Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

История изучения надмерзлотно – межмерзлотных подземных вод таликов бестяхской террасы



Первым о существовании подземных вод на бестяхской террасе р. Лены упомянул Г.Н. Огнев в своей работе «Геологические наблюдения на Лено-Амгинском водоразделе» (1927), в которой он описал источник подземных вод Булуус. В этой же работе Л.В. Бианки и А.И. Ивановым указывается о водопроявлениях в районе ручья Улахан-Тарын и наличии свежих «провалов» на расстоянии 1 км от источника вглубь водораздела.

Впервые детальные гидрогеологические исследования источников подземных вод Булуус и Улахан-Тарын были проведены в 1939 г. В.М. Максимовым и Н.И. Толстихиным при производстве гидрогеологической съемки этих участков (Максимов, 1941; Максимов, Толстихин, 1940). В их работе приводятся описание источников, сведения о химическом составе разгружающихся подземных вод и результаты глазомерной съемки долины ручья Улахан-Тарын. Н.И. Толстихин указывал на наличие труб межмерзлотных вод в льдистых породах в области их разгрузки. В это время были впервые опробованы источники подземных вод. Полученные результаты дали довольно полное представление о химическом составе воды источников. Исследования показали, что разгружающиеся в основании бестяхской террасы подземные воды имеют гидрокарбонатный кальциево-магниевый состав и низкую минерализацию (0,15-0,20 г/л).

Весной 1949 г. А.И. Ефимовым были проведены мерзлотно-гидрогеологические работы на источнике Улахан–Тарын с применением буровых работ, а также рекогносцировочные исследование источников Булуус и Суларский. Впервые им была дана оценка мощности мерзлоты на исследуемой территории и динамики деятельного слоя, обращено внимание на наличие высокотемпературных мерзлых пород и небольшую влажность грунтов слоя годовых теплооборотов. А.И. Ефимов в своей работе (1952) привел также описание наледи источника Улахан-Тарын и обратил внимание на отложения солей на наледном льде. Обобщив результаты десятилетнего цикла наблюдений, он пришел к выводу о стабильности химического состава разгружающихся подземных вод. Тем не менее, им были отмечены некоторые отличия в химическом составе подземных вод источника Улахан – Тарын на разных участках разгрузки и близкое их сходство по составу с поверхностными водами. Это позволило ему сделать предположение об участии в питании водоносных таликов подземных вод надмерзлотного стока.

Позднее на основе более детальных гидрогеохимических исследований проведенных в комплексе с буровыми работами (1958-1964 гг.), этот вывод был подтвержден (Анисимова, 1971). Данные бурения Н.П. Анисимовой свидетельствуют о наличии таликовых зон на бестяхской террасе в области питания источника Улахан-Тарын (Анисимова, 1969).

В 1964-1967 гг. в районе руч. Улахан-Тарын действовал научный стационар Института мерзлотоведения СО АН СССР, на котором проводилось изучение режима источников подземных вод и формируемых ими наледей, влияния наледеобразующих вод на мерзлотные и микроклиматические условия территории. В.В. Шепелевым впервые описан механизм термосуффозионных процессов, сопутствующих разгрузке подземных вод (Шепелев, 1972). Подобные режимные мерзлотно-гидрогеологические исследования проводились и в районе источников Ерюю и Булуус (Шепелев и др., 1968). Изучались также особенности формирования химического состава наледного льда при послойном его намораживании и перераспредение солей в теле наледи (Анисимова, 1967, 1969; Чистотинова, Толстихин, 1969).

При проведении геотермических и геофизический работ на бестяхской террасе р. Лены в 1969 г., Ф.Э. Арэ было высказано предположение о своеобразных условиях на поверхности бестяхской террасы, которые являются причиной высокой температуры мерзлых пород и малой их мощности.

В конце 60-х – начале 70-х г. г. силами ЯЦГСЭ и Института мерзлотоведения СО АН СССР в пределах изученной территории была выполнена комплексная геолого-гидрогеологическая и инженерно-геологическая съемка масштаба 1:500 000, в процессе которой изучались мерзлотные условия территории (мощность многолетнемерзлых пород, глубина сезонного протаивания, температура многолетнемерзлых пород) и составлен комплект карт в масштабе съемки. Распространение таликов по площади отражено на составленных картах.

В 1971 г. Н.П. Анисимовой была опубликована монография «Формирование химического состава подземных вод таликов на примере Центральной Якутии» (Анисимова, 1971), в которой проанализировано значение различных факторов в формировании и изменении химического состава воды таликов – этом своеобразном и широко распространенном типе подземных вод в условиях криолитозоны. В работе уделено большое внимание процессам промерзания, которые приводят к метаморфизации химического состава подземных вод, а также широко освещены особенности миграции химических элементов в подземных водах и льдах под действием градиентов концентрации и температуры.

Период с 1972 по 1977 гг. характеризуется началом новых масштабных исследований источников подземных вод бестяхской террасы, в рамках которых проводилось изучение особенностей динамики наледей и специальные детальные гидрохимические исследования участков разгрузки подземных вод (Пигузова и др., 1977; Шепелев, Ломовцева, 1981 и д.р.). В этот период был организован стационар на источнике Ерюю. Была пробурена сеть геотермических скважин на этом участке, причем некоторые из них сохранились до настоящего времени. Бурением было подтверждено участие в питании источника межмерзлотных вод. Широкий комплекс проведенных работ позволил выяснить своеобразие гидрохимического режима родниковых вод и питающих их озер, дать количественную оценку их подземному химическому стоку (Пигузова, Жигалова, 1978).

Наиболее значительной работой по изучению особенностей влияния процессов криогенеза на формирование химического состава подземных вод и льдов является монография Н. П. Анисимовой (1981). На основе многолетних экспедиционных и экспериментальных работ автором были выявлены конкретные криогидрогеохимические критерии, используя которые можно судить о мерзлотно-гидрогеологических условиях отдельных районов криолитозоны, об интенсивности промерзания талых или протаивания мерзлых горных пород, а также о степени нарушения гидрогеохимической обстановки при хозяйственном освоении северных территорий.

С началом изысканий под строительство Амуро-Якутской железнодорожной магистрали открылся новый этап в изучении надмерзлотно-межмерзлотных вод, а также геотермических условий на бестяхской террасе р. Лены. Были начаты режимные мерзлотно-гидрогеологические исследования, включающие в себя наблюдения за химическим составом, уровенным режимом подземных вод, температурным режимом мерзлых пород и деятельного слоя, обнаружены таликовые окна, не связанные с подозерными таликами в бассейне ручья Улахан-Тарын и определен химический состав подземных вод в них (Бойцов, 1996; 2002 и др.). Также впервые рассмотрено влияние строительства федеральной автотрассы на мерзлотно-гидрогеологический режим пород бестяхской террасы р. Лены.

В 1985 г. при проведении комплексной гидрогеологической и инженерно-геологической съемки масштаба 1:200 000 территории строительства железной дороги В.А. Белых, Е.М. Дмитриевым, А.И. Довгополиком и др. на бестяхской террасы были пробурены глубокие гидрогеологические скважины, которые вскрыли подмерзлотные воды, что позволило оценить их качество и мощность многолетнемерзлых пород на этом участке. В результате этих работ была оконтурена Приленская зона подземных минеральных сульфидных вод (Белых и др., 1985).

В 2002-2006 гг. сотрудниками ГУП РС(Я) «Якутская поисково-съёмочная экспедиция» Госкомгеологии РС(Я) в рамках работ по изучению региональных гидрогеологических условий Заречной группы улусов для целей оценки прогнозных ресурсов подземных вод и обоснования возможности их использования для водоснабжения населённых пунктов были проведены гидрогеологические исследования с бурением глубоких (100 м) скважин. По результатам этих работ составлен комплект карт масштаба 1:200 000, в том числе гидрогеологической (Писаренко и др., 2006).

В последнее время на бестяхской террасе р. Лены лабораторией подземных вод криолитозоны ИМЗ СО РАН продолжаются ежегодные комплексные наблюдения за температурным, гидрогеохимическим и уровенным режимом источников подземных надмерзлотно-межмерзлотных вод и вод, участвующих в их питании (рис. 2.1.). Освоение данной территории, в частности, строительство железнодорожной линии Томмот-Якутск, требует продолжения наблюдений за качеством этих уникальных подземных вод, что важно для своевременного принятия мероприятий по охране их от загрязнения.

Анализ фондовых материалов, опубликованной литературы позволяет, а также результаты комплексных многолетних гидрорежимных и региональных мерзлотно-гидрогеологических исследований позволяют выявить специфические особенности формирования и развития над- и межмерзлотных вод зоны свободного водообмена на Бестяхской террасе р. Лены.

Условные обозначения: 1- источники подземных вод нисходящего (а) и восходящего (б) типов; 2- участки детальных исследований (режимные скважины, гидростворы); 3- федеральная автотрасса

Рис. 2.1. Схема распространения постоянно действующих источников подземных вод на бестяхской террасе реки Лены

На основе анализа имеющихся материалов можно сделать следующие выводы:

1. В суровых климатических условиях Центральной Якутии существуют надмерзлотные и межмерзлотные водоносные субаэральные талики, формирование которых не связано с отепляющим воздействием поверхностных вод. Они распространены на средневысотных террасах рек Лены и водораздельных слабозалесенных участках расчлененного рельефа, сложенных с поверхности однородными песками, в гранулометрическом составе которых преобладают мелкие и средние фракции диаметром близким 0,25 мм (Бойцов, 2002).

2. Существование источников подземных вод определяется наличием талых зон в массиве мерзлых пород, которые служат путями транзита для подземных вод от областей питания к местам разгрузки. По условиям питания талики относятся к надмерзлотным, а по условиям транзита подземных вод к местам разгрузки являются межмерзлотными, поэтому источники подземных вод принято называть надмерзлотно – межмерзлотными (Ефимов, 1952).

3. Радиационно-тепловые талики возникают в субаэральных условиях под действием комплекса факторов. В формировании надмерзлотных таликов важнейшую роль играют условия накопления и перераспределения снежного покрова, водопроницаемость отложений, обусловливающая инфильтрацию осадков и конденсацию водяных паров воздуха, режим влажности пород, расчлененность рельефа, при которой существует сток подземных вод и др. (Бойцов, 2002; Шепелев 1980; Скрябин и др., 1998; и др.).

4. Пески, являющиеся коллекторами подземных вод обладают специфическим режимом влажности: летом их влажность выше, чем льдистость зимой. Эта особенность динамики увлажнения деятельного слоя приводит к повышению теплопроводности талых грунтов относительно мерзлых и считается одной из причин формирования таликов (Бойцов, 2002).

5. Пополнение ресурсов водоносных надмерзлотных горизонтов происходит в значительной степени за счет талых снеговых вод, которые проникают в мерзлый пористый песок до глубины 1,5–2,0 м. Мерзлый грунт не препятствует инфильтрации влаги, а в некоторой степени способствует ей. На слабо увлажненных пологих песчаных склонах основной расходной составляющей водного баланса является подземный сток, величина которого может превышать 80 мм/год (Бойцов, 2002).

6. Большинство крупных выходов источников подземных вод сосредоточено в южной части территории, где наблюдается неглубокое залегание карбонатных кембрийских пород.

7. Подземные воды межмерзлотных таликов обладают устойчивым гидравлическим режимом. Многолетняя изменчивость дебита источников этих вод не выходит за пределы 25% от средних значений и коррелируется с суммой выпадающих атмосферных осадков. Наиболее стабилен дебит источника Булуус, что связано с наличием в литологическом разрезе области его питания водоудерживающих супесчаных и суглинистых отложений. Возобновляемые ресурсы водоносного горизонта бестяхской террасы оцениваются в 50 тыс.м3/сут, при этом на долю источников Булуус и Улахан-Тарын приходится 50–60% подземного стока.

Результаты гидрорежимных наблюдений и региональных полевых исследований, проведенные Институтом мерзлотоведения СО РАН, однозначно свидетельствуют о различии условий питания таликовых вод в южной части территории, к которой приурочены источник Булуус и менее известные родники в бассейне р. Менды, и в северной части, где сосредоточены такие источники подземных вод как Улахан-Тарын, Джоллох, Мустах-Тарын, Ерюю и др. Хотя протяженность всей зоны разгрузки с юга на север не превышает 60 км, мерзлотно-гидрогеологическое строение отдельных участков формирования ресурсов подземных вод в этой зоне имеет свои особенности.

В частности установлены следующие отличия:

1. На юге территории (водосбор источника Булуус) выходят на поверхность или залегают на небольшой глубине карбонатные карстующиеся породы, которые севернее долин руч. Улахан-Тарын погружаются значительно ниже глубины вреза рек и ручьев;

2. В северном направлении менялись фациальные условия накопления аллювия рассматриваемых надпойменных террас и перекрывающих покровных отложений;

3. В бассейнах рек Лютенги и Менды, где существуют обширные зоны надмерзлотных субаэральных таликов, в толще песков присутствует 10-15-ти метровая пачка иловатых супесчано-суглинистых отложений (тюнгюлюнская терраса) с низкими фильтрационными свойствами;

4. В северной части территории озерность на порядок выше (участки расположения источников Улахан-Тарын, Ерюю и др.), чем в южной. Причем озера, как правило, бессточные, а в южной – водовыводящие. Необходимо также отметить, что источник Улахан-Тарын находится в долине одноименного ручья длиной более 25 км, на водосборной площади которого мерзлотно-гидрогеологические условия существенно меняются. Если в верхней части бассейна этого ручья водоносный межмерзлотный горизонт получает инфильтрационное питание за счет крупных водоносных подозерных таликов, то в нижней части бассейна, где существует разгрузка подземных вод, связь этого горизонта с поверхностными водами и водами сезонноталого слоя осуществляется через многочисленные суффозионные воронки. В долине ручья Улахан-Тарын формирование поверхностного стока даже в осеннюю межень на 10-20% , а в полноводные годы – до 50%, происходит за счет атмосферных осадков и надмерзлотных вод сезонно – талого слоя, что затрудняет корреляцию данных при проведении гидрометрических работ (по оконтуривающему створу). В ручьях формируемых источниками Ерюю и Булуус, доля подземного стока межмерзлотного горизонта составляет 93-97% от общего (Бойцов, 2002).

Таким образом, при внешне одинаковых природных условиях средневысотных надпойменных террас р. Лена существуют современные и реликтовые над- и межмерзлотные водоносные горизонты, питание которых определяется различными факторами. Роль атмосферных осадков летнего сезона в питании подземных вод наиболее значима на участках развития субаэральных таликов, а запасы воды в снежном покрове определяют водообильность озер и ресурсы связанных с ними межмерзлотных горизонтов. Восполнение ресурсов и скорость движения подземных вод определяются емкостными и фильтрационными свойствами горных пород. Так, супесчано-суглинистая пачка в толще песков зоны аэрации в области инфильтрационного питания источника Булуус обусловливает равномерное и длительное во времени расходование водных ресурсов, а наличие трещиноватой закарстованной зоны карбонатных пород на подошве водоносного горизонта – быстрый сток воды (Бойцов, 2002).

В условиях однородной песчаной толщи бестяхской террасы интенсивность питания межмерзлотных горизонтов зависит, в первую очередь, от суммарной площади подозерных таликов, которая инерционно уменьшается в засушливые и увеличивается во влажные климатические периоды, что обусловливает замедленную реакцию водоносных таликов на изменение климата. К этому следует отнести и изменение поперечных размеров водоносных трактов на участках транзита подземных вод, которые имеют максимальное сечение после прохождения больших объемов относительно теплых вод очагов питания.

В процессе гидрорежимных исследований, с первых лет наблюдений на источниках, особое внимание уделялось изучению химического состава природных вод: поверхностных, подземных и сосредоточенных в наледях. Все надмерзлотные и межмерзлотные воды исследуемой территории по химическому составу относятся к гидрокарбонатному классу. Среди катионов преобладает кальций, далее идет магний. Величина минерализации (по сумме ионов) составляет 0,2-0,3 г/л. Исключением является источник Ерюю, который выводит на поверхность гидрокарбонатно – натриевые воды с концентрацией ионов 0,20-0,45 г/л. Содержание катиона Са2+ в межмерзлотных водоносных горизонтах и надмерзлотных таликах глубокого протаивания увеличивается в бассейнах рек Менды и Лютенги, где на поверхность выходят карбонатные кембрийские отложения. Надмерзлотные воды небольших таликов, вскрытые мелкими скважинами, имеют более разнообразный катионный состав и пониженную минерализацию.

 




©2015 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.