Основы криогенеза литосферы - Романовский Н.Н.
ISBN 5—211—02379—X
Скачать (прямая ссылка):
При разведочном бурении и эксплуатации открытых карьеров и шахт, достигших горизонтов и трещиноватых зон с крио-пэгами, производится откачка для понижения их уровня. Утилизация, складирование и захоронение этих вод, отрицательно влияющих на природную среду, обычно являются сложной и дорогой проблемой. Попытки создать на севере Сибирской платформы около водопонижающих скважин пруды-накопители часто приводят к неудаче — невозможности удержать в них рассолы. Эти рассолы проникают в массив MMП с неполным заполнением пустот льдом, используя последние как пути просачивания, постепенно растворяя лед, инфильтруются и уходят из накопителя, разгружаясь в днищах долин. Они поступают в открытые водотоки, засоляя их и делая непригодными для обитания.
Питание артезианских вод осуществляется как внутри рассматриваемых структур, на непромороженных площадях или на юге АБ, где мерзлота отсутствует, на щитах и других выступах складчатого основания, так и вне их пределов, на территории их горного обрамления. Воды из внешних областей переливаются в бассейн по системам потоков подземных и поверхностных вод. B зоне перелива в некоторых АБ происходит образование наледей за счет вод, выходящих на поверхность при уменьшении проницаемости пород и гидравлических уклонов,, при сужении подземных потоков по сравнению с горно-складчатыми областями. На южной периферии Яио-Колымского АБ известны огромные древние наледные поляны, свидетельствующие об активном наледеобразовании в прошлом, при скромных размерах современных наледей. B северной геокриологической зоне питание артезианских вод практически не происходит из-за гипсометрически низкого положения уровня вод в под-русловых таликах крупных рек и отсутствия сквозных таликов под малыми реками.
Сток артезианских вод осуществляется только в верхних ярусах чехла и происходит очень медленно. Чаще всего он сосредоточен вдоль основных дрен — крупных водных артерий», таких как Обь и Енисей в Западно-Сибирской артезианской области, Вилюй, Алдан и Лена в Якутском АБ. B гидрогенные-подрусловые талики этих рек осуществляется и разгрузка артезианских вод. На территории Восточно-Сибирской артезиан
258
ской области, где широко представлены рассолы, их разгрузка в подрусловые талики рек Вилюя, Олекмы, Лены и их притоков создает мощные гидрогеохимические аномалии в грунтовом и поверхностном потоках вод. Особенно сильно повышается соленость этих вод в зимнее время, когда поверхностное питание отсутствует. В днище Лены, в верхнем ее течении, ниже мест выхода соленых вод в аллювии зимой вода не пригодна для питья. А в небольших притоках этой реки вода даже в летнюю межень имеет соленость более 10 г/л. Известна и суб-аэральная напорная разгрузка отрицательно температурных рассолов по разрывным зонам в днищах малых рек и логов.
На севере Западно-Сибирской плиты в новейших структурах поднятий, в ядрах которых выходят слабосцементированные кремнисто-глинистые породы палеогена, существуют следы разгрузки в виде крупных гидролакколитов, достигающих высоты 25—30 и диаметра 250—400 м. Сульфатно-натриевый состав льда ядер гидролакколитов, наличие в них йода и брома свидетельствуют о глубинном происхождении вод, создавших эти образования, многие из которых находятся в состоянии разрушения (Экзогеодинамика Западно-Сибирской плиты, 1986). Помимо разгрузки на континенте происходит и субмарииная разгрузка артезианских вод на арктическом шельфе, изученная слабо.
Аномально низкие давления артезианских подмерзл о т н ы х в о д являются характерной особенностью ряда АБ платформ, обусловленной их криогенезом. Наиболее ярко эта особенность проявляется в Якутском АБ. Здесь в водоносных комплексах нижней юры, верхней юры и нижнего мела воды обладают аномально низкими пластовыми давлениями. Пьезометрические уровни пресных подмерзлотных вод устанавливаются в скважинах не только ниже уровня воды в Лене, но и ниже уровня Мирового океана. Водоносные горизонты изолированы от поверхности мерзлой толщей мощностью 250 м и более. Области их возможного питания полностью проморожены; снизу они подстилаются мощной толщей пород преимущественно глинистого состава. Ниже залегают карбонатные породы кембрия, содержащие артезианские воды с нормальными напорами. Мерзлые толщи локально прерваны таликами под термокарстовыми озерами и руслом Лены. В их вертикальном разрезе преобладают глинистые породы, в которых установлено слабое нисходящее движение воды. Это, в частности, обусловливает глубокое проникновение температурных колебаний ниже днища озер в донные илистые осадки, обладающие низкой температуроводностью. Вблизи таликов дефицит напоров артезианских вод ниже, чем на удалении от них. Все это свидетельствует о пополнении артезианских вод за счет поверхностных источников и нестационарном состоянии системы.
По данным В. Т. Балобаева (1991), мерзлые толщи этого региона нестационарны и протаивают снизу. Верхнемеловые от
9*
259
ложения плотностью 1,6—1,9 г/см3 и влажностью 15—23% протаивают со скоростью- 1 см в год, а плотностью 2,0—2,5 г/см3 и влажностью 5—13% —на 1,2 см в год. При таком протаивании за счет перехода подземного льда в воду на площади 1 км2 освобождается соответственно 350 и 260 м3 объема. Для всей площади АБ, где идет протаиваиие снизу и существуют дефициты напора, ежегодно освобождается примерно 30 млн м3 объема. Последнее служит причиной понижения пластовых давлений артезианских вод в достаточно изолированных под-мерзлотных горизонтах. В разных частях структуры дефицит неодинаков. Пьезометрический уровень воды наиболее низкую абсолютную отметку имеет в Намской опорной скважине (—134,4 м), находящейся в центре структуры; к ее периферии он повышается. Различие дефицита давлений объясняется неодинаковой скоростью оттаивания в разных частях структуры, обусловленной различием тепловых потоков. С. М. Фотиев показал, что наиболее низкие уровни свойственны тем частям структуры, где в подмерзлотном горизонте существуют наибольшие градиенты температур и qB3. Таким образом, в рассматриваемых подмерзлотных горизонтах происходят разнонаправленные процессы: с одной стороны, деградация ММП, освобождение объема, способствующие падению давления; с другой — идет просачивание влаги через талики сверху и, видимо, медленная фильтрация снизу через подстилающий литоло-гический водоупор. При этом поступление воды в изолированные промерзанием артезианские слои на настоящем этапе меньше, чем свободный объем, образующийся при деградации мерзлых толщ.
