Основные типы подземных вод области распространения ммп

Первая классификация подземных вод области распростра­нения ММП была предложена в 1941 г. Н.И. Толстихиным, кото­рым по условиям залегания подземных вод относительно толщи многолетнемерзлых пород были выделены: надмерзлотные, меж- мермотные и подмерзлотные подземные воды. Во всех последую­щих классификациях представления Н.И. Толстихина главным образом уточнялись и детализировались. Н.Н. Романовский в 1966 г. предложил подразделять подземные воды в многолетне­мерзлых породах на пять типов: надмерзлотные, межмерзлотные, внутримерзлотные, подмерзлотные и воды сквозных таликовых зон. В настоящее время именно это подразделение обычно ис­пользуется при характеристике типов подземных вод области рас­пространения ММП.

Условия залегания перечисленных типов подземных вод и их взаимодействие с многолетнемерзлыми породами показаны на рис. 12.2.

+ +

НИ⁴ Ш:

Рис. 12.2. Схема залегания различных по отношению к ММП типов подземных вод (по Н.Н. Романовскому, 1983): А — надмерзлотные воды СТС; Б — воды сквозного дождевально-радиационного талика; В — надмерзлотные воды под- озерного несквозного талика; Г — воды сквозного подруслового талика; Е — межмерзлотные воды; Ж — подмерзлотные воды неконтактирующие безнапор­ные; 3 — подмерзлотные воды неконтактирующие напорные; И — подмерзлот­ные воды контактирующие напорные; К — надмерзлотные воды несквозного дождевально-радиационного талика; 1 — изверженные трещиноватые породы; 2 — щебень и дресва; 3 — суглинки; 4 — пески, галечники; 5 — многолетнемерз­лые породы и их граница; 6 — обводненность пород постоянная (а), периоди­ческая (б), 7 — стрелка — направление движения подземных вод; 8 — подошва СТС (б) и СМС (а): 9 — скважины, стрелкой показана глубина появления и установившийся уровень подземных вод

Надмерзлотными, согласно определению Н.И. Толстихина, на­зываются подземные воды, залегающие над толщей многолетне­мерзлых пород, над ее верхней границей. При неглубоком (до 10— 15 м) залегании многолетнемерзлых пород их толща является обычно водоупорным основанием (подошвой) для надмерзлотных вод. В соответствии с представлениями Н.Н. Романовского (1983) в качестве основных подтипов надмерзлотных вод должны рас­сматриваться воды сезонно-талого слоя (СТС) и воды несквозных таликов. Воды сезонно-талого слоя (слой сезонного оттаивания, деятельный слой и др.) формируются в самой верхней, оттаиваю­щей в летний период части разреза и связаны, как правило, с рыхлыми четвертичными образованиями различного генезиса и состава. По условиям залегания они образуют первый от поверх­ности земли сезонно существующий горизонт безнапорных вод типа грунтовых. Мощность водоносного горизонта СТС^I в зависи­мости от климатических условий, рельефа, состава водовмещаю­щих пород и других факторов изменяется от 0,1—0,5 м в северных районах до 2—3 м и более в южных районах распространения ММП. Время существования водоносного горизонта с севера на юг территории изменяется от 2—3 до 10—11 месяцев в году (Романов­ский, 1983).

Условия формирования вод СТС определяются условиями их залегания. Питание подземных вод (в летний период) происходит за счет инфильтрации атмосферных осадков и конденсации во­дяного пара. По данным В.В. Климочкина, В.Е. Афанасенко, И.Т. Рейнюка, величины конденсационного питания за летний период изменяются от 20 до 80 мм/год, что составляет до 7—30% от суммарной величины их питания. Разгрузка осуществляется в виде малодебитных источников, многочисленных высачиваний или фильтрацией в гидрографическую сеть. Залегая в самой верх­ней части разреза, подземные воды СТС обычно настолько тесно связаны с поверхностными водами (озера, болота, склоновый по­верхностный сток и др.), что “переход” одного вида воды в другой осуществляется практически повсеместно.

Минерализация и химический состав подземных вод СТС опре­деляются условиями их залегания и тесной связью с атмосферны­ми и поверхностными водами. Как правило, эти воды характеризу­ются низкой минерализацией (от 10—15 до 200—250 мг/л, реже более) и преимущественно гидрокарбонатным составом. В специ­фических условиях формируются маломинерализованные гидро- карбонатно-кремнистые воды, в которых относительно высокое содержание SiO-, связано, как правило, с отсутствием в породах СТС карбонатных или сульфатных соединений (разрез представ­лен торфами или торфоминеральными образованиями с малым содержанием или отсутствием карбонатов) (см. гл. 4). В целом для вод СТС характерно относительно повышенное содержание органических веществ и газов атмосферного происхождения (N,,

о₂, со₂). '

Воды с относительно более высокой минерализацией (2,0— 3,0 г/л и более) сульфатно-хлоридного и хлоридного состава в ус­ловиях СТС могут быть связаны главным образом с участками разгрузки более глубоких (межмерзлотных, подмерзлотных) под­

земных вод; с элювиально-делювиальными отложениями, форми­рующимися на гипс-ангидритовых толщах или загипсованных карбонатных породах; с участками континентального засоления (Центральная Якутия, Южное Забайкалье); с отложениями совре­менных и верхнечетвертичных морских террас (побережье север­ных морей); а также с участками интенсивного антропогенного загрязнения вод СТС.

Несквозными таликами называются, как правило, ограниченные по площади участки в пределах территории с неглубоким (I—3 м) сплошным залеганием ММП, на которых мощность талых (не­промерзающих) пород больше (значительно больше) мощности слоя сезонного промерзания (от поверхности земли до кровли ММП). На таких участках в зимний период промерзает только верхняя часть разреза, а ниже (до кровли ММП) горные породы и содержащиеся в них подземные воды постоянно или в течение достаточно длительных (многолетних) периодов сохраняются в талом состоянии. Таким образом, несквозные талики представляют собой как бы “изолированные понижения” поверхности ММП, формирование которых обычно связано с воздействием местных отепляющих факторов (см. рис. 12.2).

Классификация и подробная характеристика таликов, в том числе и несквозных, приведены в работе Н.Н. Романовского (1983). По факторам, оказывающим местное отепляющее воздействие, им выделено семь типов таликов: радиационно-тепловые, гидро­генные (подводно-тепловые), гидрогеогенные (водно-тепловые), гляциальные, химогенные, вулканогенные и техногенные.

По условиям залегания подземные воды субаэральных не­сквозных таликов являются, как правило, грунтовыми безнапор­ными; по характеру режима — постоянно (в течение длительного времени) существующими непромерзающими или частично про­мерзающими (O.K. Ланге, Н.Н. Толстихин, О.Н. Толстихин). В от­дельных случаях мощность подрусловых и подозерных несквозных таликов может достигать 40—50 м и более. Подземные воды под­русловых, подозерных и субмаринных несквозных таликов обычно обладают напором, величина которого определяется положением уровня поверхностных вод.

Условия питания и разгрузки подземных вод несквозных тали­ков, их гидродинамический режим, формирование химического состава и минерализации определяются типом (подтипом, клас­сом) талика. Для субаэральных таликов они определяются глав­ным образом условиями формирования атмосферного питания (инфильтрация, конденсация) и разгрузкой в виде источников, высачиваний, испарения и транспирации, русловой разгрузки в малые водотоки и др.; для субаквальных типов (подрусловые, по- дозерные др.) — уровенным режимом поверхностных вод, харак­тером изменения расходов постоянных и временных водотоков, режимом промерзания поверхностных вод и др.

В большинстве случаев для несквозных таликов (кроме субма­ринных, подозерных в котловинах соленых озер, некоторых типов химогенных и техногенных) характерно формирование слабоми­нерализованных (до 200—300 мг/л) подземных вод гидрокарбо­натного кальциевого (Ca—Mg) состава. Состав и минерализа­ция подземных вод не отличаются принципиально от вод СТС и поверхностных вод территории. Исключение могут составлять участки разгрузки минерализованных межмерзлотных вод, тре­щинно-карстовые воды сульфатных пород, участки интенсивного антропогенного загрязнения и др. В котловинах перемерзающих и пересыхающих озер и под аласами в результате процессов крио­генной метаморфизации (концентрирования) могут быть распрост­ранены преимущественно хлоридные воды с минерализацией до 20 г/л и более (Афанасенко, 2000).

В южных районах распространения ММП при относительно более глубоком (до 10—15 м и более) залегании их кровли в верх­ней части разреза (выше кровли ММП) обычно формируется “нормальный” постоянно существующий горизонт фунтовых вод, для которого кровля ММП является нижним водоупором. По ус­ловиям залегания относительно толщи ММП подземные воды данного горизонта также являются надмерзлотными, однако усло­вия их распространения и гидродинамический режим существен­но отличаются от вод СТС и вод несквозных таликов. В зависи­мости от соотношения глубины залегания уровня грунтовых вод и мощности слоя сезонного промерзания грунтовые воды этого типа могут быть частично промерзающими или непромерзающими (O.K. Ланге, Н.И. Толстихин, О.Н. Толстихин).

При залегании кровли ММП на глубинах 100—200 м и более (реликтовые толщи ММП) подземные воды верхней части разреза по условиям залегания также являются надмерзлотными. Однако в этом случае гидрогеологический разрез над верхней границей ММП может включать не только грунтовые, но и залегающие ниже напорные водоносные горизонты.

Режим надмерзлотных подземных вод определяется их относи­тельно неглубоким залеганием и тесной связью с поверхностными водами. Для вод СТС он в решающей степени определяется режи­мом промерзания и оттаивания горных пород. В летний период (существование собственно водоносного горизонта СТС) измене­ния уровня подземных вод в целом незначительны в связи с малы­ми глубинами залегания; колебания температур связаны главным образом с воздействием климатических факторов. Специфической особенностью гидродинамического режима надмерзлотных вод (воды СТС и частично промерзающих несквозных таликов) явля­ется формирование криогенного напора. Промерзание водоносного горизонта с поверхности земли приводит к увеличению объема (твердой фазы по сравнению с жидкой). При отсутствии условий для формирования оттока подземных вод (водообмен с поверх­ностью затруднен в связи с промерзанием почвенного слоя) увели­чивается давление в непромерзшей части водоносного горизонта. Это в свою очередь обусловливает относительный подъем уров­ней подземных вод (при наблюдении в скважинах и колодцах), не связанный в данном случае с пополнением запасов (питанием) подземных вод и формирование бугров пучения при отжатии подземных вод к участкам, промерзающим в более поздние сроки (Общее мерзлотоведение, 1981; и др.). Специфической (криоген­ной) особенностью гидродинамического режима участков суб- аэральной разгрузки надмерзлотных (также меж- и подмерзлот- ных) вод является возможное увеличение дебитов источников в период осенне-зимнего промерзания СТС. При промерзании с поверхности земли в этом случае частично промерзают и участки выхода подземных вод (мелкие источники, высачивания и т.д.), что в определенных условиях вызывает временное увеличение де­битов на основных участках разгрузки подземных вод.

Подземные воды сквозных таликов. Сквозными называются та­лики и таликовые (талые) зоны, “пронизывающие” (прорываю­щие) всю толщу многолетнемерзлых пород от их кровли до по­дошвы (Романовский, 1983). Размеры таких таликов и талых зон, их конфигурация в плане и разрезе могут существенно различаться и изменяются от крупных “сливающихся” талых участков и пло­щадей в районах распространения островных и прерывистых мерз­лых толщ до узких щелей, каналов, жил и других форм в районах сплошного распространения мощных толщ ММП (см. рис. 12.2).

По температурному режиму подземные воды сквозных тали­ков подразделяются на “теплые” с температурами выше 0°С и “холодные” криогалинные, сохраняющиеся в жидком состоянии (при Г<0°С) в связи с их относительно высокой минерализацией.

Типы, подтипы и классы сквозных таликов и талых зон ана­логичны рассмотренным выше (Романовский, 1983). В условиях области распространения ММП, особенно при их сплошном рас­пространении, сквозные талики и талые зоны являются важней­шим гидрогеологическим фактором, обеспечивающим в современ­

ных условиях гидродинамическое взаимодействие, а также процес­сы тепло- и массообмена между поверхностными над-, меж- и подмерзлотными подземными водами.

С точки зрения условий формирования современной структуры потоков подземных вод в районах различного типа (см. гл. 10, 11) и взаимодействия меж- и подмерзлотных подземных вод с поверх­ностными и надмерзлотными водами принципиально важным яв­ляется подразделение сквозных таликов на водопоглощающие (участки нисходящего “поверхностного” питания) и “водовыво­дящие”, с которыми связана в общем случае восходящая разгрузка подземных вод (Н.Н. Романовский, С.М. Фотиев и др.). Первые относятся к так называемому классу инфильтрационных (инфлю- анионных) сквозных таликов (Романовский, 1983), которые по факторам, оказывающим отепляющее воздействие (тип талика), могут быть различными. Наиболее широко распространенными, особенно в районах островного и прерывистого распространения ММП, являются инфильтрационные сквозные талики радиацион­но-теплового типа (радиационный и дождевально-радиационный подтипы), приуроченные к относительно повышенным участ­кам территории (центральные участки и склоны междуречных пространств, высокие террасы крупных речных долин и др.). Ин­тенсивность питания подземных вод в этом случае определяется размерами талых участков, характером увлажнения поверхности земли в период отсутствия слоя сезонного промерзания, величи­нами и характером распределения фильтрационных параметров разреза, а также соотношением градиентов вертикальной нисхо­дящей фильтрации (см. гл. 5).

Широкое распространение при различном характере развития и мощности ММП имеют также инфильтрационные талики гид­рогенного типа (подозерный, подрусловой, пойменный подтипы), однако в этом случае условия (направление) взаимодействия по­верхностных и подземных вод определяются соотношением их уровней и изменениями этого соотношения в различные сезоны года. Исходя из общих особенностей взаимодействия поверхност­ных и подземных вод, хорошо изученных в районах с отсутствием ММП (см. гл. 5, 7), можно предполагать, что инфильтрационные сквозные талики гидрогенного типа должны быть характерны главным образом для слабоврезанных речных долин или озерных котловин с относительно высокими (для данного района) отметка­ми уровней поверхностных вод (верховья гидрографической сети, водораздельные озера, временные водотоки на склонах междуреч­ных пространств или поверхности высоких террас и т.д.), а также для участков с формированием внутрибассейнового перераспре­деления речного стока. В то же время крупные глубоковрезанные долины рек I—II порядка и глубокие озерные котловины с “низ­ким” положением уровня поверхностных вод являются преиму­щественно участками восходящей разгрузки подземных вод, в связи с чем здесь в основном формируются сквозные талики на- порно-филыпрационного класса (Романовский, 1983). В условиях распространения ММП схемы соотношения уровней поверхност­ных и подземных вод в определенных условиях могут быть более сложными.

Сквозные талики с восходящей субвертикальной фильтрацией (разгрузкой) напорных меж- и подмерзлотных подземных вод от­носятся Н.Н. Романовским к классу напорно-фильтрационных. Сквозные талики этого класса выделены во всех рассматриваемых типах и подтипах таликов. Однако наиболее широко распростра­ненными и существенными с точки зрения процессов региональ­ной динамики меж- и подмерзлотных вод, несомненно, являются сквозные талики гидрогенного и гидрогеогенного типов, а также специфический тип “вулканогенных" таликов, образование кото­рых чаще всего связано с восходящей разгрузкой напорных тер­мальных вод (области современного вулканизма).

В отличие от таликов инфильтрационного класса, с которыми связаны преимущественно пресные подземные воды гидрокарбо­натного кальциевого (Ca—Mg и др.) состава (исключение могут составлять талики, формирующиеся под солеными озерами или со­лончаками, и специфические техногенные талики), со сквозными таликами напорно-фильтрационного класса могут быть потенци­ально связаны подземные воды любого состава и минерализации. Исходя из закономерностей изменения состава и минерализации подземных вод, наиболее полно изученных в районах с отсутст­вием ММП, со сквозными напорно-фильтрационными таликами субмаринного, подэстуариевого, подруслового (в крупных речных долинах платформенных территорий с мощными толщами ММП) подтипов должна быть связана главным образом разгрузка хло­ридных натриевых (S0₄—Cl, Ca—Na и др.) минерализованных вод и рассолов. В этих условиях возможно широкое распростране­ние сквозных таликов с субвертикальной восходящей разгрузкой холодных (криогалинных) подземных вод. Имеющиеся фактиче­ские данные свидетельствуют о том, что в ряде районов (например, в Восточной Сибири) разгрузка минерализованных криогалинных вод и рассолов, связанная со сквозными напорно-фильтрацион­ными таликами, фиксируется достаточно часто.

Характерными проявлениями, связанными с участками раз­грузки подземных вод по таликам напорно-фильтрационного и других типов, являются полыньи и наледиПолыньями называются не замерзшие в зимний период (свободные от льда) участки русел рек или поверхности озер, связанные обычно с отепляющим воз­действием сосредоточенных субаквальных выходов подземных вод. Размеры полыней, являющихся в данном случае индикаторами мест русловой или озерной разгрузки в зимний период, изменяют­ся от нескольких квадратных метров до участков русел протяжен­ностью в несколько километров при наличии крупнодебитных выходов подземных вод.

Наледи представляют собой ледяные тела плоской формы, об­разующиеся в зимний период на поверхности земли или льда в связи с излияниями подземных, речных, озерных, морских или техногенных вод. Причины и условия образования наледей, их характеристики и формирование подробно рассмотрены Н.Н. Ро­мановским (1983).

Влияние разгрузки подземных вод на формирование наледей в зависимости от ее типов и распределения величин может быть различным. Формирование наледи может быть непосредственно связано с конкретным выходом подземных вод в виде источника, группы источников, участка с рассредоточенной разгрузкой под­земных вод и т.д. Режим формирования (роста) наледи и ее раз­меры определяются в этом случае режимом дебита естественного водопроявления и суммарным объемом разгрузки за время фор­мирования наледи. Наличие наледей этого типа или специфиче­ского наледного ландшафта является показателем существования участков разгрузки подземных вод, а величины суммарной раз­грузки (среднее значение за период формирования наледи) могут

быть приблизительно оценены через объем наледи а = —, где а —

At

среднее суммарное значение дебита, м³/сут, V — объем наледи в пересчете на объем жидкой фазы, At — время формирования на­леди. Формирование наледей этого типа наиболее характерно для районов распространения высокопроницаемых отложений (ин­тенсивно-трещиноватые и закарстованные породы, крупнообло­мочные отложения межгорных впадин и др.), с которыми связаны многочисленные, в том числе крупнодебитные, выходы подзем­ных вод.

В других случаях формирование наледей может быть связано с прорывами подземных вод на поверхность земли при их промер­зании в СТС. Как было указано выше, процесс промерзания при­водит к формированию избыточных пластовых давлений, в связи с чем на ослабленных участках происходят прорывы подземных вод и излив их на поверхность земли с формированием наледи. В процессе последовательного промерзания СТС подобные проры­вы воды на поверхность могут происходить многократно в одном или в различных местах, что приводит к формированию слоистых ледяных тел и наледных бугров. При внедрении “отжимающих­ся” вод или подземных вод, разгружающихся по таликам, между поверхностью многолетнемерзлой толщи и промерзшей частью СТС формируются подземные наледные тела и так называемые гидролакколиты (Романовский, 1983).

Крупные наледи часто образуются в речных долинах в связи с промерзанием на отдельных участках русел рек и ручьев. Поверх­ностные воды, формирующие русловой сток, встречая ледяную перемычку (промерзший участок русла), изливаются на поверх­ность и, распространяясь по поверхности льда и пойме речной долины, образуют наледные тела различной формы и размеров. В отличие от наледей, непосредственно связанных с участками разгрузки подземных вод, наледи указанного типа относятся Н.Н. Романовским к так называемым гидрогенным, формирую­щимся за счет излива и промерзания поверхностных вод^I. Однако промерзание рек и ручьев и образование наледей происходят в период, когда весь русловой сток формируется также за счет раз­грузки подземных вод, поскольку собственно поверхностное пи­тание рек (жидкие атмосферные осадки, склоновый сток и др.) в районах распространения ММП в зимний период отсутствует. В отличие от наледей, непосредственно связанных с участками разфузки подземных вод, наледь такого типа аккумулирует под­земные воды, разгрузка которых происходит рассредоточенно в пре­делах всей площади водосбора, расположенной выше места фор­мирования наледи (между двумя наледными участками и т.д.). И в этом случае объем наледи дает представление о суммарной вели­чине разгрузки подземных вод в пределах площади водосбора, ее средних значениях за время формирования наледи и т.д. (Толсти­хин, 1974; Соколов 1975; и др.). Однако в этом случае место по­ложения наледи не является показателем участка разгрузки под­земных вод.

В зависимости от гидрогеологических условий территории, суммарных дебитов разгрузки и типа наледей их размеры изменя­ются в чрезвычайно широких пределах. Мощность наледного льда изменяется от нескольких десятков сантиметров до 7—10 м; площади наледей — от нескольких метров до 50—80 км²; объемы льда — соответственно от нескольких метров до десятков мил­лионов кубометров. Так, объем самой крупной Большой Мом- ской наледи в бассейне р. Индигирки достигает в отдельные годы 200 млн м³ (Н.И. Толстихин, О.Н. Толстихин). Многие крупные наледи северных и высокогорных районов области распростра­нения ММП не успевают растаять в течение летнего периода и существуют как многолетние наледи (Романовский, 1983).

Межмерзлотные и внутримерзлотные подземные воды. Меж- мерзлотными называются подземные воды, связанные с водонос­ными слоями, зонами трещиноватости или закарстованности и т.д., ограниченными (условно) сверху и снизу толщами ММП. Формы контакта обводненных слоев и зон могут быть достаточно сложными, но во всех случаях межмерзлотные воды имеют гидрав­лическую связь с надмерзлотными или подмерзлотными подзем­ными водами, т.е. образуют с ними единую водоносную систему.

Внутримерзуютными называются подземные воды, залегающие изолированно внутри толщи многолетнемерзлых пород (участки слоев, линзы, локальные зоны трещиноватости и др.), не имеющие гидравлической связи с другими категориями подземных вод.

По условиям залегания и формирования межмерзлотные воды обычно образуют потоки (сложной конфигурации) пластовых, трещинно-жильных, трещинно-карстовых и других подземных вод. Естественными границами таких “потоков” в разрезе и плане яв­ляются толщи ММП, однако наличие движения (поток) предпо­лагает существование участков питания и разгрузки подземных вод. В связи с этим межмерзлотные воды имеют относительно бла­гоприятные условия современного водообмена и являются, как правило, пресными и слабоминерализованными водами, имеющи­ми положительные температуры. Холодные ( / < О С) криогалинные межмерзлотные воды, непромерзающие в связи с их относительно повышенной минерализацией, могут быть связаны с участками (зонами) разгрузки подмерзлотных соленых вод и рассолов, с пластами засоленных пород и т.д.

Условия чередования в разрезе многолетнемерзлых и талых горных пород (наличие межмерзлотных вод) наиболее характер­ны для зон развития двухслойных толщ ММП (Западная Сибирь, Тимано-Печорская плита и др.) (рис. 12.3). Кроме того, межмерз- лотные воды характерны для условий, когда относительно близко расположенные участки питания и разгрузки подземных вод (та­лики) и высокая проницаемость горных пород обеспечивают формирование интенсивного водообмена внутри толщи ММП (рис. 12.4).

10001-

Рис. 12.3. Строение криолитоюны платформенных областей (по Н.Н. Романов­скому. 1983): 1 — плейстоценовые, II — верхнеголоценовые мерзлые толщи; 1 — преимущественно песчаные водоносные породы; 2 — глинистые слабо­проницаемые; 3 — породы фундамента; 4 — слой сезонного промерзания (а), многолетнемерзлые породы (ММП) и граница их распространения (б); 5 — ох­лажденные породы с криогалинными водами и граница их распространения;

6 — граница между плейстоценовыми и верхнеголоценовыми ММП

Внутримерзлотные воды, ограниченные со всех сторон ММП и характеризующиеся в связи с этим “застойным” режимом, должны быть по своей природе главным образом холодными (криогалин­ными). Внутримерзлотные пресные и слабоминерализованные воды с положительными температурами образуют с ММП термо­динамически неустойчивую систему. При процессах протаивания и разрушения мерзлоты они будут переходить в категорию меж­мерзлотных вод с формированием водообмена определенного типа. Наоборот, при понижении температур и промерзании они неизбежно будут переходить в твердое состояние или в категорию переохлажденных в различной степени концентрированных крио- галинных вод.

Рис. 12.4. Схема возможного формирования потока межмерзлотных подземных вод: / — относительно высокопроницаемые талые породы; 2 — ММП; 3 — гра­ницы ММП; 4 — участок (область) сосредоточенного питания межмерзлотных вод; 5 — участок разгрузки; б — положение уровня подземных вод в период фор­мирования их питания (а) и в период отсутствия питания (б); 7 — возможный

приток более глубоких (межмерзлотных, подмерзлотных) подземных вод

Формирование линз, изолированных прослоев, зон и других форм с криогалинными внутримерзлотными водами связано, как правило, с промерзанием горных пород, содержащих солонова­тые и соленые подземные воды (сингенетично промерзающие от­ложения морских террас, галогенные толщи, участки пластовых систем с относительно неглубоким залеганием минерализованных межпластовых вод и др.). В специфических условиях формирова­ние линз внутримерзлотных вод этого типа может быть связано с днищами соленых озер и прибрежных лагун, с участками конти­нентального засоления грунтовых вод, несквозными техногенны­ми таликами, содержащими воды повышенной минерализации, и др. Обычно линзы криогалинных внутримерзлотных вод характе­ризуются избыточным “криогенным” давлением, возникающим при промерзании горных пород. С наличием таких давлений не­редко связано фонтанирование скважин, вскрывающих линзы внутримерзлотных вод, которое, как правило, быстро прекраща­ется в связи с ограниченными объемами водоносной системы и отсутствием притока подземных вод.

Подмерзлотными называются подземные воды, залегающие ниже подошвы ММП. В зависимости от строения разреза и типа водовмещающих пород они могут быть различными: межпласто­вые поровые воды, трещинные, трещинно-карстовые (см. гл. 8, 9). По отношению к толще ММП подмерзлотные воды подразделя­

ются на контактирующие, для которых подошва ММП является верхним водоупором, и неконтактирующие, к которым обычно относятся все глубокие воды гидрогеологического разреза, залега­ющие ниже подошвы ММП и в общем случае изолированные от ММП пластами и толщами слабопроницаемых пород. В отдель­ных случаях (чаще при относительно малой мощности ММП) в трещиноватых и закарстованных породах могут быть распростра­нены безнапорные подмерзлотные воды, свободный уровень ко­торых расположен ниже подошвы ММП (см. рис. 12.2).

В современных условиях динамика подмерзлотных вод опре­деляется главным образом положением сквозных таликов (талых участков и зон), через которые обеспечиваются их питание и раз­грузка. В зависимости от типа структуры, мощности и распростра­нения ММП, параметров гидрогеологического разреза характер водообмена в подмерзлотных водоносных горизонтах может су­щественно различаться: от интенсивного, типичного для верхней части гидрогеологического разреза, до весьма затрудненного. В ряде случаев для глубоких частей разреза, перекрытых мощными (до 300—400 м и более) толщами ММП, вероятно, можно говорить о застойном характере современного режима подмерзлотных вод.

В связи с различными глубинами залегания подмерзлотных вод, условиями водообмена, составом водовмещающих пород и другими причинами их минерализация и химический состав могут менять­ся в широком диапазоне: от пресных и слабоминерализованных гидрокарбонатного (НСО,—S0₄ и др.) состава до высокоминера­лизованных хлоридных вод и рассолов с концентрацией до 200— 300 г/л и более. Сопоставление мощности ММП со строением гидрогеохимического разреза районов разного типа (см. гл. Ю, И) дает примерное представление о возможной величине минерали­зации и типах химического состава подмерзлотных вод. Однако в условиях распространения ММП значительной мощности в связи с тем, что наличие криогенного водоупора резко ухудшает условия современного водообмена, общий уровень минерализации под­земных вод (на тех же глубинах) может быть значительно выше (см. ниже).

Температурный режим подмерзлотных вод, контактирующих с толщей ММП, а в ряде случаев и более глубоких (неконтакти­рующих) горизонтов в определенной мере зависит от наличия в верхней части разреза толщи горных пород с отрицательной тем­пературой. В артезианских бассейнах платформенного типа при сплошном распространении мощных толщ ММП (реже в адарте­зианских бассейнах) ниже подошвы мерзлоты нередко распростра­нен значительный по мощности (300—500 м и более) ярус “ох­лажденных" горных пород, содержащих высокоминерализован­ные криогалинные воды и рассолы с температурами от 0 до -12°С (см. рис. 12.3).