НА МЕРЗЛОТНО-ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ

Влияние динамики мерзлотных условий. Динамика разви­тия ММП неодинаково влияет на гидрогеологические условия

■188

в гидрогеологических массивах и артезианских бассейнах, вхо­дящих в ГСО. В ГМ, ГАМ а иногда и АдАБ динамика мерзлот­ных условий в прошлом и их современное состояние сказывают­ся в первую очередь на наличии зон криогенной дезинтеграции, их мощности и положении в разрезе. В указанных ГГС, сложен­ных сильно литифицированным^и породами, инерционность мерз­лых толщ, обладающих в целом невысокой льдистостью, неве­лика по сравнению с АБ, чехол которых сложен кайнозойскими отложениями. Поэтому мощности ММП, их температуры в ГМ находятся (в относительном соответствии между собой. Здесь отсутствуют реликтовые (и двухслойные ММП и поэтому редко встречаются надмерзлотные воды радиационно-тепловых тали­ков и межмерзлотные воды. В соответствии с зональностью и высотной поясностью с юга на север и от подножий гор к их вершинам возрастают сплошность распространения и мощности мерзлых толщ. В этих же направлениях уменьшаются число и мощность обводненных зон криогенной дезинтеграции. В преде­лах северной геокриологической зоны в КГМ и КНБ обычно су­ществует только одна обводненная зона непосредственно у по­дошвы ММП. Остальные находятся в разрезе мерзлых толщ. Около южной границы криолитозоны и вне ее пределов неред­ко существует несколько водоносных зон криогенной дезинте­грации (до 3—5).

В межгорных АБ и АдАБ влияние истории развития и дина­мики мерзлых толщ на современные гидрогеологические условия проявляется в целом сходно с АБ платформенного типа (см. VII. 4). В связи с высокой инерционностью льдистых кай­нозойских отложений, входящих в состав чехла многих межгор­ных АБ, здесь часто наблюдается несоответствие современных температурных условий ;и мощностей мерзлых толщ, особенно в пределах северной зоны. Однако более высокие тепловые пото­ки в межгорных областях (особенно в рифтовых областях, где мощность осадочного чехла впадин наибольшая) по сравнению с платформами делают эти несоответствия менее выразительны­ми. Реликтовые и двухслойные мерзлые толщи и межмерзлот­ные воды в межгорных АБ (АдАБ) достоверно не известны и не изучены, хотя имеется много непроверенных данных о том, что они встречаются во впадинах байкальского типа (в Прибайкаль­ской ГСО) и северных впадинах ГСО Дальнего Востока.

Следы криогенной метаморфизации вод и явления, связан­ные с высокой степенью изоляции горизонтов и линз подзем­ных вод в результате динамики мерзлых толщ, в межгорных АБ (АдАБ) не встречены. Скорее всего для их появления и со­хранения обстановка мало благоприятна в связи с достаточно интенсивным водообменом, особенно на этапах деграда­ции ММП.

Влияние новейшей тектоники. При изучении подземных вод и ММП горных областей Северо-Востока СССР П. Ф. Швецов

(1951) и А. И. Калабин (1960) обратили внимание на роль раз-рьивной тектоники в формировании шдрогеологических условий этой территории. Они подчеркивали, что наиболее активными .в гидрогеологическом отношении являются новейшие и омоло­женные разломы. В силу вызванной новейшими движениями вы­сокой трещиноватости и водопроницаемости пород эти разло­мы контролируют местоположение подрусловых и пойменных инфильтрационных таликов. В условиях сплошного распростра­нения ММП по ним под реками идет питание подземных вод глубокого стока (см. IV. 3). Эти разломы служат важными пу­тями движения подмерзлотных вод; с ними связаны очаги раз­грузки .последних. Таким образом они существенно влияют на местоположение напорно-фильтрационных таликов и связан­ных с ними наледей подземных вод. iB суровых мерзлотных ус­ловиях наледи часто располагаются вдоль новейших и омоло­женных разломов, образуя так называемые наледные линии. На­пример, гигантская наледная линия протягивается вдоль Момо-Селенняхской тектонической впадины.

Выделяются также наледные узлы — места наибольшего сосредоточения наледей, 'приуроченные к периферии горных массивов и межгорным тектоническим впадинам. Ана­лиз наледных узлов в пределах межгорных АдАБ сплошного глубокого промерзания и КПАБ показывает, что напорно-филь^ трационные талики и наледи располагаются как бы по углам решетки, образуемой пересечением продольных и поперечных разломов, ограничивающих структуры и разрывающих их чехол. Таким образом расположены наледи в наледных узлах Кыра-Нехаранском (Селенняхский КПАБ) (см. рис. 28) и рек Сакын-джа-Тарынг-Юрях (Уяндинский КПАБ), а также в Нахатском наледном узле, находящемся в районе сочленения Селеннях-ской и Момской структур. Характерно, что в местах разрывных нарушений мощность ММП сокращена по сравнению с ограни­ченными ими блоками. В этом проявляется контроль разрывной тектоникой мощностей ММП и путей движения вод подмерзлот-ного стока. В напорно-фильтрационных таликах, приуроченных к разрывам в кайнозойском песчано-глииистом чехле указанных АдАБ и КПАБ, восходящие подземные воды двигаются, пере­секая пласты, в узких щелеобразных таликах. Они приобрета­ют специфический порово-жилыный характер. Происходящие сей­час но'вейшие подвижки обусловливают миграцию таликов и на­ледей (см. IV. 3, V. 7), их исчезновение и новообразование — явления, типичные для ГСО, испытывающих новейшие движе­ния и сейсмически активных.

Очень протяженные наледные линии, пересекающие доли­ны многих рек или расположенные у подножий хребтов, суще­ствуют в Байкальской ГСО. Исследованиями К. А. Чернявской установлено, что наибольшее количество наледей концентриру­ется в рифтовой зоне на участках пересечения северо-восточных

рифтообразующих разломов с разломами субширотными, конт­ролирующими эпицентры землетрясений.

О. Н. Толстихин, анализировавший распределение нале­дей подземных вод на Северо-Востоке СССР, установил, что ин­тенсивность водообмена в криогидрогеологических структурах этого региона и развитие наледей находятся в прямой зависимо­сти от активности и контрастности новейших движений. При глубоком многолетнем промерзании различия в составе пород водоносных горизонтов, комплексов и трещинных зон отодвига­ются на второй план по (Сравнению с влиянием степени распро­странения и активности но:вейших дислокаций. Наибольшая ин­тенсивность водообмена свойственна районам с резко диффе­ренцированными новейшими движениями. Аналогичные законо­мерности влияния новейших движений на наледи характерны и для других районов. Например, К. А. Чернявской установлено, что в Байкальской рифтовой зоне самые крупные наледи приу­рочены к глубоким тектоническим впадинам и к поднятиям, для которых характерны максимальные амплитуды новейших дви­жений.

В ГСО СеверонВостока СССР при одинаковой новейшей ак­тивности породы по водообильности располагаются в ряд: пале­озойские известняки, кайнозойские и верхнемезозойские эффу-зивы, терригенные и вулканогенно-осадочные отложения мезо­зоя !и палеозоя. Наименее водоносны метаморфические и интру­зивные породы.

Наибольшая интенсивность водообмена и широкое развитие больших и гигантских наледей в горных районах Северо-Восто­ка характерны для районов новейшей тектонической активиза­ции, сложенных карбонатными закарстованными породами па­леозоя (Афанасенко, Неймарк, 1977). В такой обстановке соз­даются наиболее благоприятные условия для существования подрусловых инфильтрационных таликов в КГМ и БКВ с мощ­ными низкотемпературными ММП и для развития карста по этим таликам и в подмерзлотных горизонтах (см. VI. 5).

В районах с интенсивными новейшими движениями часто наблюдается несовпадение поверхностных и подземных водо­разделов и перетекание подземных вод из криотадрогеологиче-ских структур, принадлежащих одной системе рек, в структу­ры, относящиеся к другой системе (рис. 44). Основными путя­ми, по которым происходит перетекание вод, служат раскры­тые разломы. Следствием этого являются повышенная налед-ность структур, в 'которые направлен подземный сток, и низкая наледность структур, из которых происходит перетекание под­земных вод. В последних обычно отсутствуют напорно-фильтра-ционные талики и крупные наледи подземных вод. Особенно яр­ко это проявляется, если перераспределение происходит в сис­темах, включающих КГМ и межгорные АБ. В гипсометрически выше расположенном АБ и на обращенном к нему склоне КГМ

распространены только небольшие наледи грунтовых вод, В то же время в параллельном ему, но гипсометрически ниже распо­ложенном межгорном АБ и в основании склона КГМ, обращен­ного к последнему, развиты многочисленные большие и гигант­ские наледи вод глубокого стока.

Рис. 44. Схема несовпадения поверхностных и подземных бассейнов стока в ГСО в условиях дифференцированных новейших движений: / — аллювиальные галечники (а) и пески (б); 2 — озерные и болотные гли­нистые отложения; 3 — сложно дислоцированные и закарстованные кар­бонатные породы; 4 — разрывные нарушения подвижные (а) и стаби­лизировавшиеся (б); 5 — зоны периодического (а) и постоянного (б) обводнения пород и их границы; 6 — ММП и их границы; 7 — направ­ления движения подземных вод в зонах периодического (а) и постоян­ного. (б) обводнения; 8 — восходящий источник и граница гидрогеоген-ного напорно-фильтрационного талика на поверхности; 9 — наледь; 10 —■ направления движения тектонических блоков (размер стрелок отражает относительную величину подвижек)

Перераспределение подземного стока характерно для крио*' гидрогеологических структур Байкальской рифтовой зоны. На Северо-Востоке СССР усиленное поступление подземных вод, происходит со стороны группы КГМ и криогенных ГГС межгор­ных впадин горной области Черского в сторону Момо-Селениях-ской тектонической впадины. Последняя представляет сложное сочетание межгорных АБ глубокого промерзания и КПАБ. Боль­шинство исследователей (П. Ф. Швецов, А. И. Калабин^ О. Н. Толстихин, В. Е. Афанасенко и др.), изучавших наледи: этой территории (см. V. 6, 7), указывают, что объем подземной воды, расходующейся зимой на их образование, не может быть-

обеспечен за счет водосборных площадей стекающих в нее рек и очаги питания подземных вод находятся вне их бассейнов.

Таким образом, роль новейшей тектоники особенно сущест­венна в распространении инфильтрационных и напорно-филь-трационных таликов, в контроле'подземного стока, © негавпаде* нии бассейнов поверхностного и подземного стока и перерас­пределении подземных вод между криогидрогеологическими структурами. Она наиболее ярко проявляется в условиях рас­пространения сплошных низкотемпературных мощных ММП, когда подчас новейшие и омоложенные разломы являются един­ственными водоносными трактами, контролирующими питание, сток и разгрузку подземных вод.

Уменьшение суровости мерзлотных условий приводит к ос­лаблению влияния новейших дислокаций на формирование спе­цифических черт криогидрогеологических структур в ГСО. Про­исходит это из-за того, что при уменьшении мощности и сплош­ности ММП ниже последних в КГМ (КГАМ) появляются тре­щиноватые водоносные зоны экзогенного происхождения (см. VI. 1,2), сток по которым приобретает важное значение. Та­лики в межгорных АБ (АдАБ) бывают приурочены к выходам пластов водопроницаемых пород и т. д. Все это не ликвидирует, но затушевывает гидрогеологическую роль новейшей тектоники.

Влияние оледенений. Значительная часть горных сооруже­ний несет следы крупных плейстоценовых оледений. Во многих горных районах ледники развиты и в настоящее время. Ледни­ки как подвижные скопления поверхностных льдо'в, чутко реа­гирующие на изменения климата, оказывают существенное вли­яние на гидрогеологические условия ГСО. Влияние это много­образно и еще недостаточно изучено, поэтому ниже будут крат­ко изложены только его главные аспекты.

Ледники аккумулируют большое количество твердых ат­мосферных осадко;в, которые превращаются в фирн и лед, сме­щаются вниз по уклону. Попадая в зону абляции, льды тают, увеличивая летом речной сток и способствуя тем самым форми­рованию грунтово-фильтрационных таликов. Осенью талые во­ды частично идут на наледообразование, но с прекращением по­верхностного таяния их поступление прекращается. Ниже «хо­лодных» ледников, в ложе которых залегают многолетнемерз-лые породы, в грунтово-фильтрационных таликах, лишенных питания, осенью, и зимой происходят постепенная сработка грун­товых вод и прекращение наледообразования. При этом период роста наледей грунтовых вод, очень короткий (1—1,5 мес) для-приледниковых наледей, постепенно увеличивается вниз по лед­никовым долинам. В этом же направлении возрастают и разме­ры наледей. Такая картина характерна, например, для ледни­ковых районов Северо-Востока СССР (гор Сунтар-Хаята, хреб­та Черского, Буордахской горной группы).

В «теплых» ледниках, породы ложа которых находятся в та-

лом состоянии, происходит донное таяние льда. В отличие or сезонного таяния с поверхности донное таяние ледников идет непрерывно в течение года. Талые воды в гляциогенных таликах, ((см. IV. 2) могут инфильтроваться ib трещиноватые породы ГМ по разрывным нарушениям, обеспечивая постоянное питание вод глубокого подмерзлотного стока, двигаться по подледным каналам или фильтроваться по донной морене и флювиюгляци-альным отложениям. Зимой талые поверхностные и грунтовые воды ниже ледников образуют приледниковые наледи, описан­ные А. П. Горбуновым, Л. Г. Бондаревым и другими на Тянь-Шане и Памире. Часть талых вод питает в водно-критический период грунтово-фильтрационные талики в аллювиальных <п флювиогляциальных отложениях ледниковых долин, обеспечи­вая наледообразование в течение всей зимы.

Таким образом, ледники выполняют роль источника и регу­лятора питания подземных вод, влияя на режим наледообразо-вания.

Динамика горных ледников (увеличение или сокращение размеров оледенения, стадийность этих процессов) .воздейству­ют на (рельеф горных районов, особенно ледниковых долин. Они обусловливают аккумуляцию в них ледниковых и флювиогляци­альных отложений преимущественно грубообломочного состава. В ледниковых долинах в результате экзарационной (и аккуму­лятивной деятельности ледников образуются переуглубленные участки, разделенные между собой 'выступами коренного ло­жа — ригелями. Грубообломочные отложения, заполняющие эти переуглубления, — хорошие коллекторы вод. Благодаря вы­соким фильтрационным свойствам и большому 'количеству филь­трующихся через них вод они сохраняются в талом состоянии даже в весьма суровых мерзлотных и 'климатических условиях. Этому же часто способствует специфический режим наледооб-разования. Выступы коренного ложа создают подпор потоку грунтовых вод. Летом эти воды в нижнем конце переуглублен­ного участка долины трансформируются в поверхностный водо­ток, а зимой они образуют наледь, перекрывающую грубообло­мочные отложения и препятствующую их промерзанию (см. V. 4)..

В плейстоцене площадь горных оледенений была 'сущест­венно больше современной. В период деградаци/и оледенения от­ступающие ледники оставляли за собой в долинах систему пере углублений, выполненных грубообломочньими отложениями ъ представляющих собой цепочку бассейнов грунтовых вой. С эти­ми бассейнами связана система наледей, образующих как бы «лестницу» за отступающим ледником. При сокращении разме­ров ледников сильно уменьшалось, а ири полном исчезновении прекращалось ледниковое питание рек и грунтовых вод в доли­нах. Наиболее удаленные от ледника бассейны этих вод, лишен­ные осенью и зимой питания, перемерзали, оставляя как свиде­тельство своего былого существования древние наледные поля-

ны. Такие реликтовые наледные поляны распространены по пе­риферии Буордахского горного массива в Верхояно-Колымской ГСО. Вверх по долинам они сменяются «лестницей» наледных полян, частично и полностью покрываемых наледями грунто­вых вод.

Весьма вороятно, что под многими из описанных бассеино1в по разломам существуют сквозные инфильтрационные талики, по (которым происходит питание вод глубокого подмерзлотнога, стока. В таких условиях грубо-обломочные ледниковые, водно-ледниковые и аллювиальные от* ложения в ледниковых переуг­лублениях выполняют роль про­межуточных коллекторов подзем­ных вод. У подножия горных со­оружений эти же отложения яв­ляются промежуточными коллек­торами при разгрузке напорных вод глубокого стока.

Флювиогляциальные отложе­ния в днищах межгорных впа­дин служат иногда хорошими коллекторами грунтовых вод. В Чарском АдАБ Прибайкаль­ской ГСО известен массив песча­ных флювиогляциалшых отло­жений под названием урочище «Пески», где существует сис­тема дождевально-радиационных таликов и происходит накопление грунтовых вод. Эти воды раз­гружаются по периферии масси­ва, образуя наледи. По своему характеру и происхождению этот бассейн грунтовых вод, види­мо, похож на криогенные бассейны-потоки в долинах Лены и Вилюя, описанные выше (см. VI. 4).

Ледниковые озера нередко являются очагами питания под­земных вод. Как установлено В. Е. Глотовым, питание в Ана­дырском АБ сплошного промерзания на Чукотке происходит по южной периферии бассейна, где под глубокими ледниковыми озерами существуют инфильтрационные талики (рис. 45). Су­ществование в недавнем геологическом прошлом ледников, по­ставлявших большое количество пресных вод, накопление ими грубообломочных отложений с высокими фильтрационными свойствами, образование глубоких ледников озер с инфильтра-ционными таликами — всё это способствует формированию в межгорных АБ мощной зоны пресных вод, даже в тех случа-

ях, когда последние находятся на небольших высотах вблизи -морских побережий, и в периоды трансгрессий затапливались частично морем.

Влияние морских трансгрессий и регрессий на криогидро-гео логические структуры ГСО прослеживается в относительно узкой полосе вдоль побережья Полярного бассейна, Берингова •и Охотского морей. В ряде КГМ и ВБ ниже мерзлых толщ раз­вита зона криогалинных вод. Мощность ее изменяется от первых десятков до нескольких сот метров. По данным Н. Г. Обермана, на севере Пайхойского КГМ ее мощность составляет 800 м, а нижняя граница примерно в 40 км от пролива Югорский Шар находится на глубине 900 м. Вблизи моря в Хараелахском КГМ (северная оконечность Верхоянского хребта) мощность яруса криогалинных вод достигает 300—400 м при мощности криоли-тозоиы 600—700 м. На Чукотке эти мощности сокращаются со­ответственно до 100—200 и 200—300 м и менее.

Состав криогалинных вод обычно близок к морской воде, хотя вблизи контакта с мерзлыми породами иногда сохраняют­ся следы криогенной метаморфизации (см.Л1. 4). В мерзлой зоне таких КГМ трещины в породах заполнены пресным и со­лоноватым льдом и кристаллами мирабилита. С практической точки зрения важно, что при проходке шахт до контакта мерз­лых пород и криогалинных вод просачивание последних в гор­ные выработки вызывает растворение подземного льда и мира­билита в трещинах и постоянное увеличение водопритоков до ве­личин, характерных для талых массивов. В разломных зонах притоки бывают катастрофическими, так как обычно юрйога -линмые воды -в КГМ гидравлически связаны с морскими, поэто­му запасы их неограничены. Это осложняет борьбу с ними при проходке в шахтах, находящихся ©близи морского побережья.

В условиях высокотемпературных (выше —3°) сплошных и прерывистых мерзлых толщ на морских террасах, примыка­ющих к КГМ и сложенных крупнообломочными отложениями, происходит 'иногда накопление линз пресных вод, подстилаемых солеными морскими водами. Питание пресных грунтовых вод в морских песчано-гравийно-галечных отложениях происходит за счет надмерзлотных вод СТС, поверхностных и аллювиальных вод, стекающих со стороны горного массива. Линзы таких вод мощностью до нескольких метров были обнаружены А. Я. Стре-мяковым на побережье Чукотки.

Влияние морских трансгрессий и регрессий моря на меж­горные АБ в целом очень сходно с описанным для платформ (см. VI. 4). Сейчас во многих АБ Чукотской ГСО вблизи моря ниже мерзлых толщ развиты кроиогалинные воды. Вместе с тем мерзлотно-геологические условия этих структур часто благопри­ятствуют замещению криогалинных артезианских вод лресны-. ми. Поступление последних происходит за счет перелива из со­пряженных КГМ и ВБ, питания по подозерным и подрусловым

196

таликам. Как следует из работ В. Г. Глотова, этот процесс ак­тивнее протекает в АБ, которые в прошлом подвергались оле­денениям, в силу чего на их периферии распространены ледни-■новые озера, а в чехле много грубообломочных пород с высоки­ми фильтрационными свойствами. Разгрузка подмерзлотных вод таких АБ осуществляется обычно под морем.

Поиск по сайту: