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

II. 1. КРАТКИЙ ОЧЕРК РАЗВИТИЯ УЧЕНИЯ О ПОДЗЕМНЫХ ВОДАХ КРИОЛИТОЗОНЫ



Изучение подземных вод криолитозоны можно подразде­лить на три основных этапа, тесно связанных с этапами разви­тия мерзлотоведения, — геокриологии (Основы геокриологии, т. I, I959) и региональной гидрогеологии (Толстихин, Кирю-хин, 1978).

Первый этап охватывает по времени значительный период познания Сибири и севера европейской части России. В XVIII в. отрывочные сведения о «вечной мерзлоте» и о подзем­ных водах Сибири поступают от участников научных академи--1 ческих экспедиций. В XIX в. известные путешественники и уче­ные Ф. П. Врангель (1820—1824), А. Ф. Миддендорф (1842— 1845), Г. Майдель (1860—1870) обследуют гигантские наледи Верхояно-Колымской горной области и публикуют о них ин­тересные сведения.

С 60-х годов XIX столетия начинается освоение Сибири, связанное с поисками, разведкой и. эксплуатацией месторож­дений золота и других цветных металлов, со строительством железных дорог, городов и поселков. Изучение мерзлых пород и подземных вод стимулируется прямыми требованиями прак­тики. Как бороться с водами в шахтах, прошедших мерзлые толщи и углубившихся в талые слои, где найти источники во­доснабжения для городов и железнодорожных станций, как избежать пагубного воздействия наледей на здания, мосты и земляное полотно дорог, — вот далеко не полный перечень вопросов, которые остро вставали перед исследователями Вос­точной Сибири.

В эти годы русские горные инженеры Л. А. Ячевский, В. А. Обручев, Н. М. Козьмин, С. А. Подьяконов и другие сде­лали большой шаг в изучении мерзлых толщ и подземных вод. Они впервые указали на влияние геологического строения и подземных вод на прерывистость и изменение мощностей мерз­лых толщ. Наиболее полно и всесторонне вопросы взаимодей­ствия мерзлых толщ и подземных вод были разработаны Н. М. Кузьминым, работавшим в Забайкалье, Южной Якутии и на Патомском нагорье. Н. М. Козьмин первый обосновал наличие мощных бассейнов подземных вод «в местностях с вечной мерзлотой». При этом он подчеркивал, что источники подземных вод и связанные с ними наледи более равномерно

2 Н. Н. Романютошй 17


обеспечены питанием в зимний период, чем воды поверхност­ных водотоков и речные наледи. Н. М. Козьмин подал также мысль о наледях как показателях наличия подземных вод и об искусственном регулировании процессов наледообразования. Он предвосхитил многие научные представления о мерзлотно-гидрогеологических условиях горно-складчатых областей, ко­торые впоследствии были разработаны советскими гидрогеоло­гами.

Важными были исследования горного инженера С. А. Подьяконова, проводившего геологоразведочные работы в Северном Забайкалье, Становом нагорье и на Алданском плоскогорье. Значительное внимание он уделил условиям фор-^ мирования таликов в долинах рек и наледей, которым приписы­вал происхождение за счет поверхностных вод. Впервые им дано правильное объяснение причин формирования наледных бугров.

Крупный прогресс в мерзлотно-гидрогеологических иссле­дованиях был связан с изысканием и строительством Забай­кальской и Амурской железных дорог. Полученные при этом обширные материалы о подземных водах и мерзлых толщах,, о явлениях наледей и гидролакколитов, о приемах борьбы с ними дали значительный толчок в развитии гидрогеологии криолитозоны. Обобщением полученных сведений явилась книга сибирского геолога А. В. Львова «Поиски и испытания водоисточников водоснабжения на западной части Амурской железной дороги в условиях «вечной» мерзлоты почвы» (1916),, где были поставлены важные вопросы как о причинах форми­рования мерзлых толщ, так и об условиях распространения и образования «пробелов» в мерзлоте, т. е. таликов, особенна водоносных. Этой работой как бы завершался первый этап изучения подземных вод криолитозоны.

На первом этапе исследования подземных вод проводи­лись главным образом вблизи южной окраины области вечной мерзлоты. Здесь воды изучались как в виде естественных про­явлений, так и в шурфах, шахтах и скважинах. В северных районах этой области исследования носили случайный харак­тер и базировались исключительно на изучении естественных водопроявлений (полыней, наледей). Дискуссионным оставался вопрос об источниках питания наледей в горных районах Вос­точной Сибири. Неясной была и общая картина распростране­ния лодземных вод в условиях суровой, северной вечной мерз­лоты. Полностью не изученными оставались обширные артези­анские бассейны.

Второй этапохватывает период с Великой Октябрьской социалистической революции примерно до 1960 г. Уже в нача­ле 30-х годов началось всестороннее изучение подземных вод, криолитозоны в Забайкалье, на Дальнем Востоке, в Монголь­ской Народной Республике, на Арктическом побережье, а


Центральной Якутии и других районах. Особенно плодотвор­ными были исследования Н. И. Толстихина. В 1931 г. он пред­ложил классификацию подземных вод по отношению к мерз­лым породам (см. П.З), а в дальнейшем дал их достаточно лолную характеристику. В 1941 г. им было опубликовано пер­вое учебное пособие по новой отрасли знаний — книга «Под­земные воды мерзлой зоны литосферы».

В проблеме изучения наледей большое значение имеют работы В. Г. Петрова, проведенные в 20-х годах на Амуро-Якутской магистрали. Здесь в промышленных масштабах. им была организована борьба с этим опасным для дорог явлени­ем, Наиболее эффективными оказались «мерзлотные пояса», идея которых была высказана М. И. Сумгиным. Мерзлотные пояса представляют собой перемычки из искусственно промо­роженного грунта, создаваемые на пути потока грунтовых вод и приводящие к их выходу на поверхность и замерзанию в виде наледей на расстоянии, безопасном для искусственного соору­жения.

В Селенняхской впадине и хр. Тас-Хаяхтах были проведе­ны П. Ф. Швецовым и В. П. Седовым (1941) уникальные ис­следования гигантских наледей — тарынов, описанных еще Г. Майделем. Было установлено, что питаются они подземными водами глубокого стока.

Второй этап ознаменовался широким тематическим изу­чением подземных вод в самых разных районах криолитозоны. Назовем некоторые из этих исследований. Подземные воды изучались на Европейском севере (в районе Воркутинских мес­торождений каменных углей) В. М. Барыгиным, А. В. Редозу-бовЫхМ и др.; в Центральной и Южной Якутии — Н. И. Тол-стихиным, В. М. Максимовым, П. И. Мельниковым, А. И. Ефи­мовым, Н. А. Вельминой, С. М. Фотиевым и др. В Западной Якутии в связи с открытием алмазоносных кимберлитовых трубок соленые подземные воды с отрицательными темпера­турами были обнаружены и изучались в районе Мирного А. И. Ефимовым и И. С. Ломоносовым, а в районе Айхала 3, Г. Устиновой. На побережье северных морей условия фор­мирования высокоминерализованных подземных вод исследо­вались в разные годы: на Чукотке П. Ф. Швецовым, В. М. По­номаревым, А. Я- Стремяковым и другими, в районе Амдермы, бух. Кожевникова, на п-ове Нордвик, на о. Вайгач и в других районах — В. М. Пономаревым, П. Д. Сиденко и Н. И. Обиди-ным. Большие гидрогеологические работы проводились в эти годы на Дальнем Востоке, в Забайкалье, вдоль линии будущей Байкало-Амурской магистрали.

Особое место занимают исследования мерзлотно-гидрогео-логических условий Северо-Востока СССР, проведенные К В, Губкиным, А. И. Калабиным и П. Ф. Швецовым. Ре­зультатом многолетних исследований П. Ф. Швецова явилась

2* . . -. ; ;J9


монография «Подземные воды Верхояно-Колымской горно-складчатой области и особенности их проявления, связанные с низкотемпературной вечной мерзлотой» (1951).

А. И. Калабиным были обобщены обширные материалы по подземным водам и мерзлым породам, полученные в связи с разведкой и эксплуатацией россыпных месторождений. В ре­зультате им была опубликована работа «Вечная мерзлота и гидрогеология Северо-Востока СССР» (1960), в которой под­робно рассмотрены закономерности формирования мерзлотных условий и подземных вод этой обширной области. В книге объ­яснены закономерности питания, стока и разгрузки подземных вод горных областей с разнообразной по суровости мерзлотной обстановкой. В ней рассмотрены особенности формирования наледей подземных вод, обосновано выделение особых мерз-лотно-гидрогеологических структур, образованных благодаря промерзанию трещиноватых массивов скальных пород, впервые поставлены вопросы искусственного восполнения запасов под­земных вод.

Исследования подземных вод криолитозоны на втором этапе привели к решению важных вопросов общего характера.

1. Было установлено, что подземные воды имеются в пре­
делах практически всей области глубокого промерзания зем­
ной -коры, как в горно-складчатых областях, так и в артезиан­
ских бассейнах.

2. Работами Н. И. Толстихина, П. Ф. Швецова, А. И. Ка-
лабина, В. М. Пономарева и других доказано широкое распро­
странение пресных вод глубокого подмерзлотного стока и
практически были решены вопросы водоснабжения во многих
районах с суровыми мерзлыми толщами (Якутска, Норильска,
Магаданской области и др.).

3. Установлено, что подземные воды в разных гидрогео­
логических структурах, в различной степени промороженных,
обладают весьма различными условиями формирования, пита­
ния и стока. Следствием этого является большое разнообразие
состава и минерализации этих вод, меняющейся от первых де­
сятков миллиграмм на литр до 200 г/л и более. Были получе-
лы данные о широком распространении криогалинных вод. Они
были встречены на Арктическом побережье, а также в артези­
анских бассейнах платформ.

4. Фактическое подтверждение получили представления о
преимущественном распространении наледей подземных вод,
особенно в суровых мерзлотных условиях. Получили разработ­
ку и были применены на практике основные приемы борьбы
с нежелательным воздействием наледных явлений («мерзлот­
ные пояса», каптаж источников и др.) на инженерные соору­
жения.

5. Были разработаны приемы поисков месторождений
подземных вод и их разведки, приемы и правила эксплуатации


гидрогеологических скважин и каптажа источников в условиях • «вечной мерзлоты». Они обобщены в работах А. И. Калабина и Н. А. Вельминой.

6. Утвердилось научное положение о том, что геолого-структурные условия являются и всегда остаются определяю­щими при формировании подземных вод как в условиях отсут­ствия, так и наличия мерзлых толщ — криогенных водоупоров.

Третий этап начинается примерно с 1960 г. Он ознамено­вался целым рядом качественных изменений в познании под­земных вод криолитозоны. Перечислим кратко достижения и новые тенденции, характерные для этого этапа.

1. С 1960 г. начинается проведение мелкомасштабных
мерзлотно-гидрогеологических съемок (м-ба 1:500 000 —
1:200 000), которыми стали охватываться обширные террито­
рии в .пределах разных гидрогеологических областей, входящих
в криолитозону. В результате этих съемок началось углублен­
ное изучение особенностей подземных вод в разных гидрогео­
логических структурах (ТГС), особенностей криогенного пре­
образования самих структур и характерных черт взаимодей­
ствия в них мерзлых толщ и подземных вод. Началом таких
исследований явились мерзлотно-гидрогеологические съемки
Южной Якутии, охватившие территорию Алданского щита и
Чульманской впадины. Эти съемки начали проводиться кафед­
рой мерзлотоведения геологического факультета МГУ. В даль­
нейшем такие же съемки были проведены на западной окраине
Якутского артезианского бассейна, в пределах Верхояно-Ко-
лымской горно-складчатой области. В настоящее время ими
охвачена полоса, тяготеющая к Байкало-Амурской магистрали.
Производство таких съемок йо единой методике стало воз­
можным благодаря изданию в 1970 г. «Методики комплексной
мерзлотно-гидрогеологической и инженерно-геологической
съемки масштабов 1:200 000 и 1:500 000», написанной кол­
лективом авторов .под редакцией проф. В. А. Кудрявцева, а
также «Инструкции...» по этим съемкам. Главным в разрабо­
танной методике явилось то, что закономерности формирова­
ния мерзлых пород и подземных вод рассматриваются в их
тесной взаимной связи. При исследованиях применяется «ме­
тод ключевых участков», т. е. выделение типичных территорий,
где детально изучаются эти закономерности, а затем распрост­
раняются на более широкие площади, на которых «типичные»
для ключевых участков условия сохраняются. При этом широ­
ко используются методы дешифрирования аэро- и космосним-
ков.

2. Опубликовано второе ивдлние многотомной монографии
«Гидрогеология СССР». В ней сделаны важные научные обоб­
щения большого фактического материала как по подземным
водам отдельных регионов, занятых мерзлыми породами, так
и по всей криолитозоне в пределах СССР.


3. Широко проводятся мерзлотно-гидрогеологические ис­
следования на месторождениях полезных ископаемых. Это
обусловлено высокими требованиями Государственной комис­
сии по запасам полезных ископаемых при Совете Министров
СССР (ГКЗ) к полноте освещения инженерно-геологических,
гидрогеологических и мерзлотных условий районов их эксплуа­
тации. К числу работ, имеющих большое методическое значе­
ние, относятся исследования кафедры мерзлотоведения и ка­
федры инженерной геологии и грунтоведения геологического
факультета МГУ на Витимо-Патомском нагорье, в районе Тал-
наха, ВСЕГИНГЕО — в районе Норильска и др.

4. Поиски и разведка нефтяных и газовых месторождений
на Западно-Сибирской плите, Сибирской платформе и других
районах дали обширные материалы по условиям залегания и
закономерностям формирования криолитозоны и подземных
вод в зависимости от геоструктурных условий, наличия газовых
залежей и т. .д. Таким образом, мерзлотно-гидрогеологические
исследования в горно-складчатых областях, начатые еще на
предыдущем этапе, дополнены широким изучением артезиан­
ских областей платформ. Это позволило подойти к проблеме
криогенного преобразования гидрогеологических структур и
сформировать представления о криогидрогеологических струк­
турах (А. И. Калабин, Н. И. и О. Н. Толстихины, Н. Н. Рома­
новский, С. М. Фотиев).

5. Широкое развитие получили исследования таликов.
Они стали изучаться в зависимости от условий теплообмена
на 'поверхности земли или под водоемами, выяснялись их связи
с геоструктурной обстановкой, мерзлотными условиями, под­
земными водами и наледями. Результатом таких исследований
стали генетические классификации таликов, учитывающие их
гидрогеологические особенности (Н. Н. Романовский,
С. М. Фотиев, Н. И. Толстихин). Разработаны основные пред­
ставления о приуроченности таликов к различным криогидро-
геологическим структурам, о режиме и особенностях подземных
вод таликов в различных зональных и геоструктурных усло­
виях.

6. В исследовании наледей как естественных водопрояв-
лений криолитозоны следует отметить развитие нескольких на­
правлений: а) режимные стационарные наблюдения за режи­
мом наледей (В. Р. Алексеев, Н. А. Букаев, Б. Л. Соколов,
О. Н. Толстихин, В. В. Шепелев, 3. Г. Устинова и др.); б) соз­
дание каталогов наледей, включающих данные по их местопо­
ложению, площади, мощности и объемам наледного льда
(А. С. Симаков, 3. Г. Шильниковская, А. С. Кузнецов,
Б. Л. Соколов, О. Н. Толстихин, В. Р. Алексеев и др.); в) под­
счет естественных ресурсов подземных вод по наледям
(О. Н. Толстихин, Б. Л. Соколов, В. Е. Афанасенко); г) разви­
тие представлений о многолетней миграции наледей, их геоло-


гической деятельности и палеогеографическом значении (Н. Н. Романовский, В. Е. Афанасенко, В. Р. Алексеев, JV1. М. Корейша и др.)-

, 7. Начались широкие исследования гидрогеохимии природ­ных вод, подземных и наледных льдов в их взаимной связи, а также процессов криогенного метаморфизма подземных вод (Н. П. Анисимова, В. П. Волкова, Р. С. Кононова, В. Е. Афа­насенко, А. В. Иванов, С. Л. Шварцев, С. М. Фотиев и др.).

8. В гидрогеологии криолитозоны стал применяться гео­исторический подход, основной методический ключ которого — анализ истории и динамики многолетнего промерзания пород в плейстоцене и голоцене и выявление влияния этого процесса на гидрогеологическую обстановку (С. М. Фотиев, Н. Н. Ро­мановский, Р. С. Кононова и др.).

Достижения советских гидрогеологов и мерзлотоведов в изучении подземных вод криолитозоны наиболее полно изло­жены в докладах, представленных на международных конфе­ренциях по мерзлотоведению, проводившихся в США (1963), СССР (1973) и Канаде (1978).




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