Закономерности формирования подземных вод в горно-складчатых и платформенных областях Верхнего Приамурья

В Байкало-Алданской гидрогеологической складчатой области подвижки по разрывным нарушениям (структурным швам, региональным и локальным разрывам) отмечаются периодически с палеогена по настоящее время. Становой, Северо- и Южно-Тукурингрский структурные швы развивались в условиях сжатия земной коры с преобладанием горизонтального типа движений с формированием взбросов, надвигов, сдвигов, которые обводнены лишь локально на участках их пересечения региональными и генеральными нарушениями, имеющими связь с современной гидросетью. В пределах водораздельных частей среднегорных интенсивно расчлененных Станового и Янкано-Тукурингро-Джагдинского криогенных гидрогеологических массивов, разрывные нарушения нередко представлены в виде зияющих сухих трещин вследствие высокого гипсометрического положения и сдренированности приводораздельных участков. Здесь разрывы играют двоякую роль: с одной стороны они выполняют роль водопроводящих каналов и быстротечного транзита, а с другой - являются водособирающими и питающими для глубоких водоносных горизонтов через структурно-тектонические узлы. К первым из них относятся Ларбинский, Уленский, Сигиткинский, Тындинский, Унахинский и др., ко вторым - Нюкжинский, Гилюйский и др.

В отличие от структурных швов, часть региональных и генеральных разломов Байкало-Алданской гидрогеологической складчатой области развивались в значительной мере в условиях растяжения и представлены сбросами и сбросо-сдвигами, которые более раскрыты, и способствуют поступлению вод глубокой циркуляции к поверхности земли. При этом, важную роль играет состав вмещающих пород. Так, в зоне Станового шва глубоко метаморфизованные породы протерозоя и гранитоиды характеризуются наличием открытых трещин, формирующих емкостную водовмещающую среду с изменчивыми фильтрационными способностями. В отличие от Станового, Южно- и Северо-Тукурингрский структурные швы заложены в песчаниково-сланцевых породах мезозоя и палеозоя, которые в процессе блоковых перемещений претерпели длительный дислокационный метаморфизм, сопровождавшийся перетиранием горной массы внутри зоны разломов, кольматацией трещин, что обусловило их слабую проницаемость для движения подземных вод. В пределах Байкало-Алданской гидрогеологической складчатой области автором выделены три района, характеризующихся высокой проницаемостью разрывных нарушений и повышенной обводненностью горных пород.

Усть-Нюкжинский район расположен на границе Амурской и Читинской областей и республики САХА (Якутия). Он охватывает бассейны Хани и Олекмы с их притоками и вытянут в виде полосы северо-восточного направления, шириной до 80 км при протяженности более 100 км. В формировании зон повышенной проницаемости здесь существенную роль играют Имангра-Чебаркасский, Тас-Юряхский, Дырын-Юряхский, Ханийский генеральные разломы, постоянно подновляемые в периоды сейсмической деятельности, оцениваемой 7-10 баллами.

Гидрогеологические резервуары в Усть-Нюкжинском районе приурочены к грабенам, грабен-долинам, гидрографическим и структурно-тектоническим узлам. Обводненные емкости в грабенах и грабен-долинах развиты в четвертичных отложениях и в подстилающих их неогеновых и более древних породах. Структурно-тектонические узлы связаны с участками пересечения тектонических нарушений в фундаменте при отсутствии осадочного чехла. К ним приурочены трещинные и трещинно-жильные воды. Гидрографические узлы развиты в местах слияния разнопорядковых водотоков, которые наследуют тектонически ослабленные зоны, имеют, как правило, двухъярусное строение и включают трещинно-грунтовые и трещинно-жильные воды.

Грабены и грабен-долины развиты в бассейнах Хани, Имангры, Олекмы, Юктали, Талумы. Наиболее крупные из них - Ханийский и Имангра-Чебаркасский - шириной 1-4 км при протяженности до 30-40 км. Они выполнены верхнеюрскими породами, в которые нередко вложены четвертичные аллювиальные отложения общей мощностью до 250 м. Ограничивающие их Ханийский, Имангра-Чебаркасский и Тас-Юряхский разломы - сбросы с углами падения от 40^о до 70^о. С ними связаны сквозные талики протяженностью более 6 км, установленные в долинах Хани, Имангры, Талумы и др. размером до 300х350 м и прослеженные, по данным геофизических исследований, до глубины 300 м. Воды сквозных таликов формируют единый поток с подмерзлотными, разгрузка которых фиксируется родниками с дебитом до 5-8 л/с. В тальвеге современной долины р. Хани скважиной глубиной 196 м вскрыты напорные воды с пьезометрическим уровнем 5,3 м выше поверхности земли. Дебит скважины на самоизливе составил 17 л/с, а при откачке компрессором - 30 л/с при понижении 6,5 м.

Структурно-тектонические и гидрографические узлы установлены в зоне сочленения западной ветви Станового структурного шва с Тас-Юряхским разломом (район пос. Усть-Нюкжа). В 12 км от устья р. Тас-Юрях к зонам повышенной проницаемости в интрузивных породах приурочены талики протяженностью до 300 м, в пределах которых дебит скважины составил 8,9 л/с при понижении 8,8 м. В зонах повышенной проницаемости пород сосредоточены значительные ресурсы подземных вод. Значение модулей среднемноголетнего подземного стока здесь равны 2-3 л/с?км², модуль прогнозных эксплуатационных ресурсов в пределах частных водосборов составляет 3,6-4,3 л/с?км². В настоящее время водозаборы, расположенные на ст. Олекма, Юктали, обеспечивают водой потребности населения.

Тындинский район расположен в центральной части Байкало-Алданской гидрогеологической складчатой области, занимая междуречье Средней Ларбы и Мал. Джелтулака. Высокая проницаемость пород в зонах трещиноватости здесь связана с Уленским, Сигиктинским, Ларбинским, Тындинским, Гилюйским сбросами и сбросо-сдвигами северо-восточного направления, вдоль которых происходили семи-восьмибалльнные землетрясения (Тындинское, Гилюйское и Тукурингрское). Установленные гидрогеологические резервуары во многом близки к таковым в Усть-Нюкжинском районе и также представлены грабен-долинами, гидрографическими и структурно-тектоническими узлами (бассейны Средней и Верхней Ларбы, Тынды, Гилюя, Геткана). Дебит скважин на этих участках довольно высокий и составляет 1,6-5 л/с при незначительном понижении уровня (Ларбинское месторождение пресных подземных вод). В районе г. Тында системы Тындинского, Гетканского, Гилюйского разломов, в сочетании с поперечными к ним нарушениями, образуют структурно-тектонические узлы в виде обширных зон интенсивной проницаемости пород, к которым приурочены сквозные талики протяженностью до 2-3 км. В них формируются значительные ресурсы пресных трещинно-жильных вод высокого качества, обеспечивающие водоснабжение г.Тында, пос. Восточный и железнодорожного узла Шахтаум. Здесь разведаны Шахтаумское, Завьяловское, Амуналийское, Орочиканское, Бурухинское, Колхозное месторождения пресных вод. Интенсивная трещиноватость пород прослеживается вдоль Гилюйского генерального разлома от руч. Завьяловского на северо-западе до руч. Амнунначи на восток-юго-востоке, в пределах которой на участках сопряжения с Тындинским генеральным разломом северо-восточного направления формируются обводненные структурно-тектонические узлы На участке от ст. Кувыкта до ст. Первомайское, Нюкжинский разлом соединяет обводненные зоны отдельных структурно-тектонических узлов и становится областью аккумуляции трещинно-жильных и трещинно-грунтовых вод Олекминско-Нюкжинского водосборного бассейна. Здесь отмечается единство поверхностного и подземного стока, интенсивный водообмен, сквозной характер таликов. Модуль прогнозных эксплуатационных ресурсов составляет до 4-5 л/с·км².

Джагдинский район расположен на границе Амурской области и Хабаровского края и охватывает бассейны Уды и Селемджи. Протяженность его более 300 км. Высокая проницаемость пород в этом районе связана с узлами пересечения разломов северо-восточного и северо-западного направлений и приурочена к участкам с повышенной сейсмоактивностью. Интенсивность землетрясений здесь колеблется в пределах 6-7 баллов. С участками повышенной проницаемости пород связаны протяженные таликовые зоны. Значения среднемноголетнего модуля подземного стока на этом участке изменяются от 3 до 4 л/сМкм², а модуль прогнозных эксплуатационных ресурсов подземных вод в пределах частных водосборов составляет 3,0-3,8 л/сМкм².

В целом вышеприведенные данные свидетельствуют о том, что роль разломов в Байкало-Алданской складчатой гидрогеологической области разнообразна. В пределах водораздельных частей Станового, Янкано-Тукурингро-Джагдинского сдренированных гидрогеологических массивов они служат каналами быстротечного транзита, на склонах Тында-Зейского гидрогеологического массива играют роль водопроводящих дрен, а в его днище, совмещенном с русловыми ложбинами Нюкжи, Геткана, Гилюя, Тынды и их притоков, проявляется преимущественно водоаккумулирующая функция с формированием обводненных резервуаров двухъярусного строения.

Амуро-Охотская гидрогеологическая область. В пределах северного обрамления Зейско-Буреинского артезианского бассейна, включающего Ольдойский, Гонжинский, Октябрьский и Туранский гидрогеологические массивы, Верхнеамурский, Депский адартезианские, Умлеканский, Орловский и др. вулканогенные бассейны, существенную роль в гидрогеологических процессах играют структурные швы: Малоневерский, Тыгдинский, Корсаковско-Норский, Призейский и Западно-Туранский. В северной части они сочленены с Южно-Тукурингрским разломом близширотного направления, а на остальной площади обрамления формируют совместно с генеральными и региональными нарушениями структурно-тектонические узлы, обусловливая блоковое строение гидрогеологических резервуаров и локальное развитие трещинно-жильных и трещинно-пластовых вод. Структурные швы, наиболее выраженные в пределах внешнего горно-складчатого обрамления, на равнинной территории погружены под осадочный чехол и перекрываются рыхлыми отложениями мощностью от 100 до 2000 м. Они ограничивают Амуро-Зейский и Нижнезейский артезианские бассейны, внутренние гидрогеологические массивы и служат проводящими каналами, по которым осуществляется перелив подземных вод из горно-складчатого обрамления в Зейско-Буреинский артезианский бассейн и взаимосвязь трещинных, трещинно-жильных, трещинно-пластовых и пластово-поровых вод. По ним происходит вертикальная разгрузка глубинных вод по ослабленным зонам, инфильтрация грунтовых вод через литологические окна движение напорных артезианских вод из центральных частей Зейско-Буреинского артезианского бассейна к зонам разгрузки. гидрогеологический подземная вода приамурье

Большое значение в распределении областей питания, разгрузки и накопления подземных вод имеют Призейский и Западно-Туранский структурные швы северо-восточного простирания. Совпадая с положением наиболее низкого базиса дренирования, первый из них формирует проницаемую обширную зону разгрузки подземных вод вдоль береговой полосы Зеи. Это подтверждается самоизливами из скважин в сс. Новопетровка, Москвитино, Усть-Ивановка, Черемхово и др. Поперечные к Призейскому структурному шву генеральные и региональные разломы (Горбыльский, Сазанковский и др.) являются водоподводящими каналами для движения подземных вод в сторону малых артезианских бассейнов.

Западно-Туранский структурный шов северо-восточного простирания контрастно отделяет Туранский гидрогеологический массив от Нижнезейского артезианского бассейна. В структурно-тектонических узлах формируются гидрогеологические емкости с трещинно-жильными, трещинными и трещинно-грунтовыми водами, которые разгружаются родниками в долине р. Бурея. Разломы северо-западного простирания, оперяющие структурный шов, являются водоподводящими каналами, через которые восполняются ресурсы артезианских вод, приуроченных к центральным частям Романовского, Екатеринославского и Ромненского малых артезианских бассейнов.

ГЛАВА 6. Отражение глубинных процессов в подземной гидросфере верхнего приамурья

Материалы геологических и геофизических работ, гелиеметрических исследований, а также результаты изучения кинематики Амурской плиты свидетельствуют об активной проявленности неотектонических процессов, подвижности отдельных блоков, повышенной сейсмичности, которые сопровождаются формированием раскрытых и проницаемых структурно-тектонических узлов, служащих путями разгрузки подземных вод и глубинных флюидов. Этим процессам сопутствует и дегазация недр, которая способствует на одних участках формированию, на других - разрядке гидродинамических напряжений. В целом, в результате тектонических подвижек, повышается гидродинамическая активность водоносных систем, что приводит к выжиманию и перемещению огромных масс пластовых вод с растворенными в них газами с последующей разгрузкой их через ослабленные зоны. Становится очевидным, что роль подземной гидросферы в глубинных процессах весьма значительна [Корценштейн, 1980; Пиннекер, 1985; Киссин, 1985].

Очаги разгрузки минеральных вод в сейсмогенных зонах. Маркерами проницаемых узлов в сейсмогенных зонах являются очаги разгрузки минеральных вод разнообразного химического, микроэлементного и газового состава. Выходы их связаны с участками, где проявляется современная тектоническая активность, охватывающая как древние кристаллические массивы (преимущественно палеозойского и более древнего возраста), так и более молодые, преимущественно мезозойские вулканические пояса. Как правило, очаги разгрузки расположены в зонах высокой сейсмической активности с землетрясениями более 6 баллов, либо к узлам пересечения разрывных нарушений. Нередко выходы минеральных вод прослеживаются прерывистой цепочкой по сейсмоактивным линиям значительной протяженности, либо по фрагментам кольцевых структур.

В Верхнем Приамурье (включая КНР) наиболее крупные сейсмогенные зоны приурочены к системам разломов близширотного (Становой, Монголо-Охотский, Северо- и Южно-Тукурингрский, Намуэрхэ), близмеридионального (Муданьцзян), северо-восточного (Ундуршули-Синлунгоу-Аргунский, Усть-Зейский, Нэньцзян-Селемджинский, Дэду-Даань-Белогорский, Танлу) направлений. В их пределах, в узлах пересечения разрывов северо-восточного и близширотного направлений формируются структуры сквозного характера, нередко очагового типа, и за счет разрядки гидродинамических напряжений, создаются благоприятные условия для восходящей разгрузки минеральных вод. К ним приурочены минеральные воды следующих генетических типов: азотные термы (Кульдурские, Тырминские, Быссинские), углекислые холодные (Удалянчи в КНР, Гонжинские, Харпичиканские, Горинские), азотные хлоридные натриевые (с. Константиновка).

Азотные термы. Основными факторами, определяющими формирование указанных гидротерм являются высокая степень тектонической активности региона, сопровождаемая проявлением современного вулканизма и сейсмичности. Очаги землетрясений на площади распространения азотных термальных вод зафиксированы в 1942 г., затем в 1947 г. с их подновлениями в семидесятые годы. По данным сейсмологов, глубина очагов до 40 км, энергетический класс 13-15, магнитуда 4-5. Главные черты термальных вод - преобладание азота в составе спонтанного газа, присутствие в повышенных концентрациях кремнекислоты и фтора, низкая минерализация, высокие щелочность и температура. В составе основных компонентов преобладают гидрокарбонат и натрий.

Очаг разгрузки термоминеральных вод, известный как Быссинское месторождение, расположен в 68 км к востоку от ст. Февральск на юго-западном борту грабена, заложенного на палеозойском кристаллическом основании Туранского гидрогеологического массива. Эта структура, довольно отчетливо выраженная в рельефе в виде резкого расширения долины Быссы, ограниченной сбросами северо-восточного и северо-западного направлений. Разгрузка термоминеральных вод осуществляется субвертикально по зонам дробления и повышенной трещиноватости интрузивных пород с последующим растеканием в перекрывающих четвертичных отложениях вдоль долины Быссы. Воды с температурой 10-46^оС, вскрыты скважинами на глубине от 37 до 195 м с удельным дебитом от 0,29 л/с до 17,1-19,1 л/с. В зоне, выводящей термальные воды на поверхность, растворенные в воде газы представлены азотом (78-79%), водородом (0,4-0,6%). Концентрация водорастворенного гелия составляет 1175·10^-5 мл/дм³. Для свободных газов характерно увеличение азота до 98,2%, метана - до 0,2-0,3%, углекислого газа - до 0,6 %. По составу воды гидрокарбонатные, минерализация воды ? 0,2-0,33 г/дм³, содержание кремнекислоты 55-80 мг/дм³, фтора - 7,5-9,5 мг/дм³. Из микроэлементы, представленных широким спектром, повышенные содержания (мкг/дм³ ) характерны для: лития (63), бора (144), алюминия (51), вольфрама (28), ртути (2,8).

Кульдурские термальные источники расположены в долине руч. Кульдур, левого притока р. Бира, берущей начало с восточных склонов Малого Хингана. Термовыводящая зона связана с узлом пересечения Хинганского разлома северо-восточного простирания с широтным Амурским (Сюньхэ-Бирским) разломом. Естественные выходы терм, приуроченные к гранитам, наблюдаются на площади 150х150 м («термальная площадка»). На остальной территории термальные воды вскрываются 5 скважинами глубиной до 150 м с дебитом от 0,2 до 1,05 л/с и температурой воды от 30 до 72⁰ С. Отдельные скважины обладают самоизливом, пьезометрический уровень устанавливается выше поверхности земли (от +1,58 м до +1,73 м). Общий дебит всех скважин при самоизливе 15 л/с.

Минеральные воды Кульдурских источников относятся к азотным высокотермальным (72⁰С), слабоминерализованным (0,3-0,4 г/дм³), щелочным (РН - 9,3). Из катионов преобладают натрий и калий, из анионов - гидрокарбонаты. Содержание фтора 16-22, кремнекислоты 70 мг/дм³. Радиоактивность терм равна 1-2 ед. Махе. Из газов преобладает азот (99,5%). Микроэлементный состав аналогичен таковому Быссинских терм.

Тырминские минеральные источники находятся в аналогичной тектонической и сейсмогенной обстановке. Очаг разгрузки термальных вод расположен на левом берегу р. Тырма, в 11 км ниже устья р. Яурин и приурочен к трещиноватым гранито-гнейсам. Температуры воды источника 36,8⁰ С, де6ит - 3 л/с. Минерализация воды 0,2 г/дм³. Состав воды гидрокарбонатный, натриевый, содержание кремнекислоты до 60 и фтора до 4,5 мг/дм³. Среди газов присутствуют: азот (99,4%) и сероводород (0,6%).

Углекислые холодные воды. На рассматриваемой территории они относятся к типу дарасунских нарзанов и характеризуются низкой температурой (ниже 10^оС), минерализацией 1,5-2,5 г/дм³, повышенным содержанием в воде железа (до 41,6 мг/дм³) и кремнекислоты (до 84 мг/дм³). Реакция среды слабокислая. Из анионов преобладают гидрокарбонаты, из катионов - натрий и калий. Микроэлементный состав довольно разнообразен.

Наиболее ярким примером холодных углекислых вод являются источники Удалянчи, расположенные в КНР на северной окраине рифтогенной впадины Сунляо, обследованные автором в 2007 г. Они связаны с современной вулканической деятельностью и высокой сейсмической активностью. В указанном районе на площади более 800 км² находятся 14 вулканогенных кратеров, сложенных базальтами, туфами, туфобрекчиями, сформировавшихся в результате извержений в 1717-1721 гг. Неотектоническая активность территории обусловила сложный тектонический каркас, состоящий из разрывных нарушений близширотного (система Намуэрхэ), северо-восточного (система Дэду-Даань) и северо-западного направлений. Указанные разломы являются сейсмогенными с магнитудой 4,3-5,1 землетрясений, 10-14 энергетического класса с глубиной очага до 20 км. Наиболее активно они были проявлены в 1985, 1986, 1988, 2001 гг.

К узлу пересечения указанных разломов приурочена разгрузка минеральных вод с температурой от 3 до 8^оС, газирующих углекислотой (2500-3500 мг/дм³). Химический состав вод гидрокарбонатный. Из катионов преобладают натрий+калий, в отдельных источниках - кальций. Магний присутствует в количестве 40-75, железо 38-41, кремнекислота 80-84 мг/дм³. Минерализация колеблется от 0,8 до 2,1 г/дм³. Из микроэлементов наиболее характерны (в мкг/дм³): барий (112-264), марганец (2212-3817), стронций (495-853), серебро (до 20) и др.

По результатам изотопных исследований газов, выполненных в научных институтах России и Китая, установлено, что летучие компоненты преимущественно глубинного происхождения [Чудаев и др., 2007].

На российской территории Верхнего Приамурья весьма показательной является сейсмотектоническая позиция Гонжинского месторождения углекислых вод. Район этого месторождения приурочен к зоне сопряжения Южно-Тукурингрского шва и Ундуршули-Синлунгоу-Аргунской системы северо-восточного простирания. Сейсмическая активность рассматриваемой территории определяется положением ее в области взаимодействия двух крупнейших в Верхнем Приамурье сейсмогенных поясов: Амазаро-Джагдинской и Большехинганской, в пределах которых известны землетрясения высоких энергетических классов. Наиболее высокая сейсмическая активность указанного района была проявлена в семидесятые-восьмидесятые годы прошлого столетия в виде подновляемых очагов землетрясений глубиной до 20 км с магнитудой 4,2-5,1 и 11-13 энергетическим классом.

Гонжинское месторождение расположено в долине руч. Кислый на юго-восточной окраине одноименного массива, сложенного протерозойскими метаморфическими и интрузивными образованиями, прорванными раннемеловыми интрузиями и субвулканическими телами. Основным структурным элементом является надвиг, вдоль контакта пород докембрия и раннемеловых гранитоидов. К этой ослабленной структуре приурочены минеральные холодные гидрокарбонатные углекислые воды. Удельный дебит скважин составляет 0,03-0,2 л/с. Минерализация воды - до 3,2 г/дм³. Содержание железа до 11,5 мг/дм³, кремнекислоты до 90 мг/дм³. В составе газов преобладает углекислота (99%). Из микроэлементов, в повышенных концентрациях установлены (мкг/дм³): литий (до 1050), марганец (до 17), стронций (до 2600).

Обширные зоны разгрузки холодных углекислых вод известные как Харпичиканские и Горинские, установлены в Сихотэ-Алиньской складчатой гидрогеологической области в сейсмогенной системе разломов Танлу северо-восточного направления. Выходы углекислых минеральных вод приурочены к площади развития верхнепалеозойских кремнистых сланцев и мезозойских песчанико-сланцевых отложений, частично перекрытых кайнозойскими базальтами. В семидесятые и последующие годы, здесь были зафиксированы очаги землетрясений с магнитудой 1-2 (энергетического класса 4-9) и более 4 (энергетического класса 11-12), с глубиной очага преимущественно 10-15 км, а на отдельных участках до 25 км. Последние из них пространственно совпадают с узлами пересечения разломов северо-восточного направления с близширотными. По данным Б.С. Архипова и С.А. Козлова [1999], дебит источников холодных углекислых вод колеблется от 0,3 до 2,5 л/с, температура воды 4-6^оС. Состав вод гидрокарбонатный, с существенным преобладанием иона натрия. Минерализация вод изменяется от 0,8 до 2,4 г/дм³_. В микроэлементном составе установлены повышенные концентрации (мкг/дм³ ) лития (до 3100), стронция (до 1075), алюминия (до 1075).

Азотные хлоридные натриевые воды. Минеральные воды указанного типа приурочены к Амурской (Сюньхэ-Бирской) сейсмогенной зоне близширотного направления в местах ее пересечения с разрывными нарушениями северо-восточного (Лермонтовско-Белогорский, Дэду-Даань) и близмеридионального (Западно-Туранский) направлений. Они вскрыты скважинами в 110 км от г. Благовещенска, в с. Константиновка на глубине 150-200 м и связаны с зонами тектонической раздробленности андезитов и долеритов раннемелового возраста. Очаги землетрясений глубиной до 20 км и магнитудой 4,3-5,1 зафиксированы южнее с. Константиновка на территории КНР, а также в междуречьях Завитая-Бурея и Бурея-Архара.

Дебит скважины №2990 ? 1,3 л/с., вскрытые воды хлоридные натриевые, с минерализацией 1,5-1,6 г/дм³. Температура воды 8^оС, реакция среды слабощелочная (рН 7,6-8,2). В воде из биологически активных компонентов присутствуют (мг/дм³): кремниевая (17,7-26), борная кислота (3,2-5,8), бром (3-3,5), иод (0,2-0,8), органический углерод (2,9-3,5), фтор (0,4-1,5). Газовый состав минеральных вод представлен азотом (до 74 %), кислородом (19 %), углекислым газом (5,5 %), аргоном (0,98 %), метаном (0,01 %). Из широкого спектра микроэлементов повышенные концентрации характерны (мкг/дм³ ) для: бора (до 313,1), селена (до 13,9), мышьяка (до 4,2), бария (до 58), золота (до 0,3), стронция (до 437).

Динамика флюидов в сейсмически активных областях. Исследования, проведенные в процессе изучения дегазации недр в различных регионах России показали, что динамика газового потока меняется в пространстве, во времени, под влиянием тектонических, геодинамических нагрузок, активизации сейсмических процессов [Осика, 1980, 1985]. Изучение динамики дегазации осуществлялось в скважине 2990 глубиной 204 м в с. Константиновка, вскрывающей трещинно-жильные напорные хлоридные натриевые воды, где установлена высококонтрастная гелиевая аномалия, достигающая значений 74600•10^-5 мл/дм³. Водорастворенный гелий был выбран как основной показатель глубинных процессов, отражающий флюидодинамику недр в сейсмогенным зонах. Наблюдения за концентрацией водорастворенного гелия проводились автором с августа 1984 г. по декабрь 1998 г. с частотой 1 раз в 10 дней, а с 1 января 2001 г. по январь 2002 г. - ежесуточно.

В процессе проведенных работ был установлен значительный диапазон изменения концентраций гелия от 1500•10^-5 до 74600•10^-5 мл/дм³, что позволило их дифференцировать (с некоторой долей условности) по значениям в мл/дм³: низкие (1500-6500•10^-5), средние (6500-20000•10^-5), высокие (20000-30000•10^-5) и очень высокие (30000-75000•10^-5). Учитывая, что сейсмичность является весьма существенным фактором, регулирующим дегазацию недр, автор сделал попытку проанализировать полученные гелиеметрические данные за 10 лет и сопоставить их со сведениями о землетрясениях, которые происходили в радиусе до 800 км от с. Константиновка и совпадали по времени с ведением гелиеметрических наблюдений. При интерпретации материалов были использованы данные сейсмологических исследований российских и зарубежных научных учреждений. В качестве геологической основы служила «Геологическая карта Приамурья и сопредельных территорий» масштаба 1:2500000 и схема разломной тектоники под редакцией Л.И. Красного, А.С. Вольского и др. [1999], выполненные на основе совместных картосоставительских работ российских и китайских геологов. Результаты полученных данных, отражающие специфику динамики дегазации недр за десятилетие, представлены по периодам.

Для периода 1984-1985 гг. характерны средние значения концентраций гелия и сейсмическое затишье. В начале 1986 г. концентрации гелия начали возрастать до высоких и очень высоких (31800•10^-5 мл/дм³) значений. В указанный период были зафиксированы землетрясения в сейсмогенной системе разломов Намурэрхэ и в узле пересечения ее с зоной разрывов Дэду-Даань, расположенных в 170 км юго-западнее с. Константиновка (район Удалянчи, КНР). Магнитуда этих землетрясений была 4,7-4,8, а глубина очага до 35 км. Летний период 1986 г. характеризовался чередованием импульсивных подъемов и падений концентраций гелия и повторным землетрясением в системе разломов Намурэрхэ.

Период 1987-1988 гг. В целом сохранялся импульсивный характер изменений гелия от высоких (25000•10^-5 мл/дм³) до низких (2000-3000•10^-5 мл/дм³) концентраций. Резкий спад содержаний гелия в марте 1987 г. совпал с началом землетрясения с магнитудой 5,2, которое произошло в узле пересечения Тастахского и Пауканского разломов .

Период 1992-1995 гг. являлся сейсмоактивным. Концентрации гелия варьировали от низких (2000•10^-5) до аномально высоких (74600•10^-5 мл/дм³), что отражает резко импульсный характер динамики гелия. Проявления сейсмичности отмечались как на значительном удалении от с. Константиновка (Куканский, Арсеньевский разломы), так и на более близком расстоянии (Ишу-Харпийский разлом системы Танлу, зоны Намурэрхэ, Дэду-Даань). Общее количество землетрясений за период 1992-1995 гг. в радиусе 800 км от с. Константиновка по данным китайских сейсмологов составило 11, причем практически все они происходили на границе резкого снижения-подъема концентраций гелия.

Период 1997-1998 гг. 1997 г. характеризовался контрастным изменением концентраций гелия от весьма высоких, достигающих 51100•10^-5 ? 59100•10^-5 мл/ дм³ до низких 2350•10^-5 мл/дм³. В периоды смены высоких значений на низкие землетрясения с магнитудой от 3,6 до 5,5 были зафиксированы на значительном удалении от территории с. Константиновка (Становой хребет и побережье Японского моря). С января по сентябрь 1998 г. в скважине 2990 отмечается снижение концентраций гелия до 9600•10^-5 мл/дм³. В указанный период в системах разломов Танлу и Намуэрхэ на расстоянии 170 км от с. Константиновка (район Удалянчи в КНР) были зарегистрированы землетрясения. Резкий подъем концентрации гелия до 48600• 10^-5 мл/дм³ в октябре 1998 г. совпал с повторными землетрясениями в вышеуказанных близко расположенных сейсмогенных зонах. Вторая половина 1998 г. была весьма сейсмоактивной, что привело к интенсивной дегазации недр и явилось причиной появления в отдельных зданиях с. Константиновка газов, ухудшающих здоровье населения.

Указанная чрезвычайная ситуация обусловила необходимость ведения в 2001 г. на Константиновском полигоне геоэкологического мониторинга, который включал изучение динамики не только водорастворенных гелия, но и других газов (диоксида серы, азота, формальдегида, сероводорода и аммиака). Отбор проб газов осуществлялся ежедневно. Определение токсичных газов проводилось на газовом анализаторе непрерывного контроля ГАНК-4 (НПО «Прибор») после дегазации водных проб. Постановка указанных работ в суточном режиме на протяжении всего 2001 г. предусматривала установление цикличности в поведении водорастворенного гелия, корреляции его с токсичными газами и проявлениями сейсмичности.

В обобщенном виде по результатам полученных ежесуточных наблюдений в 2001 г. четко выделяются 3 периода: I - с 4 января по 26 июня - характеризуется средними и высокими концентрациями гелия (до 31754•10^-5 мл/дм³); II - с 28 июня по 3 сентября - низкими (не выше 6431•10^-5 мл/дм³); III - с 4 сентября по 23 декабря 2001 г. - высокими и очень высокими (до аномально высоких).

Концентрации токсичных газов в воде в течение годичного цикла наблюдений изменялись в пределах: диоксид азота от 0,0 до 23,1 мг/м³, диоксид серы от 0,0 до 4,88 мг/м³, аммиак от 0,0 до 1,57 мг/м³, формальдегид от 0,013 до 3,44 мг/м³, сероводород от 0,0 до 0,286 мг/м³. При снижении концентрации гелия в отдельные периоды отмечалось увеличение содержаний диоксида азота и формальдегида. Для диоксида серы характерны как резкие подъемы концентраций, так и их снижение. Последние соответствуют аномально высоким концентрациям гелия.

В 2001 г. в течение ведения геоэкологического мониторинга в радиусе до 300 км по сейсмологическим данным произошло 38 периодически подновляющихся землетрясений, приуроченных к сейсмогенным разломам близширотного направления (Сюньхэ-Бирский, Намуэрхэ), к узлам их пересечений с Западно-Туранским разломом близмеридионального простирания и Хинганским и Ишу-Карпийским разломами северо-восточного направления.

Флюидная концепция неотектонических процессов позволяет познать закономерности в размещении зон повышенной проницаемости, с которыми связаны глубинные потоки, очаги разгрузки пресных и минеральных вод, разнообразие и изменчивость во времени газового и микроэлементного состава, гидродинамические особенности водоносных систем, емкостные свойства водовмещаюших пород и их обводненность.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных исследований установлено:

1. Гидрогеологические условия Верхнего Приамурья неоднородны и являются отражением неотектонических процессов, сейсмичности, проницаемости разломов, определяющих гидродинамический режим гидрогеологических систем, криогенное состояние, фильтрационные свойства водовмещающих пород и водоносность.

2. Для гидрогеологических массивов основными критериями обводненности являются их расчлененность, различия в типах тектонических деформаций, генезис разломов, их динамичность и раскрытость, связь с положением основных и местных базисов дренирования, способствующих прерывистости мерзлоты и локальной обводненности гидрогеологических резервуаров. Для артезианских бассейнов решающая роль принадлежит литолого-фациальным, палеогеографическим факторам, определяющим изменчивость гидрогеологических условий в зависимости от положения современной (или древней) гидросети, влияющей на формирование осадков различной степени обводненности.

3. Проведенная автором типизация гидрогеологических систем базируется на природных особенностях территории и отражает их многоступенчатую иерархию, вплоть до выделения локальных проницаемых и обводненных зон, перспективных для целей водоснабжения.

4. Роль разломов в гидрогеологических процессах и формировании областей питания, накопления и разгрузки подземных вод многогранна. Они служат границами гидрогеологических систем, формируют структурно-тектонические и гидрографические узлы, осуществляют связь между водоносными горизонтами. Разломы дифференцируются с учетом их генезиса по проницаемости, протяженности, времени и глубине заложения и классифицируются по комплексу гидрогеологических признаков как транзитные, питающие, водораспределяющие, водоаккумулирующие, водовыводящие и экранирующие.

5. Полученные материалы геологических, геофизических, сейсмологических, гелиеметрических исследований и результаты изучения кинематики Амурской литосферной плиты методом GPS технологии свидетельствуют о сейсмической активности недр, современной подвижности отдельных блоков Амурской литосферной плиты, которые сопровождаются вертикальными и горизонтальными смещениями, формированием проницаемых структурно-тектонических узлов, служащих каналами для дегазации недр и разгрузки флюидов. В этих процессах роль подземной гидросферы велика. Она регулирует гидродинамический режим, перераспределяет пластовые давления, аккумулирует восходящий поток газов, осуществляет разрядку гидродинамических напряжений с формированием очагов разгрузки как пресных, так и минеральных вод разнообразного химического состава.

6. Флюидодинамика процессов дегазации недр, прослеженная в процессе десятилетних наблюдений на Константиновском месторождении азотных хлоридных натриевых вод в разные периоды сейсмической активности, отражает сложное взаимодействие природных факторов в подвижной системе «вода - порода - газ», влияющих на вынос глубинных флюидов через проницаемые зоны. В отдельные периоды наблюдений, наряду с гелием, в газовом потоке отмечались повышенные концентрации диоксида азота, диоксида серы, формальдегида, приводящие к ухудшению состояния здоровья населения. Учитывая, что динамика газового потока - это постоянно действующий процесс в жизни Земли, проблема прогнозирования геоэкологических последствий, возникающих при активизации глубинных процессов, весьма актуальна для исследуемой территории и требует дальнейшего изучения.

ОСНОВНЫЕ РАБОТЫ, ОПУБЛИКОВАННЫЕ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Монография

1. Сорокина А.Т. Гидрогеологические системы Верхнего Приамурья. - Владивосток: Дальнаука, 2005. - 167 с.

Статьи в журналах и сборниках

1. Сорокина А.Т. Водоносность сазанковской свиты и прогнозные ее ресурсы в пределах центральной части Амуро-Зейского междуречья // Изв. вузов.: Геология и разведка. 1970. № 3. С. 77-82.

2. Барвенко В.А., Сорокина А.Т., Борзистая С.И. Криогенез и водоносность пород Верхне-Зейского артезианского бассейна // Гидрогеологические условия мерзлой зоны. Якутск, 1976. С. 6-12.

3. Сорокина А.Т., Сорокин А.П. Роль палеогидрогеологических условий в формировании ресурсов подземных вод Зейско-Буреинского артезианского бассейна // Геология Верхнего Приамурья. - Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1977. С. 87-91.

4. Сорокина А.Т. Гидрогеологическая карта СССР м-ба 1 : 200 000. Лист М-52-I /Под ред. Маринова Н.А. - Л.: Ленкартфабрика объединения «Аэрогеология», 1977.

5. Сорокина А.Т. Гидрогеологическая карта СССР м-ба 1 : 200 000. Лист М-52-II /Под ред. Маринова Н.А. - Л.: Ленкартфабрика объединения «Аэрогеология», 1977.

6. Сорокина А.Т. Сквозные талики среди многолетнемерзлых пород в бассейне рек Нюкжи и Олекмы - источники водоснабжения станций Байкало-Амурской магистрали // Новые данные о минерально-сырьевых ресурсах центральной части зоны БАМ. Благовещенск, 1978. С. 156-160.

7. Сорокина А.Т. Гидрогеологическая карта СССР м-ба 1 : 200 000. Лист N-52-XXXI /Под ред. Кирюхина В.А.. - Л.: Ленкартфабрика объединения «Аэрогеология», 1981.

8. Сорокина А.Т. Гидрогеологическая карта СССР м-ба 1 : 200 000. Лист N-52-XXXII /Под ред. Кирюхина В.А.. - Л.: Ленкартфабрика объединения «Аэрогеология», 1981.

9. Сорокина А.Т. Гидрогеологическая карта СССР м-ба 1 : 200 000. Лист М-52-VII, VIII /Под ред. Караванова К.П. - Л.: Ленкартфабрика объединения «Аэрогеология», 1981.

10. Сорокина А.Т. Формирование подземных вод в различных типах гидрогеологических структур Приамурья и прогноз их использования в связи со строительством Байкало-Амурской магистрали // Материалы I Всесоюзной гидрогеологической конференции. М. : Наука, 1982. Т. 1. С. 386-388.

11. Сорокина А.Т., Сорокин А.П. Водоносность гидрогеологических структур Приамурья //Гидрогеологические исследования восточных районов СССР и некоторых стран Азии. Иркутск, 1983. С. 86-95.

12. Сорокина А.Т., Сорокин А.П. Гидрогеологическое содержание морфоструктур Верхнего Приамурья // Проблемы морфотектонических исследований. Владивосток : ДВНЦ АН СССР, 1985. С. 131-135.

13. Сорокина А.Т., Флешлер В.И., Сорокин А.П. Флюидный режим тектонических зон гидрогеологических структур Забайкалья и Приамурья //Подземные воды и эволюция литосферы. М. : Наука, 1985а. Т. II. С. 53-55.

14. Сорокина А.Т., Калинин А.Н., Козлов Д.Е., Григорьянц Е.Ю. Опыт применения атмохимических методов при поисках термовыводящих зон Приамурья // Мат-лы Всесоюзн. совещ. по подземным водам Востока СССР (XII совещание по подземным водам Сибири и Дальнего Востока). Иркутск-Южно-Сахалинск, 1988. С. 60-61.

15. Сорокина А.Т., Артеменко Т.В. Гидрохимическая зональность Амуро-Зейского артезианского бассейна как отражение его структурно-тектонической неоднородности // Мат-лы Всесоюзн. совещ. по подземным водам Востока СССР (XIII совещание по подземным водам Сибири и Дальнего Востока). Иркутск-Томск, 1991. С.152.

16. Сорокина А.Т. Гидрогеологические структуры Приамурья, их эволюция и флюидный режим // Тихоокеанская геология, 1992. № 3. С. 123-133.

17. Сорокина А.Т. Роль разломов в формировании гидрогеологических резервуаров в Приамурье // Мат-лы Всеросс. совещ. по подземным водам Востока России (XVI совещание по подземным водам Сибири и Дальнего Востока). Новосибирск: СО РАН, 2000. С. 22-24.

18. Бормотов В.А., Коковкин А.А.Сорокина А.Т. Структура сейсмоактивной области на юге Амуро-Зейской впадины и геоэкологические последствия её активизации в 1998-2000 годах // Проблема сейсмичности Дальнего Востока. Материалы III Науч. конф. Хабаровск. ИТИГ ДВО РАН, 2001. С. 6-12.

19. Сорокина А.Т. Принципы гидрогеологического районирования и прогнозирования обводненных резервуаров Верхнего Приамурья // Гидрогеология и геохимия вод складчатых областей Сибири и Дальнего Востока. Сб. материалов совещ. Владивосток: ДВО РАН, 2003. С. 43-49.

20. Сорокина А.Т. Минеральные воды Верхнего Приамурья // Гидрогеология и геохимия вод складчатых областей Сибири и Дальнего Востока. Сб. материалов совещ. Владивосток: ДВО РАН, 2003а. С. 50-59.

21. Сорокина А.Т. Гидрогеологическая роль структурно-тектонических узлов Верхнего Приамурья // Материалы Всеросс. Совещ. по подземным водам Востока России. XVII Совещ. по подземным водам Сибири и Дальнего Востока. Икрутск-Красноярск : Изд-во Иркут. Гос. техн. Универ., 2003. С. 149-151.

22. Язвин Л.С., Сидоркин В.В., Олиферова О.А, Сорокина А.Т. Оценка обеспеченности населения Амурской области ресурсами подземных вод для хозяйственно-питьевого водоснабжения // Разведка и охрана недр, 2003. № 10. С 21-23.

23. Мирошниченко А.И., Саньков В.А., Лухнев А.В., Ашурков С.В., Сорокин А.П., Сорокина А.Т., Панфилов Н.И. Современные деформации на Константиновском GPS-полигоне (Нижнезейская впадина как фактор формирования катастрофических природных процессов) // Современная геодинамика и опасные природные процессы в Центральной Азии. Иркутск: ИЗК СО РАН_ИрГТУ, 2004. С. 163-169.

24. Сорокина А.Т. Роль разломов в формировании обводненных зон Байкало-Алданской гидрогеологической области // Тихоокеанская геология, том 25, № 6, 2006. С. 57-66.

25. Сорокина А.Т., Бушковская О.А. Особенности формирования ресурсов подземных вод Зейско-Буреинского бассейна // Вестник ДВО РАН. 2006. № 6. С. 52-59.

26. Сорокина А.Т., Бушковская О.А. Перспективы использования артезианских вод Зейско-Буреинского артезианского бассейна для водообеспечения населения Амурской области //Подземная гидросфера. Матер. XVIII Всерос. Совещ. по подземным водам Сибири и Дальнего Востока. Иркутск: ИГТУ, 2006. С. 294-297.

27. Сорокина А.Т., Попов А.А. Природный гидрохимический фон питьевых подземных вод южных районов Амурской области // Бюллетень физиологии и патологии дыхания, 2007. Вып. 25. С. 97-98.

28. Сорокина А.Т., Демченко Л.М. Хлоридно-натриевые воды Константиновского месторождения и их эффективность при заболевании почек // Бюллетень физиологии и патологии дыхания, 2007. Вып. 26. С. 68-70

29. Сорокина А.Т., Попов А.А. Гидрохимическая зональность южной части Зейско-Буреинского артезианского бассейна как отражение его структурно-тектонической неоднородности // Гидрохимия осадочных бассейнов (Труды Российской научной конф. Томск, 13-17 ноября 2007 г.). Томск: Изд-во НТЛ, 2007. С. 141-147.

Размещено на Allbest.ru