Подземные воды криолитозоны, их подразделение и характеристика. Проявления взаимодействия многолетнемерзлых толщ с подземными водами.

В результате неоднократных изменений климатической об­становки на протяжении плейстоцена и голоцена, сопровождаю­щихся оледенениями и общим похолоданием, значительные кри­огенные преобразования охватили верхнюю часть литосферы. Они распространились на огромные по площади и глубине части зем­ной коры, создавая особую гидрогеологическую обстановку. Спе­цифичность этой обстановки проявляется в том, что подземные воды сохранились лишь в таликах разного типа, ниже подошвы мерзлых толщ в зонах над- и межмерзлотного стока, а также в виде внутримерзлотных водопроводящих зон. Остальная часть гид­рогеологического разреза под влиянием сильного внешнегоохлаждения превратилась в криогенные водоупоры.

Для территории криолитозоны по отношению к криогенным водоупорам выделяют над-, меж-, внутри- и подмерзлотные под­земные воды.

 

Надмерзлотные воды подразделяются на две разновидности. Это временно существующие воды сезонноталого слоя и постоянно существующие воды несквозных таликов.

Надмерзлотные воды сезонноталого слоя существуют исключи­тельно в летнее время. Это трещинно-поровые, поровые и тре­щинные воды в четвертичных отложениях, корах выветривания и обнажающихся коренных породах. Профиль их распространения соответствует положению поверхности мерзлых пород и подчиня­ется особенностям рельефа. Глубина оттаивания и мощность гори­зонта обводнения зависят от состава пород и увеличиваются с севера на юг.

Питание вод сезонноталого слоя происходит за счет атмо­сферных осадков, конденсации водяных паров, таяния снежни­ков и др. Большое значение в этом процессе играет гольцовый лед в грубообломочных образованиях. Формирование такого льда осу­ществляется весной при просачивании и замерзании в крупнооб­ломочных мерзлых породах талых снеговых вод.

Рассматриваемые воды имеют преимущественно низкую ми­нерализацию, гидрокарбонатный состав с переменным соотно­шением катионов. Они обогащены кислородом, гумусовыми кис­лотами и органическими веществами.

Как источник водоснабжения этот тип вод не представляет интереса из-за короткого периода существования, непостоянства в режиме обводнения, предрасположенности к загрязнению и неблагонадежности вследствие этого в санитарном отношении.

Надмерзлотные воды несквозных таликов объединяют все типы скоплений подземных вод, которые постоянно существуют в те­чение года у верхней границы криолитозоны. Это воды в таких таликах, как дождевально-радиационные, под- и прирусловые, подозерные, а также напорно-фильтрационные субаэрального подтипа.

Воды дождевально-радиационных таликов развиты главным образом на юге криолитозоны, образуются за счет дождевых и талых вод, а также конденсации водных паров воздуха. Характер­ны резкие колебания уровней подземных вод, вызванные нерав­номерностью выпадения осадков разной интенсивности. По хи­мическому составу они соответствуют водам атмосферных осадков и сезонноталого слоя и характеризуются малой (до 0,1 г/л) минерализацией.

Воды под- и прирусловых таликов представляют собой гид­равлически единые грунтовые поровые воды в рыхлых долинных отложениях, а также трещинные воды в подстилающих талых скаль­ных и полускальных породах. Эта категория подземных вод явля­ется наиболее распространенной в области развития многолет­немерзлых пород и имеет важное практическое значение для орга­низации временного и постоянного водоснабжения. Питание осуществляется за счет поверхностных водотоков, пополняемых атмосферными осадками и водами сезонноталого слоя, а также подземными водами подмерзлотного стока в результате их напор­ной субаквальной разгрузки. Химический состав соответствует водам поверхностных водотоков.

Воды подозерных таликов формируются на различных элементах рельефа под озерами. Химический состав этих вод близок к соста­ву водоемов. Это поровые, порово-пластовые и трещинные воды в подстилающих рыхлых и слаболитифицированных кайнозойских отложениях, а также коренных породах. В промерза­ющих озерных котловинах, под аласами, усыхающими и промерза­ющими озерами вследствие процессов криогенной метаморфизации подземных вод их минерализация может достигать 20—80 г/л. Водам несквозных подозерных таликов нередко характерен зас­тойный режим и ограниченные запасы.

Воды напорно-фильтрационных несквозных таликов распрос­транены относительно редко, встречаясь на участках мощной (бо­лее 200—300 м) криолитозоны с относительно высокими (до —3...—5°С) среднегодовыми температурами пород. Движение под­земных вод этого типа происходит внутри многолетнемерзлых толщ по меж- и внутримерзлотным трубам и каналам. Это трещинные, трещинно-карстовые и трещинно-жильные воды с интенсивным характером водообмена. Их разгрузка осуществляется через нисходящие источники подземных вод, дающие зимой мелкие и сред­ние, реже крупные наледи. Питание атмосферное, а также за счет поверхностных вод сезонноталого слоя. Обычно это пресные воды, часто используемые для водоснабжения объектов со сравнитель­но небольшим водопотреблением.

Подземные воды сквозных таликов являются важным звеном в системе существующего водообмена между поверхностными во­дотоками и водоемами, несквозными таликами и водами более глубоких горизонтов и комплексов у нижней границы мнолетне-мерзлых толщ

 

Межмерзлотные воды характерны для криолитозоны двухэтаж­ного строения и находятся между верхним (голоценовым или со­временным) и нижним (плейстоценовым или «реликтовым») ее криогенными этажами. Рассматриваемые воды обычно имеют гид­равлическую связь с другими (над- и подмерзлотными) подзем­ными водами.

 

Внутримерзлотные воды ограничены со всех сторон мерзлыми породами. Это редко встречаемая категория подземных вод, свой­ственная интенсивно промерзающим гидрогеологическим струк­турам. Как правило, такие подземные воды выключены из водо­обмена.

 

Подмерзлотные воды являются водами первого от подошвы мер­злой толщи водоносного горизонта, комплекса, зоны трещиноватости.

Подземные воды подмерзлотного стока существуют у подошвы многолетнемерзлых толщ и их влияние в значительной мере ска­зывается па криогенном строении и мощности последних. По ус­ловиям существования это поровые, пластовые, трещинные, трещинно-жильные, карстовые и другие типы подземных вод, кото­рые являются характерной принадлежностью криолитозоны.

По отношению к подошве мерзлой толщи подмерзлотные воды могут быть напорными контактирующими (соприкасающимися с мерзлыми породами) и не контактирующими (отделенными oт мерзлых талыми породами). По температурному признаку подмерз­лотные пресные и слабоминерализовапные воды имеют, как пра­вило, положительные температуры, рассолы (криопэги) — отри­цательные. По химическому составу пресные воды различаются в зависимости oт типа вмещающих пород В большинстве случаев для пресных вод они гидрокарбонатные кальциевые или натриево-кальциевые, для соленых — хлоридно-нафиевые или сульфат-но-хлоридные натриево-кальциевые. Подземные воды неконтактирующего типа могут быть напорными (под водонепроницаемы­ми талыми породами) или иметь свободную уровенную поверх­ность (под водопроницаемыми талыми породами). В процессе из­менений климатической обстановки и неоднократного подъема и опускания подошвы многолетнемерзлых пород широко развиты пространственно выдержанные трещиноватые зоны криогенного дезинтегрирования, обладающие повышенной обводненностью.

 

Воды сквозных таликов составляют особую категорию подземных вод криолитозоны, объединяющую в единую гидравлическую си­стему все (за исключением внутримерзлотных вод) перечислен­ные типы подземных вод.

 

Взаимодействие подземных вод и многолетнемерзлых пород су­щественно определило особенности формирования криолитозо­ны и преобразование всех категории подземных вод. При этом вода, отдавая свою тепловую энергию мерзои породе, стремится вывести ее из этого состояния, а мерзлые породы, наоборот, по­глощая тепловую энергию воды, стремятся перевести ее в лед. Существующая в настоящее время криолитозона является произ­водной этого сложного, разнонаправленного процесса.

В результате такого взаимодействия произошло частичное или полное промерзание водоносных горизонтов, комплексов и зон трещиноватости.

 

На значительную глубину разреза, а кое-где и полностью они выключились из сферы природного кругооборота воды.

 

Уменьшились емкости водовмещающих пород и простран­ственно сузилась сфера циркуляции подземных вод. При этом для верхней части литосферы стало характерным разобщение ранее единых гидродинамических систем.

 

Нарушились взаимосвязи в из­начально существующих водоносных горизонтах, комплексах, зо­нах трещиноватости и изменились направленность и интенсив­ность движения подземных вод у подошвы мерзлоты.

 

Были сформированы ярусы мерзлых (со льдом), морозных (без льда) и охлажденных (с криопэгами) пород По их соотношению и сочетанию в вертикальном разрезе на определенных участках литосферы могут быть одно-, двух- и даже трехъярусные криоген­ные толщи.

 

В измененных при промерзании гидрогеологических структурах создаются аномально высокие напоры. При протаивании гидрогеологических структур в периоды потеплений возникни зоны аномально низ­ких напоров.

 

В результат взаимодействия подземных вод с многолетнемерзлыми водоупорами их изначально пресный состав претерпел крио­генный метаморфизмСуть его в том, что в процессе перехода воды в лед часть соли выпадает в осадок. В промерзающем растворе увеличивается содержание легкорастворимых компонентов и он отжимается растущими ледяными включениями в нижнюю часть разреза, способствуя криогенному концентрированию. При по­теплениях же когда происходит деградация криогенных водоупо­ров, не все сочи, выпавшие в осадок, переходят в раствор. В ре­зультате в восстанавливаемых оттаиванием водоносных системах происходит криогенное опреснение подземных вод.

 

Формирование криогенных водоупоровсказалось на появлении отрицательнотемпературных соленых вод (криопэгов), обуслови­ло формирование у подошвы многолетнемерзлых толщ трещиноватых зон криогенного дезинтегрирования с повышенной обвод­ненностью.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: