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

IV. 2. КЛАССИФИКАЦИЯ ТАЛИКОВ



Первое подразделение таликов было предложено М. И. Сум-гиным (1937), который выделил сквозные и несквозные тали­ки, неудачно назвав последние «псевдоталиками» или «замк­нутыми» таликами. В дальнейшем Ю. А. Билибиным (1955) помимо указанных выше категорий были выделены сухие и во­доносные талики, а по продолжительности существования — устойчивые (многолетние) и сезонные. В. Ф. Туммель (1940) разделял талики по их форме (округлые, вытянутые, сильно вытянутые и т. д.). В дальнейшем подразделение таликов про­водилось И. Я. Барановым, Н. А. Вельминой, И. А. Некрасо­вым, С. Е. Суходольским, С. М. Фотиевым, А. Б. Чижовым, •Н. И. и О. Н. Толстихиными, Н. Н. Романовским и другими. Талики классифицировались ими по нескольким направле­ниям:

По источникам тепла, обусловливающим их сущест­вование, И. Я. Барановым выделялись эндотермические и экзо­термические, а И. А. Некрасовым и С. Е. Суходольским — эндогенные, экзогенные и полигенные (экзогенно-эндогенные) талики, которые подразделялись, всвою очередь, на болеедробные категории. Например, И. А. Некрасов выделял среди эндогенных таликов вулканические и тектонические, а среди


экзогенных — инфляционные, инфильтрационные и кондуктив-но-инфильтрационные.

По способам теплопередачи: кондуктивные, кон­вективные, конвективно-кондуктивные, кондуктивно-конвектив-ные. При этом обычно авторами (Суходольский, Чижов и др.) подразумевалось, что в «кондуктивных» таликах воды или от­сутствуют, или имеют застойный режим, а в «конвективных» таликах имеются движущиеся воды.

По положению в рельефе обычно выделяются водо­раздельные, долинные, а иногда и склоновые талики, а в пре­делах этих градаций дается более детальное разделение. На­пример, среди долинных таликов различают подрусловые, пой­менные, а иногда террасовые, подозерные (старичные), конусов выноса, днищ временных водотоков и т. д.

По особенностям движения подземных вод (и их взаимодействию с поверхностными): водовыводящие (выводя­щие), водшюглощающие (поглощающие), водопроводящие (Фо-тиев и др.).

Указанные классификационные признаки по-разному ком­бинируются в различных схемах и дополняются другими. Сле­дует сказать, что разделение таликов по указанным четырем направлениям не вызывает принципиальных возражений, хотя я не охватывает всех необходимых подходов. Для целей мерз-лотно-гидрогеологических исследований от региональных до крупномасштабных необходимым является разделение таликов, во-первых, по основным причинам, обусловливающим их суще­ствование, во-вторых, по их гидрогеологическим особенностям. Следует сразу оговориться, что подземные воды многих тали­ков могут быть также основной или одной из основных причин их существования. Поэтому в классификацию целесообразно вводить два равноправных подразделения: подразделение по поверхностным условиям, определяющим возможность суще­ствования таликов для одних категорий, или по внутриземным причинам их развития для других; второе подразделение — по особенностям подземных вод в них. Такая классификация была разработана Н. Н. Романовским в 1968 г. при создании «Мето­дики комплексной мерзлотно-гидрогеологическои и инженерно-геологической съемки» (1970). С тех пор она совершенство­валась автором, не подвергаясь изменениям по существу. Она вошла в учебники «Общее мерзлотоведение» (1978), «Мерзло­товедение» (1981) и использовалась при создании классифика­ций другими авторами, в частности Н. И. и О. Н. Толстихины-ми (Общее мерзлотоведение, 1974), В. А. Кудрявцевым и Л. С. Гарагулей (Основы мерзлотного прогноза..., 1974).

Классификация построена по перекрестному принципу. В ней выделяются семь типов таликов (табл. 3, по вертикали) и пять классов (по горизонтали). Типы таликов, наиболее изу­ченные и распространенные, подразделяются на подтипы. Три


Табл ица 3

Классификационная схема таликов

 

 

  Подтипы Классы
Типы Безводный— Б Застойный — 3 Грунтово-филь-трационный — Г Инфильтрац. (ин-флюационный)—И Напорно-филь-трационный — Н
  Радиационный — Р 1 — сквозной 2 — несквозной 1 — СКВОЗНОЙ 2 — несквозной 1 — СКВОЗНОЙ 2 — несквозной 1 — сквозной 1 — СКВОЗНОЙ
Л. Радиационно-тепло-вой Тепловой — Т 1 — сквозной 2 — несквозной 1 — сквозной 2 — несквозной 1 — сквозной 2 — несквозной 1 — СКВОЗНОЙ 1 — СКВОЗНОЙ
  Дождевально-радиа-ционный —Д   1 — сквозной 2 — несквозной 1 — сквозной 2 —- несквозной 1 — сквозной
  Шельфовый (субма-ринный) — Ш 1 — сквозной 2 — несквозной 1 — сквозной 2 — несквозной     1 — сквозной
  Подэстуариевый — Э 1 — сквозной 2 — несквозной 1 — сквозной
II. Гидрогенный (под-водно-тепловой) Подозерный — О 1 — сквозной 2 — несквозной 1 — сквозной 2 — несквозной 1 — сквозной 2 — несквозной 1 — сквозной 2 — несквозной
  Подрусловой — В —• 1 — сквозной 2 — несквозной 1 — сквозной 1 — сквозной 2 — несквозной
  Прирусловой (пой­менный) — п   1 — сквозной 2 — несквозной 1 — сквозной 1 — сквозной 2 — нгсквозной

 

 

 

Продолжение табл. 3
Типы Подтипы Классы
Безводный — Б Застойный — 3 Грунтово-филь-трационный — Г Инфильтрац, (ин-флюационный)—И Напорно-филь-трационный — Н'
III. Гидрогеогенный (водно-тепловой) Субаэральный — С   1 — СКВОЗНОЙ 2 — несквозной
Подозерный — О 1 — сквозной 2 — несквозной
IV. Гляциальный 1 — сквозной 1 — СКВОЗНОЙ 2 — несквозной 1 — СКВОЗНОЙ 2 — несквозной 1 — СКВОЗНОЙ 1 — сквозной
V. Хемогенный 1 — сквозной 2 — несквозной 1 — сквозной 2 — несквозной 1 — сквозной 1 — сквозной
VI. Вулканогенный 1 — сквозной 1 — сквозной 1 —- сквозной 1 — сквозной
VII. Техногенный 1 — сквозной 2 — несквозной 1 — сквозной 2 —- несквозной 1 — сквозной 2 — несквозной 1 — сквозной 2— несквозной 1 — сквозной 2 — несквозной

Рис. 9. Строение некоторых категорий таликов. Радиационно-тепловые тали­ки: I — радиационный безводный сквозной (1Р-Б1), II — тепловой грунтово-фильтрационный сквозной (1Т-Г1), III — дождевально-радиационный ин-фильтрационный сквозной (1Д-И1), IV — дождевально-радиационный на-порно-фильтрационный сквозной (1Д-Н1), V — дождевально-радиационный грунтово-фильтрационный несквозной (1Д-Г2). Гидрогенные талики: VI— подозерный застойный сквозной (ПО-31), VII — подозерный застойный не­сквозной (ПО-32), VIII — подозерный инфильтрационный несквозной (ПО-И2), IX — подозерный напорно-фильтрационный сквозной (НО-Н1), X — подрусловой грунтово-фильтрационный сквозной (ПВ-Г1), XI — под-русловой грунтово-фильтрационный несквозной (ПВ-Г2), XII— подрусловой


типа (радиационно-тепловой, гидрогенный и. гляциогенный) вы­делены по условиям на поверхности земли, определяющим тер­модинамический уровень теплообмена выше 0°С или выше тем­пературы замерзания гравитационных капельно-жидких вод. Три других типа (гидрогеогенный, хемогенный, вулканогенный) существуют за счет процессов, происходящих в толще горных пород. Именно эти процессы, а не поверхностные условия опре­деляют существование положительной температуры или крио-галинных вод на подошве СТС. Седьмой тип техногенных та­ликов объединяет талики, созданные искусственным путем.

По гидрогеологическим особенностям, т. е. по отсутствию или наличию гравитационных вод и направлению их движения, выделяются пять классов таликов (см. табл. 3, горизонтальная шкала). В клетках таблицы, образующихся при пересечении градаций типов (подтипов) и классов, указаны возможные ви­ды таликов по отношению их к мерзлой толще (сквозные и несквозные). Графы таблицы с прочерком означают, что таких таликов в природе не существует. Полное название талика складывается из названия типа, подтипа, класса и вида. На­пример, «гидрогенный подозерный инфильтрационный сквоз­ной». В практике категории таликов, для которых выделены подтипы, целесообразно называть только по наименованию по­следних, опуская название типа. В этом случае указанный талик будет определен как «подозерный инфильтрационный сквозной».

Приведем краткую характеристику типов, подтипов и клас­сов таликов, выделенных в настоящей классификации.

Тип I. Радиационно-тепловые талики. Причиной их воз­никновения и существования является радиационно-тепловой обмен на поверхности земли и приповерхностном слое, приво­дящий к формированию положительных температур у (подошвы CMC или слоя их годовых колебаний (рис. 9, I—IV). В пре­делах этого типа можно выделить три подтипа таликов.

инфильтрацибнный сквозной (ПВ-И1), XIII — подрусловой напорно-фильт-рационный сквозной (ПВ-Н1), XIV — пойменный грунтово-фильтрационный сквозной (ПП-Г1), XV — пойменный грунтово-фильтрационньщ несквозной (ПП-Г2). Гидрогеогенные талики:XVI — гидрогеогенный субаэральный на-порно-фильтрационный сквозной (IIIC-H1), XVII — гидрогеогенный суб­аэральный напорно-фильтрационный несквозной (IIIC-H2). 1 — терригенные породы, 2 — карбонатные породы, 3 — изверженные породы, 4 — галечники, 5 — пески, 6 — щебнистые отложения, 7 — супеси и суглинки, 8 — супеси и суглинки с сингенетическими повторно-жильными льдами, 9 — зоны повышенной трещиноватости, в том числе и по разломам, 10 — карстовые пустоты, 11 — высокая обводненность пород периодичес­кая (а) и постоянная (б) и границы обводненных зон, 12 — направление движения подземных вод, 13 — инфильтрация атмосферных осадков, 14 — источники нисходящие (а) и восходящие (б), 15 — ММП и их граница,.

16 — наледь


Подтип 1. Радиационные талики. Образуются за счет большего поступления солнечной радиации на склоны юж­ной экспозиции по сравнению с горизонтальными площадками, а также при уменьшении альбедо поверхности, например, в ре­зультате пожаров. В CMC таких таликов находятся слабопро­ницаемые породы. Вследствие этого инфильтрация дождевых вод в таликах и конденсация водных паров ослаблены или от­сутствуют, а их отепляющее влияние мало (рис. 9,1). Радиа­ционные талики больше всего распространены вблизи южной окраины мерзлой зоны в пределах территорий с высокой кон-тинентальностью климата: жарким летом, большим числом сол­нечных дней, маломощным снеговым покровом, не подвергаю­щимся ветровому перераспределению. Они характерны для Забайкалья, гор Южной Сибири и Средней Азии.

Подтип 2. Тепловые талики. Формируются при комп­лексном воздействии таких отепляющих факторов, как мощный снеговой покров невысокой плотности, растительность, в ряде районов заболоченность и т. д. (рис. 9,11). В таких таликах CMC сложен слабопроницаемыми городами или водонасыщен (на болотах). Поэтому отепляющее влияние атмосферных осад­ков и конденсации ослаблено или не проявляется совсем. Теп­ловые талики больше свойственны районам с невысокой кон-тинентальностью климата и (или) перераспределением снега, где происходит его накопление в понижениях рельефа, на под­ветренных склонах, на залесенных участках и т. д. Они широко встречаются на Кольском полуострове, на севере европейской части СССР, в Западной Сибири, а также во многих горных районах.

Разделение тепловых и. радиационных таликов часто за­труднено в силу невозможности выделить какой-либо ведущий фактор, обусловливающий их образование. Например, часто только повышенная мощность снега и более высокая инсоляция могут обеспечить существование таликов на склонах южной экспозиции. С • гидрогеологических позиций существенно, что через рассматриваемые талики, как сквозные, так и несквозные, не происходит прямой инфильтрации атмосферных осадков в массивы горных пород.

Подтип 3. Дождевально-радиационные талики. Образуются под влиянием комплекса отепляющих факторов, в том числе и привноса тепла за счет инфильтрации дождевых вод и конденсации водных паров. Такие талики с поверхности до глубины, превышающей мощность CMC, сложены хорошо проницаемыми породами (рис. 9, III, IV). С гидрогеологических позиций эти талики часто являются местами пополнения под­земных вод атмосферными осадками.

Подземные воды во всех подтипах радиационно-тепловых таликов могут иметь различные режим, направления движения (см. рис. 9, I—V) и часто оказывают существенное отепляющее


воздействие на горные породы. Талики радиационно-теплового типа распространены по площади наиболее широко, и север­ный предел их развития является границей прерывистых и сплошных мерзлых толщ (Фотиев, 1978). В этом типе наиболее устойчивы дождевально-радиационные талики. Они существуют в более суровых условиях, чем тепловые и радиационные, и встречаются существенно севернее последних. При похолода­ниях климата они часто сохраняются даже в районах с низко­температурными мерзлыми толщами (см. VI.4).

Тип. II. Гидрогенные талики. Формируются и существуют благодаря отепляющему воздействию водоемов и водотоков на температурный режим пород. Температуры пород под водоема­ми и водотоками могут быть как положительными, так и отри­цательными. Последние свойственны таликам под морями и солеными озерами. Среди гидрогенных таликов выделяются пять подтипов.

Подтип 1. Шельфовые (субмаринные) талики. Существуют на прибрежных участках арктических морей как при положительной, так и при отрицательной температуре мор­ских вод.

Подтип 2. П о дзету ар и ев ы е талики. Развиты под эстуариями рек и в их дельтах, где реки находятся под воздей­ствием морских приливов, нагонных ветров и т. д. Причинами их существования являются периодически сменяющееся отеп- -ляющее влияние речных вод, воздействие морских вод, часто имеющих отрицательную температуру.

Подтип 3. Подозерные талики. Существуют под озе­рами различного генезиса (термокарстовыми, старинными, лед­никовыми, тектоническими и др.) благодаря отепляющему влия­нию озерных вод (рис. 9, VI-—IX).

Подтип 4. Подрусловые талики. Приурочены к рус­лам рек и ручьев и испытывают отепляющее воздействие, ока­зываемое поверхностными водотоками (рис. 9, X—XIII).

Подтип 5. Прирусловые (пойменные) талики. Они приурочены к прирусловым отмелям, косам, низким, еже­годно заливаемым водой поймам и вообще к поверхностям, испытывающим временное отепляющее воздействие, оказывае­мое полыми водами и временными поверхностными водотоками (рис. 9, XIV—XV). Эти талики включены в тип гидрогенных, условно, поскольку они носят промежуточный характер между радиационно-тепловыми и гидрогенными. Талики под низкими поймами, ложбинами стока, осушающимися участками русел, прирусловыми отмелями, руслами временных пересыхающих водотоков, а в северных и горных районах под малыми и сред­ними реками, поверхностный сток в которых полностью отсут­ствует, а также под пересыхающими озерами являются перио­дически подводными. Основные талики являются постоянно подводными. Периодически и постоянно подводные талики

5 Н. Н». Романовский 55


в классификации (см. табл. 3) не выделены, хотя при их опи­сании и оценке гидрогеологических особенностей введение та­кой характеристики часто необходимо.

С^ гидрогенными таликами, особенно северной геокриологи­ческой зоны, связаны основные запасы грунтовых вод; через, них происходят питание и разгрузка вод глубокого (подмерз-лотного и межмерзлотного) стока. Отепляющее воздействие подземных вод в этих таликах увеличивает их устойчивость,, а часто является важнейшим условием их существования в су­ровой мерзлотной и климатической обстановке.

Рис. 10. Гидрогеогенный подозерныи напорно-фильтрационный талик в Селенняхской тектонической впадине. Неглубокое озеро создано за счет разгружающихся вод глубокого стока, на заднем плане видна наледь

Тип III. Гидрогеогениые (водно-тепловые) талики. Сущест­вование таких таликов обусловлено исключительно напорной восходящей фильтрацией подземных вод глубокого (подмерз-лотного и межмерзлотного) стока и выносом тепла этими во­дами. Движение подземных вод к поверхности земли происхо­дит по тектоническим нарушениям, пластам водопроницаемых пород пликативных структур, карстовым пустотам (рис. 9^ XVI—XVII). Воды гидрогеогенных таликов выходят на поверх­ность в виде восходящих («субаэральных») источников, даю­щих начало водотокам и образующих наледи (подтип — еуб-аэральные талики). Иногда над выходами вод имеются неглубокие озера, со дна которых бьют грифоны (подтип — подозерные талики) (рис. 10). В этом случае отличитель­ной особенностью гидрогеогенных таликов от гидрогеогенных подозерных и подрусловых напорно-фильтрационных таликов является то, что наличие воды и ее температура в таких озе~


pax и водотоках целиком зависят от температуры и произво­дительности потока разгружающихся подземных вод. Гидро-геогенные талики характерны для территорий с суровыми, мощными мерзлыми толщами. Они находятся вне русел поверх­ностных водотоков и обычно приурочены к террасам или скло­нам долин. В разрезе такие талики имеют вид усеченных ко­нусов или труб, ограниченных мерзлыми породами.

Тип. IV. Гляциогенные талики.Существуют под ледника­
ми «теплого» типа, у которых температура придонных слоев
льда 0°С. Породы, слагающие ложе таких ледников, частично
или целиком находятся в талом состоянии. Обычно они обвод­
нены за счет талых вод, образующихся при донном таянии
ледника или поступающих вниз по трещинам и промоинам
в его теле. Воды могут иметь как нисходящее движение, так
и стекать в виде подледных и грунтовых потоков. Гляциоген­
ные талики предполагаются по ряду признаков под многими
ледниками в пределах криолитозоны, например под долинны­
ми ледниками Тянь-Шаня (Горбунов, 1967). В геологическом
прошлом они, видимо, имели место под ледниковыми щитами,
покрывавшими север Европы, Америки и некоторые районы
Сибири (горы Путорана и др.). 4

Тип V. Хемогенные талики. Образуются в результате вы­деления тепла при окислительных реакциях в толщах горных пород. Известны талики, приуроченные к геологическим телам с повышенным содержанием сульфидов металлов, а также к участкам возгорания углей как в естественном залегании, так и в отвалах.

Тип. VI. Вулканогенныеталики. Развиты в районах актив­ной вулканической деятельности (Камчатка, Исландия) вслед­ствие интенсивного тепловыделения магматическими очагами и движения горячих газов, пара и вод. Вулканогенные талики изучены очень слабо, хотя их роль в формировании месторож­дений термальных и минеральных вод весьма значительна.

Тип VII. Техногенные талики.Образуются в результате производственной деятельности человека. Значительная часть техногенных таликов по генезису, условиям своего существо­вания и характерным особенностям укладывается в классифи­кационные градации естественных таликов. Примером могут служить талики под искусственными водоемами, на участках, где изменен радиационно-тепловой режим на поверхности зем­ли, под угольными отвалами и т. д. Существенно, что боль­шинство из них находится в резко нестационарном состоянии как в отношении их размеров и форм, так и режима подзем­ных вод. Ряд техногенных таликов не имеет природных анало­гов: талики под зданиями с большим тепловыделением, с утеч­ками или сбросом горячих вод и др.

По гидрогеологическим особенностям выделяются следую­щие классы таликов.

5* 67


Класс. 1. Безводные талики, в которых гравитационные подземные воды отсутствуют в течение круглого года на всю их мощность, т. е. от поверхности земли до подошвы окру­жающих ММП. Безводные талики могут быть сложены как водопроницаемыми дренированными породами, так и практи­чески водонепроницаемыми (массивно-кристаллическими) или слабопроницаемыми (глинистыми) породами.

Класс 2. Талики с застойными водами (застойные). В них подземные, обычно грунтовые, воды находятся в водопрони­цаемых пластах, линзах, трещиноватых зонах и ограничены с боков и снизу водоупорами (рис. 9, VI, VII). Под влиянием разной плотности в них может происходить только конвек­ционное перемещение воды.

Класс 3. Грунтово-фмльтрационные талики. В них суще­ствует поток грунтовых вод, двигающийся по уклону в соответ­ствии с рельефом местности. Такие талики сложены в верхней части водопроницаемыми отложениями, подстилаемыми слабо­проницаемыми породами или криогенными водоупорами (рис. 9, II, V, X, XI, XIV, XV).

Класс 4. Инфильтрационные (или инфлюационные) талики. Подземные воды в них имеют нисходящее движение, часто близкое к вертикальному. Происходит оно по разрывным текто­ническим нарушениям, закарстованным зонам в карбонатных породах и по водопроницаемым пластам пликативных структур. Такие талики называют часто водопоглощающими и по ним происходит питание подземных вод глубокого стока (подмерз-лотных и межмерзлотных) (рис. 9, III, VIII, XII). С. М. Фо~ тиевым (1978) инфильтрационные и инфлюационные талики выделены в самостоятельные категории. Автор воздерживается от такого подразделения из-за отсутствия четких критериев. Кроме того, одни и те же талики функционируют как в режиме инфильтрации, так и инфлюации.

Класс 5. Напорно-фильтрационные талики. Подземные воды в них обладают напорами и имеют восходящее движение по тектоническим трещиноватым и закарстованным зонам и водопроницаемым пластам складчатых структур. Такие талики являются водовыводящими, так по ним осуществляется разгруз­ка подземных вод глубокого подмерзлотного и межмерзлотного стока (рис. 9, IV, IX, XIII, XVI).

Грунтово-фильтрационные, инфильтрационные и напорно-фильтрационные талики бывают как периодически, так и по­стоянно обводненными. Это определяется постоянством режима источников их питания. Например, в горных районах криолито-зоны под исчезающими зимой водотоками часто развиты перио­дически обводненные талики, а под постоянно существующи­ми !— постоянно обводненные. В ряде случаев талики, особен­но подрусловые в верхних частях горных долин, в течение весны и первой половины лета могут функционировать в ре-


жиме инфильтрации, а осенью и зимой — напорной фильтра­ции (см. VIII.4). Эти особенности не отражены в классифика­ции и требуют при описании таликов особых пояснений. Кроме того, в подрусловых и пойменных напорно-фильтрационных и инфильтрационных таликах всегда существует поток аллю­виальных грунтовых вод, в силу чего они одновременно яв­ляются и грунтово-фильтрационными.

Из изложенного следует, что разделение таликов по гидро­геологическим особенностям пред полагает (а (Следовательно, обязательно учитывает) их определенное геологическое строе­ние.

По температурным особенностям подземные во­ды в таликах разделяются на: а) имеющие положительную температуру — теплые и б) отрицательную — .холодные или криогалинные. Талики с криогалинными водами вместе с мерз­лыми породами входят в крирлитозону. Температура теплых вод в таликах превышает температуру окружающих их мерз­лых толщ, и воды оказывают на них отепляющее воздействие. Ф. А. Макаренко (1961) указывает, что при региональных гео­термических исследованиях за нижний предел температуры «термальных» вод для каждой природной зоны следует при­нимать осредненную температуру у подошвы слоя их годовых колебаний. При таком подходе, учитывающем природную зо­нальность в распределении среднегодовых температур пород, для криолитозоны, где температуры мерзлых пород всегда ниже 0°С, воды с положительными температурами следует считать «термальными» или теплыми. Талики с «термальными» (теплыми) и «криогалинными» водами в более ранних класси­фикационных схемах (Методика комплексной..., 1970; Общее мерзлотоведение, 1978) выделялись в подклассы. Такое же раз­деление может быть сохранено и в предлагаемой «схеме», од­нако оно несколько усложняет буквенно-цифровую индексацию таликов, применение которой целесообразно при мерзлотно-гидрогеологическом картировании.

Принцип индексации таликов следующий. Типы обозна­чаются римскими цифрами, подтипы — буквами. Поэтому ти­пы, не подразделяющиеся на подтипы, имеют только цифровой индекс, а разделяющиеся — цифровой и буквенный. Классы обозначены буквами, около которых арабскими цифрами пока­зано сквозным (1) или несквозным (2) является талик. При­надлежность к типу (подтипу) таликов и классу — виду обо­значается в индексе через дефис. Например, гидрогенный подозерный грунтово-фильтрационный сквозной талик будет обозначен ИО-Г1, а вулканогенный напорно-фильтрационный сквозной — VI-H1.


■iv. 3. роль вод таликов в гидрогеологии

Крюлитозоны

О питании подземных вод по таликам. Питание вод глу­бокого стока осуществляется по таликам инфильтрационного класса. Наибольшее значение в питании имеют дождевально-радиационные инфильтрационные сквозные талики, а также подозерные, подрусловые и пойменные инфильтрационные та­лики. Остальные распространены нешироко и играют в питании второстепенную роль.

Дождевально-радиационные инфильтрацион­ные талики приурочены к плоским водоразделам плато и равнин (артезианских бассейнов и адбассейнов), к вершинам и пологим склонам невысоких гор (гидрогеологическим мас­сивам) в условиях островного, прерывистого, а иногда и сплош­ного распространения мерзлых пород (см. VII.4). Так, они весь­ма характерны для Чульманского адартезианского бассейна (АдАБ) прерывистого промерзания, южного крыла Якутского АБ в местах выхода на поверхность закарстованных карбонат­ных пород кембрия, для Даурской гидрогеологической склад­чатой области и др.

Характерными особенностями для них являются: 1) сезон­ность питания за счет дождевых и талых вод; 2) резкие коле­бания уровней грунтовых вод: общий подъем их в летнее вре­мя и падение в зимнее, при этом в силу дискретности выпаде­ния дождей подъем всегда идет скачками, а падение уровня происходит более плавно; 3) затухание колебаний уровней по мере удаления от границ таликов. В обрамлении таликов ниже мерзлых толщ эти колебания иногда вызывают смену напор­ных режимов безнапорными и образование слоя ежегодного промерзанияоттаивания (Общее мерзлотоведение, 1978).

В долинах рек, где существуют очаги разгрузки вод, пи­тающихся через описываемые талики, происходят сезонные изменения напоров и дебитов источников.

По геологическому строению дождевально-радиационные инфильтрационные талики можно разделить на:

1) талики, сложенные отложениями, обладающими относи­
тельно однородными составом и фильтрационными свойствами.
Например, к ним относятся талики песчаных массивов. В них
питание происходит относительно равномерно по площади, а
образующиеся летом «бугры подземных вод» имеют довольно
правильную изометрическую форму;

2) талики, сложенные породами неодинакового состава или
обладающими существенной фильтрационной неоднородностью.
Так, резкая фильтрационная неоднородность свойственна мас­
сивам закарстованных карбонатных пород, а также осадочных
и метаморфических пород, разбитых разломами. Ярким приме­
ром последних могут служить дождевально-радиационные та-


лики плоских водоразделов упомянутого выше Чульманского АдАБ, сложенного переслаивающейся толщей песчаников, слан­цев и углей юрского и мелового возраста и разбитых системой

Рис. 11. Схематический мерзлотно-гидрогеологическии разрез зоны аэрации дождевально-радиационных инфильтрационных; таликов Чульманского АдАБ на конец весны — начало лета (по С. Н. Булдовичу): 1 — слаботрещиноватые мезозойские песчаники, 2 — щебень и дресва с песчаным и супесчаным заполнителем, 3 — «разборная скала», 4 — зона повышен­ной трещиноватост.и пород, 5 — сезонный криогенный водо-упор, 6 — обводненность пород периодическая (а) и посто­янная, (б), 7 — направление движения подземных вод, 3 — уровень подземных вод мезозойского водоносного комплек­са до начала инфильтрации (пунктир) и после (сплошная). В правой части рисунка — геотермические разрезы по ли­ниям А и Б

дизъюнктивных нарушений (Вельмина, Узембло, 1959; Фотиев, 1965; Южная Якутия, 1975). Породы в массивах обладают невысокой (до 2—3%) открытой трещиноватостью и пористо­стью, в то время как в системе ортогональных разломов она


достигает 10% и более. Открытая трещиноватость, по данным С. Н. Булдовича, велика также на боковых контактах таликов с ограничивающими их мерзлыми толщами, что является след­ствием криогенной дезинтеграции пород при периодических из­менениях размеров таликов. Эти вертикально ориентированные зоны соединяются с подмерзлотной зоной криогенной дезинте­грации (см. П.2).

Своеобразным является режим сезонного промерзания и оттаивания пород таликов. К" осени породы, слагающие талики, обладают очень низкой влажностью. В силу этого их зимнее промерзание — охлаждение достигает 5—6 м. CMC имеет неодородное строение: сверху он сложен щебнисто-дресвяным элювием с песчаным и супесчаным заполнителем, переходящим вниз по разрезу в разборную скалу и, наконец, в слаботрещи­новатые породы (рис. 11). С. Н. Булдовичем показано, что весной талые снеговые воды просачиваются в CMC, имеющий отрицательные температуры, и замерзают в нем, образуя в тре­щинах и порах гольцовый лед. В нижней части CMC, где ак­тивная пористость пород мала, возникает криогенный водоупор, имеющий нулевые температуры. Проникновение талых, лишен­ных физического тепла вод в CMC с последующим их замер­занием в пустотах и формированием «нулевой температурной зоны» не изменяет общего теплосодержания слоя. При этом происходит лишь эквивалентное замещение емкостного тепла скелета грунта теплотой фазовых переходов воды (льда). В зо­нах повышенной трещиноватости просачивание и замерзание талых снеговых вод не могут привести к полному заполнению пустот. Фильтрационная способность пород снижается, но водо­проницаемость сохраняется. Снижение водопроницаемости — явление временное, наблюдаемое только весной и исчезающее летом.

В нарушенных блоках, ограниченных зонами высокой тре­щиноватости, сезонный криогенный водоупор в подошве CMC препятствует инфильтрации атмосферных вод вниз и приводит к формированию подвешенного горизонта верховодки. Послед­няя стекает по направлению к трещиноватым зонам и погло­щается ими, размывая и оттаивая гольцовый лед в трещинах. В результате сезонный криогенный водоупор обусловливает дискретное по площади питание подземных вод и, как след­ствие, сложную картину уровней последних. В качестве при­мера приведена мерзлотно-гидрогеологическая схема одного из участков Чульманского АдАБ (рис. 12). На схеме нанесены гидроизогипсы подземных вод мезозойского комплекса на ко­нец лета. Обращает внимание их сложная конфигурация, при­уроченность повышения уровней к разрывным нарушениям, к гипсометрически наиболее низкой периферии таликов или даже к подмерзлотной трещиноватой зоне в их обрамлении. Происходит это потому, что к этим участкам направлен весь


основной сток верховодки, собираемой по площади талика, и даже вод СТС, стекающих с мерзлых толщ, окружающих талик. К концу лета протаивание сезонного криогенного водоупо-ра приводит к более равномерному просачиванию вод по пло­щади дождевально-радиационных таликов. Осенью с прекра­щением атмосферного питания в высокопроницаемых зонах

Рис. 12. Мерзлотно-гидрогеологическая схема одного из междуречий Чуль- ; майского АдАБ (по С. Н. Булдовичу): 1 — аллювиальные отложения^ 2 \ разрывные нарушения, 3 — гидроизогипсы подземных вод мезозойского \ комплекса в условных высотах, 4 — граница таликов и мерзлых пород, 5 — скважины с фиксированным уровнем подземных вод (а), самоизлива- ' ющиеся (б), источники (в)

73*


вследствие большого расхода потоков вод происходит более быстрое падение уровня, чем в ненарушенных слаботрещинова­тых блоках. В результате к концу водно-критического периода создается картина, обратная приведенной на рис. 12: на участ­ках с наибольшей проницаемостью уровни вод становятся ниже, чем в окружающих их блоках.

Колебания уровней подземных вод обусловливают актив­ный воздухообмен в зоне аэрации рассматриваемых таликов: выдавливание воздуха в периоды поднятия уровней и засасы­вание его при их падении зимой. В их пределах формируется специфическое температурное поле. В CMC за счет привнося тепла летними дождями образуется положительная темпера­турная сдвижка. Ниже подошвы CMC наблюдаются сильно растянутые или нулевые градиенты температур (см. рис. 11), . обусловленные нисходящей фильтрацией дождевых вод и вер­ховодки, образующейся на сезонном криогенном водоупоре. И только вблизи поверхности водоносного горизонта градиен­ты температур увеличиваются, а ниже приобретают нормальные значения. Поток охлажденных в CMC просачивающихся вниз вод направлен противоположно потоку внутриземного тепла, в силу чего последнее идет на их нагревание. В верхней части зоны постоянного обводнения талика грунтовые воды движутся в сторону местных дрен — подрусловых таликов. Этот поток аккумулирует и снимает внутриземное тепло, вынося его к оча­гам местной разгрузки и образуя в долинах рек положительные температурные аномалии.

Признаками дождевально-радиационных инфильтрацион-.ных таликов являются сухие поверхности, часто с лесами пар­кового типа (сосновыми, лиственничными). Напротив, на огра­ничивающих их мерзлых толщах развиваются обычно влажные моховые покровы и угнетенные лиственные леса.

Подрусловые и пойменные инфильтрацион­ные талики являются второй наиболее распространенной категорией таликов, по которым осуществляется питание вод глубокого стока. Эти талики весьма характерны для районов со сплошным распространением ММП. Воды этих таликов кон­тролируют уровни и режим различных типов подземных вод подмерзлотного стока в массивах пород междуречий. Их соб­ственный режим находится в прямой связи с режимом поверх­ностных вод в водотоках.

Существенные различия имеют инфильтрационные талики под реками, в которых существует круглогодичный сток поверх­ностных вод или постоянный поток аллювиальных грунтовых, вод, и иод водотоками, исчезающими зимой, где грунтовый по­ток в аллювии срабатывается. В первых существует постоянное в течение года поглощение воды, и уровень ее испытывает не­большие колебания, измеряемые метрами. Во вторых поглоще­ние воды зимой полностью прекращается и уровень воды в та-


ликах резко падает. Падение его достигает в подрусловых инфильтрационных таликах, развитых в верховьях рек горных районов, в местах сильнотрещиноватых разрывных зон или выхода под руслами закарстованных карбонатных пород, от нескольких десятков до нескольких сотен метров (Калабин, 1960; Романовский и др., 1970). Важным в режиме таких та­ликов является следующее обстоятельство. Осенью, после пре­кращения стока воды в реке, падение уровня подземных вод в таликах опережает темп сезонного промерзания пород в рус­ле. В результате последние сохраняют открытую трещинова-тость и пористость, а лед образуется только на контактах обломков и в узких трещинах. Весной в силу высокой пустот-ности пород талые снеговые и речные воды, инфильтруясь и замерзая, заполняют льдом только часть открытых пустот, а породы сохраняют водопроницаемость. В дальнейшем проса­чивающиеся воды постепенно размывают и оттаивают лед, а фильтрационные свойства пород восстанавливаются.

Минимальная открытая пустотность /г, при которой поро­ды сохраняют водопроницаемость, а следовательно, вода с ну­левой температурой инфильтруется через мерзлую породу, определяется соотношением

где i — потенциальная льдистость, способная сформироваться за счет намораживания на минеральный скелет с отрицатель­ной температурой t просачивающейся воды; Со — объемная теплоемкость скелета, кДж/м3-°С (ккал/м3-°С); L — объемная теплота кристаллизации воды, 335 200 кДж/м3 (80 000 ккал/м3); В = 09 — коэффициент, учитывающий изменение объема при переходах вода — лед.

Сезонное промерзание пород в рассматриваемых таликах достигает нескольких метров. Падение уровня подземных вод в них вызывает засасывание холодного зимнего воздуха, уве­личивая мощность CMC. При инфильтрации поверхностных вод весной происходит защемление больших объемов воздуха и обогащение им подземных вод. В силу этого в местах раз­грузки происходит сильное выделение газов атмосферного про­исхождения. Заполнение водами осушенных зимой пород тали­ков происходит весной обычно очень быстро — в течение нескольких дней. Это определяет резкое возрастание дебитов источников в местах разгрузки (см. VIII.4).

В горных районах с суровым климатом и низкотемпера­турными ММП подрусловые инфильтрационные сквозные тали­ки с временным обводнением имеют на поверхности пород отри­цательные среднегодовые температуры, а сезонное промерза­ние в них является потенциальным (Общее мерзлотоведение, 1978). Их существование целиком обусловлено описанными

' "' ' ■ . 75


выше процессами фильтрации талых вод через высокопрони­цаемые сезонномерзлые породы. Это делает рассматриваемые талики весьма устойчивыми даже в очень суровых мерзлотных условиях Северо-Востока СССР, Северного Забайкалья, в вы­сокогорье Памира и Тянь-Шаня. При этом их распространение целиком контролируется геологическими условиями (см. VIII.3,, 4). Вместе с тем уменьшение фильтрационных свойств пород верхних частей таких таликов, например, за счет заиления при разработке россыпей, может вызвать их необратимое промер­зание (см. IX.5). Обнаружение подрусловых и пойменных ин-фильтрационных таликов при съемке представляет собой боль­шую сложность. Возможно это только на базе тщательного анализа геологической ситуации и путем постановки гидромет­рических и режимных наблюдений, геофизических исследований и т. д. Створы для наблюдения за 'режимом водотоков должны располагаться выше и ниже предполагаемых таликов, а наблю­дение проводится в периоды летней межени. В дальнейшем наличие таликов подтверждается геофизическими и буровыми работами.

Подозерные и ;н ф и л ь т р а ц и о « н ы е талики, как: сквозные, так и несквозные, приурочены к карстовым, тектони­ческим и другим озерам, донные отложения которых обладают хорошими водно-фильтрационными свойствами. Такие озера обычно находятся на поверхности плато, в горах, на высоких речных террасах, в условиях сплошных и прерывистых мерз­лых толщ. Например, инфильтрационные талики под карсто­выми озерами известны в Восточном Саяне, под озерами тек­тонического происхождения на северо-западе Сибирской плат­формы, под старичными и другими озерами на песчаной Бестях-ской террасе Лены вблизи Якутска. Часто описываемые озера являются бессточными, хотя в них впадают ручьи, собирающие воды с больших пространств. Их отличительной особенностью, позволяющей обнаружить под ними инфильтрационные талики, являются характерные деформации льда зимой. Вследствие: падения уровня воды в озере за счет ее инфильтрации в талик ледяной покров оседает и на нем появляются системы трещин,, идущих параллельно берегам, а иногда и радиальных.

Вода в большей части озер существует в течение всего года, и инфильтрационные талики обводнены постоянно. Однако встречаются талики, имеющие непостоянное обводнение. Вода в озерах зимой инфильтруется полностью. Озерный лед, часто с крупными воздушными полостями, ложится на грунт. В озер­ные понижения наметается снег. Слоистый лед и снег обычна предохраняют донные отложения от глубокого промерзания. Кроме того, последние обычно сохраняют фильтрационную спо­собность благодаря грубому составу и неполному заполнению пор льдом.




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