Земная кора и геологическая деятельность человека

Работающим в полевых условиях необходимо носить соответствующую одежду, которая защитит их от сильного холода, дождя или снега. В районах с сильным ультрафиолетовым облучением рабочие должны носить широкополую шляпу и использовать солнцезащитный крем с высоким коэффициентом защиты от солнечных лучей (SPF), чтобы снизить воздействие на открытые участки тела. Когда требуется средство от насекомых, то наиболее эффективными оказываются средства, которые содержит ДЭТ (N, N-диэтил-метатолуамид). Одежда, обработанная перметрином, защищает от укусов клещей.

 Рис. 4    Буровые работы в горах Британской Колумбии (Канада) с помощью легкого бурильного молотка Винки        

 
 

 
2.2 Шахтное и подземное строительство

Ша́хта   — промышленное предприятие, осуществляющее добычу пластовых полезных ископаемых подземным способом и отгрузку их потребителю или на горнообогатительную фабрику 
Растущий в мире интерес к освоению подземного пространства обусловлен положительными качествами подземных сооружений и пользой, которую они приносят. Использование подземного пространства для размещения объектов различного назначения, помимо повышения эффективности использования недр, экономии территории и сохранения экологической чистоты, позволяет уменьшить затраты энергии на отопление и охлаждение помещений, сократить эксплуатационные расходы по сравнению с расходами на альтернативные сооружения на поверхности, снизить влияние климатических условий.

Объекты, которые размещаются в подземных горных выработках, характеризуются повышенной виброустойчивостью и акустической изоляцией по сравнению с наземными сооружениями. Эти свойства особенно благоприятны для размещения в подземном пространстве объектов, требующих полной акустической изоляции от внешней среды (станции геофизических наблюдений, студии звукозаписи, радио и телевидение, лаборатории и др.). Виброустойчивость подземных сооружений позволяет организовывать в подземных горных выработках производственные процессы, требующие полного отсутствия вибрации несущих и ограждающих конструкций. Способность породного массива защищать от внешних воздействий позволяет широко использовать подземные сооружения для укрытия людей от средств массового поражения и защиты от катастроф и стихийных бедствий (так например во время бомбардировки люди могут укрыться в бомбоубежищах или даже в метро). В подземных горных выработках соляных шахт лечат болезнни верхних дыхательных путей, бронхиальную астму, хроническое воспаление бронхов, кожные болезни, различные виды аллергии и другие заболевания. В подземных горных выработках и пещерах размещают театры, церкви и концертные залы.

Расширение практики использования подземного пространства для различных хозяйственных целей в значительной мере связано с процессом урбанизации, защитой окружающей среды от отрицательных воздействий транспортных систем и потенциально опасных производств.

Особое внимание стоит уделить подземным объектам которые служат для следующих целей: водоснабжение, хранение нефти, нефтепродуктов и различных видов горючего газа.

В современных условиях перспективным является строительство подземных атомных электрических станций как одного из направлений развития энергетики и обеспечения безопасности использования ядерной энергии.

В связи с тем, что в мире с каждым годом накапливается все большее количество вредных отходов различных производств, возник вопрос их захоронения в подземном пространстве.

Во многих странах интенсивно развиваются направления подземного строительства. Так, например, подземные гаражи и автостоянки,подземные железные дороги, скоростные трамваи и метрополитены позволяют уменьшить последствия перенаселенности больших городов, освободить площади для постройки жилых объектов и создания дополнительных городских зон отдыха. Глубокие подземные тоннели инженерных систем больших городов позволяют использовать их для различных целей (транспорт, устройство канализации, водопровода, сбор ливневых вод) и на этой основе обеспечить современную систему жизнеобеспечения при освоении подземного пространства городов.

Таким образом, шахтное и подземное строительство — это область горной науки и производства, включающая в себя совокупность способов, методов и средств деятельности по проектированию, строительству и реконструкции горно-добывающих предприятий и подземных сооружений различного назначения с целью рационального освоения и использования георесурсов.

Здесь уместно сделать важное замечание: одновременное использование в горно-технической литературе двух терминов «подземное строительство» и «шахтное строительство» свидетельствует о стремлении подчеркнуть их отраслевую принадлежность. Первый термин характеризует деятельность не связанную с извлечение из недр полезных ископанмых, а второй обобщенно характеризует инженерную деятельность при строительстве горно-добывающих предприятий. На самом деле и то, и другое — составные части единой сферы деятельности человека, которая носит название «горное дело». Таким образом, любое проникновение в недра земли — это горные работы по разведке, подземному строительству или добыче полезных ископаемых.

Отметим,что у шахтного и подземного строительства единая научная основа, представляющая собой совокупность закономерностей поведения сооружений в массиве горных пород, а также технических, экономических и организационных взаимосвязей технологических процессов при строительстве, реконструкции и восстановлении горно-технических объектов. Наука, обеспечивающая своими знаниями проектирование и строительство подземных горно-технических объектов - геотехнология.

2.3 Добыча нефти

Нефтедобыча — отрасль экономики, занимающаяся добычей природного полезного ископаемого — нефти.

Нефтедобыча — сложный производственный процесс, включающий в себя геологоразведку, бурение скважин и их ремонт, очистку добытой нефти от воды, серы, парафина и другие работы.

2.3.1 История нефтедобычи

Нефть известна человечеству с древнейших времён. Раскопками на берегу реки Евфрат установлено существование нефтяного промысла за 6000—4000 лет до н. э. В то время её применяли в качестве топлива, а нефтяные битумы — в строительном и дорожном деле. В  Древнем Египте нефть использовалась для бальзамирования покойников. Плутарх и Диоскорид упоминают о нефти, как о топливе, применявшемся в Древней Греции. Около 2000 лет назад было известно о её залежах в Сураханах около Баку (Азербайджан). К 16 в. относится сообщение о «горючей воде — густе», привезённой с Ухты в Москву при Борисе Годунове. Несмотря на то, что начиная с 18 в., предпринимались попытки очистить нефть от воды серы и парафина, всё же она использовалась почти до 2-й половины 19 в. в основном в натуральном виде. На нефть было обращено большое внимание только после того как, в России заводской практикой братьев Дубининых (с 1823), а в Америке химиком Б. Силлиманом (1855) было доказано, что из неё можно выделить керосин — осветительное масло, подобное фотогену, получившему уже широкое распространение и вырабатывавшемуся из некоторых видов каменных углей и сланцев. Этому способствовал возникший в середине 19 в. способ добычи нефти с помощью буровых скважин вместо колодцев.

Первая скважина на нефть (разведочная) промышленным способом была пробурена на Обшеронском полуострове в 1847 году, первая эксплуатационная скважина  на р. Кудако на Кубани в 1864 году. В США первая скважина пробурена в 1859 году.

Рис. 5 Нефтяные вышки.

2.3.2 Современные  методы добычи флюидов или  скважинной жидкости.

 

Глава 3. Наука о геологической деятельности человека

До XIX века тема «человека и природа» исследовалась в рамках философии. Не были систематизированы соответствующие факты. Не проводилась классификация форм воздействий человека на природу. Не исследовались закономерности и последствия этих воздействий.

С середины XIX века, со времени выхода работ Ч. Лайеля, Д. Пэджа, Ч Кингсли и, главное, обобщающей монографии Г. Марша «Человек и природа, или о влиянии человека на изменение физико-географических условий природы», стала разрабатываться проблема геологической деятельности человечества методами наук о Земле. Человечеству тем самым было отведено место в ряду геологических сил как одному из явлений природы, хотя и очень своеобразному по своей внутренней структуре, движущим силам и т.д.  Ч. Лайель, причисляя деятельность человечества к геологическим силам, сравнивал физические возможности людей с действием некоторых природных агентов (вулканов), отдавая абсолютное первенство последним.

Особо следует отметить книгу Г. Марша. Идеи, развиваемые в ней, получили огромную популярность. В ней впервые говорилось о непредвиденных вредных последствиях преобразования окружающей среды. Он особо отметил решающую роль капиталистической системы хозяйства в деле разрушения природных комплексов и загрязнения воды и воздуха.

Гигантские преобразования окружающей среды и необходимость наиболее полно и с наименьшим вредом для себя использовать природные богатства поставили остро вопрос о детальных научных разработках отдельных аспектов взаимодействия природы и человека.

В наше время появились специальные сводки, обобщающие сведения о геологической деятельности людей на планете (В.И. Вернадский, А.Е. Ферсман, Е. Фишер, Р.Шерлок). Российские ученые первыми начали исследовать геохимические особенности деятельности человека — наиболее перспективное и разработанное направление техногеологии (так, можно назвать учение о геологической деятельности человека).

Ученые оценивали геологическую деятельность человека в разных аспектах. , Ч. Кингсли, чьи произведения носили научно-популярный характер, уделял внимание   использованию человеком природных строительных материалов. А. Финдлей и С. Аррениус писали о значении химии в жизни человека, о синтезе новых материалов, препаратов и т.д. Оба эти автора были химиками, далекими от глобального геологического подхода к деятельности человека. Английский океанолог Д. Мерей, описывая сферы Земли, особо подчеркнул планетарный характер деятельности человека, преобразующего и постигающего разумом окружающий мир. Эту идею позже разрабатывали французские ученые Е. Ле Руа и Тейяр де Шарден преимущественно с точки зрения антропологии и философии.

Наиболее полные для своего времени работы о геологической деятельности человека были представлены английским геологом Р. Шерлоком и американским геохимиком Е. Фишером. Так, Р. Шерлок отмечал, что человек в результате своей трудовой деятельности не только менял свой внешний вид, но активно воздействовал на окружающую природу, приспосабливая ее к своим нуждам. Кроме того, Р. Шерлок проницательно указал на склонность человека преувеличивать устойчивость природы и не учитывать, что незначительные нарушения естественного баланса (Шерлок называл их «малыми катастрофами») могут привести к серьезным отрицательным последствиям. Р. Шерлок одним из первых стал классифицировать деятельность человека по принципу классификации других природных процессов, выделив, в частности, денудационную аккумулятивную работу

Учение о взаимодействии человека и природы, о геологической деятельности человека непосредственно связано практической деятельностью, с дальнейшей судьбой нашей и планеты. Оно начало разрабатываться совсем недавно, и у него, очевидно, большое будущее т.к. многое еще не изучено. Это именно тот плацдарм, на котором встречаются науки о космосе, Земле, жизни, человеке, обществе.

 

 

3.1 Понятие техногенеза

Человечество руководствуясь разумом, знаниями и морально-этических нормами регулирует новый геологический процесс — техногенез. Этот термин  впервые предложил А.Е. Ферсман.

Техногенез — происхождение и изменение ландшафтов под воздействием производственной деятельности человека. Техногенез основывается на преобразовании биосферы земной коры и околоземного космоса в интересах человечества., вызываемом совокупностью механических, геохимических и геофизических процессов. греч. Techne — искусство, ремесло + Genesis — рождение, происхождение.

Процесс техногенеза вызывает разнообразные явления, которые называются техногенными, формирует разнообразные техногенные объекты, а также оказывает воздействие на самого человека.

По сути техногенез — геологическая деятельность человека. Точнее это то проявление деятельности человечества, которое сильно влияет на природные условия, окружающую среду или даже изменяет их. Человек и техника выступают в этом случае как геологическая сила.

Геологическая деятельность — это одна из многочисленных функций человечества. Однако нельзя сказать, что геологическая деятельность человечества лежит полностью вне сферы общественных и государственных отношений.

Влияние человека на естественное развитие глубинных процессов, которые происходят в недрах и на поверхности Земли, может быть:

• прямым (изменение залегания горных пород, их транспортировка, отложение, переработка, образование насыпных и скульптурных форм и т. д.)
• косвенным (человек является причиной изменения скорости имевших место геоморфологических процессов или появления новых процессов).

3.2 Методы изучения земной коры.

Для изучения строения земной коры применяются геологические и косвенные геофизические методы.

3.2.1 Геофизические  методы исследования земной коры.

Сведения о глубинном строении Земли базируются на анализе косвенных данных, полученных геофизическими методами, главным образом закономерностей изменения с глубиной различных физических параметров (электропроводности, механической добротности и т.д.), измеряемых при геофизических исследованиях. В основу разработки моделей внутреннего строения Земли положены в первую очередь результаты сейсмических исследований. Эти исследования опираются на данные о закономерностях распространения сейсмических волн.

 

Геофизические методы исследования земной коры (называемые также прикладной и промысловой или региональной, разведочной и скважинной геофизикой) - это научно-прикладной раздел геофизики - фундаментальной науки, изучающей Землю и околоземное пространство с помощью естественных и искусственно создаваемых (управляемых) физических полей. Геофизика подразделяется на физику Земли, изучающую Землю как планету. Она включает в себя гравиметрию, сейсмологию, магнитометрию, , сейсмометрию термометрию, геоэлектрику, ядерная геофизики, и геофизику планетных оболочек: воздушной (атмосфера), водной (гидросфера) и каменной (литосфера).