WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


 

  На правах рукописи

Сорокина Анна Трофимовна

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД В

ГОРНО-СКЛАДЧАТЫХ И ПЛАТФОРМЕННЫХ ОБЛАСТЯХ

ВЕРХНЕГО ПРИАМУРЬЯ

25.00.07 - гидрогеология

Автореферат

Диссертация на соискание ученой степени

доктора геолого-минералогических наук

Иркутск-2007

Работа выполнена в Институте геологии и природопользования Дальневосточного отделения Российской академии наук

Научный консультант        доктор геолого-минералогических наук, профессор Писарский Борис Иосифович

Официальные оппоненты        доктор геолого-минералогических наук, профессор

       Шварцев Степан Львович

       доктор геолого-минералогических наук, профессор

       Боревский Борис Владимирович

       доктор геолого-минералогических наук

       Лысак Светлана Васильевна 

Ведущая организация        Дальневосточный геологический институт ДВО РАН

Защита состоится 19 февраля  2008 г. в 9-00  ч. на заседании диссертационного совета Д 003.022.01 в Институте земной коры СО РАН по адресу: 664033, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 128

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Иркутского научного центра СО РАН в здании Института земной коры СО РАН.

Отзывы на автореферат в 2-х экземплярах, заверенные печатью учреждения, просим направлять по указанному адресу ученому секретарю совета

к.г.-м.н. Людмиле Павловне Алексеевой

Тел. (3952) 42-27-77, fax: (3952) 42-69-00, e-mail: lalex@crust.irk.ru

Автореферат разослан «_14_»__января__ 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат геолого-минералогических наук                Л.П. Алексеева

Общая характеристика работы

       

Актуальность работы. Верхнее Приамурье – сложно построенный регион с крупнейшими на Дальнем Востоке внутриконтинентальными орогенными поясами, вулканогенными зонами и обширными областями континентального осадконакопления, которые явились прообразом разнообразных по генезису и строению водоносных систем – гидрогеологических массивов, вулканогенных, адартезианских и артезианских бассейнов. Они формировались в условиях активных неотектонических процессов, высокой сейсмичности, криогенеза, с участием различных по проницаемости разрывных нарушений, в разнообразных палеогеографических обстановках и определили неоднородность водовмещающей среды, локальное распространение подземных вод и обусловили сложности в решении водохозяйственных задач региона. Гидрогеологические проблемы региона охватывают как научные, так и прикладные стороны подземной гидросферы: от условий формирования подземных вод в различных типах гидрогеологических систем до конкретного использования подземных вод в народном хозяйстве. Они являются важными также вследствие пограничного с КНР расположения исследуемой территории, где существует угроза загрязнения подземных вод. В связи с этим, весьма актуальным является совершенствование научных подходов для более углубленного изучения закономерностей распространения подземных вод, включая прогнозирование участков локализации обводненных зон и совершенствование эффективных методов их поисков.

       Цель исследований. Установление закономерностей формирования и размещения обводненных зон в горно-складчатых и платформенных областях Верхнего Приамурья на примере Байкало-Алданской и Амуро-Охотской гидрогеологических систем.

       Задачи исследований:

- изучить тектонические, геодинамические и палеогеографические условия формирования гидрогеологических систем Верхнего Приамурья;

- усовершенствовать принципы типизации гидрогеологических систем в горно-складчатых и платформенных областях;

- выявить критерии обводненности емкостной среды для различных типов гидрогеологических резервуаров с учетом влияния неотектоники, криогенеза, сейсмичности и особенностей осадконакопления;

- определить наиболее эффективный комплекс методов для выявления проницаемых и обводненных зон в генетически разнородных гидрогеологических системах;

- оценить гидрогеологическую роль разломов в распределении областей питания, разгрузки и локализации подземных вод;

- выделить обводненные зоны, перспективные для использования подземных вод в целях водоснабжения.

       Научная новизна

1. Выявлены основные критерии обводненности гидрогеологических резервуаров, сформировавшихся в условиях криогенеза, активной неотектоники, высокой сейсмичности и в разнообразных палеогеографических обстановках.

  1. Впервые для выявления зон повышенной проницаемости Верхнего Приамурья использованы гелиеметрические, атмохимические методы и анализ сейсмичности.
  2. Получены новые данные о сейсмогенных зонах Верхнего Приамурья, их флюидодинамике, цикличности дегазации и геоэкологических последствиях активизации сейсмических процессов.

       Защищаемые положения:

  1. Закономерности формирования подземных вод в горно-складчатых и платформенных областях Верхнего Приамурья,  разнообразие типов гидрогеологических систем, их многоступенчатая иерархия, особенности строения и обводненность являются следствием геологического развития региона, отражением его неотектонической активизации, сейсмических процессов и проницаемости разломов.
  2. Локализация подземных вод в гидрогеологических системах Верхнего Приамурья имеет дифференцированный характер. В гидрогеологических массивах наиболее обводненные емкости приурочены к зонам разломов и узлам их пересечений, развивавшихся в условиях растяжения, в платформенных областях к осевым (центральным) частям малых артезианских бассейнов, совпадающих с русловыми ложбинами палео-Амура и палео-Зеи.
  3. Выявление проницаемых и обводненных зон наиболее эффективно на основе комплексирования традиционных и нетрадиционных методов: гелиеметрических, атмохимических, анализа сейсмичности в сочетании с геофизическими исследованиями, оценкой геодинамических напряжений, а также реконструкции палеогеографических условий и др.
  4. Неотектонические процессы, особенно сейсмичность, усиливают дегазацию и флюидодинамику недр и  отражаются в подземной гидросфере очагами разгрузки минеральных вод, аномалиями водорастворенных и сорбированных в породах газов, среди которых гелий в условиях Верхнего Приамурья признан наиболее информативным.

Исходные материалы и личный вклад в решение проблемы. В основу диссертационной работы положены фактические материалы, полученные непосредственно автором в 1968-1980 гг. при среднемасштабном гидрогеологическом картировании Зейско-Буреинского артезианского бассейна, поисков подземных вод для станций БАМ и городов Амурской области. 

Данная работа является итогом многолетних исследований по планам НИР лаборатории водных проблем Института геологии и природопользования ДВО РАН, которые выполнялись лично автором с 1981 по настоящее время. Автор принимал участие в научных исследованиях по региональным программам «Амур», «Комплексное освоение минерально-сырьевых ресурсов Дальнего Востока», «Качество питьевых вод Приамурья». Аналитические работы выполнялись в лабораториях Дальневосточного геологического управления (г. Хабаровск), Испытательном центре природных лечебных ресурсов (г. Москва), Дальневосточного института минерального сырья (г. Хабаровск), в Институтах РАН (гг. Хабаровск, Владивосток, Черноголовка), ЗабНИИ МинГео РФ (г. Чита), ВСЕГЕИ (Санкт-Петербург).

Практическая значимость. Выявленные закономерности формирования, распространения и локализации подземных вод, рассмотренные для двух генетически и морфологически разнородных областей: горно-складчатой (Байкало-Алданской) и платформенной (Амуро-Охотской), составляют основу научного гидрогеологического прогнозирования и регионального водохозяйственного планирования. Они позволяют более целенаправленно решать проблемы, связанные с поисками и разведкой подземных вод, рациональным их использованием, охраной от загрязнения, разрабатывать программы комплексного освоения природных ресурсов.

Результаты работ автора отражены в «Комплексной региональной программе обеспеченности населения Амурской области ресурсами подземных вод для хозяйственно-питьевого водоснабжения», на картах современного состояния подземных вод и условий их использования, отчетах по поискам и разведке подземных вод для водоснабжения городов Амурской области (Благовещенск, Свободный), станций БАМ (Олекма, Усть-Нюкжа, Дюгабуль, Чильчи), сельскохозяйственных объектов в южных районах Амурской области, оценке качества подземных вод и разведки минеральных вод.

Апробация работы. Результаты исследований и основные положения диссертации опубликованы в одной монографии, в 29 печатных работах, в том числе в 7 статьях в ведущих рецензируемых российских журналах из Перечня ВАК. Кроме этого, автором, в процессе подготовки диссертации проработано более 200 единиц фондовых материалов. Теоретические положения по вопросам районирования, типизации гидрогеологических систем нашли отражение при составлении автором и в последствии изданных пяти Государственных гидрогеологических карт масштаба 1:200000 территории Верхнего Приамурья.

Материалы исследований докладывались на Всесоюзных и Всероссийских совещаниях по подземным водам Сибири и Дальнего Востока (Хабаровск, 1970; Улан-Удэ, 1976; Южно-Сахалинск, 1988; Томск, 1991; Новосибирск, 2000; Красноярск, 2003; Иркутск, 2006, Томск, 2007), Всесоюзных гидрогеологических конференциях (Москва, 1982, 1985), региональных совещаниях (Свободный, 1975; Благовещенск, 1978; Хабаровск, 2001; Владивосток, 2003).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав и заключения, 292 стр. текста в т.ч. 61 рис., 17 табл. Список литературы включает более 200 наименований.

Диссертация выполнена в Институте геологии и природопользования ДВО РАН (г. Благовещенск).

Автор выражает искреннюю признательность своему научному консультанту д.г.-м.н., профессору Б.И. Писарскому. На разных этапах отдельные положения работы плодотворно обсуждались с докторами г.-м.н. К.П. Каравановым, В.А. Кирюхиным, В.В. Кулаковым, И.С. Ломоносовым, С.И. Шерманом, В.И. Флешлером. Существенная помощь а интерпретации геологических и геофизических материалов была оказана чл.-корр. А.П. Сорокиным. Особая признательность О.А. Бушковской и Т.В. Артеменко за техническую помощь на всех этапах подготовки диссертации. Всем вышеуказанным коллегам автор выражает самую глубокую благодарность.

Глава 1. Природные условия Верхнего Приамурья,

определяющие распространение и формирование

подземных вод

Природные условия Верхнего Приамурья определяются его положением в зоне перехода от Тихого океана к континенту и особенностями, присущими как Забайкалью, так и Дальнему Востоку. Северную часть его занимает Становой хребет с абс. отм. до 2255 м, южнее которого расположена 500-километровая цепь хребтов: Янкан, Тукурингра, Соктахан, Джагды высотой до 1600 м. Они разделены Тында-Зейским слабо расчлененным холмогорьем с Верхнезейской заболоченной равниной. На южной половине Верхнего Приамурья находится Зейско-Буреинская равнина, окруженная системами выровненных низкогорных и холмогорных поднятий.

Речная сеть принадлежит в основном бассейну Амура. Западную часть территории дренируют верховья рек Олекмы и Нюкжи, относящиеся к бассейну р. Лена, и лишь крайняя восточная часть - бассейну р. Уда. В осевых частях Станового хребта развита сплошная многолетняя мерзлота, на остальной территории она прерывистая или островная.  Климат района умеренно континентальный с муссонными чертами. Годовое количество атмосферных осадков колеблется от 430 до 800 мм. Наименьшее их количество выпадает на Зейско-Буреинской равнине, наибольшее - в бассейне р. Селемджа и в пределах хр. Ям-Алинь. Все перечисленные факторы находятся во взаимосвязи и определяют условия формирования подземных вод.

Основные геологические структуры. Итоги изучения геологического строения Верхнего Приамурья и прилегающих к нему районов за более чем столетний период были подведены в коллективной монографии «Геология СССР», т. 19 [1966]. Начиная с 70-х годов прошлого столетия, сторонники плитно-тектонической модели [Зоненшайн и др., 1976, 1990, 1993; Парфенов, 1984; Кузьмин, 1985; Ханчук и др., 1995; Геодинамика…, 2006] связывают образование крупнейших структурных элементов Верхнего Приамурья (Становая складчато-глыбовая, Амуро-Охотская складчатая системы и Амурский (Буреинский) массив) с позднемезозойскими аккреционно-коллизионными процессами, проходившими в зоне взаимодействия Сибирской платформы и Амурской плиты. Это тектоническое районирование принято в работе.

Современный морфоструктурный облик. Формирование современного облика Верхнего Приамурья началось в позднем мезозое [Худяков, 1977; Тащи, Никонова, 1980; Сорокина, Сорокин, 1985; Сорокин, 1990; Сорокин, Глотов, 1997; Флора… 2001 и др.]. и особенно интенсивно протекало в кайнозое. На месте Становой складчато-глыбовой системы возникло одноименное сводовое поднятие, а Амуро-Охотская складчатая система была преобразована в Янкано-Тукурингро-Джагдинское сводово-глыбовое сооружение. В это же период сформировалось Тында-Зейское межгорное понижение. Указанные орогенные морфоструктуры с юга контрастно сочленены с Амурским (Буреинским) массивом, в теле которого расположена крупнейшая на Дальнем Востоке Зейско-Буреинская впадина. Современный морфоструктурный план Верхнего Приамурья представлен двумя областями: горно-складчатой и платформенной.

Горно-складчатая область объединяет основные орогенные структуры северной половины Верхнего Приамурья. Становое сводовое поднятие сопряжено с Тында-Зейским, представляющим собой денудационную равнину и холмогорье с останцами низковысотных гор. В составе этих сооружений выделяются выровненные Западно-Предстановой, Гилюйский, Восточно-Предстановой блоки, образующие пьедестал Станового свода, в который вложена Верхнезейская межгорная впадина.

Южнее рассмотренных орогенных морфоструктур расположено Янкано-Тукурингро-Джагдинское сводово-глыбовое поднятие, состоящее из Янкано-Тукурингрского и Джагдинского сооружений. Янкано-Тукурингрское поднятие характеризуется четко выраженной блоковой структурой, обусловленной сочетанием горстов и раз­деляющих их узких погруженных зон, освоен­ных реками района. Джагдинское поднятие имеет асимметричное строе­ние с крутым северным и более пологим  южным крыльями. Основу его составляют узкие линейные блоки, различной высоты с развитием согласных и поперечных грабенов.

       На восточной окраине Тында-Зейского поднятия находится Верхнезейская аккумулятивная равнина,  поверхность которой полого наклонена с юга на север, что во многом определяет общее северо-западное и близмеридиональное направления левых притоков Зеи.

Платформенная область. Центральное положение рассматриваемой области занимает Зейско-Буреинская аккумулятивная равнина, которая в значительной мере расчленена современной гидросетью с серией надпойменных террас высотой до 150 м. Вдоль ее обрамления расположены системы поднятий с выступами домезозойского фундамента, одни из которых выровнены и полого сопряжены с аккумулятивной равниной (Гонжинское, Октябрьское), а другие (Туранское) отличаются контрастными формами сочленения. Промежуточное положение между указанными поднятиями занимает пенепленизированные терригенные (Верхнеамурский и Депский прогибы) и вулканогенные (Умлекано-Огоджинский, Малохинганский и др. пояса) структуры.

Глава 2. Тектонический режим Верхнего Приамурья основа формирования и эволюции гидрогеологических систем

       Тектонический режим является основой образования морфоструктур и, соответственно, определяет особенности формирования, эволюции, строения разнообразных водоносных систем. Современный облик морфоструктуры региона приобрели в неотектонический этап, проявившийся в Приамурье и в сопредельных районах от эоцена (олигоцена) до голоцена, в плиоцене, антропогене и т.д. [Яншин, 1973; Карта неотектоники…, 1983; Парфенов и др., 1987; Новейшая тектоника…, 1997; Флора…, 2001; Современная геодинамика и …, 2002; и др.]. Эти преобразования были обусловлены вертикальными и горизонтальными движениями земной коры, первые из которых в основном присущи южной окраине Сибирской платформы и Амурской плите, вторые – пограничным структурам, образующим Байкало-Становой и Монголо-Охотский – сдвигово-надвиговые пояса. 

Вертикальные неотектонические движения земной коры. Анализ нисходящих  движений в зонах устойчивого прогибания Зейско-Буреинской впадины свидетельствует об общем снижении их интенсивности с мезозоя по кайнозой и о колебательном характере процесса. Амплитуды восходящих новейших движений в Верхнем Приамурье оценены лишь для крупных морфоструктур. Наиболее высокие амплитуды роста (1500-1700 м) были присущи Янкано-Тукурингро-Джагдинскому, Туранскому и Малохинганскому горно-складчатым сооружениям, от которых существенно отличаются таковые (500-800 м) в области внутренней денудации Зейско-Буреинской впадины.

Контрастность нисходящих движений Зейско-Буреинской впадины привела к пологим и крутым формам сопряжений аккумулятивных депрессий с внутренними и внешними горно-складчатыми сооружениями, изменчивости палеогеографических условий, различию в морфологии прогибов, мощности осадочных комплексов и их коллекторских свойств.

Горизонтальные неотектонические движения земной коры. Современные представления об этих движениях на Дальнем Востоке сложились в процессе изучения взаимодействий Амурской, Охотской и Евразийской плит. Судя по модели, разработанной Л.М. Парфеновым с соавторами, Становой блок движется в северо-западном направлении относительно Сибирской платформы и Амурской плиты, а последняя смещается к северо-востоку. При этом, современные движения Станового блока обусловили условия сжатия в его фронтальной части и растяжения в тылу. По мнению Ф.Г. Корчагина, Амурская плита смещается в целом к востоку, а Охотская – в западном направлении. При этом  он отмечает, что на фоне общего совпадения модельных векторов, в районе г. Хабаровска наблюдается резкое их отклонение направления к югу, что связано с условиями растяжения территории Среднеамурской впадины.

       Данные, полученные Институтом земной коры (ИЗК) СО РАН и Институтом геологии и природопользования ДВО РАН, свидетельствуют, что пункт BLAG-Благовещенск (как часть Северо-Китайского блока) смещается в юго-восточном направлении, а Баджало-Буреинско-Малохинганский блок – на юго-запад. Этими движениями создаются правосторонние северо-северо-восточные сдвиговые смещения вдоль восточной окраины Зейско-Буреинской впадины и растяжение для разломов северо-западного и близширотного направления на юге Амурской плиты.

Материалы по горизонтальным движениям вдоль разрывных нарушений не велики. Л.М. Парфенов с авторами (1982) указывает, что в Южно-Алданской системе надвигов амплитуда смещений достигает 15-ти километров. По мнению Е.Б. Бельтенева (1982), перемещение по Становому и Северо-Тукуринскому швам исчисляется многими километрами, а К.Г. Леви и С.И. Шерман исчисляют скорость позднечетвертичных смещений по системе разломов Танлу, равной 2 мм в год.

Приведенные данные о современных движениях блоков Верхнего Приамурья свидетельствуют о том, что литосфера региона находится в напряженном состоянии. Выделение областей растяжения и сжатия дает возможность дифференцировать эту территорию по степени изменения внутреннего состояния субстрата - горных пород (наличия участков раздробленности, трещиноватости, милонитизации и др.) в зонах разрывных нарушений.

Разрывные нарушения. Роль разломов в формировании структурных неоднородностей Забайкалья и Дальнего Востока неоднократно подчеркивалось многими исследователями [Лишневский, 1968; Забродин, Турбин, 1970; Красный, 1980; Бельтенев, 1982; Саркисов, Ермаков, 1982; Шерман и др., 1983, 2001; Геологическая карта…, 1999; Сорокина, 2005, 2006; и др.]. С учетом этих материалов, в зависимости от глубины заложения, протяженности, структурного положения и других особенностей Верхнего Приамурья, выделены четыре группы разрывных нарушений: структурные швы, генеральные, региональные и локальные разломы. Первые из них (протяженностью более 500 км) ограничивают крупные элементы земной коры, вторые (50-250 км) разделяют отдельные блоки, третьи (до 50 км) – осложняют блоковые структуры, четвертые - преимущественно оперяющие крупные тектонические нарушения. Структурные швы в горно-складчатых сооружениях представлены Становым, Северо-Тукурингрским и Южно-Тукурингрским, Призейским, Западно-Туранским преимущественно широтными и долготными разломами. В отличие от них генеральные, региональные и локальные разрывы более разнообразны по ориентировке.

Активность неотектонических процессов. Среди нетектонических процессов важнейшее место принадлежит сейсмическим, которые можно рассматривать как позднюю стадию новейшей активности. С ней связано омоложение рельефа, подновление и формирование новых разрывных нарушений, приразломных впадин и грабенов,  а также перераспределение речной сети и проявление вулканической деятельности.

Верхнее Приамурье характеризуется высокой сейсмичностью. На северной его половине располагаются крупнейшие на Дальнем Востоке Олекмо-Становая и Амазаро-Джагдинская сейсмические зоны, а на южной в пределах хребтов Большого и Малого Хингана – их аналоги. Высокая сейсмичность определяет современную тектоническую подвижность Станового, Северо-Тукурингрского и Южно-Тукурингрского структурных швов. В их пределах локализованы многочисленные эпицентры землетрясений: Нюкжинское (1958 г.), Гилюйское (1972 г.), Огоронское (1973 г.). Районы с 8 балльными магнитудами известны в предгорьях хребтов Янкан, Тукурингра, Джагды.

Зейско-Буреинская впадина традиционно относилась к слабо сейсмическим районам с землетрясениями до 5 баллов. Однако обзор материалов последних десятилетий по российской части Приамурья  и северной части КНР существенно меняет представления по сейсмичности приграничных районов России и Китая. Очаги землетрясений формируют сейсмогенные зоны, которые контролируются системами трансрегиональных разломов: Ундуршули-Синлунгоу-Аргунским, Сюньхэ-Бирским, Нэньцзян-Селемджинским, Намуэрхэ, Лермонтовско-Белогорским, Танлу (терминология по Геологической карте…, 1999).

Глава 3. ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ВЕРХНЕГО ПРИАМУРЬЯ

Гидрогеологические условия определяются геологическими, геоморфологическими, тектоническими и физико-географическими природными особенностями. Их можно рассматривать как связанные между собой элементы, создающие единую целостность, которую принято называть системой. По современным представлениям, гидрогеологическая система – это обособленный участок земной коры, состоящий из взаимосвязанных гидрогеологических тел, образующих целостную структуру и характеризующихся определенными отношениями с внешней средой. Вопросы типизации гидрогеологических систем на протяжении многих лет оставались весьма дискуссионными. Решению их предшествовало совершенствование принципов гидрогеологического районирования, которые в последующем были положены в основу  вначале классификации гидрогеологических объектов, а затем и типизации природных емкостей подземных вод.

Существенный вклад в развитие этого направления внесли советские гидрогеологи [Овчинников, 1960; Зайцев, 1961; Толстихин, 1962; Маринов, 1971; Швецов, 1973; Пиннекер, 1977, 1980]. В дальневосточном регионе такие работы [Кирюхин, 1980;  Караванов, 1980; Кулаков, 1990; Сорокина, 1992, 2005, 2006] были направлены на совершенствование принципов гидрогеологического районирования. Ранее они нашли отражение в монографии «Гидрогеология СССР» [Хабаровский край и Амурская область, 1971].

Ведущими гидрогеологами в определение терминов: гидрогеологическая «структура», «резервуары» подземных вод, «водоносные системы» вкладывался широкий спектр гидрогеологических понятий, среди которых А.М. Овчинников (1960) отдавал предпочтение водонапорным системам, А.А.Карцев (1969, 1971) и Б.А.Тхостов (1966) — геогидродинамическим, П.Ф.Швецов (1973) — водообменным,  К.П.Караванов (1980) – водоносным, С.Л. Шварцев (2003) – системе «вода-порода», а Е.В. Пиннекер (1980) термину «резервуар подземных вод» - как более собирательному понятию водовмещающей среды.

Применив системный подход и комплексный анализ в изучении природных особенностей Верхнего Приамурья, автор при рассмотрении особенностей формирования подземных вод учитывает их взаимосвязь с разрывными нарушениями, неотектоническими процессами, сейсмичностью и криогенезом, определяющими условия размещения их областей питания, накопления, разгрузки и водообильность. При этом, термины «гидрогеологические системы», «гидрогеологические резервуары», «подземные водоносные системы» и «емкости подземных вод», автор, вслед за Е.В. Пиннекером (1980), использует в работе как синонимы.

Структурно-тектоническая неоднородность гидрогеологических систем. Верхнее Приамурье включает большое разнообразие гидрогеологических резервуаров классических типов: разновысотных и генетически разнородных криогенных и непромороженных гидрогеологических массивов и адмассивов, разнопорядковых и сложнопостроенных артезианских, адартезианских и вулканогенных бассейнов. Тектонический режим, неотектонические процессы определили их различия в строении, степени расчлененности, обусловили особенности геокриологических и гидрогеологических условий, существенным образом повлияли на дифференцированный характер размещения проницаемых и обводненных зон, обладающих значительными ресурсами подземных вод.

Автором проведена типизация гидрогеологических систем Верхнего Приамурья, которая отражает их многоступенчатую иерархию, вплоть до выделения обводненных участков, имеющих большое значение для решения водохозяйственных проблем региона. В Байкало-Алданской гидрогеологической складчатой области доминируют криогенные гидрогеологические массивы: Становой, Янкано-Тукурингро-Джагдинский и Тында-Зейский, включающие целый ряд незначительных по площади низкопорядковых гидрогеологических массивов, адмассивов, адбассейнов, вулканогенных бассейнов, а также Верхнезейский межгорный криогенный артезианский бассейн. В пределах рассматриваемой области преобладают трещинные и трещинно-жильные, реже трещинно-пластовые воды, связанные с зонами разломов и экзогенной трещиноватостью, приуроченные к метаморфическим, магматическим и терригенным породам. Водообильность их весьма неравномерная, преимущественно локальная, определяемая интенсивностью трещиноватости пород, положением гидрогеологического резервуара по отношению к основному и местному базисам дренирования, связью с современной гидросетью.

По отношению к многолетнемерзлым породам в пределах Байкало-Алданской гидрогеологической области выделяются надмерзлотные, межмерзлотные, подмерзлотные и воды таликов. Надмерзлотные воды приурочены к склоновым дресвяно-щебенистым грунтам, крупноглыбовым накоплениям курумников и русловым аллювиальным отложениям. Характерные особенности надмерзлотных вод – незначительная глубина залегания (0,5-1,5 м), небольшая мощность (1,5-2,5 м) и сезонность действия родников, изменение водообильности в течение года, а также переходы от свободного состояния (летом) в напорное (зимой). Дебит родников варьирует от 0,1 до 0,3 л/с, реже до 3-4. Воды преимущественно гидрокарбонатные с различным катионным составом и минерализацией не более 0,05 г/дм3.

Межмерзлотные воды наиболее распространены в Верхнезейском артезианском бассейне, где вскрываются скважинами на глубинах 46-58 м и 187-222 м и приурочены к пескам и слабосцементированным песчаникам раннемиоценового и раннемелового возраста. Удельный дебит скважин не более 0,1-0,2 л/с. Химический состав вод гидрокарбонатный с минерализацией до 0,1 г/дм3.

Подмерзлотные воды установлены в осадочных, изверженных и метаморфических породах на значительной части Байкало-Алданской гидрогеологической складчатой области. Они вскрыты многочисленными скважинами на ст. Олекма, Усть-Нюкжа, Юктали, Дюгабуль, Чильчи, Ларба, Лопча, Хорогочи, Тында, Кувыкта, Первомайский и др. Удельный дебит скважин варьирует в широких пределах (0,1-13 л/с) и определяется степенью трещиноватости пород, обусловленной влиянием тектогенеза и связью с водами современного аллювия. Сквозные талики встречаются под руслами крупных рек, которые служат источниками питания подмерзлотных вод. Химический состав вод гидрокарбонатный кальциевый с минерализацией 0,05-0,3 г/дм3.

Амуро-Охотская гидрогеологическая область включает Ольдойский адмассив, Гонжинский, Октябрьский и Туранский гидрогеологический массивы, разделенные Верхнеамурским, Депским адартезианскими бассейнами, ограниченные Умлеканским, Огоджинским, Орловским и др. вулканогенными бассейнами. Центральное положение рассматриваемой гидрогеологической области занимает Зейско-Буреинский бассейн, отнесенный автором к артезианскому I порядка. Он включает Амуро-Зейский и Нижнезейский артезианские бассейны II порядка, Приамурский, Зейско-Селемджинский, Екатеринославский и Архаринский III порядка, границы между которыми проводятся по внутренним гидрогеологическим массивам, перекрытых маломощным чехлом осадков четвертичного или неоген-палеогенового возраста. В пределах артезианских  бассейнов III порядка установлены малые артезианские бассейны, охватывающие участки максимального (до 4000 м) погружения фундамента, в большинстве случаев приуроченные к палеодолинам крупных водотоков.

В строении Зейско-Буреинского артезианского бассейна выделяются нижний и верхний ярусы. Нижний ярус (средняя юра – ранний мел) представлен комплексом вулканитов основного, среднего и кислого состава, песчаников, конгломератов и аргиллитов екатеринославской, итикутской и поярковской свит общей мощностью до 2500 м, верхний (верхний мел-кайнозой) - песчаными и алеврито-глинистыми отложениями завитинской, цагаянской, кивдинской, райчихинской, мухинской, бузулинской, сазанковской и белогорской свит, мощность которых составляет 1500–1700м.

Водоносные горизонты четвертичных отложений, белогорской и сазанковской свит безнапорные. Они формируют бассейны грунтовых вод, среди которых наиболее крупный приурочен к Амуро-Зейскому междуречью. Водоносные комплексы бузулинской, мухинской, кивдинской, цагаянской, завитинской и поярковской свит напорные. Водовмещающие породы представлены песками, песчаниками, гравийно-галечниками, конгломератами, а в нижних частях разреза поярковской свиты – эффузивами. Они включают пластово-поровые и трещинно-пластовые воды с минерализацией 0,2-0,7 г/дм3 преимущественно гидрокарбонатного состава.

Закономерности в размещении наиболее крупных скоплений подземных вод определяются приуроченностью хорошо отсортированных пород к осевым частям малых артезианских бассейнов, слабо обводненных отложений озерно-болотного комплекса – к их периферии и практически безводных – к погребенным гидрогеологическим массивам, перекрытым глинистыми осадками. В центральных частях малых артезианских бассейнов, совмещенных с положением древних долин Амура и Зеи в палеоген-неогеновых и меловых отложениях вскрыто от 30 до 60 водоносных горизонтов, обладающих высокими эксплуатационными возможностями (месторождения артезианских вод Белогорское, Райчихинское, Комиссаровское и др.), где значения модулей прогнозных ресурсов превышают 2 л/скм2 (Язвин и др., 2003).

Глава 4. ТЕХНОЛОГИЯ ВЫЯВЛЕНИЯ И ИЗУЧЕНИЯ ЗОН ПОВЫШЕННОЙ  ПРОНИЦАЕМОСТИ И ОБВОДНЕННОСТИ гидрогеологических резервуаров ВЕРХНЕГО ПРИАМУРЬЯ

Сложные геолого-гидрогеологические условия рассматриваемого региона, большое разнобразие разнопорядковых и различных по морфологии и строению гидрогеологических систем, неравномерная, локальная и часто «поверхностная» гидрогеологическая изучен­ность без учета влияния неотектонических процессов, сейсмичности и разрывных нарушений на формирование как гидрогеологических емкостей, так и ресурсов подземных вод, обусловили необходимость систематизации геологической, геофизической информации, в том числе сейсмологических данных, на качественно новом уровне, на основе научного подхода и комплексного анализа, учитывающего многообразие природных факторов в формирования подземных вод Верхнего Приамурья.

Для выявления обводненных зон и оценки проницаемости разломов автором были использованы широко известные традиционные методы: морфоструктурный, литолого-фациальный, палеогеографический, геофизический, дистанционный и др. Наряду с этим, автор применил и нетрадиционные методы: гелиеметрические и атмохимические, а также анализ геодинамических напряжений при сейсмологических исследованиях.

Гелиеметрические и атмохимические методы. В последние годы значительно усилился интерес к гелиеметрическим исследованиям как средству решения теоретических аспектов проблемы глубинного строения земной коры и степени ее проницаемости, выяснения флюидного режима мобильных тектонических нарушений в связи с прогнозом землетрясений и дегазацией недр.

Использование газового фактора для оценки раскрытости глубинных разломов обусловлено еще и тем, что именно разломы контролируют пути движения газов из глубоких недр к поверхности земли и могут фиксироваться устойчивыми во времени аномалиями свободных, растворенных в воде и сорбированных в породах газов [Яницкий, 1979; Толстихин, 1985; Якуцени, 1985].

Постановка указанных видов работ осуществлялась дифференцированно в различных типах гидрогеологических систем на выбранных участках или полигонах, характеризующихся структурно-тектонической неоднородностью, наличием разрывных нарушений и локальным распространением подземных вод. Гелиеметрическими и атмохимическими исследованиями были охвачены гидрогеологические массивы Байкало-Алданской гидрогеологической складчатой области и южная часть Зейско-Буреинского артезианского бассейна в местах сопряжения малых артезианских бассейнов и погребенных гидрогеологических массивов, как  наиболее геодинамически активных зон. Кроме этого, для сравнительной оценки эффективности гелиеметрических и атмохимических методов при решении аналогичных задач, в другом регионе и в комплексе с геофизическими методами, опытно-методические работы были поставлены в пределах Сихотэ-Алинской гидрогеологической области на восточном ограничении Амурской литосферной плиты. Исследования на этом полигоне проводились для выбора площадки для строительства ДВ АЭС на стадии ТЭО с непосредственным участием автора.

В пределах Станового, Тында-Зейского и Янкано-Тукурингро-Джагдинского гидрогеологических массивов водно-гелиевое опробование выполнялось в гидрогеологических скважинах на отрезке Олекма-Тында трассы БАМ. Газо-шламовое опробование осуществлялось по двум профилям: Солнечный – Аносовская – Тында и Невер - Соловьевск – Стрелка – Тында, расположенных вкрест простирания разрывных нарушений. Общая протяженность профилей составила 325 км,  шаг опробования 1,5-2,5 км.

В результате водно-гелиевого опробования установлена резкая дифференцированность гелиевого поля с концентрациями водорастворенного гелия от 6,2·10-5  до  10000·10-5 мл/дм3. Аномально высокие значения установлены в пос. Олекма (9000-10000·10-5), Усть-Нюкжа, Юктали (4500·10-5-6000·10-5) и г. Тында (7000·10-5-8000·10-5 мл/дм3), а также в узлах пересечения Ханийского и Тас-Юряхского разломов с Нюкжинским, Тындинского с Гетканским разрывом. Невысокие концентрации водорастворенного гелия установлены в пос. Дюгабуль (28·10-5-31·10-5), Чильчи (16,5-21·10-5), Лопча (16,5·10-5-17·10-5 мл/дм3). На ст. Ларба концентрация гелия изменялась от 6,2·10-5 до 200·10-5 мл/дм3, что свидетельствует о дискретном размещении зон повышенной проницаемости.

По результатам газо-шламового профильного опробования наиболее высокие концентрации сорбированных в породах углекислого газа (до 170 см3/кг), водорода (до 23,9 см3/кг), метана (до 242510-4 см3/кг) приурочены к зонам взаимодействия Сергачинского, Тындинского и Ерофеевского разломов.

Амуро-Охотская гидрогеологическая область. Гелиеметрические и атмохимические исследования включали водно-гелиевое опробование на участке Ерофей Павлович – Тыгда по Транссибирской магистрали и газо-шламовое опробование в южной части Зейско-Буреинского артезианского бассейна. На первом из них опробованием были охвачены Верхнеамурский адартезианский, Талданский вулканогенный бассейны, Ольдойский и Гонжинский гидрогеологические массивы.

В результате проведенных работ в пределах адартезиаских вулканогенных бассейнов установлены низкие от 5,7·10-5 до 24·10-5 мл/дм3 концентрации водорастворенного гелия. Более высокие содержания гелия характерны для Гонжинского гидрогеологического массива, где концентрации возрастают до 60,4·10-5 - 82·10-5 мл/дм3 (ст. Гонжа, Магдагачи), а аномально высокие, достигающие 2900·10-5 - 3200·10-5 мл/дм3, отмечаются в зоне влияния Тыгдинского структурного шва (пос. Тыгда, Покровское).

Оценка проницаемости разрывных нарушений в пределах южной части Зейско-Буреинского бассейна осуществлялась путем атмохимического опробования 467 гидрогеологических скважин. Полученные результаты свидетельствуют о том, что некоторые разломы, перекрытые осадочным чехлом (до 250 м) и считавшиеся ранее залеченными, оказались проницаемыми. Наиболее контрастные аномалии водорастворенного гелия, интерпретируемые как участки повышенной проницаемости, приурочены к структурно-тектоническим узлам в зонах сочленения Дмитриевского, Комиссаровского, Лермонтовского и др. малых артезианских бассейнов с Благовещенским, Гродековским, Полтавско-Ильиновским гидрогеологическими массивами, которые формируют Чигиринско-Корфовскую, Константиновскую, Ново-Петровскую и Архаринско-Бурейскую аномальные площади с концентрациями гелия от 1078·10-5 до 74600·10-5 мл/дм3.

Газо-шламовое атмохимическое опробование в южной части Зейско-Буреинского артезианского бассейна проводилось по профилям вкрест простирания разрывных нарушений, ограничивающих Сергеевский вулканогенный бассейн, Благовещенский и Гродековский гидрогеологические массивы, Лермонтовский, Михайловский, Новопетровский, Архаринский малые артезианские бассейны. Полученные результаты свидетельствуют о том, что наиболее высокие значения сорбированных в породах водорода (до 628 см3/кг), углекислого газа (до 116,5 см3/кг), метана (до 300010-4 см3/кг) приурочены к пересечению Призейского структурного шва с Селемджинским разломом и к Нижнезейскому разрыву (по Геологической карте…, 1999).

Изучение раскрытости разрывных нарушений и степени их проницаемости в пределах Сихотэ-Алинской гидрогеологической складчатой области было проведено на территории, охватывающей низовья рр. Амгунь, Дуки, верховья рр. Сироки, Горин и Гайчан, по профилю газо-шламового бурения от пос. Хальгасо (15 км севернее г. Комсомольска-на-Амуре) до пос. Тавлинка, секущему основные геологические структуры и разломы северо-восточного простирания. Протяженность профиля составила 168 км, шаг опробования 1 км. 

Рассматриваемый регион расположен в пределах Горинского синклинория Сихотэ-Алинской складчатой системы, сложенного терригенными породами триаса, юры и мела, на которые наложены кайнозойские осадочные образования и эффузивы. Территория приурочена к границе  Переходного и Континентального литосферных блоков [Малышев и др., 1980; Корчагин, 2001] в зоне раздвига широтного направления, осложненного сдвигами северо-восточного простирания. Глубинные процессы, протекавшие на границе коры и мантии в Континентальном и Переходном блоках привели к современному поднятию первого и опусканию последнего. Наибольшая скорость опускания, по данным измерений на геодинамическом полигоне,  вблизи п. Эворон, составляет 5,6 мм/год, уменьшаясь в сторону р. Амгунь (до 1 мм/год) и п. Хурмули (до 0,8 мм/год).

Разрывные структуры района представлены разломами трех направлений: северо-восточного, близмеридионального и северо-западного. Важнейшие из них принадлежит системе северо-восточных левосторонних сдвигов Танлу, протягивающихся из центральных районов Китая (Геологическая карта ..., 1999) и представлены Дукинским, Баджальским, Хинганским, Горинским, Курским и Харпинским нарушениями, заложенными в позднем мезозое – раннем кайнозое. В течение последнего, включая современное время, они остаются активными, что подтверждается приуроченностью к ним эпицентров землетрясений. Магнитуда землетрясений 4-5 баллов, энергетический класс от 4 до 12, глубина очага 10-25 км. Разломы сопровождаются зонами рассланцевания, брекчирования, катаклаза мощностью от 200 до 4000 м. Нарушения северо-западного и близмеридионального простирания относятся к сбросам с амплитудами смещения в первые сотни метров, также с зонами катаклаза и брекчирования до 200 м.

Дукинская система  разломов имеет преимущественно близмеридиональное простирание и состоит из серии разрывов указанного направления и секущих ее северо-западных и северо-восточных нарушений. Газовое поле ее невыдержанно и характеризуется концентрациями сорбированного в породах водорода от 1,2 до 5,23 см3/кг, углекислого газа от следов до 19,2 см3/кг и метана от 7,8 до 13599·10-4 см3/кг. Наиболее высокие значения указанных газов отмечаются в узлах пересечения разломов близмеридионального и северо-восточного направлений. Мощность тектонически ослабленной и проницаемой зоны составляет около 15 км, вдоль нее заложена долина р. Дуки.

Баджальский разлом северо-восточного простирания, шириной 4-5 км. Зоны повышенной проницаемости фиксируются значениями водорода до 3,6 см3/кг, углекислого газа до 15,3 см3/кг. Концентрации метана здесь незначительны.

Хинганский разлом северо-восточного направления характеризуется значительными величинами углекислого газа, достигающими 41,9 см3/кг, которые коррелируют с повышенными (9642·10-4 см3/кг) содержаниями метана. Концентрации водорода составляют 3,2-5,510-4 см3/кг.

Горинский разлом ограничивает Харпичиканский грабен северо-восточного направления. Из сорбированных в породах газов здесь преобладает углекислый (19,1 – 22см3/кг). Для водорода характерны значения не более 3,6 см3/кг. На продолжении Горинского разлома в юго-западном и северо-восточном направлениях отмечаются выходы минеральных холодных углекислых вод. В пос. Харпичан при опробовании гидрогеологической скважины концентрация водорастворенного гелия составила  139,2·10-5 мл/дм3, что подтверждает наличие проницаемых зон.

Курский разлом в северной части площади по зонам интенсивной трещиноватости сопряжен с Горинским, а в южной – с Харпиканским разрывами, формируя блоки и структурно-тектонические узлы различные по степени проницаемости и раскрытости. Концентрация углекислого газа здесь варьирует от 3,5 до 25 см3/кг, метана от 300010-4 до 121853·10-4 см3/кг. Наиболее высокие содержания газов отмечаются в узлах разнонаправленных разрывных нарушений. Прямая корреляция углекислого газа и метана характерна для зон северо-восточного направления.

Харпиканская система разломов представляет собой сложное сочетание зон трещиноватости северо-восточного простирания и секущих их преимущественно одиночных разрывов северо-западного и близмеридионального направлений, фиксируемых концентрациями сорбированного водорода до 8,9 см3/кг, углекислого газа до 135 см3/кг. В Харпиканской системе разломов установлены самые высокие по профилю содержания углекислого газа.

Вышеприведенные результаты атмохимических исследований подтверждают современную активность и проницаемость Хинганского, Курского и Баджальского разломов северо-восточного простирания в узлах пересечения их с зонами близмеридионального направления. Установлено, что ведущим комплексом газов, типичным для активных разрывных структур региона являются метан и углекислый газ. Специфичным для района работ, по сравнению с другими регионами (Верхнее Приамурье, Забайкалье), является низкая гелиеносность территории, так как концентрация гелия в большинстве своем близка к атмосферной.

Методы космической геодезии (GPS технология) для изучения кинематики Амурской литосферной плиты. С целью изучения этих процессов в северо-восточной части Амурской плиты сотрудниками ИЗК СО РАН и ИГиП ДВО РАН в 2000 г. был создан Амуро-Зейский геодинамический полигон, включающий измерения комплектами GPS-приемников  на пункте BLAG в г. Благовещенске, на временных шести пунктах по региональному профилю г. Благовещенск — пос. Сутара, и на Константиновском локальном геодинамическом полигоне.

По результатам измерений методом GPS-геодезии за период наблюдений получены первые данные о современных горизонтальных движениях земной коры на изученной территории. Расчеты поля скоростей за период измерений с 2000 г. по настоящее свидетельствуют о том, что пункт BLAG (г. Благовещенск) смещается в составе Амурской плиты в юго-восточном направлении относительно Сибирской платформы со скоростью около 5,4 мм/год, смещение пункта KHAJ (г. Хабаровск) совпадает по направлению со смещением находящегося на окраине Охотоморской плиты пункта  YSSK (г.Южно-Сахалинск), а Баджало-Буреинско-Малохинганский блок смещается на юго-запад относительно Северо-Китайского блока со скоростью 13,4 мм/год. Все пункты, находящиеся на западном склоне Мал. Хингана, имеют одинаковое направление и близкие скорости смещений. На Константиновском полигоне получены данные о локальных горизонтальных деформациях, приводящих к нарушению части построек. На основании проведенных замеров методом GPS скорости горизонтальных смещений в его пределах достигают 80 мм/год.

Анализ геодинамических напряжений. Для оценки раскрытости разрывных нарушений на территории Байкало-Алданской гидрогеологической складчатой области был проведен анализ положения векторов растягивающих и сжимающих усилий по отношению друг к другу по данным, полученным в процессе геодинамических исследований в районе Зейского водохранилища [Корчагин, 1990; 1994]. Автором рассматривались варианты, когда растягивающие и сжимающие усилия были перпендикулярны, параллельны или расположены под углом 45о. Полученные данные с учетом геофизических и геологических материалов, позволили рассчитать коэффициент раскрытости трещин в реперных точках сейсмологических наблюдений, который в дальнейшем был дополнен гелиеметрическими, гидрогеологическими и гидрологическими показателями. В результате комплексной интерпретации вышеуказанных материалов в пределах Байкало-Алданской гидрогеологической складчатой области были выделены Усть-Нюкжинский, Тындинский и Джагдинский районы с наиболее высокой раскрытостью и проницаемостью разрывных нарушений.

Реконструкция палеогеографических условий Зейско-Буреинского бассейна с целью выявления зон повышенной проницаемости. Для восстановления условий формирования Зейско-Буреинского артезианского бассейна использовался литолого-фациальный и палеогеографический анализы, позволяющие проследить с раннего мела до антропогена миграцию магистральных водотоков, долины которых четко фиксируются по мощным линзам мезозойско-кайнозойских руслово-пойменных осадков. В Приамурской погруженной зоне они выполняют малые Тараконский, Сычевский, Сергеевский бассейны. Русловая ложбина Зеи в Зейско-Селемджинской погруженной зоне совпадает с Червинским, Ульминским, Сапроновским, Натальинским, Комиссаровским, Лермонтовским малыми артезианскими бассейнами и прослеживается от Тукурингрского поднятия до г. Благовещенска. Долина Завитой в Екатеринославской погруженной зоне приурочена к Романовскому и Михайловскому малым артезианским бассейнам. Русла этих рек на протяжении длительной истории развития Зейско-Буреинского бассейна блуждали в пределах широких долин при общем постепенном смещении к западу. Эти события происходили в обстановке интенсивного и непрерывного прогибания, постоянного перемыва и переотложения осадков руслово-пойменного комплекса, что обусловило четкую приуроченность наиболее мощного комплекса отсортированных отложений к осевым (центральным) частям погруженных зон, а озерно-болотных глинистых пород преимущественно к периферии. Это в конечном итоге и определяет структурно-гидрогеологическую неоднородность и размещение районов с различной степенью обводненности.

       Итогом комплексного исследования территории явились специализированные литолого-фациальные и палеогеографические схемы, выполненные по отдельным временным интервалам, служащие основой для реконструкции гидрогеологических обстановок Зейско-Буреинского бассейна.

Глава 5. роль разломов в формировании зон повышенной проницаемости и обводненности Верхнего Приамурья

В пределах рассматриваемого региона выделены четыре группы разрывных нарушений: структурные швы, генеральные, региональные и локальные разломы. Они не образуют самостоятельных и изолированных емкостей подземных вод, а являются составной частью гидрогеологических систем и связующим звеном между различными гидрогеологическими резервуарами. На одних участках гидрогеологических массивов они служат путями транзита подземных вод, водовыводящими каналами, на других – питающими или формирующими сквозные проницаемые зоны, а на третьих - выступают в качестве экрана (барража) на пути движения подземных вод. В артезианских бассейнах разломы обеспечивают взаимосвязь трещинно-жильных, трещинно-пластовых и пластово-поровых вод.

Размещение зон повышенной проницаемости и обводненности в гидрогеологических системах горно-складчатых областей. К основным факторам, определяющим обводненность разломов в горно-складчатых областях Верхнего Приамурья, относятся современная их активность,  генезис и степень проницаемости и подновляемости. В то же время, такие параметры, как ширина зон дробления, углы падения сместителя, амплитуда смещения, являются важнейшими при формировании емкостных свойств водовмещающей среды. Одновременно с этим, положение разрывных нарушений по отношению к базисам дренирования определяет гидродинамический режим в резервуарах подземных вод и характер разгрузки трещинных и трещинно-жильных вод. Связь разрывных нарушений с речной сетью в большинстве случаев обусловливает высокие коллекторские свойства водовмещающих пород и значительные эксплуатационные возможности обводненных зон.

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 40о до 70о. 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/скм2, модуль прогнозных эксплуатационных ресурсов в пределах частных водосборов составляет 3,6-4,3 л/скм2. 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/скм2, а модуль прогнозных эксплуатационных ресурсов подземных вод в пределах частных водосборов составляет 3,0-3,8 л/скм2.

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.

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 10-46оС, 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 10оС), 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 8оС, 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 4-6оС. 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 8оС, 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  7460010-5 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 150010-5 до 7460010-5 мл/дм3, что позволило их дифференцировать (с некоторой долей условности) по значениям в мл/дм3: низкие (1500-650010-5), средние (6500-2000010-5), высокие (20000-3000010-5) и очень высокие (30000-7500010-5). 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 (3180010-5 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 (2500010-5 мл/дм3) до низких (2000-300010-5 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 (200010-5) до аномально высоких (7460010-5 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 5110010-5 5910010-5 мл/ дм3 до низких 235010-5 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 960010-5 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 3175410-5 мл/дм3); II – с 28 июня по 3 сентября – низкими (не выше 643110-5 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.






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.