Таблица 3. Среднее содержание элементов в пробах почв (мг/кг)

К геоэкологическим комплексам с напряженной оценкой экологической опасности на Ямале отнесены площади месторождений УВ, на которых продолжается редкое разведочное бурение (Ростовцевское, Каменномысское, Новопортовское). По степени техногенного воздействия Н.С.Берендеев в 1993 г. оценивал экологическую обстановку на этих территориях как кризисную из-за большого количества пробуренных здесь разведочных скважин, более 10 % пораженности почвенно-растительного покрова под воздействием механической нагрузки, сильного химического загрязнения на отдельных буровых площадках, развития различных экзогенных процессов. Однако к настоящему времени площадки буровых скважин практически восстановили первоначальный облик, и лишь на незначительной их части имеются следы механического повреждения почв. Экзогенные геологические процессы стабилизировались. Следы гусеничного транспорта заросли вторичной растительностью. Количество емкостей из под химических и буровых реагентов, мешков с барием, буровой глиной и цементом, бочек из-под ГСМ невелико, но содержащиеся в них вещества создают точечные ореолы распространения вредных химических компонентов, которые в условиях арктического и субарктического климата и чрезвычайно малого стока поверхностных и подземных вод сохраняются годами, отравляя окружающую среду, загрязняя не только почвы, но и ближайшие водоемы.

На Ямале, как кризисные оцениваются районы поселков Новый Порт и Мыс Каменный, где сосредоточены основные емкости и хранилища ГСМ, бурового оборудования, глины, жидких и сыпучих реагентов. Наиболее опасными в экологическом отношении являются промышленные и бытовые свалки, для которых характерна высокая концентрация вредных химических веществ и отходов производства.

Так как большая часть территории не способна к самовосстановлению и подвержена сильным изменениям геологической среды под влиянием техногенных нагрузок, необходимо проведение природоохранных мероприятий.

5.5           Оценка геокриологических условий Ямала

По мнению профессионалов нефтегазовой отрасли, в случае освоения новых нефтегазовых провинций, около 80% всех затрат приходится на подведение к месторождениям необходимой трубопроводной инфраструктуры. Сложность геокриологических условий полуострова Ямал обуславливает либо дорогостоящее проведение полностью надземной прокладки газопроводов, либо поиск альтернативных технологических решений. Одно из таких решений, предлагаемое Газпромом, - это обустройство в районе месторождения Харасавэй постоянной базы, откуда будет производиться освоение ресурсов, как газоконденсатных месторождений суши Ямала, так и расположенные в непосредственной близости месторождений шельфа Карского моря. В рамках этого решения, планируется удешевление проекта за счет прокладки газопровода по дну мелководной Байдарацкой губы от газотранспортной инфраструктуры в районе Салехарда до вышеобозначенной базы. Поэтому геокриологические расчеты приведены непосредственно для грунтов казанцевской свиты второй-третьей морских террас, которые наиболее распространены в районе побережья Карского моря.

Оценка возможности начала развития термокарстового процесса

Задача: определить возможность образования термокарста по суглинистым породам казанцевской свиты (m3III – морские отложения казанцевского-ханмейского горизонта третьей террасы) около устья реки Харасавэй (западное побережье центрального Ямала) в случае увеличения среднегодовой температуры воздуха на 1°, 2° и 3° соответственно, если известно, что с глубины 1,5 м залегают грунты с большим количеством шлирового льда.

Естественные климатические условия характеризуются следующими среднемноголетними данными:  tв = -8,7°; Ав=21° (среднегодовая амплитуда колебаний температур воздуха); zсн=0,5 м (мощность снежного покрова в зимнее время); rсн=0,22 г/см3(средняя многолетняя плотность снега для территории). Грунты в слое сезонного оттаивания представлены суглинками с w=30%; wн=7%; γск=1200 кг/м3; Суд=0,19 ккал/кг•град; λт=1,0 ккал/м•час•град.

Решение:

1) Определяем температурный режим t0 и глубину сезонного оттаивания пород  ξот в условиях до повышения среднегодовой температуры воздуха:

 (объемная теплоемкость породы)

 ккал/м3град;

  (затраты тепла на фазовые переходы воды в породе)

, ккал/м3;

Δtсн = 21·0,259=5,4˚ (значение 0,259 взято из таблицы значений величины () в зависимости от высоты h, плотности ρ и коэффициента температуропроводности α снежного покрова [12]); t0= -8,7+5,4=-3,3˚;  A0=21-5,4 = 15,6˚.

По номограммам для расчета глубин сезонного оттаивания ξ из пособия  В.А. Кудрявцев “Основы мерзлотного прогноза при инженерно-геологических исследованиях” стр. 108 [12] определяем:   ξ = 1,4 м.

2) при повышении среднегодовой температуры воздуха на 1˚ C:

t0= -8,7+5,4=-2,3˚;  A0=21-5,4 = 15,6˚

А глубина сезонного оттаивания суглинков в этом случае возрастает до ξ = 1,6 м;

3) при повышении среднегодовой температуры воздуха на 2˚ C:

t0= -8,7+5,4=-1,3˚;  A0=21-5,4 = 15,6˚

А глубина сезонного оттаивания суглинков в этом случае возрастает до ξ = 1,75 м;

4) при повышении среднегодовой температуры воздуха на 3˚ C:

t0= -8,7+5,4=-0,3˚;  A0=21-5,4 = 15,6˚

А глубина сезонного оттаивания суглинков в этом случае возрастает до ξ = 2 м;

Таким образом, в отсутствии изменений среднегодовой температуры воздуха глубина сезонного оттаивания не достигает глубины залегания льдистых грунтов, а при увеличении ее на 1˚, 2˚ или 3˚C оттаивание захватывает льдистый горизонт, что ведет к образованию термокарста, интенсивность которого закономерно возрастает при повышении среднегодовой температуры.

Заключение

В результате произведенных исследований были сделаны следующие выводы:

1.      В результате прогнозируемого в течение последующих 20-30 лет увеличения мирового спроса на углеводороды, нефтегазовые месторождения полуострова Ямал ожидает масштабное освоение (прогнозируемая сумма инвестиций для полного освоения региона оценивается аналитиками в 200 млрд. долларов);

2.      Подготовка и эксплуатация этих месторождений резко увеличит степень техногенной нагрузки на дисперсные многолетнемерзлые грунты территории, что приведет к интенсификации комплекса сложных геокриологических процессов. Результатом этих процессов может быть ущерб хозяйственной и транспортной инфраструктурам, что приведет к увеличению издержек и уменьшению рентабельности соответствующих предприятий нефтегазового комплекса (Газпром, НоваТЭК, ряд др. независимых добытчиков природного газа и газоконденсата);

3.      Не вдаваясь в полемику сторонников и противников концепции глобального потепления, отметим, что в соответствии с результатами климатического моделирования ИГКЭ РАН, к концу XXI столетия среднегодовая температура на севере Западной Сибири (в том числе на Ямале) возрастет на 4-6º С, что также приведет к усилению негативного влияния геокриологических процессов на объекты хозяйственной инфраструктуры.

4.      Эффект синергии от последствий глобального потепления и увеличения техногенной нагрузки на территории полуострова Ямал способен нарушить хрупкий баланс, что приведет к интенсификации в том числе термокарста, термоабразии, солифлюкции и др. Характер этих изменений оценен количественно в разделе 5.5 на примере развития термокарста в результате увеличения глубины сезонного оттаивания при росте среднегодовых температур воздуха с учетом отепляющего воздействия снежного покрова (на основе приближенного аналитического метода В.А. Кудрявцева);

5.      Однако, до середины XXI столетия не следует ожидать катастрофических последствий интенсификации геокриологических процессов на Ямале, так как: во-первых, мощность криолитозоны на полуострове в среднем превышает 200 м и средняя температура составляющих ее многолетнемерзлых пород (с объемной льдистостью, как правило, более 20%) -3º C, что обуславливает огромные энергозатраты на достижение 0º C и фазовые переходы; во-вторых, в соответствии с третьим законом Фурье, глубина проникновения температурных колебаний зависит от периода колебаний и их амплитуды, поэтому даже резкий рост среднегодовой температуры воздуха на поверхности Земли отражается на глубине с существенным запаздыванием. Расчеты для криолитозоны Западной Сибири по формуле Фурье (без учета фазовых переходов) приведены в разделе 5.3;

6.      К 2075 году, когда характер деградации криолитозоны полуострова достигнет катастрофического уровня, большая часть запасов месторождений углеводородов будет извлечена (с учетом прогнозируемых 200 млрд. м3 годовой добычи и 13,6 трлн. м3 разведанных запасов природного газа 26 месторождений на суше полуострова). Что касается газоконденсатных месторождений шельфа Карского моря с ресурсной базой более 28 трлн. м3 природного газа, по опыту Штокмановского проекта предполагается транспортировать эти ресурсы до потребителей в виде СПГ,  что снижает роль газопроводной инфраструктуры, включающей в себя по мнению экспертов около 80% затрат на освоение полуострова Ямал.  Более того, к 2075 году прогнозируется массовый переход на использование водородных топливных элементов, возобновляемые источники энергии и технологический прорыв в области термоядерного синтеза. Последние способны резко уменьшить потребление углеводородов в качестве источника энергии, ограничив их использование нефтехимическим производством.

Литература

A.     Опубликованная

1.                                          Гидрогеология СССР. Том XVI.  Западно-Сибирская равнина. – М., Недра 1970, 368 с.

2.                                          Глобальное потепление: Доклад Гринпис. Под ред. Дж. Леггетта. – М., Изд. МГУ, 1993, 272 с.

3.                                          Гончарова Ю. Мост меж Уралом и Сибирью // Эксперт-Ямал, октябрь 2005, с. 6-8.

4.                                          Гончарова Ю. Полюс роста // Эксперт-Ямал, октябрь 2005, с. 10-14.

5.                                          Ершов Э.Д.  Общая геокриология. – М., Недра 1990,  559 с.

6.                                          Жигарев Л.А. Океаническая криолитозона. – М., Изд-во МГУ, 1997, 320с.

7.                                          Комаров И.А. Термодинамика и тепломассобмен в дисперсных мерзлых породах. – М., Научный мир, 2003, 608 с.

8.                                          Крицук Л.Н. Специфика геокриологических условий нефтегазовых месторождений Западной Сибири // Разведка и охрана недр, № 10, 2004, с. 65-70.

9.                                          Крицук Л.Н., Дубровин В.А. Карты геокриологического районирования как основа геоэкологической оценки осваиваемой территории криолитозоны // Разведка и охрана недр №7, 2003, с. 12-15.

10.                                      Лейбман М.О. Динамика слоя сезонного оттаивания пород и методика измерения его глубины в различных ландшафтах Центрального Ямала // Криосфера Земли, 2001, т. V, №3, с. 17-24.

11.                                      Мерзлотоведение (краткий курс). Под редакцией В.А. Кудрявцева. – М., Изд-во МГУ, 1981, 240 с.

12.                                      Оценка мерзлотного прогноза при инженерно-геологических исследованиях. Под редакцией В.А. Кудрявцева. – М., Издательство МГУ, 1974, 432 с.

13.                                      Полуостров Ямал (инженерно-геологический очерк). – М., Изд-во МГУ,1975, 277 с.

14.                                      Природные опасности России: геокриологические опасности. – М., Издательская фирма «Крук», 2000, 316 с.

15.                                      Розенбаум Г.Э., Шполянская Н.А. Позднекайнозойская история криолитозоны Арктики и тенденции ее будущего развития. – М., Научный мир, 2000, 104 с.

16.                                      Романовский Н.Н. Основы криогенеза литосферы. – М., Изд-во МГУ, 1993, 336 с.

17.                                      Стрелецкая И.Д., Лейбман М.О. Криогеохимическая взаимосвязь пластовых льдов, криопэгов и вмещающих их отложений Центрального Ямала // Криосфера Земли, 2002, т. VI, №3, с. 15-24.

18.                                     Matthew Paterson  Global warming and global politics. – New York, Taylor&Francis e-Library, 2003, 238 p.

B.     Фондовая

19.                                      Государственная Геологическая Карта Российской Федерации. Масштаб 1:1000 000 (новая серия). Лист R-(40)-42 – о. Вайгач - п-ов Ямал. Объяснительная записка. СПб, Издательство Санкт-Петербургской Катрографической Фабрики ВСЕГЕИ, 2000, 357 с. + 5 вкл.

20.                                      Государственная Геологическая Карта Российской Федерации. Масштаб 1:1000000 (новая серия). Лист R-43-(45) – Гыдан - Дудинка. Объяснительная записка. СПб, Издательство Санкт-Петербургской Катрографической Фабрики ВСЕГЕИ, 2000, 187 с. + 9 вкл.

C.    Интернет

21.                                      Ежеквартальный отчет ОАО «Газпром» за II квартал 2005 года

      #"#">#"#">#"#">#"#">#"#">#"#">http://www.nymex.com

Список графических приложений

1.      Карта доплиоценовых образований. Лист R-(40)-42 (о. Вайгач – п-ов Ямал). Масштаб 1 : 1 000 000;

2.     Карта плиоцен-четвертичных образований. Лист R-(40)-42 (о. Вайгач – п-ов Ямал). Масштаб 1 : 1 000 000;

3.     Предварительная карта геокриологического районирования Ямало-Гыданского полигона. Масштаб 1 : 500 000;

4.     Таблица-экспликация к карте геокриологического районирования Ямало-Гыданского полигона;

5.     Термоизоплеты полигона Марре-Салле;

6.     Иллюстрированное приложение “Глобальное потепление и криолитозона полуострова Ямал”;

7.     Иллюстрированное приложение “Прогноз мирового потребления и добычи природного газа”.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12