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 СТСI 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 водI. 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).
- Глава 1
- Единство природных вод Земли
- Поверхностная часть гидросферы.
- Глава 2
- Виды воды в горных породах
- Строение подземной гидросферы (гидрогеосферы)
- Глава 2. Состав и строение подземной гидросферы
- Глава 3
- Скважность (пустотность) горных пород
- Влажность и влагоемкость
- Проницаемость
- Глава 4
- Вода как химическое вещество (строение молекулы, структура, свойства, изотопный состав)
- Физические свойства подземных вод
- Состав подземных вод
- Факторы и процессы формирования химического состава подземных вод
- Глава 5
- Фильтрационный поток
- Закон Дарси
- Режим и баланс подземных вод
- Глава 5. Динамика и режим подземных вод -|27
- Глава 6
- Глава 7
- Воды зоны аэрации
- Грунтовые воды
- 7.2.1. Питание и разгрузка грунтовых вод
- Режим и баланс грунтовых вод
- Формирование химического состава
- Зональность грунтовых вод
- Глава 7. Грунтовые воды и воды зоны аэрации q3
- Глава 8 межпластовые воды
- Глава 9
- Трещинные воды
- Трещинно-карстовые воды
- Глава 10
- Глава 10. Артезианские бассейны платформенного типа 259
- Глава 11
- Гидрогеологические массивы
- Гидрогеология складчатых областей
- Артезианские бассейны межгорного типа
- 272 Часть III. Основы региональной гидрогеологии
- Адартезианские бассейны
- Вулканогенные массивы
- Глава 12
- Глава 12. Подземные воды области распространения... (криолитозоны) 289
- Основные типы подземных вод области распространения ммп
- 12.2. Криогенное преобразование гидрогеологических структур
- Глава 13
- Режим и баланс грунтовых вод
- 318 Часть III. Основы региональной гидрогеологии
- Формирование химического состава подземных вод
- Глава 14
- Глава 15
- Лечебные минеральные воды
- Промышленные воды
- Теплоэнергетические воды
- Глава 16 охрана подземных вод
- Охрана подземных вод от истощения
- Охрана и защита подземных вод от загрязнения
- Глава 17
- Глава 18
- Гидрогеологическое бурение
- Опытно-фильтрационные работы
- Гидрогеологический мониторинг
- Глава 1
- Глава 2
- Глава 3
- Глава 4
- Глава 5
- Глава 6
- Глава 7
- Глава 8
- Глава 9
- Глава 10
- Глава 11
- Глава 12
- Глава 13
- Глава 14
- Глава 15
- Глава 16
- Глава 17
- Глава 18
- Часть II