XII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
История открытия Курской магнитной аномалии. КМА в наши дни: экологические проблемы
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Актуальность темы:
Изучение природных богатств России очень актуально в современное время. Российский академик Д. С. Лихачев отмечал, что только «любовь к родному краю, к природе, знание его истории и культуры – основа, на которой и может осуществляться рост духовной культуры всего общества». Очень важно бережное использование, сохранение и приумножение природных богатств, исследования и разработки новых месторождений с учетом экологической обстановки.
Цели:
изучение Курской магнитной аномалии;
расширение знаний о богатствах нашей Родины;
подготовить информационный проект, направленный на сбор информации, ее анализ и обобщение фактов, предназначенных для широкой аудитории.
Задачи
найти в литературе данные об истории открытия КМА;
выяснить, как добывают железную руду;
познакомиться с современным состоянием КМА;
узнать об экологических проблемах, обусловленных разработкой месторождений.
Введение
Как часто приходится сталкиваться с природными явлениями, объяснение которым найти сложно? Такое возможно не только в кино и это не мифы. Территория нашей страны огромна, а природа таит в себе множество тайн, требующих разгадки.
Неисчерпаемые богатства курских недр, освоенные лишь частично, залегают на незначительных глубинах, удобных для крупных промышленных разработок. Они дожидаются часа, когда удачливые и дальновидные инвесторы начнут вкладывать деньги в самую выгодную отрасль - добывающую.
Предлагаю рассмотреть подробнее, что же представляет собой Курская магнитная аномалия?
Понятие «Курская магнитная аномалия»
Курская магнитная аномалия (КМА) — самый мощный на Земле железорудный бассейн. Один из крупнейших по запасам богатой железной руды район в мире. Расположен в пределах Курской, Белгородской и Орловской областей.
Если посмотреть на мировую карту, в некоторых областях можно заметить искажения земного магнитного поля или магнитные аномалии. Они образуются из-за залежей различных пород, имеющих свойство намагничиваться, под поверхностью земной коры. В первую очередь это железосодержащие минералы. Изучение аномалий геомагнитного поля Земли позволяет узнать места залежи ценных руд. Термин магнитная аномалия означает, что магнитный вектор в конкретном регионе значительно отличается от заданных параметров соседних областей.
Впервые об этом явлении заговорили еще в 1773 году, благодаря академику Иноходцеву П.Б. Руководя работами по определению географического положения городов центральной части Европейской России, он обнаружил в районе Белгорода и Курска сильную аномалию поля земного магнетизма, которая проявлялась в нетипичном поведении магнитной стрелки.
История открытия КМА
Более чем через 100 лет, вторично с загадкой КМА столкнулся приват-доцент Казанского университета И. Н. Смирнов, когда проводил в 1874 г. первую геомагнитную съёмку Европейской части России.
В 1883 году харьковский доцент Пильчиков Н.Д. провел целую серию наблюдений за этим явлением. Его заслуга - в выявлении причин Курской магнитной аномалии в России. Как было установлено, это огромные залежи железной руды, за что ему в 1884 году была присуждена серебряная медаль Российского географического общества.
В 1898 г. из Парижа был приглашен для участия в исследовании Курской магнитной аномалии директор геомагнитной обсерватории профессор Муро. Во время магнитных съемок, выполнявшихся Муро, его сопровождал Э. Е. Лейст. Муро через несколько рабочих дней телеграфировал в Париж, что полученные им во время магнитных съемок результаты «переворачивают кверху дном всю теорию земного магнетизма». Муро через две недели съемочных работ вернулся в Париж, а Э. Е. Лейст, проанализировав данные съемок, пришел к твердому убеждению, что Курская магнитная аномалия связана с громадными залежами железной руды.
Геологи по-прежнему считали, что руды в этих местах быть не может. По Курской губернии распространились слухи о громадных залежах железной руды на территории губернии. Возникла настоящая «железорудная лихорадка». Одни помещики начали продавать свои земли, другие — их скупать. Земство выделило деньги Э. Е. Лейсту на покупку приборов для магнитных измерений и необходимого оборудования для бурения скважин. Все необходимое было закуплено в Германии. По указаниям Э. Е. Лейста было начато бурение скважины. По его расчетам руда должна была залегать на глубине не более, чем 200 м от поверхности Земли. Однако, когда бур достиг этой глубины, руды не было обнаружено. Сторонники Э. Е. Лейста отвернулись от него. Земство отобрало у него приборы и бурильное оборудование. Однако, Лейст, будучи твердо уверенным, что аномалия связана с залежами железных руд, несмотря на препятствия и трудности, решил за свой счет во время летних отпусков продолжать съемку. Он хотел оконтурить и понять структуру рудных тел.
Съемку Курской магнитной аномалии он проводил из года в год в течение 14 лет в июле-августе, когда остальные преподаватели отдыхали. Отдельные этапы этой работы докладывались им регулярно, и более всего в Московском Обществе Испытателей Природы. В 1910 Лейст закончил свою наиболее крупную работу по анализу данных магнитной съемки районов Курской магнитной аномалии на основании выполненных им лично 4500 «абсолютных» определений элементов земного магнетизма. Многолетняя напряженная работа без отпусков подорвала здоровье Э. Е. Лейста. Летом 1918 г. Советское Правительство направило Э. Е. Лейста на лечение на курорт в Наугейме.
Отправляясь на лечение, Лейст захватил с собой все материалы своих исследований по КМА. Дело в том, что для составления магнитных карт необходимы данные не только о величинах элементов геомагнетизма, но и о географических координатах точек, в которых производились магнитные измерения. Лейст, производя магнитные измерения, определял и координаты соответствующих точек. Однако, он не успел до своего отъезда в Германию свести эти данные воедино и построить магнитную карту КМА. Эту работу он предполагал выполнить в Наугейме. К сожалению, смерть прервала его работу.
Немцы захватили материалы покойного Э. Е. Лейста и предложили их советскому правительству за огромную денежную сумму. В. И. Ленин обратился к академику П. П. Лазареву и другим ученым с вопросом, смогут ли они организовать за достаточно короткое время новую магнитную съемку в районах КМА. Ответ был положительным. Были организованы экспедиции по проведению съемки КМА. Руководил этими экспедициями П. П. Лазарев, в съемках участвовал профессор МГУ А. И. Заборовский. Была создана особая комиссия, которую возглавил академик И. М. Губкин, выделены немалые по тем временам денежные средства. И 7 апреля 1923 г. из скважины, пробуренной у села Лозовка под Щиграми, на глубине 167 м были добыты первые образцы железной руды.
В стране по этому поводу было всенародное ликование. В. В. Маяковский написал две большие поэмы о трудовом подвиге тех, кто осуществил эту работу. ( Поэма «Рабочим Курска»).
Геологическое происхождение руды ученым неясно до сих пор. Каким образом в спокойном равнинном районе на небольшой глубине (200—400 м) образовались огромные залежи железной руды, запасы которой превышают запасы всех железорудных месторождений мира вместе взятых?
Как добываю железо.
В настоящее время границы простирания залежей железных руд КМА охватывают площадь размером свыше 160 тыс. км², захватывая территории девяти областей Центра и Юга России. Запасы богатых железных руд и железистых кварцитов уникального бассейна составляют миллиарды тонн.
Площадь около 120 тыс. км². Руды — магнетитовые кварциты среди метаморфических пород и гранитоидов докембрия; богатые железные руды в коре выветривания железистых кварцитов. Разведанные запасы железистых кварцитов свыше 25 млрд т с содержанием Fe 32-37 % и свыше 30 млрд т богатых руд с 52-66 % Fe. Месторождения разрабатываются открытым (Стойленское, Лебединское, Михайловское) и подземным (Коробковское) способами.
Наиболее известные месторождения:
Лебединское (Губкинский район Белгородской области);
Михайловское (Железногорский район Курской области);
Стойленское (Старооскольский район Белгородской области;
Коробковское (Губкинский район Белгородской области);
Яковлевское (Яковлевский район Белгородской области);
Большетроицкое (Шебекинский район Белгородской области);
Погромецкое (Волоконовский район Белгородской области);
Новоялтинское (Дмитровский район Орловской области) [3].
Добыча руды осуществляется открытым способом при помощи взрывания, экскавации и транспортировки горной массы автомобильным и железнодорожным транспортом. Попутно добывается нерудное минеральное сырье – песок, мел, кристаллические сланцы, кварцитопесчаник, которое с помощью внутреннего железнодорожного транспорта отгружается потребителям.
Отработка железистых кварцитов и скальной породы производится огромными экскаваторами типа «механическая лопата». Вместимость ковша такого экскаватора составляет 10 кубометров или кузов одного КАМАЗа. Рабочий вес такой машины около 400 тонн, а высота почти с пятиэтажный дом. Гусеничное устройство позволяет передвигаться по склонам. Если рядом с отработкой проходит железнодорожное полотно, экскаваторы загружают руду и породу сразу в вагоны. В случае, когда до железной дороги далеко, руду грузят сначала в карьерные самосвалы, а потом перегружают в железнодорожный транспорт на специальных перегрузочных пунктах в карьере.
По справочным данным в карьере КМА, в котором идет разработка, одновременно задействовано 49 самосвалов, 54 тяговых агрегата, 21 тепловоз, 72 экскаватора, 17 буровых станков, 28 бульдозеров и 7 автогрейдеров. Техники, конечно, много, но самая заметная - это многотонные самосвалы "Белаз". Эта машина за один раз перевозит до 220 тонн железной руды.
Собранную руду везут на Михайловский горно-обогатительный комбинат (он находится в Курской области, там, где КМА), где происходит процесс отделения пустой породы методом магнитной сепарации: руду дробят мелко, потом отправляют на магнитный барабан, к которому все железное прилипает, а не железное – смывается водой. После этого из полученного железорудного концентрата делают окатыши и железо. Железо потом используется для выплавки стали. А окатыши — комочки измельчённого рудного концентрата, используются в производстве для получения чугуна.
Современное состояние КМА.
Железные руды КМА используются на металлургических заводах: полного цикла – Новолипецком (г. Липецк) и Старооскольском электрометаллур-гическом комбинате. В основном же железная руда вывозится на заводы Центральной и Уральской металлургических баз. На базе собственного металла здесь развивается тяжёлое машиностроение (г. Воронеж – производство оборудования для горнодобывающей промышленности), сельскохозяйственное машиностроение (потребительский фактор), а так же производят трактора, кузнечно-прессовое оборудование.
С металлургией связана химическая промышленность - производство минеральных удобрений из отходов коксового производства Новолипецкого завода. На привозных нефти и газе производят синтетические волокна, синтетический каучук.
Экологические проблемы, обусловленные разработкой месторождений.
Например, в результате техногенного воздействия Михайловского горно-обогатительного комбината произошло коренное преобразование ландшафта, появился крупный карьер площадью 12 км², глубиной 300 м, отвалы вскрышных пород, многие овраги и балки засыпаны вскрышными породами, на крупных балках созданы обширные техногенные водоемы, хвостоханилище на реке Песочной, водохранилище на реке Свапа (Копенковское), система мелких искусственных водоемов на реках Речица, Погарщина, Рясник.
Растительная биомасса быстро реагирует на различные стрессовые воздействия, на отклонения от оптимума условий существования. Урожайность сельскохозяйственных культур на землях косвенных техногенных нарушений (загрязнение почв, нарушение режима подземных вод) снижается на 10-60 %. Отмечается усыхание древесной растительности. Указанные процессы позволили ученым сделать вывод о деградации природной системы в зоне техногенного влияния Лебединского и Михайловского ГОКов.
В результате горнопромышленных работ в регионе КМА естественные ландшафты полностью утрачиваются. Взамен их формируются промышленно-технические комплексы, зачастую полностью лишенные даже самых примитивных фитоценозов. Воздействие горонообогатительных и металлургических предприятий на животный мир приводит к тому, что в зоне влияния их деятельности резко сокращается видовой состав и количество птиц, исчезают практически полностью копытные животные и хищники.
Тяжелые металлы и химические соединения в сочетании с осушительными работами, с пагубным влиянием ударной волны, образующейся при отбойных взрывах пластов руды и пород, негативно воздействуют на водные экосистемы.
В ближайшее время на КМА возможна разработка новых перспективных месторождений железной руды:
Приоскольское железорудное месторождение. Запасы месторождения составляют 45,2 млн т богатых руд и более 2 млрд т неокисленных железистых кварцитов. Лицензию на разработку этого месторождения на аукционе в 2006 году получил Магнитогорский металлургический комбинат. Однако строительство Приоскольского ГОКа пока до сих пор не начато.
Чернянское железорудное месторождение. Разведанные запасы составляют 1,9 млрд тонн руды с содержанием железа примерно 53 %. Залежи выявлены на глубине 165—200 м. К разработке этого месторождения проявлял интерес Индустриальный Союз Донбасса, который рассматривал месторождение в качестве сырьевой базы для Алчевского металлургического комбината. Однако в 2011 году Федеральное Агентство Роснедра отменило конкурс по определению разработчика месторождения.
Выводы.
Данное исследование позволило реально познакомиться с историей освоения крупнейшего железорудного бассейна, представить свое будущее в неразрывной связи с будущим районов, в которых находятся месторождения природных ресурсов, их связь с дальнейшим развитием и экологией.
Кроме того, работая над проектом, была изучена различная литература: историческая, художественная, краеведческий материал
Понравилось изучать одну и ту же тему по разным источникам, анализировать, делать выводы.
Тема очень интересная. В ближайшее время я на основе дополнительных источников буду расширять по ней свои знания.
Заключение.
Проведённое исследование показало, что мы живём и не замечаем порой, как прекрасен мир вокруг нас. Мы должны гордиться природой Курской области, знать историю своей родины. Задачей молодого поколения является сохранение и приумножение её природных богатств.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
Агошков М.И.: Курская магнитная аномалия. - М.: [Б.И.], 1959;
Григорьев B. M., Малютин E. И. Под редакцией Е. А. Козловского. Курская магнитная аномалия // Горная энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. — 1984—1991. // Горная энциклопедия / Под ред. Е.А.Козловского. — М.: Советская энциклопедия, 1984—1991;
Котенко Е. А. и др. Геоэкологические проблемы КМА и пути их решения // Журнал «Горная Промышленность», № 2 2003;
Курская магнитная аномалия / Соколов Г. А., Быховер Н. А. // Большая Советская энциклопедия: [в 30 т.] / гл. ред. А.М.Прохоров. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978;
М-во образования РФ, Белгородский гос. историко-краеведческий музей: Курская магнитная аномалия: история, экология, экономика. - Белгород: БелГУ, 2003;
М-во черной металлургии СССР, НИИ по проблемам Курской магнитной аномалии им. Л.Д. Шевякова; Редкол.: В.И. Терентьев и др.; Науч. ред. Г.М. Бабаян: Комплексное развитие КМА. - Губкин: [Б.И.], 1972;
Почтарев В.И.: Земля - большой магнит. - Л.: Гидрометеоиздат, 1974;
https://ru.wikipedia.org;
интернет.