Адартезианские бассейны

и гидрогеологические адмассивы

Как было указано выше, при гидрогеологическом районирова­нии складчатый областей из-за большого разнообразия гидрогеоло­гических условий наряду с типичными (межгорными) бассейнами и массивами производится также выделение гидрогеологических районов переходного (промежуточного) типа, которые в связи с особенностями главным образом геологического строения и исто­рии развития имеют определенные признаки (черты), характерные и для одного и для другого типа гидрогеологических районов. К подобным районам “переходного” типа относятся адартезиан­ские бассейны и гидрогеологические адмассивьй.

¹ Термины "адбаесейн" и “адмассив” предложены Н.И. Толстихиным и И.К. Зайцевым. По смыслу греческая приставка "ад-” соответствует латинской приставке “суб-”.

К адартезианским бассейнам относят гидрогеодинамические системы (части систем), связанные с отрицательными структура­ми складчатых областей (синклинории, мульды, крупные синкли­нальные складки, межгорные депрессии и др.), выполненными слоистыми толщами осадочных отложений. В этом смысле адар- тезианские бассейны похожи на типичные бассейны платформен­ного или межгорного типа. Однако в отличие от них осадочные толщи адартезианских бассейнов характеризуются сильной степе­нью литификации и интенсивной дислоцированностью. В связи с этим первичная седиментогенная пористость (проницаемость) та­ких пород оказывается в значительной степени “подавленной” процессами уплотнения и цементации порового пространства, и обводненность горных пород (условия залегания, типы подзем­ных вод и др.) связана здесь главным образом с развитием тре­щиноватости различных генетических типов. Именно по этому показателю адартезианские бассейны больше напоминают гидро­геологические массивы.

Примерами гидрогеологических районов этого типа являются Минусинский и Кузбасский бассейны Алтае-Саянской складча­той области, Залаирский бассейн Западно-Уральской зоны склад­чатости и др.

Слоистость гидрогеологического разреза адартезианских бассей­нов определяет формирование слоистой неоднородности, связан­ной с неравномерным (послойным) развитием литогенетической и тектонической трещиноватости, наличием слоев карстующихся горных пород, возможностью выделения более или менее выдер­жанных водоносных горизонтов и комплексов, а также относи­тельно слабопроницаемых элементов разреза.

В то же время интенсивная дислоцированность горных пород и наличие проницаемых зон, связанных с многочисленными текто­ническими нарушениями, определяют возможность существования участков и зон с открытой гидравлической связью относительно глубоко залегающих напорных вод с грунтовыми и поверхност­ными водами адбассейна. В связи с этим в разрезе адартезиан­ских бассейнов формируется, как правило, гидравлически единая система потоков подземных вод, не в полной мере соответствую­щая гидродинамической зональности бассейнов платформенного или межгорного типа. Естественно, что в зависимости от размеров бассейна, мощности и строения разреза, наличия и положения проницаемых тектонических нарушений или зон интенсивной закарстованности горных пород структура потоков подземных вод может быть различной.

Основными типами подземных вод являются трещинные, тре­щинно-карстовые, трещинно-жильные и пластово-трещинные. К ним относятся: грунтовые трещинные воды зоны экзогенной трещиноватости (закарстованности); линейно-локальные потоки трещинно-жильных вод зон тектонических нарушений и напорные трещинные воды зон региональной (в пределах всего массива) и локальной трещиноватости. Наличие и условия формирования различных типов подземных вод определяются главным образом слоистостью разреза и изменением типа горных пород (от слоя к слою).

Слоистость разреза адартезианских бассейнов обусловливает также (послойные) изменения минералого-геохимического комп­лекса горных пород (терригенные, карбонатные, гипс-ангидрито- вые и др.), что в решающей степени определяет условия взаимо­действия подземных вод с горными породами, а следовательно, изменения минерализации и химического состава подземных вод. В верхней части разреза (до глубины 500 м иногда глубже) рас­пространены пресные гидрокарбонатные кальциевые (Ca—Na и др.) воды, при наличии гипсов или загипсованных пород — сульфатные кальциевые (НС0₃—S0₄, Cl—S0₄) с минерализацией до 1,5—2,0 г/л и более. В зоне недостаточного увлажнения и кон­тинентального засоления грунтовых вод (Минусинская впадина, Забайкалье и др.) в верхней части разреза могут быть широко распространены пестрые по химическому составу воды е минера­лизацией от менее 1,0 до 30—50 г/л. При наличии в более глубо­ких частях разреза бассейна относительно высокопроницаемых слоев (зон) и участков интенсивного питания трещинных вод не­редко наблюдается “инверсия” гидрогеохимического разреза (за­легание пресных пластово-трещинных и трещинных вод под за­соленными грунтовыми).

В глубоких частях разреза адартезианских бассейнов (1,0—2,0 км) в зависимости от мощности и состава пород, физико-географичес­ких условий и других факторов величина минерализации подзем­ных вод меняется в широких пределах. Обычно она не превышает 10—35 г/л, состав вод преимущественно хлоридный (S0₄—С1, НС0₃—С1), в отдельных случаях хлоридные рассолы с минерали­зацией до 100г/л и более (табл. 11.2). Наличие многочисленных зон тектонических нарушений, по которым осуществляется раз­грузка глубоких вод, обусловливает формирование термальных источников с температурами воды на выходе до 50—60°С, в от­дельных случаях до 96°С (Тянь-Шаньская складчатая область).

Таблица 11.2

Химический состав подземных вод литифицированных осадочных пород горно-складчатых областей (Зайцев, 1970)

К гидрогеологическим адмассивам относят преимущественно антиклинальные структуры, сложенные слоистыми толщами сильно литифицированных и интенсивно дислоцированных оса­дочных пород, которым в современном рельефе соответствуют возвышенности с интенсивно расчлененным, преимущественно горным рельефом.

При синклинальном строении структуры, выраженной положительными фор­мами современного рельефа, используется также название "гидрогеологический ишпермассив" (Кирюхин, Толстихин, 19Я7).

Строение разреза адмассивов (осадочные толщи, слоистость, интенсивная дислоцированность горных пород и т.д.) в целом аналогично адартезианским бассейнам. Однако отличия геологи­ческого строения (антиклинальные структуры) и рельефа (интен­сивно расчлененные горные районы) определяют специфические особенности условий распространения и формирования подзем­ных вод, характерные главным образом для гидрогеологических массивов. К этим особенностям относятся: более или менее резко выраженные проявления высотной гидрогеологической пояс­ности, большая (в целом) мощность верхней зоны экзогенной трещиноватости (при наличии карстующихся сред — закарсто- ванности) горных пород. “Центробежные” (от центральных при­поднятых участков к периферии массива) направления потоков подземных вод, с чем в целом связана большая мощность зоны интенсивного водообмена, и др.

В связи с этим в гидрогеологических адмассивах со средне- и высокогорным рельефом распространены главным образом грун­товые воды верхней зоны экзогенной трещиноватости (закарсто- ванности) горных пород и трещинно-жильные воды зон тектони­ческих нарушений, что характерно для гидрогеологических мас­сивов. Однако слоистое строение разреза с наличием осадочных пород разного состава определяет ряд специфических особеннос­тей формирования подземных вод, принципиально отличающих адмассив от типичного гидрогеологического массива. Слоистое строение разреза определяет неравномерное “послойное” разви­тие экзогенной трещиноватости, что резко нарушает общую для массивов закономерность уменьшения проницаемости горных пород с глубиной (особенно при наличии слоев карстующихся пород). Слои осадочных пород разного состава могут иметь раз­личный минералого-геохимический комплекс (слои карбонатных пород, гипс-ангидритовых, засоленных), что определяет “послой­ное” изменение минерализации и химического состава подзем­ных вод. На участках с относительно слабой дислоцированностью слоистого разреза, в основном на периферии массивов и на участ­ках с пониженным слаборасчлененным рельефом, возможно фор­мирование напорных трещинных и трещинно-карстовых вод типа межпластовых, наличие которых не характерно для типичных массивов.

Гидрогеологические условия адмассивов определяют возмож­ность формирования значительно более мощной, чем в адбассей- нах (предположительно, до глубин в несколько километров), зоны пресных подземных вод. Состав вод преимущественно гидрокар­бонатный, при наличии загипсованных пород — сульфатный каль­циевый. Состав катионов может существенно меняться в зависи­мости от типа водовмещающих пород (проявление слоистости разреза). Глубокие части разрезов гидрогеологических адмассивов изучены в настоящее время относительно слабо. Имеющиеся данные (Зайцев, 1986) свидетельствуют о том, что в глубоких час­тях разреза гидрогеологических адмассивов на глубинах 2—3 км и более (при наличии галогенных формаций на значительно мень­ших глубинах) могут быть распространены сильносоленые под­земные воды и рассолы (до 50—70 г/л и более) хлоридного состава (Карпаты, Крымская обл., Западный Копетдаг и др.).