Подземные воды криолитозоны реферат

Обновлено: 05.07.2024

Вечномерзлые грунты. Определение. Область их распространения. Вечномерзлыми грунтами называют горную породу находящуюся в мерзлом состоянии в течении трех и более лет. Криалитозоной называют мерзлую зону литосферы Земли. Многолетнемерзлые грунты широко распространены на земном шаре. Они занимают около 25% суши. В России сезонное промерзание грунтов имеет место на всей территории. Площадь, в пределах которой встречаются многолетнемерзлые грунты, составляет около 11 миллионов квадратных километров, то есть более 50% территории станы. Залегание вечномерзлых грунтов имеет место в особых геологографических областях, расположенных главным образом на севере, северо-востоке и востоке нашей страны, называемых районами распространения вечномерзлых грунтов (криолитозоной). Формирование вечномерзлой толщи относится к ледниковому и постледниковому периодам, а их возраст измеряется величиной в пределах десятка тысяч лет. Температура вечномерзлых грунтов колеблется в диапазоне.

Закономерности распространения вечномерзлых грунтов. Типы вечномерзлых грунтов.

В целом распространение мерзлых толщ подчиняется широтной и высотной зональности: их количество возрастает и температура понижается с юга на север и снизу вверх.

Начиная с первых появлений мерзлых грунтов, при движении с юга на север или с подъемом в гору области расположены в следующем порядке: островного и редкоостровного распространения - массивно- островного распространения - прерывистого распространения - преимущественно сплошного распространения - сплошного распространения. При этой общей закономерности возможны зональные отличия, обусловленные местными условиями теплообмена в системе литосфера – атмосфера. Наибольшей пестротой характеризуется территория, прилегающая к южной границе многолетнемерзлых грунтов. Первые признаки вечномерзлых грунтов обнаруживаются только в пределах участков верховых болот, сложенных оторфованными суглинками и супесями, а также на торфяных буграх пучения.

Затем они появляются на участках густых темнохвойных лесов, затеняющих почву летом и задерживающих снег на кронах зимой, уменьшая его количество на дневной поверхности. В предгорьях мерзлые грунты впервые обнаруживаются на затененных склонах с чехлом суглинисто-щебенистых образований, затем на крутых затененных склонах, лишенных снега. Далее они встречаются повсеместно, хотя даже в самых суровых климатических условиях многолетнемерзлые грунты могут отсутствовать. Это относится к участкам речных долин, горным склонам наиболее прогреваемым солнцем, местам концентрированной разгрузки подземных вод, под частью современных ледников, над внутриземными аномалиями, связанными с окислительными процессами и др.

По строению мерзлых толщ по вертикали выделяют три возможных типа:

1. вечномерзлые толщи сливающегося типа (кровля вечномерзлых грунтов совпадает с подошвой слоя сезонного оттаивания);

2. вечномерзлые толщи несливающегося типа (кровля вечномерзлых грунтов не совпадает с подошвой слоя сезонного промерзания, между ними находится талый слой);

3. вечномерзлые толщи слоистого типа (два слоя вечномерзлых грунтов находятся друг над другом и разделены талым прослойком, нижний слой является реликтовым, он образовался в результате древнего промерзания грунта, а верхний - современного).

Формы залегания подземного льда.

пластовая – лед залегает слоем сравнительно одинаковой мощности (от нескольких сантиметров до десятков метров);

линзовидная – лед имеет увеличенную в средней части площадь (до нескольких десятков квадратных метров);

жильная – лед заполняет трещины скальных и полускальных пород;

клиновидная – лед заполняет морозобойные трещины на глубину до 20 метров;

гнездовидная– лед заполняет отдельные полости в виде небольших включений;

натечная – лед находится в виде отдельных глыб наземного происхождения.

Наличие в составе вечномерзлых грунтов таликов делает многолетнемерзлые грунты проницаемыми для подземных вод.

Талики. Типы таликов.

Талики – талые грунты, находящиеся в пределах массива мерзлых грунтов. Отличают сквозные и несквозные (ложные) талики.

Сквозные талики, как правило образуются под крупными реками и озерами. Несквозные талики под отрицательными формами рельефа. Число таликов с севера на юг увеличивается, возрастает их суммарная площадь и многолетнемерзлые грунты исчезают совсем.

Виды подземных вод в криолитозоне.

Подземные воды в криолитозоне встречаются в талых и сезонноталых слоях и подразделяются на надмерзлотные, межмерзлотные и подмерзлотные. Они могут сообщаться между собой и водоемами.

Надмерзлотные воды находятся в деятельном слое, при несливающейся мерзлоте и в талом грунте. Оказывают существенное влияние на миграцию влаги к границе промерзания и способствуют морозному пучению грунтов деятельного слоя. Кровля вечномерзлых грунтов является водоупором. Питаются в основном за счет атмосферных осадков. Зеркало надмерзлотных вод повторяет рельеф местности.

Межмерзлотные воды относятся к напорным и находятся между двумя слоями вечномерзлого грунта. Обычно служат путями для выхода подмерзлотных вод на поверхность земли или в деятельный слой. Встречаются реже других видов.

Подмерзлотные воды циркулируют под слоем многолетнемерзлых грунтов. Встречаются повсеместно, к ним относятся воды артезианских бассейнов, расположенных непосредственно под мерзлой толщей, и воды более глубоких горизонтов. Питаются подмерзлотные воды главным образом за счет просачивания надмерзлотных и речных вод через сквозные талики и трещиноватые зоны. Обычно обладают напором и изливаются на поверхность через естественные выходы. Иногда подмерзлотные воды, поднимаясь с больших глубин, имеют высокую температуру, что обеспечивает существование незамерзающих источников в суровом климате.

6. Местные условия промерзания. Деятельный слой и его мощность.

Деятельный слой – поверхностный слой сезонного промерзания – протаивания.

К местным условиям промерзания относятся: толщина и время образования снежного покрова, наличие и характер растительности, заболоченность, направление склона местности относительно сторон света, интенсивность солнечной радиации, инженерная деятельность человека и др.

Мощность (глубина) деятельного слоя оказывает существенное влияние на строительство. Она может меняться в зависимости от местных условий промерзания и подразделяется на: естественную (при геокриологических и инженерно-геологических изысканиях), нормативную (максимальную по многолетним данным) и расчетную, определяемую через нормативную с учетом отепляющего влияния сооружения.

Зона вечной мерзлоты, или криолитозона — это зона, в которой горные породы находятся постоянно или длительное время в мер­злом состоянии на значительную глубину и имеют круглогодичные отрицательные температуры.

Эта зона отличается:

  • отрицательными годовыми температурами;
  • холодной сухой и продолжительной зимой;
  • коротким сравнительно теплым летом;
  • малым количеством осадков.

Перечисленные условия неблагоприятствуют образованию и пи­танию подземных вод. Воды криолитозоны характеризуются специфическими условиями залегания:

  • существованием воды во всех трех агрегатных состояниях — твердом (лед), жидком (свободная и связанная вода) и газообразном (пар);
  • взаимосвязью этих фаз между собой; с горными, мерзлыми и та­лыми породами;
  • превращением хорошопроницаемых талых пород в непроница­емые сцементированные льдом водоупоры и наоборот; возникновением различных криогенных явлений.

По термическому режиму в геологическом разрезе криолитозоны выделяются следующие слои:

  1. деятельный, или слой сезонного промерзания (весной оттаи­вает, зимой замерзает и сливается с вечной мерзлотой), толщиной от нескольких сантиметров до 0,3—10 м;
  2. слой многолетнемерзлых пород (ММП), содержащий породы, которые длительное время сохраняют отрицательные температуры от -3 °С до -12 °С и включают прослои льда толщиной до 30 м;
  3. слой талых пород (таликов) — положительно температурных пород, формирующихся за счет солнечной радиации и внутренней теплоты Земли (рисунок ниже).

Строение криолитозоны платформенных областей

1 - 0070 - копия

толщи: I — плейстоценовые; II — верхнеголоценовые мерзлые; 1 — преимущественно песчаные водоносные породы; 2 — глинистые слабопроницаемые; 3 — породы фундамента; 4 — слой сезонного промерзания (а), многолетне мерзлые породы (ММП) и граница их распространения (б); 5 — охлажденные породы с криогалинными породами и граница их распространения; 6 — граница между плейстоценовыми и верхнеголоценовыми ММП.

В нашей стране зона ММП составляет около 50% территории. Может быть сплошной или очаговой. Толщина зоны изменяется с юга на север и с юго-запада на северо-восток от 200—500 м до 600— 700 м, а в районах Восточной Сибири толщина нередко превышает 1000 м и зависит от физико-географических, гидрогеологических условий, истории геологического развития территории.

Территорию ММП делят на три зоны:

  • сплошную (мощность мерзлой толщи сотни метров, температура от -7 до -12 °С), занимающую крайний север Сибири;
  • зона с таликами располагается южнее первой зоны, мощность мерзлых пород 20-60 м, температура 0,2—2 °С;
  • зона островной мерзлоты занимает юг Сибири — мерзлые грунты встречаются в виде отдельных участков, мощность толщ 10—30 м, температура от 0 до -0,3 °С (рисунокниже.

Схема зональности ММП в Сибири

1 - 0070

I — сплошная зона ММП; II — зона с таликами; III — островная зона

Понижение температуры приводит к переходу свободной воды в связанное гидратное состояние, и при наличии метана образуются газогидраты. Сформировавшиеся газовые залежи при снижении температуры вследствие охлаждения отдельных участков земной коры могут переходить, по мнению М.К. Калинко, в залежи газогидратов.

Поэтому влияние криолитозоны необходимо учитывать при бу­рении скважин, освоении продуктивных горизонтов, разработке месторождений УВ, при транспортировании нефти или газа по тру­бопроводам.

Согласно классификации Н.И. Толстихина, воды криолитозоны подразделяются на: надмерзлотные, межмерзлотные, внутримерзлотные, подмерзлотные и воды сквозных таликов.

Надмерзлотными называются такие воды, которые распростра­нены над поверхностью толщи мерзлых пород. Они подразделяются на воды сезонно-талого (деятельного) слоя и воды надмерзлотных таликов речных долин и озерных впадин. Существуя в твердом, жидком и газообразном виде, они отвечают грунтовым водам, водо­упорным ложем которых являются мерзлые породы, пустоты, трещины, поры, заполненные льдом, а сверху они ограничены про­мерзшим слоем. При дальнейшем охлаждении увеличиваются в объеме, что приводит к росту давления и образованию бугров пу­чения, подземных и наземных наледей с проявлениями термокарста. Это воды сезонные и характерны для деятельного слоя, в котором ежегодно происходят оттаивание и промерзание пород. В зимнее время воды деятельного слоя могут промерзать на всю толщину или частично. Основным источником питания вод деятельного слоя служат атмосферные осадки и воды поверхностного стока. Специ­фической особенностью гидродинамического режима надмерз­лотных вод является формирование криогенного напора или обра­зование безнапорных вод типа верховодки. Они получают питание за счет инфильтрации осадков, таяния снежников и ледников, под­питывания в результате разгрузки подмерзлотных вод. В первой по­ловине зимы эти воды промерзают; так как в этот период они нахо­дятся между двумя водоупорными слоями, то развивают значи­тельное давление и становятся напорными. По минерализации — это пресные воды, содержат ОВ и летом могут использоваться для водоснабжения, но количество их ограничено. Надмерзлотные воды в зоне таликов под влиянием переноса теплоты реками и озерами зимой обычно не замерзают и имеют постоянный сток. Эти очень холодные (температура 0,5—5 °С) используются для водоснабжения.

К межмерзлотным водам относятся воды в жидком и твердом (лед) состояниях в слоях, ограниченных сверху и снизу толщами ММ П. Эти выводы имеют гидравлическую связь с надмерзлотными и подмерзлотными водами, образуя с ними единую водоносную систему. Жидкие надмерзлотные воды обычно водонапорны, распро­странены неповсеместно, имеют отрицательную температуру, могут быть связаны со сквозными таликами в долинах рек. Высокая мине­рализация и постоянная циркуляция защищают их от замерзания, запасы вод непостоянны, к концу зимы значительно сокращаются (рисунок ниже).

Схема соотношения подземных вод и мерзлых толщ

1 - 0072

1 — пески; 2 — гравийно-галечные отложения; 3 — суглинки; 4 — шебень и дресва; 5 — известняка; 6 — песчаники; 7 — сланцы; 8 — граница ММП; 9 — тектонические нарушения; воды: А — надмерзлотные деятельного слоя; Б — несквозного подозерного татика; В — сквозного питающего тектонического талика; Г — сквозного подруслового талика; Д — межмерзлотные; Е — внутримерзлотные; Ж — подмерзлотные контактирующие напорные; 3 — неконтактирующие подмерзлотные ненапорные.

Внутримерзлотными называются подземные воды, которые нахо­дятся внутри мерзлой толщи в виде линз и прослоев и распростра­нены спорадически, не имеют гидравлической связи с другими ка­тегориями вод. Отрицательные температурные межмерзлотные и внутримерзлотные воды называются криопэгами и распространены в областях сплошного развития мерзлых толщ. Эти воды находятся в жидком состоянии вследствие снижения температуры замерзания, обусловленного их повышенной минерализацией (35-300 г/дм и более). Криопэги выявлены на южном склоне Анабарского щита, на побережье Берингова и Охотского морей, на островах Северного Ледовитого океана.

К подмерзлотным относятся жидкие воды, циркулирующие ниже подошвы ММГТ. Они могут иметь как отрицательную температуру, так и положительную. По мере ослабевания охлаждающего влияния мерзлых пород возрастает температура подмерзлотных вод и они могут переходить в положительно температурные воды. Эти воды напорные, напор над кровлей нередко достигает несколько сотен метров, запасы значительные, водообильность высокая, особенно карстовых подмерзлотных вод. Минерализация подмерзлотных вод пестрая — от пресных до рассолов. В районах с небольшой мощ­ностью ММП (южные районы Восточной Сибири и Дальнего Вос­тока) эта воды используются для водоснабжения.

Таликом называется участок протаявшей или никогда незамерза­ющей породы с гравитационной водой, расположенной среди ММП.

По Б.И. Писарскому (1980) различают:

  • метеогенные сквозные талики, образование которых связано с проникновением в мерзлую толщу поверхностных положи­тельно температурных вод;
  • тектоногенные сквозные талики, приуроченные к разломам;
  • термогенные сквозные талики, образование которых связано с проникновением термальных вод в мерзлую толщу в областях современного вулканизма.

Мерзлые породы могут влиять на гидрогеологию глубокопогру- женных водоносных горизонтов осадочного бассейна. Так, при промерзании пород в области питания и разгрузки в водоносных гори­зонтах нарушается водообмен. Если при этом очаги разгрузки име­ются и во внутренней части гидрогеологического бассейна, то возможно снижение напоров вод и образование зон с аномально низким пластовым давлением.

Около 65% территории России занято многолетнемёрзлыми породами (ММП), но они не все одинаковы по своему строению и характеру распространения. В России ММП сплошного распространения занимают 53%, прерывистой – 15%, массивно-островной 19% и островной 13% от общей площади криолитозоны.

Все ресурсы, которыми мы сегодня живы, а это 75% полезных ископаемых России, находятся на Севере. Поэтому, в переносном, правда, смысле, они тоже являются “холодными” ресурсами, поскольку мы их добываем в крайне суровых условиях. Это нефть и газ, алмазы, золото, олово, уголь и др.… Горные выработки, пройденные в вечной мерзлоте, просто потрясают своими размерами (Нерюнгринский угольный разрез, карьеры-разработки алмазоносных трубок и т.д.). Мерзлота Центральной Якутии интересна и археологам. Они выдвинули гипотезу, что первые люди появились на севере — в Якутии, чуть ли ни миллион лет назад. Правда, следует отметить, что эта идея оспаривается. Однако рисунки на скалах и находки в виде фигурок, которые относятся к более поздним эпохам, свидетельствуют о том, что древний человек жил и творил в суровых условиях.

В результате освоения северных территорий, особенно в Западной Сибири мы воздействуем на многолетние мёрзлые породы. Поэтому необходимо изучать многолетнемёрзлые породы и процессы, которые в них происходят.

Глава 1. Понятие криолитозоны

На рубеже XVIII и XIX веков в устье р. Лены было найдено хорошо сохранившееся тело мамонта. За последние два века таких находок сделано очень много. Каким же образом тысячи лет так хорошо сохранялись погибшие животные? Все дело в том, что тела мамонтов находились в замороженном состоянии, т.к. были окружены горными породами, температура которых была ниже 0°С. Такие породы существуют на земном шаре от 2-4-х лет до многих десятков и даже сотен тысяч лет и поэтому их называют “вечной” мерзлотой или многолетнемерзлыми. Территория на которой распространены многолетнемерзлые породы, носит название криолитозоны (греч. “криос” — холод, “литос” -камень, порода).

Криолитозона состоит из мерзлых, морозных и охлажденных пород. Под мерзлыми понимают такие породы, которые содержат в своем составе лед и характеризуются отрицательными температурами. Морозные породы отличаются от мерзлых тем, что в них отсутствует вода и лед. Такие породы чаще всего представлены магматическими и метаморфическими их разновидностями, а также сухими песками и галечниками. Охлажденные породы также имеют температуру ниже 0°С и насыщены минерализованными солеными водами -криопэгами (греч. “криос” -холод, “пэги” соленые воды).

1.1 Распространение

Криолитозона широким кольцом охватывает пространство вокруг Северного Ледовитого океана и занимает в целом около 25% площади всей суши и 64% территории России. Многолетнемерзлые породы есть в виде “островов” и в привершинных участках высокогорных хребтов в Альпах, на Кавказе, на Тянь-Шане и Памире, в Гималаях и других местах, занимая, в общей сложности 3 млн. км2.

Крупный ареал высокогорной мерзлоты (2 млн. км2) охватывает Тянь-Шань, Памир и Гималаи, достигая на юге 27° с.ш. Благодаря суровым зимам в России, практически весь самый верхний слой земной коры вне криолитозоны промерзает на глубину до первых метров. Летом он оттаивает, а в зимний период снова оказывается промороженным.

Распространение криолитозоны таково, что в южных районах она располагается отдельными островами среди талых пород. Мерзлые породы имеют мощность 10-25 м и залегают в виде линз. Севернее располагается зона не сплошных мерзлых пород мощностью до 100 м, в которой много таликов — участков непромерзших пород. Севернее, обычно, криолитозона занимает все пространство, а ее мощность увеличивается до 1000-1500 м.

Мощность “вечной мерзлоты” изменяется в очень широких пределах от первых метров по южной окраине ее распространения, до 1000 м и даже 1500 м.

1.2 Происхождение криолитозоны

Мощность криолитозоны зависит от очень многих факторов: широты местности, ландшафта, рельефа, геологического строения, структуры и теплового потока. Например, на Анабарском древнем массиве Сибирской платформы мощность криолитозоны превышает 1000 м, тепловой поток в докембрийских структурах невысокий – 15-25 мВт/м2 и очень маленький геотермический градиент. В то же время на более молодой, эпипалеозойской Западно-Сибирской плите свойственен более высокий тепловой поток – до 50 мВт/м2 и геотермический градиент до 5°С на 100 м. Поэтому на тех же широтах мощность криолитозоны в Западной Сибири в 2-3 раза меньше и колеблется от 300 до 400м.

1.3 Строение криолитозоны

В пределах распространения криолитозоны кровля многолетнемерзлых пород всегда залегает на некоторой глубине, которая определяется мощностью слоя, оттаивающего летом. Этот слой называется сезонноталым, он полностью промерзает. В криолитозоне и на таликах зимой образуется сезонномерзлый слой, который подстилается немерзлыми или талыми породами. Летом этот слой полностью оттаивает.

Глубина промерзания или протаивания имеет важное значение и зависит от количества солнечной радиации, поступающей в данный район летом и зимой. В южных районах Западного Забайкалья, протаивание летом может достигать 4-6 метров, но рядом, в зависимости от рельефа и ландшафта не превышает и 0,5 м. На крайнем севере, например, на Земле Франца-Иосифа летом оттаивает всего 10-20 см грунта. В криолитозоне всегда находятся участки, где сезонноталый слой не полностью промерзает зимой и участки, где летом не полностью оттаивает сезонномерзлый слой. Оттаивание пород начинается сразу после схода снега и его темп может достигать нескольких десятков сантиметров в месяц. Даже на небольшой, казалось бы, однородной в климатическом отношении площади, летнее оттаивание происходит на разную глубину и с различной скоростью. Все зависит от конкретных геолого-геоморфологических особенностей, экспозиции склона, залесенности и т.д. Слои сезонного оттаивания могут промерзать не только сверху, но и снизу, со стороны многолетнемерзлых пород. Слой сезонного промерзания и оттаивания чрезвычайно важен для строительства, т.к. именно его мощностью определяются условия, в которых закладываются фундаменты зданий, забиваются сваи и т.д. Поэтому составляются детальные карты сезонноталых и сезонномерзлых слоев, в которых происходят фазовые превращения воды, связанные с поглощением или выделением тепла. Слой с сезонными изменениями теплового состояния пород очень быстро реагирует на любое техногенное вмешательство, при этом могут развиваться негативные процессы, которые потом трудно ликвидировать.

В различных геологических районах строение криолитозоны может отличаться. Местами развиты только мерзлые породы. В других районах, например, на древних платформах, где осадочный чехол перекрывает метаморфический фундамент, первый представлен мерзлыми, а второй морозными породами.

На побережьях морей Ледовитого океана под мерзлыми породами залегают охлажденные породы с криопэгами и переход между ними постепенный. Верхняя толща мерзлых пород имеет более молодой возраст, чем более нижняя.

Глава 2. Подземные воды криолитозоны

4) подмерзлотные воды.

Надмерзлотные подземные воды подразделяются на временные воды деятельного слоя и постоянные воды несквозных таликов. Временные воды существуют только летом, и глубина их зелегания не превышает кровли мерзлых пород. Воды имеют важное значение для процессов солифлюкции, образования курумов, оплывин, пучения пород.

Постоянные воды связаны с несквозными таликами над кровлей мерзлых пород и они отвечают за образование гидролакколитов, бугров пучения, наледей.

Межмерзлотные воды обычно располагаются между двумя слоями мерзлых пород, например, между голоценовым верхним и реликтовым, позднемиоценовым, нижним. Эти воды чаще всего динамически неактивны.

Внутримерзлотные воды, о чем говорит их название существуют внутри толщи мерзлых пород и находятся в замкнутых объемах, будучи приуроченными к таликам в карстующихся известняках.

Подмерзлотные воды циркулируют вблизи подошвы мерзлой толщи, обладают положительными температурами, иногда слабо или сильно минерализованы и могут быть напорными и ненапорными, а также контактирующими с мерзлой породой или неконтактирующими, т.е. отделенными слоем талых пород от мерзлых.

Глава 3. Подземные льды криолитозоны

Подземными льдами называют все виды льда в мерзлых породах вне зависимости от их образования, размеров и условий залегания. С их формированием связаны многие геокриогенные процессы. По данным В.А. Кудрявцева, Н.Н. Романовского и других исследователей, льды, формирующиеся в горных породах, могут быть подразделены на четыре основные группы:

1. Погребенный лед, образующийся при захоронении снежников и подземных льдов.

3. Инъекционный лед, возникающий в результате замерзания подземной воды, внедряющейся под напором в толщу мерзлых дисперсных пород.

Образование залежей подземного льда тесно связано с криогенными процессами. Например, с криогенным растрескиванием, проявления которого не бросаются в глаза при наземных работах, но хорошо видны в иллюминаторы самолета или вертолета при полетах над лесотундрой и тундрой Сибири. Сверху хорошо видно, что возникает, сетка, такая же, как бывает в пустыне Сахара с высохшей после ливневых дождей почвой, т.е. почва трескается, и когда высыхает, и когда замерзает. В возникающих трещинах может происходить формирование полигонально-жильных льдов, достигающих большой мощности. В криосфере на обводненных участках в трещины попадает вода, которая, замерзая, превращается в клинья (жилы), так формируются системы повторно-жильных подземных льдов. При многократных повторениях таких процессов в ледниковый период на обширных пространствах приморских низменностей Северо-Востока жилы росли и сливались в ледовый комплекс, который называют едома. Тогда здесь были так называемые мамонтовые степи. Вообще крупные животные паслись на этих степях. И загадочно вымерли. В местах, где имеются залежи подземных льдов при их вытаивании возникают термокарстовые озера. Так удивляют порой произведения криосферы, например, в хребте Токинский Становик на юго-востоке Якутии есть озеро в форме сердца, возникшее в результате подпруды горного ручья мореной растаявшего в троговой долине ледника. Не менее уникальны наледи, которые часто формируются в местах разгрузки подземных вод криолитозоны и сохраняются все лето. Прекрасный Байкал тоже находится в зоне влияния криосферы. Горы, которые окружают озеро Байкал, сверху сложены мёрзлыми породами, внизу – сезонно мёрзлыми. И чистая вода озера во многом обязана этому непрерывно работающему криогенному реактору. То есть грунтовые воды промерзают, оттаивают и стекают. Талые воды, фильтруясь через тела мощных и многочисленных курумов, стекают в Байкал ежегодно. И так миллионы лет. Поэтому это озеро практически самое чистое в России и содержит 20% мировых запасов пресной воды.

Криолитозона занимает более половины территории России и как раз в местах, богатых полезными ископаемыми – нефтью, газом, углем, различными рудами. Освоение этих территорий имеет громадное значение для нашей страны. Области распространения многолетнемерзлых пород очень чутко реагируют на любые природные или техногенные вмешательства Высокая льдистость многолетнемерзлых пород и термическое равновесие, готовое сместиться от малейших изменений определяет неустойчивое поведение многолетнемерзлых пород. Любое повышение температуры сразу же повышает глубину сезонного протаивания, лед превращается в воду, которая уходит, грунт уплотняется и проседает. Это явление, называемое термокарстом, сопровождает строительство, деланное без учета правил, предусмотренных для криолитозоны.

Происходящее изменение климата и природной среды под влиянием техногенной деятельности человека и впоследствии естественных причин, может доставить будущим поколениям немало хлопот в районах распространения многолетнемерзлых пород.

Список использованных источников

1. Общее мерзлотоведение (геокриология) / Под ред. В.А. Кудрявцева. — М.: Изд-во МГУ, 1978. 464 с.

2. Павлов А.В. Закономерности формирования криолитозоны при современных изменениях климата // Известия РАН, серия геогр.,1997, N 4, c. 61-73.

В результате неоднократных изменений климатической об­становки на протяжении плейстоцена и голоцена, сопровождаю­щихся оледенениями и общим похолоданием, значительные кри­огенные преобразования охватили верхнюю часть литосферы. Они распространились на огромные по площади и глубине части зем­ной коры, создавая особую гидрогеологическую обстановку. Спе­цифичность этой обстановки проявляется в том, что подземные воды сохранились лишь в таликах разного типа, ниже подошвы мерзлых толщ в зонах над- и межмерзлотного стока, а также в виде внутримерзлотных водопроводящих зон. Остальная часть гид­рогеологического разреза под влиянием сильного внешнегоохлаждения превратилась в криогенные водоупоры.

Для территории криолитозоны по отношению к криогенным водоупорам выделяют над-, меж-, внутри- и подмерзлотные под­земные воды.

Надмерзлотные воды подразделяются на две разновидности. Это временно существующие воды сезонноталого слоя и постоянно существующие воды несквозных таликов.

Надмерзлотные воды сезонноталого слоя существуют исключи­тельно в летнее время. Это трещинно-поровые, поровые и тре­щинные воды в четвертичных отложениях, корах выветривания и обнажающихся коренных породах. Профиль их распространения соответствует положению поверхности мерзлых пород и подчиня­ется особенностям рельефа. Глубина оттаивания и мощность гори­зонта обводнения зависят от состава пород и увеличиваются с севера на юг.

Питание вод сезонноталого слоя происходит за счет атмо­сферных осадков, конденсации водяных паров, таяния снежни­ков и др. Большое значение в этом процессе играет гольцовый лед в грубообломочных образованиях. Формирование такого льда осу­ществляется весной при просачивании и замерзании в крупнооб­ломочных мерзлых породах талых снеговых вод.

Рассматриваемые воды имеют преимущественно низкую ми­нерализацию, гидрокарбонатный состав с переменным соотно­шением катионов. Они обогащены кислородом, гумусовыми кис­лотами и органическими веществами.

Как источник водоснабжения этот тип вод не представляет интереса из-за короткого периода существования, непостоянства в режиме обводнения, предрасположенности к загрязнению и неблагонадежности вследствие этого в санитарном отношении.

Надмерзлотные воды несквозных таликов объединяют все типы скоплений подземных вод, которые постоянно существуют в те­чение года у верхней границы криолитозоны. Это воды в таких таликах, как дождевально-радиационные, под- и прирусловые, подозерные, а также напорно-фильтрационные субаэрального подтипа.

Воды дождевально-радиационных таликов развиты главным образом на юге криолитозоны, образуются за счет дождевых и талых вод, а также конденсации водных паров воздуха. Характер­ны резкие колебания уровней подземных вод, вызванные нерав­номерностью выпадения осадков разной интенсивности. По хи­мическому составу они соответствуют водам атмосферных осадков и сезонноталого слоя и характеризуются малой (до 0,1 г/л) минерализацией.

Воды под- и прирусловых таликов представляют собой гид­равлически единые грунтовые поровые воды в рыхлых долинных отложениях, а также трещинные воды в подстилающих талых скаль­ных и полускальных породах. Эта категория подземных вод явля­ется наиболее распространенной в области развития многолет­немерзлых пород и имеет важное практическое значение для орга­низации временного и постоянного водоснабжения. Питание осуществляется за счет поверхностных водотоков, пополняемых атмосферными осадками и водами сезонноталого слоя, а также подземными водами подмерзлотного стока в результате их напор­ной субаквальной разгрузки. Химический состав соответствует водам поверхностных водотоков.

Воды подозерных таликов формируются на различных элементах рельефа под озерами. Химический состав этих вод близок к соста­ву водоемов. Это поровые, порово-пластовые и трещинные воды в подстилающих рыхлых и слаболитифицированных кайнозойских отложениях, а также коренных породах. В промерза­ющих озерных котловинах, под аласами, усыхающими и промерза­ющими озерами вследствие процессов криогенной метаморфизации подземных вод их минерализация может достигать 20—80 г/л. Водам несквозных подозерных таликов нередко характерен зас­тойный режим и ограниченные запасы.

Воды напорно-фильтрационных несквозных таликов распрос­транены относительно редко, встречаясь на участках мощной (бо­лее 200—300 м) криолитозоны с относительно высокими (до —3. —5°С) среднегодовыми температурами пород. Движение под­земных вод этого типа происходит внутри многолетнемерзлых толщ по меж- и внутримерзлотным трубам и каналам. Это трещинные, трещинно-карстовые и трещинно-жильные воды с интенсивным характером водообмена. Их разгрузка осуществляется через нисходящие источники подземных вод, дающие зимой мелкие и сред­ние, реже крупные наледи. Питание атмосферное, а также за счет поверхностных вод сезонноталого слоя. Обычно это пресные воды, часто используемые для водоснабжения объектов со сравнитель­но небольшим водопотреблением.

Подземные воды сквозных таликов являются важным звеном в системе существующего водообмена между поверхностными во­дотоками и водоемами, несквозными таликами и водами более глубоких горизонтов и комплексов у нижней границы мнолетне-мерзлых толщ

Внутримерзлотные воды ограничены со всех сторон мерзлыми породами. Это редко встречаемая категория подземных вод, свой­ственная интенсивно промерзающим гидрогеологическим струк­турам. Как правило, такие подземные воды выключены из водо­обмена.

Подмерзлотные воды являются водами первого от подошвы мер­злой толщи водоносного горизонта, комплекса, зоны трещиноватости.

Подземные воды подмерзлотного стока существуют у подошвы многолетнемерзлых толщ и их влияние в значительной мере ска­зывается па криогенном строении и мощности последних. По ус­ловиям существования это поровые, пластовые, трещинные, трещинно-жильные, карстовые и другие типы подземных вод, кото­рые являются характерной принадлежностью криолитозоны.

По отношению к подошве мерзлой толщи подмерзлотные воды могут быть напорными контактирующими (соприкасающимися с мерзлыми породами) и не контактирующими (отделенными oт мерзлых талыми породами). По температурному признаку подмерз­лотные пресные и слабоминерализовапные воды имеют, как пра­вило, положительные температуры, рассолы (криопэги) — отри­цательные. По химическому составу пресные воды различаются в зависимости oт типа вмещающих пород В большинстве случаев для пресных вод они гидрокарбонатные кальциевые или натриево-кальциевые, для соленых — хлоридно-нафиевые или сульфат-но-хлоридные натриево-кальциевые. Подземные воды неконтактирующего типа могут быть напорными (под водонепроницаемы­ми талыми породами) или иметь свободную уровенную поверх­ность (под водопроницаемыми талыми породами). В процессе из­менений климатической обстановки и неоднократного подъема и опускания подошвы многолетнемерзлых пород широко развиты пространственно выдержанные трещиноватые зоны криогенного дезинтегрирования, обладающие повышенной обводненностью.

Воды сквозных таликов составляют особую категорию подземных вод криолитозоны, объединяющую в единую гидравлическую си­стему все (за исключением внутримерзлотных вод) перечислен­ные типы подземных вод.

Взаимодействие подземных вод и многолетнемерзлых пород су­щественно определило особенности формирования криолитозо­ны и преобразование всех категории подземных вод. При этом вода, отдавая свою тепловую энергию мерзои породе, стремится вывести ее из этого состояния, а мерзлые породы, наоборот, по­глощая тепловую энергию воды, стремятся перевести ее в лед. Существующая в настоящее время криолитозона является произ­водной этого сложного, разнонаправленного процесса.

В результате такого взаимодействия произошло частичное или полное промерзание водоносных горизонтов, комплексов и зон трещиноватости.

На значительную глубину разреза, а кое-где и полностью они выключились из сферы природного кругооборота воды.

Уменьшились емкости водовмещающих пород и простран­ственно сузилась сфера циркуляции подземных вод. При этом для верхней части литосферы стало характерным разобщение ранее единых гидродинамических систем.

Нарушились взаимосвязи в из­начально существующих водоносных горизонтах, комплексах, зо­нах трещиноватости и изменились направленность и интенсив­ность движения подземных вод у подошвы мерзлоты.

Были сформированы ярусы мерзлых (со льдом), морозных (без льда) и охлажденных (с криопэгами) пород По их соотношению и сочетанию в вертикальном разрезе на определенных участках литосферы могут быть одно-, двух- и даже трехъярусные криоген­ные толщи.

В измененных при промерзании гидрогеологических структурах создаются аномально высокие напоры. При протаивании гидрогеологических структур в периоды потеплений возникни зоны аномально низ­ких напоров.

В результат взаимодействия подземных вод с многолетнемерзлыми водоупорами их изначально пресный состав претерпел крио­генный метаморфизмСуть его в том, что в процессе перехода воды в лед часть соли выпадает в осадок. В промерзающем растворе увеличивается содержание легкорастворимых компонентов и он отжимается растущими ледяными включениями в нижнюю часть разреза, способствуя криогенному концентрированию. При по­теплениях же когда происходит деградация криогенных водоупо­ров, не все сочи, выпавшие в осадок, переходят в раствор. В ре­зультате в восстанавливаемых оттаиванием водоносных системах происходит криогенное опреснение подземных вод.

Формирование криогенных водоупоровсказалось на появлении отрицательнотемпературных соленых вод (криопэгов), обуслови­ло формирование у подошвы многолетнемерзлых толщ трещиноватых зон криогенного дезинтегрирования с повышенной обвод­ненностью.

Читайте также: