Реферат: Изменение географической оболочки при добыче полезных ископаемых на примере Рускеальской мраморной ломки

Выполнил Борисов Алексей Игоревич

Детский эколого-биологический центр г. Сортавала

2002

Введение

Часто объектом исследования геологов и историков являются древние выработки горных пород. Данная тема в настоящее время очень актуальна, т.к. это история родного края – краеведение. Данная работа была выполнена с целью пополнения запаса знаний по истории родного края – Карелии, а именно - исследования изменения географической оболочки в зоне выработок.

Наиболее ярким объектом для этого исследования в Карелии является Рускеальская мраморная ломка. Именно в ней значительно выражены факты, относящиеся к данной теме: образование эксковационных полостей, развитие геодинамических процессов, загрязнение атмосферы и т.д.

В задачи исследования входило изучение: 1. архивных и литературных источников по истории Рускеальских мраморных ломок и использование рускеальского мрамора в архитектуре городов; 2. горных выработок, известных на территории Рускеальского месторождения; 3. характера изменения рельефа, почв, растительности, животного мира и занятости человека в зоне горных выработок.

Данную работу можно разделить на две части. В первой излагается материал, который собран другими исследователями и обобщен автором. (глава «Обобщающий материал по истории горных выработок Рускеала»).

Ко второй части относятся исследования, проведенные автором на объекте «Рускеала». Методы исследования горных выработок можно разделить на практические и теоретические.

К практическим относятся исследования структуры мраморов, определение размеров, фотографирование и зарисовка выработок, а также изучения характера почв и растительности животного мира.

К теоретическим исследованиям относятся: обобщение материала с помощью других источников информации и теоретические рассуждения.

Рускеала представляет собой туристический объект индустриальной культуры, поэтому, это не только выработка, но и в будущем туристический центр, который сможет приносить немалую прибыль городу Сортавала.

Глава 1. Методика исследования горных выработок.

Объект «Рускеала» (каменоломни) изучались автором, как сказано выше, практически и теоретически. Чтобы исследовать объект на местности, автору пришлось приехать туда на машине, взяв с собой измерительную рулетку (для измерительных работ), резиновую надувную лодку (чтобы добраться до выработок – штреков, недоступных по-суше) и другие измерительные приборы (например, горный компас). С помощью компаса ГК определялись основные направления простирания бортов карьеров, штреков и «гротов». С помощью измерительной рулетки определялись высота сводов и ширина подземных выработок (доступных для наблюдения). Все размеры записывались в полевой журнал измерений.

При исследовании шахты № 2 автор использовал самодельное измерительное устройство («глубинометр»). Это веревка длинной более 20 м, с грузом до 0.5 кг на конце и разметкой через метр. Такие простые приборы действительно применяются при маркшейдерских измерениях под землей.

Перемещение по периметру «Главного карьера» осуществлялось с большой осторожностью - либо вдоль верхней бровки выработки, либо на надувной резиновой лодке (там, где добраться до выработок по суше было нельзя). Можно было использовать для осмотра штреков специальные репшнуры и технологию скалолазания, но в виду больших сложностей в рельефе, автор отказался от альпинистского снаряжения и прибегнул к использованию надувной лодки «Нырок-2».

В процессе исследования выработок производились точечные отборы образцов горных пород в бортах выработок. В основном это были мраморы, довольно податливые для отбора образцов с помощью обыкновенного молотка, у которого несколько удлинена ручка (чтобы увеличить силу удара).

Также производилось фотографирование объектов – с помощью фотоаппарата «Киев-3м» на фотопленке фирмы «Kodak». Было сделано 10 фотоснимков, отработано 6 образцов мрамора различной окраски и физических свойств и произведено более 25 замеров выработок.

Прочие объекты, расположенные вне выработки, автор изучал визуально, делая краткие записи. Особенно обращалось внимание на размеры и внешний вид руин старого дробильно-сортировочного завода, на еще хорошо сохранившиеся корпуса бывших обжиговых печей, на подъездные пути и т.д.

В процессе исследования важное место уделялось изучению видового состава растений и площади их распространения (здесь, несомненно, пригодились специальные справочники и консультации руководителя).

В некоторых подземных выработках шли наблюдения за летучими мышами.

Собранные в процессе полевых работ данные, в последствии были обработаны в домашних (камеральных) условия. По данным замеров выработок построена схема выработок Рускеала с указанием на ней основных объектов для показа туристам, там же указан маршрут движения группы туристов, посещающих Рускеальские каменоломни. При построении схемы автор пользовался консультациями руководителя работы.

Также был построен разрез (геолого-маркшейдерский) по линии, идущей через шахту №2 и карьер. Для достоверности разреза использовались данные старого (1945 г.) маркшейдерского плана.

По данным замеров и материалам Борисова Игоря Викторовича проводились расчеты объемов горных выработок с использованием метода простых геометрических фигур.

Были сделаны фотографии со снимков, полученных в процессе полевых работ в Рускеальских ломках. Образцы пород очищены от грязи.

В процессе данной работы автор много внимания и времени уделял поиску и обобщению всех имеющихся на данный момент опубликованных материалов, касающихся истории Рускеальских каменоломен. Было просмотрено множество книг, статей и рефератов по данному вопросу, после чего был подготовлен материал той части работы, которая посвящена истории Рускеальских ломок, а также растительному и животному миру техногенных ландшафтов Рускеалы. Довольно трудно было автору ориентироваться в сложном переплетении событий, происходивших в Рускеале на протяжении 200 лет, имеющиеся материалы могли запутать и увести автора в сторону от рассматриваемого вопроса. Поэтому раздел посвященный истории Рускеальских ломок, автор рассматривал как исследовательскую работу по обработке, обобщению архивных и прочих литературных материалов, которая только на первый взгляд кажется простой.

После обобщения всех материалов, собранных в процессе полевых и литературно- архивных исследований автор делает вывод о значимости данной работы, о значимости Рускеальских старинных ломок для науки, краеведения и туризма.

Глава 2. Обобщающий материал по истории горных выработок Рускеала.

2.1. Географическое положение и геология ломок.

Мраморная ломка Рускеала расположена в 30 км на северо-запад от г. Сортавала (республика Карелия) на гг. Белая и Зеленая, названных так по цвету слагающих их мраморов. К югу от выработок течет р. Тохмайоки, которая несет свои воды в Ладожское озеро, сообщение с выработками осуществляется автомобильным и речным транспортом.

Месторождение Рускеальских мраморов приурочено к метаморфизированным (преобразованным) осадочно-вулканическим образованиям Сортавальской серии нижнего протерозоя, представленным амфиболитами и амфиболовыми складками, мраморами, слагающими юго-западное крыло антиклинальной складки (см. рис. 1). (Борисов, 1999 г.)

Окраска Рускеальских мраморов изменяется от темно-серой и черной до снежно-белой, иногда с зеленоватыми полосками и гнездами шириной до нескольких сантиметров.

Структура Рускеальских мраморов тонко- и мелкозернистая. (Борисов, 1999 г.)

Рускеальский мрамор подразделяется на 3 группы: кальцитовые, доломитовые, кальцит-доломитовые.

Кальцитовые мраморы – это серые, средне- и крупнозернистые породы, которые содержат: кальцита – 90%, доломита – 9%, а кварца до 1%.

Доломитовые и кальцит-доломитовые мрамора содержат: доломита до 60 – 90 %, кальцита – 5 - 20 % и кварца – 1 – 5 %, а других силикатных минералов до 15 %. (Борисов, 1999 г.)

Физико-механические свойства Рускеальских мраморов следующие: плотность 2.75 – 2.82 г/см3; водопоглащение – 0.1 – 0.2 %, придел прочности при сжатии от 200 Мпа до 80 Мпа. (Борисов, 1999 г.)

Самыми декоративными мраморами Рускеалы являются полосчатые мраморы с чередованием пепло-серых, почти черных и белых полос и мраморы с лучистыми сноповидными агрегатами актинолита и термолита. Эти две разновидности мрамора, в основном и разрабатывались в прошлом для Петербурга. (Зискинд, 1989 г.)

2.2. История выработок Рускеала, применение рускеальского мрамора.

Самые первые упоминания о деревне Рускеала встречаются в налоговых книгах 1500 года. Как и другие деревни вокруг, Рускеала состояла тогда из нескольких дворов и не играла особой роли в экономической жизни Карелии.

Очевидно, что самые первые разработки мрамора велись в конце XVII века шведами, в основном для жжения строительной извести, реже для постройки фундаментов и стен зданий в окрестностях. (Сборник карт 1718 – 1730 гг.)

В 1721 году, после заключения Ништатского мира, большая часть территории церковного прихода была подарена Петром I фельдмаршалу князю Бутурлину. Тот заселил опустевшие в ходе войны земли крестьянами из центральных районов России.

В 1721 году и позже выломка мрамора в Рускеале не велась, и о «шведских» каменоломнях забыли на долгие десятилетия, вспомнив о них лишь только тогда, когда на российский престол взошла Екатерина II. (Борисов, 2001 г.)

Петербургу срочно был нужен мрамор и желательно свой, отечественный. Тогда-то, в 1760 годы вспомнили, сто в Выборгской губернии, на берегу реки Русколки есть залежи красивых мраморов. Большую помощь в возрождении добычи мрамора в Рускеале оказал Самуил Алопеус, который оставил после себя книгу, раскрывающую нам тайну о заложении первых мраморных ломок. В 1765 году Самуил Алопеус пригласил в Рускеалу разведчика камня Андрея Пилюгина. Разведчик заложил там опытные ломки. Осенью 1767 года Рускеальские мраморные ломки осмотрел горный инспектор капитан Кожин с полковником Зверевым. Похвалив работу своего предшественника, они дали положительную оценку перспектив здешнего месторождения. Промышленная добыча Рускеальского мрамора началась после подписания Екатериной II известного указа Сената от 19 января 1768 года, и была поручена в первые, самые тяжелые годы, опытному горному инженеру Кожину (Алопеус, 1787 г.).

Мрамор с реки Русколки должен был пойти на украшение Исааковского собора. Тогда, в 1768 г. из Рускеальского мрамора мастер Бергер сделал «постамент, где должны были храниться медали в честь заложения соборной Исааковской церкви» (Алопеус, 1787 г.).

Главные работы по добыче мрамора (с 1769 г. по 1830 г.) велись на горе Белой. Здешний мрамор пошел в основном на украшение Исааковского собора Ринальди и Монферрана (1818 – 1858 гг.). Часть этого камня пошла на изготовления наличников окон Мраморного дворца, облицовку южного фасада Михайловского замка (1800 г. В. Бренна), изготовление оконных досок зимнего дворца, сооружение постамента памятнику Петру I (1800 г. Р. Бренна) перед Михайловским замком и др. здания и сооружения Петербурга. (Булах, 1987, 1999 гг.)

Также мрамор с горы Белой использовался в сооружении: Орловских ворот (1772 г. А. Ринальди), фриза Екатеринского дворца (1782 – 1785 гг. Камефон) и др. (Булах 1987 – 1999 гг.)

В начале XIX века, когда Рускеальские мраморные ломки находились введении «Комиссии по постройке Казанского собора», начал действовать карьер на Зеленой горе, расположенной неподалеку от горы Белой.

Известно, что в «главной мраморной ломке» Рускеала (1769 по 1830 гг.) было добыто больше 200 тыс. тонн мрамора. (Соболевский, 1839 г.)

Большая часть этого камня отправлялась в Петербург, Царское село и Гатчину, меньшая, в виде окола и щебня складировалась в отвалы.

Старинные каменоломни, работавшие в Рускеале с 1769 по 1830 гг. практически не сохранились, т.к. большая их часть попала в зону действия новых более крупных карьеров.

В 1840 гг. добыча Рускеальских мраморов для Петербурга постепенно затухала и с окончанием строительства Исааковского собора вовсе прекратилась. Лишившись государственных заказов, Рускеала превратилась в запущенный карьер. Через несколько лет выработка опять начинает действовать, но не для декоративно-облицовочных целей, а для жжения строительной извести, которая применялась как стройматериал. (Борисов, 2001 г.)

После 1870 и до 1930 гг. Рускеальская каменоломня насчитывала 7 горизонтов, 3 из которых были подземные.

Рускеальские мраморы давали хорошую известь, декоративную серую и белую крошку. Она применялась для штукатурки стен и потолков разных построек городов и поселков юго-восточной Финляндии. (Борисов, 2001 г.)

Когда началась война, все работы на Рускеальских мраморных ломках остановились. Когда же работы возобновились (после войны) «Главный карьер» оказался затопленным. Завод в Рускеала вновь стал давать известь, но уже не с главного карьера, а с новых выработок, заложенных по периферии месторождения. С 1955 года завод стал выпускать помимо извести также мраморную крошку, а с 1960 года – декоративный щебень и известковую муку (для удобрения полей) (Борисов, 1996 г.).

В 1973 – 1985 гг. в Рускеальских выработках добывали декоративно-облицовочный камень с помощью итальянских канатно-распиловочных станков. Блоки и плиты из Рускеалы, после обработки их на Кондопожском камнеобрабатывающем заводе, разошлись по многим уголкам Советского Союза. Так, в Ленинграде серовато-зеленый и светло-серый мрамор Рускеалы пошел на украшение подземных залов станции метро «Приморская» и «Ладожская». (Зискинд, 1989 г.)

Вскоре блочный карьер навсегда закрыли в связи с трещинами, которые образовались из-за взрывов (со второй половины XIX в. до 1970 гг.). После закрытия блочного карьера Рускеальский завод продолжал поставку щебня, извести и мраморной крошки в различные районы страны. (Борисов, 2001 г.)

На территории Рускеала, в 300 м от «Главного карьера», на краю деревни, у реки Тохмайоки сохранилось старое (примерно 150 лет) кладбище, где хоронили рабочих и мастеров мраморной ломки.

Кладбище сохранилось не в лучшем виде: памятники растащены или разбиты, ограды не осталось, одна часть от ворот куда-то пропала. На его территории лежат всего четыре надгробных плиты (см. рис. 2). 1 плита. Имеет форму равнобедренной трапеции с основаниями 62 и 44 и высотой 132 см, с гранеными краями. По прошествии многих лет памятник обветрился, покрылся лишайником и мхом. Надпись на плите стала почти нечитаемая, но все же удалось восстановить следующее:

«на сем месте похоронено тело … Андрея … 1832 года … июня. «…»

2 плита. Выглядит в виде памятника на постаменте. Размеры ее не велики: памятник 60´30 см, постамент в виде квадрата 50´20 см. На этой плите не сохранилось надписей, но сам камень за многие годе не обветшал.

3 плита – прямоугольник с гранеными концами размером 22´115 см. В отличие от других плит, она сохранилась лучше всех. Надпись на ней гласит:

«на сем месте погребено тело города Сердоболя мещанина Григория Петрова, родившегося 1830 сентября 30 дня…1830 февраля скончавшегося…дня на 62 году от рождения положен сей памятник сыном его Матвеем 24 марта 1834 года.»

Внизу, под надписей выбит православный восьмиконечный крест.

4 плита сохранилась хуже всего, но что удивительно, надписи остались неповрежденными:

«На семъ месте погребено тело умершего тивдïскихъ мраморныхъ ломокъ мастераваго Семена Сазонова ему от роду было 33 года оставшихъ у него сиротах жена и четверо детей умер 1821 года сентября 27 дня»

Как мы видим, на памятниках того времени заключалась информация не только о полном имени, смерти и рождению умершего, но и о том, где он работал, а иногда где жил и кто остался у него в сиротах.

На краю кладбища сохранился каменный фигурный столб, на который крепились ворота (самих ворот нет). Существовал еще второй столб, но его украли. Выглядит сохранившийся столб в виде прямоугольника 102.5´65 см, стоящего на плите овальной формы длинной 146 см. Сверху на прямоугольнике прикреплена другая плита с закругленными верхними концами и размером 94´129 см, толщиной 50 см, на которую крепились ворота посредством петлей.

Все перечисленные объекты кладбища были сделаны из местного Рускеальского мрамора. Нужно еще добавить, что все плиты, кроме первой были направлены на восток, а ворота находились с восточной стороны от кладбища.

В настоящее время «Главный карьер» Рускеалы представляет собой огромную и глубокую яму, в бортах которой виднеются выходы штреков (тоннелей) первого подземного горизонта (+71+74 м). Карьер наполовину затоплен водой. Под водой имеются выходы штреков второго подземного горизонта (отметка +58 м). Сейчас Рускеала рассматривается как памятник индустриальной культуры (горного дела) конца XVIII в. начала ХХ в.

2.3. Добыча мраморов в каменоломнях Рускеала.

В Рускеале с 1769 года основные работы по выломке мрамора сосредоточились на горе Белой. 1770 – 1780 гг. здесь уже был пройден карьер глубиной до 11 – 15 м, в котором добывали пепло-серый волнистый с желтыми и зеленоватыми жилками мрамор. (Алопеус, 1787 г.) Добыча камня в этом карьере выглядела следующем образом. В начале по всей длине отрываемого блока рабочие проходили «подкоп» – горизонтальный ров в основании уступа карьера. Для этого применялись железные буры длинной от 0.7 м и диаметром 2.5 см с наваренными на конце твердыми стальными наконечниками, которые высверливали в породе «дыры» (шпуры) нужной глубины. На бурение одного шпура было задействованно 2 человека: один держал и поворачивал бур, другой бил по буру тяжелым молотком. Периодически в шпур заливалась вода для охлаждения инструмента и смачивания шлама. В день двое рабочих могли просверлить от 2.1 м до 2.8 м породы в зависимости от твердости и строения. Когда в «подкопе» было выбурено нужное кол-во шпуров, их высушивали, заполняли порохом и сверху забивали сухой глиной, оставив отверстие для фитилей. В полдень и вечером осуществлялась отпалка заряженных шпуров, в результате чего в подошве уступа образовывалась полость вытянутой формы – «подкоп». Затем сверху разметочного блока, над подкопом, где видны расщелины шпуров, сверлят равномерно глубокие дыры одну против другой, для чего применяли в начале короткие затем подлиннее и, наконец, 6 – 8 метровые шпуры, в зависимости от высоты уступа. Пробуренные шпуры также заряжали порохом и далее по команде поджигали вставленные в них фитили. В результате взрыва подкопанный снизу мраморный блок обрушивался целиком или большими кусками, которые по надобности разделывали на более мелкие части с помощью буров и клиньев. Полученные таким образом блоки по масштабу и деревянному шаблону обтесывали долотами и нумеровали, а затем отправляли в Петербург. (Алопеус, 1787 г.)

Транспортировка мраморных блоков из Рускеала в Петербург в тоже время осуществлялась в два этапа: в зимнее время по суше от каменоломен до пристани на р. Гелюля (Хелюля) и далее, с наступлением навигации на галиотах по Ладожскому озеру и Неве до Петербурга. (Алопеус, 1787 г.)

Доставка камня из Рускеала до д. Гелюля, расположенной в 30 км от ломок, было дело дорогим и трудоемким.

В 1780 гг. для перевозки по сложной местности тяжелых мраморных блоков делались из березовых стволов, скрепленных железом, специальные сани, которые могли выдерживать груз до 1000 пудов и больше. Втащив на такие сани под действием рычагов камни, запрягали в них необходимое количество лошадей: переднюю пару в оглобли, остальных (10 – 20) – в дуги на канатах. 30 км в хорошую погоду проезжали за 2 – 4 дня, если сани были нагружены до предела; или за один день - при небольшом грузе. На пристани в Гелюля мраморные блоки разгружали и оставляли до весны. С наступлением навигации, сюда из Петербурга, приходили галиоты с товарами. Оставив товар, они загружались камнями и уходили обратно в столицу. (Алопеус, 1787 г.)

В 1830 гг., когда Рускеальские мраморные ломки давали мрамор в огромном количестве на облицовку стен и полов Исааковского собора, технология добычи камня оставалась практически на том же уровне, как и 50 – 60 лет назад. (Соболевский, 1839 г.)

Вначале вели вдоль подошвы уступа «подгорье» – горизонтальный ров шириной до 1.8 м и глубиной 4 – 6 м, и одновременно с ним две «канавы» таких же размеров по краям разметочного блока. Для этого в породе вырубались «скважины» (шпуры) по определенной сети, диаметром 3.8 см и глубиной 35.5 см, которые затем заряжали порохом и отпаливали. Далее, сверху уступа по направлению линии отрыва, на расстоянии 2 – 6 м друг от друга, бурили «цилиндры» – скважины диаметром 7.6 см, глубиной 5.7 – 9.5 м, на заряжение которых уходило до 50 кг пороха. Для бурения применяли буры двух типов – двухгранные и четырехгранные, соответственно для легких и твердых пород. Длина обычных буров составляла около 1.4 м, а тех, которыми проходили «цилиндры» 9.8 м. За смену двое рабочих на «подгорье» вырубали от 0.4 м до 3.5 – 4 м породы, в зависимости от ее крепости. «Подгорье» подсыпали щебнем, который смягчал удар блока при отрыве его от скалы во время взрыва. (Борисов, 2001 г.)

Таким образом, в Рускеала добывали «массы» (блоки) весом до 4800 тонн. Затем с помощью порохострельных работ их разделяли на «глыбы», а те, в свою очередь, размерялись на «штуки». (Борисов, 2000 г.)

Работы в Рускеальских мраморных ломках велись безостановочно - летом и зимой, а бурение даже ночью. Взрывы производились два раза в сутки: в обед, вечером – после работы. Глубина «Главной мраморной ломки» в эти годы достигала 20 – 30 м, а площадь ее была весьма значительна. По расчетам поручика Геттунга, за период с 1769 до конца 1830 гг. из этой каменоломни было вынуто более 200 тыс. тонн камня, немалая часть которого превращалась в щебень и окол, долгие годы не находивших себе применения.

В начале XIX в. в северном борту «Главной мраморной ломки» было пробита «брешь» – траншея, через которую добытые в карьере блоки и окол с щебнем вывозили в долину озер. В первой трети XIX в. в Рускеала получали блоки размеров от 1.24´0.7´0.35 м3 до 2.84´2.84´0.93 м3.

С середины XIX в., когда спрос на карельский декоративно-облицовочный камень практически прекратился, в Рускеала стали разрабатывать мрамор преимущественно для жжения строительной извести.

Наиболее экономичным и производительным способом эффективной добычи кальцитовых мраморов оказался подземный.

В последней трети XIX в. и первой трети ХХ в. часть Рускеальского месторождения, т.е. «финская залежь», как было выше сказано, разрабатывалась в 7 горизонтов, 3 из которых были подземными.

Первый (верхний) подземный горизонт расположился на отметке +71 +74 м над уровнем моря. Из забоев горизонта рабочие по проложенной железной дороге доставляли в вагонетках породу до шахтного ствола и далее поднимали их посредством канатов на поверхность ( сначала в ручную, затем лошадьми, а в 1920 гг. с помощью паровых машин и механизмов). От устья шахты другие рабочие вручную толкали груженые вагонетки к печам известкового завода «Лоухос», расположенного в низине к северу от каменоломни. Погрузка горной породы в вагонетки велась вручную, при этом рабочие могли приподнимать куски мрамора ограниченные по весу, в противном случае их приходилось разбивать молотками.

На втором (среднем) подземном горизонте (отметка +58.4+60.8 м) и на третьем (нижнем) горизонте горные работы велись аналогично первому, но нужно добавить, что второй горизонт обслуживался шахтой №2, как и первый, а третий – шахтой №3, расположенной севернее от шахты №2.

Очевидно, в 1900 гг. финны стали углублять «Главный карьер» до отметки 60 м, т.е. до уровня второго подземного горизонта, выработав породы, ранее находившихся в его кровле и оставленных целыми. Подъем добытой в каменоломне породы осуществлялся через шахту №2, к стволу которой от карьера вели частично сохранившиеся тоннели.

В северо-западной части «финской залежи» над верхним подземным горизонтом в первой трети ХХ в. был пройден карьер (отметка +92+94 м) длинной 160 – 180 м, ширина 25 – 30 м, ориентированный строго по широте. В восточной его части в последние годы работы предприятия (до 1940 гг.) образовался провал диаметром 20 м, глубинной до 30 м, причиной которого явились подвижки пород над первым подземным горизонтом.

В начале ХХ века к стволу шахты №2 было проложено две штольни – «западная» и «восточная». Последняя штольня служила для транспортировки вагонеток следовавших от известкового завода к стволу шахты, а в военные годы в ней располагалось бомбоубежище. «Западная» штольня, очевидно, предназначена была для передвижения рабочих, спускающихся в шахту и поднимающихся из нее.

Добыча мрамора в подземных выработках и открытых выработках в Рускеалы в последней трете XIX – первой трети ХХ вв. осуществлялась буровзрывным способом. В забоях по определенной сети бурили шпуры диаметром 30 – 35 мм, глубинной 1 – 3 м, заряжали порохом и затем производили массовый взрыв, в результате чего обрабатываемый блок породы полностью разваливался на куски различных размеров. При некачественной работе часто получались крупные глыбы, которые еще раз разбуривали и подрывали. В 1930 гг. ручное бурение сменилось перфораторным (на сжатом воздухе, нажимаемом в перфоратор от паровой машины).

Примечательно то, что подземные выработки Рускеала проходили практически без крепления из сводов и стен, что объяснялось низкой трещиноватостью и устойчивостью пород к обрушению.

В настоящее время на территории Рускеала действует другой мраморыный завод «Рускеала-2», построенный в советские времена, после окончательного закрытия работ «Рускеала-1».

Глава 3. Влияние горных выработок на окружающую среду

3.1. Изменение рельефа, образование эксковационных

полостей и отвалов в процессе добычи Рускеальского мрамора.

В результате добычи мрамора в Рускеала образовались денудационные и аккумулятивные формы рельефа.

Денудационные формы рельефа – это такие формы, которые образуются в процессе добычи полезных ископаемых. Они представлены открытыми и закрытыми эксковационными полостями. К открытым относятся карьеры и траншеи. К закрытым денудационным техногенным формам рельефа относятся подземные выработки – шахты, штольни, штреки, тоннели.

Аккумулятивные формы рельефа образовались в результате складирования непригодных для переработки горных пород – это отвалы.

На территории Рускеальского месторождения в разное время было пройдено 11 карьеров. Большая часть из них еще появилась до начала Великой Отечественной войны (1941 – 1945 гг.), начиная с 1700 гг. размеры и конфигурации этих каменоломен самые разные, но лишь только «Главный карьер» сохранил свой индивидуальный характер: он наиболее полностью раскрыл нам историю эксплуатации т.н. «финской залежи». Поэтому, чтобы описать образовавшиеся эксковационные полости мы возьмем именно эту выработку.

«Главный карьер представляет собой открытые и закрытые эксковационные полости. Открытые полости главного карьера выглядят следующим образом: карьер, заполненный голубовато-зеленой водой, площадью 25 тыс. м2. Высота бортов карьера колеблется от 20 до 10 м над водой (15 – 20 под водой). Западный борт более крутой и обрывистый, чем восточный, местами с отрицательным углом падения. Максимальная его высота – 50 м, из которых 20 м находятся под водой.

В южной части глубина «Главного карьера» достигало только отметки 73 м над уровнем моря. В эту часть карьера со стороны реки вела короткая траншея шириной 10 – 15 м, глубиной 3 – 5 м и длинной 50 м.

Закрытые (подземные) выработки Рускеала выглядят следующим образом.

Согласно маркшейдерскому плану, составленному по данным 1930 – 1940 гг., первый подземный горизонт расположился в северной части месторождения. Как было выше сказано связь с выработками осуществлялась через шахту №2, расположенной на северо-восточном борту карьера. От вертикального шахтного ствола сечением 8 – 6 ´ 3 – 5 м2, глубиной до 50 м, на уровне первого подземного горизонта в юго-западном направлении был пройден карьер – откаточный штрек шириной около 5 м и высотой кровли до 3 м. Через 40 м от поворачивал на северо-северо-запад и здесь, на изгибе была устроена небольшая кладовая камера. Далее штрек шел 50 м строго на северо-запад, до ствола шахты №1. На всем протяжении ширина его варьировала от 4 – 6 до 10 – 15 м, а высота сводной кровли составляла в среднем 2.5 – 3 м, местами увеличиваясь до 10 м.

От ствола шахты №1 в юго-западном направлении отходил рудный штрек. Его длина достигала 150 м, а конфигурации были очень сложными из-за боковых ответвлений длинной до 10 – 15 м и шириной 10 – 17 м. В юго-восточной части к штреку примыкал ОРТ – тупиковая выработка длинной 30 м, шириной, в среднем, 10 м и также сложных очертаний в плане. В целом ширина рудного штрека колебалась от 15 до 50 м, а высота сводов кровли достигала 3 – 11 м, так же в этой выработке в шахматном порядке были оставлены целики площадью около 50 – 150 м2. По приблизительным расчетам в «рудном» штреке добыто около 15 – 20 тыс. тонн мрамора.

Второй (средний) подземный горизонт располагался на отметке +58.4 +60.8 м (в среднем +60 м) и был самым крупным на территории месторождения: 325 м с севера на юг и 35 – 95 (в среднем 70 м) с запада на восток. Он имел связь с выработками через шахту №2. В «рудном» штреке второго подземного горизонта были оставлены целики породы площадью от 70 м2 до 450 м2. Они вытягивались цепочкой в 10 – 15 м друг от друга чуть западнее осевой линии горизонта. К востоку от целиков ширина выработки местами колебалась от 3 м до 5.5 м и более.

В центральной части среднего подземного горизонта выработка имела сложную конфигурацию в виде тоннеля, в начале идущего 20 м на север (ширина 10 м, высота кровли 8.6 м), затем круто сворачивающего на запад.

От ствола шахты №2 на второй подземный горизонт отходил тоннель, ориентированный на юго-запад (как и на первом горизонте).

В целом выработки второго подземного горизонта продолжались на северо-запад за пределы зоны отработки верхним подземным горизонтом и карьером. По грубым расчетам, на среднем подземном горизонте было добыто 70 тыс. м3.

Третий (нижний) подземный горизонт, расположенный на отметке +44 м, видимо стал отрабатываться в 1930 гг. Связь с выработками осуществлялась через шахту №3, расположенной на северо-восточном борту «главного карьера», в 70 м от шахты №2.

От вертикального шахтного ствола на уровне третьего горизонта в юго-западном направлении отходил штрек, который через 50 м разделялся на 3 ветви, идущие на север, запад и северо-запад (соответственно , 22 м, 24 м, 30 м, длинной, а шириной от 6 до 15 м). Это был самый маленький горизонт, в забоях которого было добыто всего 15 – 20 тыс. тонн мрамора.

К числу подземных выработок Рускеалы относятся еще 2 небольших штольни (отметка +94 м над уровнем моря), которые были проведены к стволу шахты №2. Одна штольня с западной стороны, другая – с восточной. «Восточная» штольня начинается траншеей длинной 12 м, и шириной 4 – 5 м, глубиной 2.5 – 3.5 м. Тоннель штольни имеет длину 35 м, ширину 4.5 – 5 м ( до 6 м у ствола шахты) и высотой сводов кровли 2.5 - 2.6 м. «Западная» штольня длинной 5.5 м, шириной от 3 м (в устье) до 7 метров (у ствола шахты) и высотой кровли 1.7 – 2.3 м. По приблизительным расчетам там было вынуто 500 – 1000 м3 породы.

По грубым расчетам на территории всего «Главного карьера» было выработано до 800 тыс. м3 мрамора.

В низине, к северу от каменоломен располагался Рускеальский известковый завод. При обработке мрамора там путем складирования образовались аккумулятивные формы рельефа – отвалы. В основном в составе этих отвалов находится пустая порода или окол и щебень, в данном случае серый мрамор, который не идет на жжение строительной извести.

Отвалы хорошо развиты в местах самих выработок, размеры их незначительны, объем до 1 тыс. м3. Размеры же отвалов на территории завода значительно превышают предыдущие. Высота от 10 – 15 м, ширина 20 – 25 м, длинна от 20 до 50 м.

Все техногенные формы рельефа сильно изменили ландшафт данной территории. Карьеры заполнились водой и превратились в озера, отвалы же стали похожи на причудливые горки и холмики.

3.2. Развитие геодинамических процессов в зоне карьеров и подземных полостей.

Геодинамический процесс – это массовое, произвольное перемещение горных пород. Основным геодинамическим процессом в Рускеала являются обвалы, осыпи и вывалы камней.

Рускеальский мрамор имеет множество трещин – первичных и появившихся в процессе добычи камня буровзрывным способом. На стадии посттехногенеза (стадия процессов, происходящих после завершения работы выработок) по трещинам в подземные полости карьера поступает вода, которая превращаясь в лет зимой, способствует быстрому разрушению породы и образованию в последствии обвалов – катастрофических смещений больших масс породы. В Рускеала наиболее интенсивно этот процесс протекает на участках пересечения штрека «Главного карьера» зонами трещиноватости. (Борисов, 2002 г.)

Еще одной причиной образования обвалов в выработках являются подвижки пород, которые могут спровоцировать большие массы породы на обрушение. Такие обвалы наблюдаются в местах, где подземные полости принимают сложную конфигурацию и значительные размеры. В Рускеала доступен изучению один аналогичный обвал, который произошел в «Главном штреке» Рускеала (первый подземный горизонт, недалеко от шахты №1). В том месте сейчас зияет глубокий (до 20 м) и широкий (диаметром до 16 м) провал, произошедший более 50 лет назад, в результате внезапного обрушения сводов подземной выработки.

Во втором и третьем подземных горизонтах выработки также могли произойти обвалы, только это не установлено в связи с их затоплением. Однако в силу плотного сложения мраморных толщь, обвалы сводов в выработках Рускеала – явление редкое.

Осыпи в Рускеале встречаются также редко, как и обвалы. В основном они развиты на не очень крутых склонах бортов карьеров и высоких отвалах.

Осыпи – это массовое движение камней небольших размеров вниз под действием силы тяжести. Осыпи, как правило, образуют каменные «шлейфы осыпей». Такие «шлейфы» наблюдаются в «Советском» карьере, находящимся в 50 м к западу от «Главного карьера», где на его некрутом восточном борту находятся большие массы мелких камней.

В «Главном карьере» осыпи наблюдаются около входа в «Западную» штольню нулевого подземного горизонта, где была в годы действия карьера складирована пустая порода в кучи – отвалы. Эти отвалы находятся на краю карьера, что приводит к сползанию породы вниз.

Такие осыпи в Рускеала наблюдаются на отвалах находящихся на территории завода, где посредством конвейеров были сложены эти отвалы до 15 – 20 м в высоту. В них наблюдаются сползание породы, что приводит к осадке отвала и расползанию его по местности (см. рис.).

Сползание породы вниз происходит из-за осадков. Чем больше в году выпадает осадков, тем заметнее осядут отвалы, т.к. вода интенсивнее вымывает из-под складированной породы землю, песок и мелкие камни, создавая этим самым пустые пространства, в которые в дальнейшем проваливаются крупные камни.

На высоких и крутых бортах открытых горных выработок в настоящее время чаще всего происходят вывалы отдельных камней, а обвалы и осыпи очень редки, что объясняется затуханием гравитационных процессов на стадии посттехногенеза. Ширина зоны напряжения, где еще продолжаются геодинамические процессы, достигает 1 – 10 м от внешнего края выработок в зависимости от их размеров и морфологии. (Борисов, 2002 г.)

Самые большие вывалы камней в Рускеала произошли на западном борту «Главного карьера», где были хорошо заметны недавно (30 – 50 лет назад) сорвавшиеся глыбы, которые достигали размеров примерно 10 – 40 м3.

С каждым годом выработки понемногу, но разрушаются, и если на них не оказывать никакого антропогенного воздействия, то они со временем могут потерять все черты своего существования и превратиться в серию озер с обрывистыми берегами и негустой растительностью. И тогда, только опытный человек сможет узнать в них старые выработки.

3.3. Влияние горных выработок на растительный и животный мир.

Живя в постоянном окружении прекрасного мира растений, мы редко задумываемся над тем, все ли делаем для того, чтобы сохранить красоту наших лесов, сберечь в городах и рабочих поселках зеленый наряд. А между тем, среди многообразных живых организмов на Земле наши зеленые друзья занимают особое место. Это обусловлено тем, что растения являются единственными источниками кислорода и уникальной фабрикой образования первичного органического вещества. Растения в процессе своего длительного исторического развития определили не только формирование кислородной атмосферы на Земле, но и существование животного мира и самого человека. Возникнув в водной среде, растение в течение многих миллионов лет постепенно завоевывали обширные пространства суши, все белее и более приспосабливаясь к новой среде обитания, изменяясь, а среда, в свою очередь, под их воздействием тоже меняла свой облик, физические и химические свойства.

В сегодняшнем мире в неизбежном конфликте между человеком и животными последние все чаще оказываются страдающей стороной. Но познание животного мира – это непременная составляющая человеческой деятельности (Кутеньков, 1988 г.). В этой главе рассказано об изменениях окружающей среды и о том, как влияют выработки на растительный и животный мир.

Чтобы определить к какой природной зоне относится местечко Рускеала, мы, в первую очередь, обратимся к растениям. Если представить Рускеалу до начала ведения горных работ, то мы увидим достаточно высокую горку (отметка +100 м), на вершине которой растет сосновый, а у подножья и на северном склоне горы еловый лес.

Согласно теории, тайга стоит на Земле там, где много или слишком много выпадает осадков (что характерно для Карелии), один - два месяца не бывает заморозков, а среднегодовая температура не превышает +6˚С (что наблюдается в южной части Карелии, где находится карьер). Такая температура вполне подходит для нормальной жизни сосны и ели. (Кутеньков, 1988 г.) Значит, мы безошибочно делаем вывод, что местечко Рускеала находится в зоне тайги.

Зная теперь природную зону Рускеала, попробуем определить растительный и животный мир, который существовал до начала ведения горных работ, и исследовать, как он изменился после закрытия карьера.

Видовой состав растительности в мраморных выработках более разнообразен, чем в выработках «некарбонатных» пород, поскольку, образующийся здесь субстрат (из мелкозема вскрышной породы в сочетании с обломками карбонатных пород) более плодороден. (Исаченко Г.А., 1998 г.)

В составе первичного леса Карелии в основном входят ель и сосна. Ель европейская или обыкновенная, растет на северном склоне гор и любит влагу. Эта порода ели в горах и промышленных центрах растет плохо, так как дымо- и газоустойчивость ее низкая. Рускеала является промышленным центром, поэтому большинство елей высохли и сгнили, а остальные срубили на дрова для печей и паровых машин.

Сосна обыкновенная растет как в светлых местах и крайне сухих и бедных почвах, так и на болотах. Она развивается очень быстро, размножается семенами, и тем самым быстрыми темпами заселяется в оголенных участках поверхности земли.

Так же в Рускеале широко развиты другие виды деревьев и кустарники. Но они не представляют особой значимости для данного исследования (осина, береза, ольха, рябина)

Рускеальская каменоломня значительно повлияла на «зеленый» покров почвы, т.е. на травы, мхи, лишайники, грибы, цветы, злаки и т.д.

Навсегда исчезли с территории выработок мхи, это объясняется бедным увлажнением почвы, т.к. понизился уровень грунтовых вод в связи с тем, что вся вода ушла в подземные полости и карьер и тем, что мхи несветолюбивы, поэтому большая насыщенность света погубила их. Но все же в трещинах остались небольшие пучки зеленого мха, до которого не дошла рука человека.

Напротив мхам, увеличилось число и разнообразие лишайников, в связи с тем, что они светолюбивы и потребляют воду в минимальном количестве. Распространенны они больше на крутых склонах карьеров и отвалах.

Травы на территории выработок после их закрытия стали совершенно другими. Если раньше там была скудная лесная растительность, и теперь они расширили свои границы и в основном представлены степными злаковыми травами.

Грибы так же поменялись. Благородные и грибы трутовики почти исчезли, зато расширили свои границы неприятные и скользкие сыроежки.

Скорость зарастания открытых выработок Рускеала идет быстрее, чем во многих других выработках, это связанно с минеральным составом породы и технологией ее разработки (массовыми взрывами). Поэтому территория Рускеала быстро покрывается новой растительностью.

Животный мир в Рускеала также изменился: ушли хищные - волки, медведи, рыси, лисы и др. звери, не осталось травоядных: лось, кабан. Зато размножились белки, зайцы, мыши.

Исчезли глухари, совы, филины и др., появились чайки и утки (в озере), ласточки (в скалах) и др.

Воздействие на окружающую среду было разное: в основном это вырубка леса и уничтожения почвенного покрова, но есть еще одна важная причина, влияющая на окружающую среду - это загрязнение атмосферы. И главным источником загрязнения по сей день является в Рускеала мраморный завод по производству щебня.

Во время обработки камня специальные трубы (вентиляторы) высасывали в атмосферу всю пыль с завода, которая, в свою очередь, оседала в радиусе нескольких километров. Мраморная пыль убивала («прожигала») растения, тем самым погубив большее количество насекомых, в связи с чем улетали птицы, а звери покидали свои норы.

Исследовав окружающую среду, мы смело можем прийти к выводу, что выработки значительно изменяют природу: губят животных и растения; загрязняют атмосферу и почву, разрушают баланс и структуру природы.

Для защиты природы, власти должны ставить на «грязные» промышленные предприятия очистные сооружения, чтобы беречь свою же землю, которая даст жизнь будущему поколению.

Глава 4. Рекреационное воздействие

4.1. Антропогенное воздействие на памятник горного дела Рускеальской каменоломни.

В Рускеала каждый год приезжает много туристов на автобусах машинах или приходят пешком, но каждый из них оставил там что-нибудь, что напоминало бы о том, что он здесь был. Это, в первую очередь мусор, который, несмотря на то, что площадь выработки большая, лежит повсюду, куда не загляни. Даже в штольни умудряются занести пластмассовую бутылку или пачку из-под сигарет. Люди также приезжают на озеро купаться, оставляя после себя следы пребывания. Также немаловажно и то, что на территории разводится множество кострищ, и пишутся неприличные, характерные для нашего времени, надписи на камнях, что значительно снижает эстетическую картину и пейзажные характеристики выработок.

Причиной разрушения Рускеальских ломок в первую очередь является воздействие на нее человека. Человек окончательно разваливает уже и так почти развалившиеся корпуса и печи завода, разворовывает памятники и надгробные плиты на Рускеальском кладбище, взрывает старые карьеры (что произошло в 2000 г., когда взорвали «Итальянский» карьер в целях добычи декоративного камня, да так все и бросили).

Человек также негативно воздействует на современный растительный и животный мир Рускеалы, который и так там скуден. Многолюдные экскурсии приводят к вытаптыванию земли, а всевозможные приезжающие машины – к разгону животных.

В настоящий момент «Главный» карьер Рускеалы взят в аренду для организации там «Горного парка».

Проблему антропогенного воздействия на Рускеальскую ломку можно решить путем создания там туристического центра.

4.2. Рускеальские каменоломни – место проведения интересных экскурсий

Когда мы вспоминаем горные выработки Рускеала, то представляем их себе так, как они сейчас выглядят, т.е. глубокие ямы, причудливые холмики, маленькие озера, ужасные дыры, старые развалины завода и т.д., но на этом не закончена история выработок. Представьте себе Рускеалу в будущем. Это вполне может быть туристический центр, приносящий хороший доход. Вероятнее всего туда будут приезжать туристы не только из России, но и зарубежья, чтобы пройтись по замечательным местам, увидеть отвесные и опасные обрывы, заглянуть в штольни и побывать на руинах завода.

Туристическую базу можно расположить в низине. на р. Русколке, которая находится южнее выработок. Разработав план проведения экскурсий, автор пришел к такой последовательности. Маршрут в Рускеалу разделен на две части: водная и наземная. Приезжих туристов распределяют на группы, согласуясь с составленным расписанием. В одной такой группе должно быть не более 10 человек, т.к. маршрут очень опасный, и экскурсовод должен следить за каждым человеком.

Первый маршрут выглядит следующем образом. Вначале экскурсовод приводит туристов к смотровой площадке №1 на восточном борту карьера, где он кратко рассказывает историю здешней выработки. Там туристы видят обрывистый западный борт карьера, который усыпан отверстиями штолен и штреков. Далее маршрут поворачевает в лес к дороге, теряя из виду карьер.

Вниз по дороге туристы доходят до развалин завода «Лоухос» и оттуда, через траншею и «Восточную штольню» попадают к стволу шахты №2. Близко к шахте туристов не подпускают, этому препятствуют леерные ограждения, которые предотвращают организацию от несчастных случаев. Дальше группа спускается вниз, огибает горку и попадает к той же самой шахте только через другую штольню – «Западную». Оттуда, двигаясь вдоль западного борта – на смотровую площадку №2 и возвращаются на базу.

Второй маршрут – более легкий и завлекательный, нежели первый. Это своеобразное плавание по озеру «Главного карьера». Там они объезжают все «дыры» – выходы штреков и наслаждаются красотой увиденного. Туристам предлагают выйти на берег у штрека первого подземного горизонта, и конечно посетить его.

По приблизительным расчетам, время, затраченное на наземную экскурсию, не превышает и 3 часов, а на водную – 1 часа.

Туристы нужны везде. Поэтому туристический центр Рускеальских мраморных ломок будет иметь колоссальный успех, а сама горная выработка при хороших успехах туристической кампании прославится на весь мир, как место проведения интересных экскурсий.

Выводы

Изучив влияние горных выработок на географическую оболочку Земли, автор сделал следующие выводы:

История освоения Рускеальского месторождения была очень сложной, связана с использованием его мрамора в строительства Петербурга.

Горные выработки Рускеала почти полностью изменили географическую оболочку данной местности: изменились рельеф, животный и растительный мир, а тек же деятельность человека.

На стадии посттехногенеза за последние десятилетия наблюдается интенсивное рекреационное воздействие на памятник истории горного дела «Рускеальской мраморной ломки» в результате посещения данного объекта туристскими группами.

Для сохранения ландшафтов «Рускеальских мраморных ломок» требуются проведение особых охранных мероприятий и создание в конечном итоге «Горного парка».

Из этих выводов можно сделать заключение, касающееся все горных выработок на Земле, о том, что любая горная выработка, будь она самых маленьких или гигантских размеров значительно влияет на окружающую среду и образовательное развитие человека, т.е. на историю родного края, культуру; растительный и животный мир, рельеф; атмосферу, гидросферу и др. факторы.

Заключение

Данная робота позволяет нам проследить, насколько изменяется рельеф, ландшафт, животный и растительный мир, занятия человека при разработке полезных ископаемых; оценить степень этих изменений, дать прогноз развития этих изменений в будущем; разработать основные мероприятия по сохранению ландшафтного и исторического облика объекта.

В заключении можно сказать, что любые горные выработки вредят географической оболочке, делая ее не естественной, искусственной, но надо заметить, что в защиту всему этому стоит камень, добываемый там, из которого одни делают украшения, другие дорогие безделушки, а третий найдут его применение в архитектуре в декоративно-облицовочных целях.

Список литературы

Алопеус С. Краткое описание мраморных и других каменных ломок, гор. И каменных пород, находящихся в Российской Карелии. С-Петербург, 1787 г.

Борисов И.В. Краткая геолого-минералогическая характеристика Рускеальского и Ювеньского мраморов. Неопубликованно2000 г.

Борисов И.В. Добыча мраморов в каменоломнях Рускеала. Неопубликованно, 2000 г.

Борисов И.В. История открытия и начало добычи мраморов в Рускеале и Йоенсу. Неопубликованно, 2000 г.

Борисов И.В. Карельский мрамор. Реферат. Фонды РМСП, 1996 г.

Борисов И.В. Мрамор Рускеальский. Реферат. Фонды РМСП, 2001 г.

Борисов И.В. Музеефикация горных выработок как уникальных природно-техногенных ландшафтов Северного Приладожья. Диссертация на соискание ученой степени кандидата географических наук. Г. Сортавала, 2002 г.

Булах А.Г., Абакумова Н.Б. Каменное убранство Петербурга. Изд. «Сударыня» С-Петербург, 1997 г.

Булах А.Г. Каменное убранство Петербурга. Изд. «Сударыня» С-Петербург, 1999 г.

Булах А.Г., Борисов И.В. Каменное убранство Петербурга. Изд. «Сударыня» С-Петербург, 2002 г.

Зискинд М.С. Декоративно-облицовочные камни. Изд. «Недра» Ленинград, 1989 г.

Кутельков Л.П. и др. Заповедные тропы. Изд. «Карелия» Петрозаводск, 1988 г.

Исаченко Г.А. Окно в Европу, история и ландшафты. СПГУ. С-Петербург 1998 г.

Соболевский. Обозрение Старой Финляндии и описание Рускольских мраморных ломок. Горный журнал С-Петербург, 1839, ч. 2, кн. 4, 6.

Собрание карт главнейших шведских баталий, №34 (1718 г. и 1730 г.) отдел картографии библиотеки РАН.

План маркшейдерских работ в Рускеала-1. 1945 г. Рускеальский завод.

Russkealan sanoin Kuvin. Paakaupungen Ruskealaseura. Arvi A., Karisto On, n Kirapaino Hamenlinna, 1985 г.