозойский фундамент района Крестовско-Тюленевского месторождения сложен породами свиты Ордовик-Девон, главным образом метаморфизованной эффузивно-осадочной толщей, представленной ныне хлоритовыми сланцами   с подчиненными  им мраморами. Мраморы, залегающие среди сланцев, образуют пласт изменчивой мощности, от 50 до 180 метров.  В кровле мраморного пласта располагается интрузивная межпластовая залежь дунитовых и перидотитовых  серпентинитов, имеющая довольно сложную форму и образующая на различных участках месторождения то крутопадающие, то пологопадающие контакты с мраморами. В контакте серпентинитов и мраморов большое развитие имеют породы, производные серпентинитов, как-то: тальково-карбонатные, тальковые, серпентинито-карбонатовые и др. Области контактов между хлоритовыми сланцами, мраморами и серпентинитами  богаты дайками жильных пород, которые так же часто секут породы осадочно-эффузивной толщи. Мраморы занимают центрально-осевую часть месторождения.  На участке т.н. «Нового гнезда» Крестовско-Тюленевского месторождения они перекрываются клинообразно входящим выступом серпентинитового массива. В районе месторождения серпентиниты создают многочисленный ряд пород, обязанных контактовому и гидротермальному действию на них кислой магмы, представителями которой здесь выступают жильные дериваты. Весь комплекс палеозойских пород в районе Крестовско-Тюленевского месторождения подвергался крупным дислокационным нарушениям, существенным образом изменившим первоначальную структуру палеозойского фундамента.  Рассматривая геологические разрезы, можно правдоподобно объяснить системы тектонических нарушений, которая представляется в виде ступенчатого надвига. Поверхность мраморов, а так же межблоковое пространство заполнено продуктами брекчированных серпентинитов различной степени выветривания. Это даёт основание считать, что последние надвинуты на мраморы, которые также подвергались некоторым передвижкам к востоку, образуя тектонический контакт с метаморфическими сланцами.

Мезокайнозойские образования.   Однако уже ближайшие участки, прилегающие к месторождению, в большинстве случаев окружены ореолом продуктов выветривания, прикрывающих свежие, неизменные палеозойские породы, не говоря уже о самом месторождении. В пределах месторождения все перечисленные породы палеозойского комплекса дают те или иные продукты своего выветривания различной стадии разложения.   Мраморы, имея в своём составе почти чистый карбонат кальция, не оставляют после себя остаточных продуктов выветривания. На размытой поверхности коры выветривания, иногда срезая рудную толщу, залегают рыхлые континентальные отложения мезозоя и кайнозоя. Эти отложения преимущественно развиты в северной части месторождения. В основании их лежат песчано-глинистые отложения. Эта песчано-глинистая толща мощностью  до 32м состоит из двух горизонтов: нижнего, представленного песком и галечником и верхнего, сложенного кварцево-каолиновыми глинами различной окраски. Описываемые  песчаники и глины представляют собой слабо сцементированные породы ,содержащие кварцевую гальку, конкреции  бурого железняка  и листочки слюды. Эти верхнетретичные осадки особенно развиты на участке Больничной залежи, имеют мощность до 15м. Маломощность и кратковременность отложений мезозоя и кайнозоя свидетельствуют о том, что в течение длительного периода, начиная с юры и до наших дней в районе месторождения господствовали процессы эрозии, изредка прерываемыми кратковременными периодами накопления континентальных осадков. Минералами, образующими руды  Крестовско-Тюленевского месторождения, служат никелевые гидросиликаты и никельсодержащие минералы. Гарниерит является наиболее распространенным на месторождении минералом из группы гидросиликатов никеля.  

  3. Результаты полевых работ на Большом и Малом карьерах.                                                 Исследование и описание  Большого и малого карьеров в микрорайоне Никельщиков, бывшие Тюленевский и Крестовский рудники Никелевого завода города Верхнего Уфалея.

1. Карьеры находятся к югу от центральной части города Верхний Уфалей и к западу от микрорайона Никельщиков. Названия  карьеров связаны с их размерами.. Большой карьер имеет большую площадь и, соответственно  Малый - меньшую. Водоемы возникли в местах горнодобывающих работ. Карьер-углубление в земной коре антропогенного происхождения. Карьеры возникли в результате разработки месторождений никелевых руд и назывались Тюленевский  и Крестовский  рудники.

        2.Удобные подходы к обоим карьерам связаны с дорогами, которые вели на дно выработки. В Малый карьер подход с юго-западной стороны. В Большой карьер подход с северо-восточной стороны.

        3. Характер местности, окружающей карьеры.

Окружающая территория представлена сглаженными отвалами, которые выросли в ходе вскрышных работ на данных рудниках. Так как эти работы проходили в 1931 году, то отвалы уже поросли молодым сосновым лесом. Спуски к карьерам достаточно крутые. В окрестностях встречается много крупных валунов. Карьеры имеют каменные крутые склоны, сложенные в основном мраморами и серпентинитами.

      4.Глубина карьеров.  Общая глубина карьера от поверхности приблизительно 70 метров, местами на Большом карьере глубина выработки доходила до 130 метров.                                                                         Затопленная часть: Малый карьер – 7-9 метров  (max).    Большой карьер -  10-12 метров   (max).

4. Методы гидрологических исследований.                                                                                                Прозрачность воды определяли с помощью диска Секки.                                                                          Проведение анализа                                                                                                                                              Стандартный по размеру (200 мл в диаметре) диск, с черно-белыми секторами, опускается в воду до глубины исчезновения его видимости. Эта глубина регистрируется, и диск поднимается вверх; глубина на которой диск начинает быть видимым, также регистрируется. Глубина, соответствующая видимости диска Секки, является средней из двух ее выше указанных значений. Она обратно пропорциональна плотности популяций водорослей в воде, так как взвешенное вещество будет рассеивать падающий свет и увеличивать его ослабление. Следовательно, глубина видимости диска Секки в воде некоторым образом связана с первичной  продуктивностью воды, которая является показателем трофического состояния водоема: олиготрофные водоемы 6,0 м, мезотрофные  от 3,0 до 6,0 м, эвтрофные менее 3,0 м. Качественные соотношения между показателями качества воды и глубиной видимости диска Секки приведены в табл. 2.3

                                                                                                                                                        Таблица 1

Характеристика качества водной среды.

Хотя эти измерения дают хорошее приближение к оценке трофического состояния водоемов, результаты могут быть недействительными из-за чрезмерной окрашенности вод или ее мутности вследствие содержания неорганических  частиц. Следовательно, такой индикатор, как глубина диска Секки наиболее  применим к глубоким стратифицированным водным объектам.                                            Запах определяют при комнатной температуре и при нагревании до 50-60 градусов Цельсия, характеризуя качественно (ароматический, гнилостный, болотный, землистый, рыбный...) и количественно.   

                                                                                                                                                   Таблица 2                                                                                                                                                                   Шкала для определения запаха в баллах 

Цветность - окраску определяют как цвет воды: желтый, светло-желтый, зеленоватый, бурый и так далее.

Биоиндикация качества воды.                                                                                                                 При оценке качества воды необходимо помнить, что проведение соответствующих измерений требует соблюдения определенных принципов.   Присутствие индикаторных видов растений или животных позволяет более глубоко судить о качестве воды в водоеме.  Оценка качества воды водоемов и водотоков может быть проведена с использованием физико-химических и биологических методов. Биологические методы оценки - это характеристика состояния водной экосистемы по растительному и животному населению водоема.Любая водная экосистема, находясь в равновесии с факторами внешней среды, имеет сложную систему подвижных биологических связей, которые нарушаются под воздействием антропогенных факторов. Прежде всего, влияние антропогенных факторов, и в частности, загрязнения отражается на видовом составе водных сообществ и соотношении численности слагающих их видов. Биологический метод оценки состояния водоема позволяет решить задачи, разрешение которых с помощью гидрофизических и гидрохимических методов невозможно. Оценка степени загрязнения водоема по составу живых организмов позволяет быстро установить его санитарное состояние, определить степень и характер загрязнения и пути его распространения в водоеме, а также дать количественную характеристику протекания процессов естественного самоочищения.  Планктон - совокупность живых обитателей водоема, не способных активно передвигаться или медленно передвигающихся, но не противостоящих токам воды. Фитопланктон - совокупность растительных организмов водоема, не способных активно передвигаться,  - важнейший компонент водных систем, активно участвует в формировании качества воды и является чутким показателем состояния водных экосистем и водоема в целом. В холодное время года системы биологической индикации в гидробиологии вообще не могут быть применены.При сбросе в водоем токсических веществ, содержащихся в промышленных сточных водах, происходит угнетение и обеднение фитопланктона. При обогащении водоемов биогенными веществами, содержащимися, например, в бытовых стоках, значительно повышается продуктивность фитопланктона. При перегрузке водоемов биогенами возникает бурное развитие планктонных водорослей, окрашивающих воду в зеленый, сине-зеленый, золотистый, бурый или красный цвета ("цветение" воды). "Цветение" воды наступает при наличии благоприятных внешних условий для развития одного, редко двух-трех видов. При разложении избыточной биомассы, выделяется сероводород или другие токсичные вещества. Это может приводить к гибели зооценозов водоема и делает воду непригодной для питья. Многие планктонные водоросли в процессе жизнедеятельности нередко выделяют токсичные вещества. Увеличение в водоемах содержания биогенных веществ в результате хозяйственной деятельности человека, сопровождаемые чрезмерным развитием фитопланктона, называют антропогенным эвтрофированием водоемов. Каждая группа организмов в качестве биологического индикатора имеет свои преимущества и недостатки, которые определяют границы ее использования при решении задач биоиндикации. Водорослям принадлежит ведущая роль в индикации изменения качества воды в результате эвтрофирования (заболачивания) водоема. Зоопланктон также достаточно показателен как индикатор эвтрофирования и загрязнения (в частности органического и нитратного) вод. Кроме этого, среди зоопланктона встречаются и представители патогенной фауны, ограничивающей использование водного объекта в целях водоснабжения. Простейшие являются высокочувствительными индикаторами сапробного состояния водоемов. Зообентос - совокупность животных, обитающих на дне и в придонных слоях воды, служит хорошим индикатором загрязнения донных отложений и придонного слоя воды. Наиболее достоверными индикаторами среди них служат легочные моллюски, особенно катушки и речные чашечки. Положительные результаты дает также оценка качества воды по личинкам насекомых. Свободно живущие личинки ручейников, а также поденок являются наиболее чувствительными организмами. Значение макрофитов (высшая водная растительность) наиболее существенно при предварительном гидробиологическом осмотре водных объектов. При загрязнении  водоемов изменяется видовой состав, биомасса и продукция макрофитов, возникают морфологические аномалии, происходит смена доминантных видов, обусловливающих особенности ценоза. Данные по ихтиофауне важны при оценке состояния водного объекта в целом и особенно при определении допустимых уровней загрязнения водных объектов, имеющих рыбохозяйственное значение. Различные виды живых существ показывают, чем загрязнена окружающая среда. Какой бы совершенной ни была современная аппаратура, она не может сравниться с "живыми приборами", реагирующими на те или иные изменения, отражающие воздействие всего комплекса факторов, включая сложные соединения различных ингредиентов. Бурное развитие сине-зеленых водорослей - хороший индикатор опасного загрязнения воды органическими соединениями. Лучший индикатор опасных загрязнений - прибрежное обрастание, располагающиеся на поверхностных предметах у кромки воды. В чистых водоемах эти обрастания ярко-зеленого цвета или имеют буроватый оттенок. Для загрязненных водоемов характерны белые хлопьевидные образования. При избытке в воде органических веществ и повышения общей минерализации обрастания приобретают сине-зеленый цвет, так как состоят в основном из сине-зеленых водорослей. При плохой очистке фекально-бытовых сточных вод обрастания бывают белыми или сероватыми. Как правило, они состоят из прикрепленных инфузорий (сувойки, кархезиум и др.) Стоки с избытками сернистых соединений могут сопровождаться хлопьевидными налетами нитчатых серобактерий-теотриксов. Биоиндикация - способ оценки антропогенной нагрузки по реакции на нее живых организмов и их сообществ.  Биотестирование - использование в контролируемых условиях биологических объектов (тест-объектов) для выявления и оценки действия факторов (в том числе и токсических) окружающей среды на организм, его отдельную функцию или систему организмов. Хорошие результаты дает анализ бентосных (придонных) беспозвоночных. Оценка чистоты водоемов делается по преобладанию, либо отсутствию тех или иных таксонов.                                                                                       5.Результаты гидрологических исследований.                                                                               1.Температура воды при заборе проб была примерно 13 градусов в поверхностном слое. Определяли при помощи водного термометра. Температура воды измерялась в летний период, 16 августа.

2.  Прозрачность воды в Большом карьере -  примерно  2,9-3,2  метра. Прозрачность воды в Малом карьере – примерно  2,8-3 метра.  Определяли с помощью диска Секки. Полученные данные говорят об удовлетворительном качестве воды. Есть и косвенные доказательства прозрачности воды на Большом и Малом карьерах – хорошо просматривается  дно, видны каменные валуны на глубине более 2,5 метра.  Чаши карьеров сложены достаточно твердыми и слаборастворимыми горными породами, что даёт мало взвешенных частиц.

3. Явно выраженный запах воды из Большого карьера  отсутствует. У воды из малого карьера  ощутим слабый запах. Такое проявление запаха свидетельствует об очень слабых загрязнениях.

4. Цвет воды.  В Большом карьере вода прозрачная, в больших объёмах имеет бирюзовый оттенок.   В Малом карьере  вода прозрачная с  очень небольшим количеством взвешенных частиц.

5. Данные по жёсткости воды взяты из результатов  химико-билогического анализа воды, который был проведён СЭС по просьбе администрации школы бесплатно  в качестве спонсорской помощи.                                                                                                             Жесткость воды- В Большом карьере жесткость воды средняя 3,9- 4,5 мг-экв/дм3.                                  В Малом карьере жесткость воды ниже, чем в Большом и составляет 1,45-2 мг-экв/дм3.

6. При наблюдении за растительными организмами (фитопланктоном) изучаемых водоёмов я обнаружил на Малом карьере небольшие участки прибрежного обрастания  бурого цвета. Белых хлопьевидных образований не присутствует. Это показатели достаточно чистой воды.   На Большом карьере прибрежных обрастаний не обнаружил, возможно,  из-за обмеления водоёма. Хорошо заметны представители высшей водной растительности (макрофиты). Я сфотографировал их и затем с помощью определителя водных растений выяснил, что это элодея канадская.     Как заносное растение встречается во многих районах земного шара, в Европе и Западной Сибири, в стоячих и медленно текущих водах. Часто используется как аквариумное растение  для смягчения воды и обогащения кислородом. В естественных условиях быстро размножается. Одной веточки её достаточно, чтобы заполнить собой через несколько лет весь пруд или даже реку.  Элодея очень боится примеси к воде поваренной соли и окиси железа и в такой воде быстро гибнет.  Следовательно, пока это растение встречается в Большом карьере небольшими участками,  оно выполняет  роль естественного фильтра и показателя чистоты воды. При активном размножении может вызвать зарастание водоёма.  При дальнейших моих наблюдениях я обнаружил в Большом карьере  небольшие стайки маленьких рыб. Определить их видовую принадлежность мне не удалось. Из рассказов жителей нашего микрорайона мне известно, в Большом карьере водятся  чебаки и окуни. Окунь – это представитель ихтиофауны чистых водоёмов. К сожалению, мне  « это доказательство» относительной чистоты водоёма поймать не удалось.                                                                                                                                   На берегах карьеров и в воде много бытового мусора, что ухудшает экологическое состояние водоёмов. Я использовал лишь некоторые методы биоиндикации качества воды, основанные на наблюдениях и анализе наблюдений.                                                                                                                                              Бактериологический анализ из СЭС подтверждает мои выводы.  ( см. приложение)                                             6.Выводы.                                                                                                                                                   1.Выполняя данную работу, я получил ответы на интересовавшие меня вопросы. Результатом работы явилась краткая физико-географическая характеристика участка территории моего родного города, гидрологическая характеристика Большого и  Малого карьеров.                                                        2.Карьеры могут быть использованы жителями города, как места отдыха, так как состояние воды исследуемых объектов относительно благоприятное: вода карьеров достаточно чистая и по большинству показателей соответствует водоёмам культурно-эстетического назначения. Берега карьеров и  сами карьеры требуют очистки от бытового мусора.  Необходимо соблюдать правило безопасного поведения на водоемах, т.к. дно каменистое встречаются  большие валуны.     3.Продолжить более детальное исследование химического состава воды  карьеров.                               4. Материал работы может быть использован на уроках краеведения при изучении различных тем.                  7. Список литературы.  

1. Архивы горнорудного отдела ОАО «Уфалейникель» в  посёлке Черемшанка.
2. Гуревич А.А. Пресноводные водоросли. Определитель. А.А. Гуревич, М.: Просвещение,1966, с 112.
3. Карты городов и их окрестностей: Верхний Уфалей и Нязепетровск Челябинской области. Navitel.
4. Методы гидрологических исследований.  Сост. А.С. Боголюбов, М.: Экосистема, 1996.
5. Методы оценки экологического состояния водоёмов http://edu.greensail.ru/monitoring/methods/bioindicat.shtml. Сайт экологической организации «Зелёный парус».
6. Ходоровская Н.И. Физико-химические и гидробиологические методы исследования экологического состояния водоёмов. Учебное пособие. Н.И. Ходоровская, О.Н. Кандерова, Челябинск: изд-во ЮУрГУ, 2002.
7. Элодея канадская. Википедия. Свободная энциклопедия. ru.wikipedia.org