Гидрогеологические особенности районов развития многолетнемерзлых пород

Тип III. Гидрогеогенные (водно-тепловые) талики, существующие в результате напорной восходящей фильтрации подземных вод глубокой (подмерзлотной или межмерзлотной) циркуляции по тектоническим дизъюнктивным нарушениям, пластам водопроницаемых пород, пликативных структур или раскарстованным зонам. Воды таких таликов разгружаются в виде субаэральных источников, дающих начало водотокам.

Тип IV. Хемогенные талики, возникающие в результате выделения тепла при окислительных реакциях в толще горных пород. Известны талики, приуроченные к сульфидным месторождениям и к участкам возгорания углей, как в естественном залегании, так и в отвалах.

Тип V. Вулканогенные талики, существующие в районах активной вулканогенной деятельности под влиянием интенсивной теплоотдачи со стороны магматических очагов, выделения горячего газа, пара и вод. Этот тип таликов изучен очень слабо.

Тип VI. Техногенные талики, возникающие в результате производственной деятельности человека. К ним относятся талики, образующиеся под зданиями с повышенным тепловыделением. Часть техногенных таликов по условиям своего возникновения и характерным особенностям укладывается в выделенные классификационные градации естественных таликов. Примером могут служить талики под искусственными водоемами, участками, где изменен радиационно-тепловой обмен на поверхности земли, угольными отвалами и т.п. Подразделения техногенных таликов на подтипы, классы и т.д. в силу их слабой изученности в настоящей работе не приводятся.

В типе радиационно-тепловых таликов можно выделить два подтипа таликов.

Радиационные  талики. Они образуются, когда положительная температура пород формируется под влиянием всего комплекса поверхностных условий и теплофизических особенностей горных пород в слое сезонного оттаивания - промерзания, но и без влияния инфильтрующихся атмосферных осадков. В слое сезонного промерзания в таких таликах распространены слабоводопроницаемые горные породы.

Дождевально-радиационные талики. Они образуются, когда положительная температура пород формируется под влиянием всего комплекса поверхностных условий, в том числе и привноса тепла в верхние горизонты горных пород инфильтрующимися осадками. Такие талики с поверхности на глубину, превышающую мощность слоя сезонного промерзания, сложены хорошо водопроницаемыми породами.

В типе гидрогенных (подводно-тепловых) таликов выделяются пять подтипов таликов.

Шельфовые, или субмаринные, талики. Они существуют в прибрежных участках арктических морей благодаря влиянию соленых морских вод, имеющих обычно отрицательную температуру.

Подэстуариевые  талики, развитые под эстуариями и дельтами, в приустьевых участках рек, впадающих в море и испытывающих его воздействие. Причиной их развития является отепляющее воздействие речных вод при влиянии морских соленых вод, часто имеющих отрицательную температуру.

Подозерные талики, развитые под озерами различного генезиса (в том числе и старичными) и существующие благодаря отепляющему воздействию озерных вод.

Подрусловые талики, приуроченные к руслам рек и ручьев и испытывающие отепляющее воздействие поверхностных водотоков.

Прирусловые (пойменные) талики, приуроченные к прирусловым отмелям, косам, низким, ежегодно заливаемым водой поймам и вообще к поверхностям, испытывающим временное отепляющее воздействие, оказываемое полыми водами и временными поверхностными водотоками.

Отнесение прирусловых (пойменных) таликов к типу гидрогенных (подводно-тепловых) является несколько условным, так  как они носят промежуточный  характер между радиационно-тепловыми  и гидрогенными таликами. Талики под  низкими поймами, ложбинами стока, осушаемыми участками русел (прирусловыми отмелями), руслами временных пересыхающих водотоков, а в северных районах  под малыми и средними реками, поверхностный  сток в которых зимой полностью  отсутствует, являются периодически подводными. Периодически подводными могут быть и некоторые подозерные талики (под пересыхающими ежегодно озерами). Остальные талики являются постоянно подводными.

Гидрогеологические особенности  таликов для выявления их генезиса и условий существования, устойчивости при изменении мерзлотных условий  территории и т.д. являются их важнейшей  характеристикой. По наличию, особенностям существования и движению подземных  вод в таликах последние целесообразно  разделять на следующие классы:

Безводные, сложенные как водонепроницаемыми, так и водопроницаемыми породами, в которых подземные воды на всю мощность талика, т.е. до подошвы окружающих его мерзлых толщ, отсутствуют.

С застойным режимом (застойные), в которых подземные воды не движутся, находясь в водопроницаемых напластованиях или трещиноватых зонах, окруженных снизу и с боков водоупорами, часто криогенными.

Грунтово-фильтрационные, в которых существует поток грунтовых вод, двигающийся по уклону. Такие талики сложены в верхней части водопроницаемыми отложениями, подстилаемыми относительно водоупорными породами.

Инфильтрационные, или инфлюационнные, в которых подземные воды имеют нисходящее, часто близкое к вертикальному направление движения по водопроницаемым пластам, трещиноватым зонам, разрывным тектоническим нарушениям, раскарстованным зонам в карбонатных породах. Такие талики являются водопоглощающими и по ним происходит питание подземных вод глубокой циркуляции (подмерзлотных и межмерзлотных).

Напорно-фильтрационные, в которых подземные воды имеют восходящее направление движения по дизъюнктивным нарушениям, водопроницаемым пластам в складчатых структурах, раскарстованным зонам в карбонатных породах. Эти талики являются водовыводящими. По ним происходит разгрузка вод глубокой циркуляции.

Грунтово-фильтрационные, инфильтрационные и напорно-фильтрационные талики могут  быть постоянно и периодически обводненными в зависимости от постоянства источника питания подземных вод. В ряде случаев талики, особенно подрусловые, в течение одной части года могут быть напорно-фильтрационными, а в другой - инфильтрационными. Это не учтено в классификации. Кроме того, в подрусловых и прирусловых (пойменных) напорно-фильтрационных и инфильтрационных таликах всегда существует поток грунтовых вод, идущий по аллювию, а иногда захватывающий верхнюю трещиноватую зону коренных пород. Таким образом, такие талики одновременно являются и грунтово-фильтрационными.

Как видно из сказанного выше, разделение таликов по гидрогеологическим особенностям предполагает (а следовательно, в некоторой степени и учитывает) определенные особенности их геологического строения.

По температурным особенностям подземные воды в таликах разделяются  на два подкласса: «термальные» и криогидрогалинные. Как «термальные» выделены воды, имеющие температуру выше 0°, т.е. всегда превышающую температуру окружающих их многолетнемерзлых горных пород. Эти воды могут быть как пресными, так и солеными. Правомерность их выделения требует некоторых пояснений. Обычно воды в условиях развития мерзлых толщ имеют низкие положительные температуры. Термальными они могут быть названы, если следовать указанию Ф.А. Макаренко о том, что при региональных геотермических исследованиях за нижний предел температуры таких вод следует принимать температуру у подошвы слоя ее годовых колебаний. Для мерзлых толщ, окружающих водоносные талики, эта температура не превышает 0°. Поэтому она и принята в качестве нижнего предела термальных вод области многолетней мерзлоты. Криогидрогалинными названы высокоминерализованные воды (соленые и рассолы), имеющие температуру ниже 0°, но выше температуры их замерзания.

 

    

 

По отношению к толще  многолетнемерзлых пород талики разделяются на два вида: сквозные и несквозные.

В качестве иллюстрации к  классификационной схеме на рисунке  показан ряд наиболее характерных  таликов.

Помимо подразделения  таликов по основным их характеристикам, учтенным при составлении классификационной  схемы, они могут разделяться  также:

по геологическому строению, определяющему в значительной мере гидрогеологические особенности талика и учитывающему соотношение по площади, мощности и взаимному положению в разрезе водопроницаемых и водоупорных пород. Частично характеристика геологического строения дается и при выделении классов таликов по их гидрогеологическим особенностям;

по характеру  водопроницаемости водоносных пород в таликах. Здесь можно выделить: а) поровую и пластово-поровую водопроницаемость в рыхлых образованиях, развитых с поверхности; б) порово-трещинно- и карстово-пластовую проницаемость в водоносных пластах складчатых структур; в) трещинно-жильную проницаемость в зонах разрывных нарушений различных по составу пород; г) трещинную проницаемость скальных пород коры выветривания; д) трещинно-карстовую проницаемость тектонически нарушенных и раскарстованных карбонатных пород;

по положению  в рельефе или приуроченности к определенным элементам рельефа могут быть выделены: а) водораздельные, б) склоновые, в) долинные и другие талики. Можно давать и более дробное разделение. Так, долинные талики могут подразделяться на террасовые, талики высокой поймы, низкой поймы, русловые, конусов выноса и т. д.;

по характеру  теплообмена: а) кондуктивные, б) конвективные, в) кондуктивно-конвективные;

по устойчивости: а) неустойчивые, б) устойчивые, в) весьма устойчивые.

по времени  возникновения таликов относительно формирования мерзлой толщи: а) первичные, б) вторичные.

Заключение

Многолетняя мерзлота в сочетании  с холодными климатическими условиями  способствует развитию специфических  мерзлотных геологических процессов, отражающихся на особенностях строения поверхностных отложений и рельефа  местности.

В природе талики и таликовые  зоны неединообразны по своему строению. Один вид, класс, подтип, тип талика может закономерно переходить в  другой. При этом меняются их основные термодинамические условия существования, устойчивость при изменении климатических  условий, значение для целей водоснабжения  и другие особенности. Приведенная  классификационная схема(табл1) позволяет достаточно полно и точно охарактеризовать талики, а в случае их неоднородного строения - различные их части. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЛИТЕРАТУРА

1. Билибин Ю.А. Основы геологии россыпей, изд. 2. М ., Изд-во АН СССР, 1955.

2. Вельмина Н.А., Узембло В.В. Гидрогеология центральной части Южной Якутии. М., Изд-во АН СССР, 1959.

3. Инструкция по производству  комплексной мерзлотно-гидрогеологической  и инженерно-геологической съемки  масштабов 1 : 200 000 и 1 : 500 000. Изд-во  МГУ, 1969.

4. Калабин А.И. Вечная мерзлота и гидрогеология Северо-Востока  СССР. «Тр. Магаданского ВНИИ-1», 1960, вып. 18.

5. Макаренко Ф.А. Некоторые общие закономерности формирования термальных вод и их распределение на территории СССР. В сб.: «Проблемы геотермии и практического использования тепла Земли», т. 2. М ., Изд-во АН СССР, 1961.

6. Методика комплексной  мерзлотно-гидрогеологической и  инженерно-геологической съемки  масштабов 1 : 200 000 и 1 : 500 000. Изд-во  МГУ, 1970.

7. Некрасов И.А. Талики речных долин и закономерности их распространения. М., «Наука», 1967.

8. Сумгин М.И., Качурин С.П., Толстихин Н.И., Тумель В.Ф. Общее мерзлотоведение. М., Изд-во АН СССР, 1940.

9. Суходольский С.Е. К вопросу о классификации таликов европейского Северо-Востока. В сб.: «Мерзлотные исследования», Изд-во МГУ, 1969.

10. Толстихин Н.И. Подземные воды мерзлой зоны литосферы. М., Госгеолтехиздат, 1941.

11. Фотиев С.М. Особенности формирования и развития сквозных водопоглощающих и водовыводящих таликов в области многолетнемерзлых пород. В сб.: «Мат-лы пятого совещ. по подземным водам». Иркутск, 1967.

12. Швецов П.Ф. Подземные воды Верхояно-Колымской горно-складчатой области и особенности их проявления, связанные с низкотемпературной вечной мерзлотой. М., Изд-во АН СССР, 1951.