2.6. Гидрогеология и инженерная геология

Гидрогеологические условия района месторождения изучались в процессе гидрогеологической и инженерно-геологической съемки масштаба 1:50 000 на площади 30 км², при поисковых и разведочных работах на месторождении в разные годы исследований.

По генетическим и геолого-структурным признакам в районе месторождения выделены водоносные подразделения:

- водоносный голоценовый аллювиальный горизонт;

- слабоводоносный верхненеоплейстоценовый-голоценовый ледниково-делювиаль- ный горизонт;

- водоносная зона в среднедевонских вулканогенно-осадочных породах;

- водоносная зона в нижнекембрийских метаморфизованных вулканогенно-оса-дочных и карбонатных породах;

- водоносная зона в гранитоидах аксугского комплекса;

- водоносная зона в интрузивных породах таннуольского комплекса.

Непосредственно в обводненности месторождения принимают участие водоносный голоценовый аллювиальный горизонт, водоносная зона в среднедевонских вулканогенно-осадочных породах и водоносная зона в гранитоидах аксугского комплекса.

Водоносный голоценовый аллювиальный горизонт (aQ_H) имеет распространение по долинам рек Ак-Суг, Даштыг-Ой, Ингиш и Чинге-Хем. Водовмещающими породами являются песчаные и гравийно-галечные отложения, в верхней части разреза с суглинистыми линзами и прослоями. Максимальная мощность речных образований достигает 14 м по долине р. Ак-Суг. Мощность водоносного горизонта 2-8,3 м. Воды поровые, не напорные, имеют свободную поверхность и активный водообмен на контакте с соседними водоносными подразделениями, не защищены от загрязнения. Глубина залегания подземных вод 0,77-1,61 м. В зависимости от сезона года по данным режимных наблюдений в скважине 1-в уровень колебался от 0,25 до 0,9 м; амплитуда колебаний составила 0,65 м (данные предварительной разведки).

Водообильность пород по площади развития неоднородна. Дебиты эрозионных нисходящих источников колеблется от 0,5 до 20 л/с. Дебиты скважин 1,23-2,47 л/с при понижениях 2,13-3,3 м; удельные дебиты 0,58-0,75. В пределах месторождения коэффициент фильтрации аллювиальных отложений равен 13,5-14,2 м/сут., водопроводимость составила 67,2-86,3 м²/сут.

Питание водоносного горизонта осуществляется по всей площади его распространения за счет инфильтрации атмосферных осадков и разгрузки в него подземных вод из соседних водоносных горизонтов и зон.

Подземные воды аллювиальных отложений преимущественно гидрокарбонатно-магниево-кальциевые и кальциевые. Воды ультрапресные и пресные с минерализацией от 0,06 до 0,21 г/дм³. В районе месторождения, в химическом составе вод аллювиальных отложений на месторождении имеются значительные отличия, где анионный состав вод может изменяться до сульфатно-гидрокарбонатного и сульфатного, а минерализация достигает 1,14-1,35 г/дм³, что вызвано подтоком в четвертичные отложения минерализованных глубинных сульфатных вод гранитоидов аксугского комплекса по зонам тектонических разломов.

На всей площади распространения воды современного водоносного горизонта нейтральные и слабощелочные (рН = 7,0-7,5), температура их колеблется от 0,5 до 5,0^оС.

Воды пригодны для хозяйственно-питьевого водоснабжения, но не используются из-за отсутствия водопотребителя.

Слабоводоносный верхненеоплейстоценовый-голоценовый ледниково-делювиаль- ный горизонт (gdQ_III-H). Отложения широко развиты в пределах района. Их мощность изменяется от 3 до 10 м. Водоносными являются маломощные щебенисто-песчаные прослои и линзы в массе суглинистого материала, содержащие только периодически существующую верховодку. Воды поровые, не напорные, не защищены от загрязнения. Нисходящие источники, дренирующие ледниково-делювиальные отложения, обследованные в период их максимального питания (июнь-июль), имеют дебиты от 2 до 10 л. Срок их осуществления – 1-1,5 месяца. Эти источники приурочены к области распространения островной многолетней мерзлоты, развитой в ледниково-делювиальных дресвянистых суглинках на склонах гор, в затененных участках темнохвойных лесов с плотной хвойной подстилкой. Глубина распространения её незначительна и не превышает 3,0 метров.

Незначительная глубина распространения многолетнемерзлых пород не окажет существенного влияния на увеличение водопритоков в карьер при разработке последнего. В целом подземные воды ледниково-делювиального горизонта в формировании водопритоков в карьер никакой роли не играют.

Питание горизонта осуществляется за счет инфильтрации атмосферных осадков и, за счет частичного периодического оттаивания островной многолетней мерзлоты.

Химический состав подземных вод гидрокарбонатный магниево-кальциевый и натриево-кальциевый, минерализация – 0,13-0,17 г/дм³, температура 0,5-4,0^оС. По качеству возможно их использование как питьевых, но нецелесообразно из-за ограниченности распространения, малой мощности, слабой водообильности и невостребованности.

Водоносная зона в среднедевонских вулканогенно-осадочных породах (D₂) распространена на значительной площади района и приурочена к туфопесчаникам, туфоконгломератам, туфолавам, порфиритам. По условиям циркуляции воды зоны трещиноватости относятся к трещинным и трещинно-жильным. Трещинные воды безнапорные, развиты на всей площади распространения пород и связаны с экзогенной трещиноватостью, которая в пределах месторождения проникает на глубину до 100 м. Трещинно-жильные воды приурочены к тектоническим зонам эндогенной трещиноватости, где нередко наблюдается напор над кровлей водоносной зоны.

Водообильность пород характеризуется дебитами нисходящих источников от 0,5-2,0 л/с до 15-20 л/с в зонах разрывных нарушений. Связанные с разрывными нарушениями, в частности с Ак-Сугской тектонической зоной, трещинно-жильные воды напорные, вскрываются скважинами на глубинах от 24 до 30 м и развиты до глубины 290 м. После вскрытия водоносной зоны уровень подземных вод устанавливается вблизи дневной поверхности на глубине 1,1-14,7 м. Все скважины вскрывшие водоносную зону в среднедевонских вулканогенно-осадочных породах, вскрыли и ниже залегающие гранитоиды аксугского комплекса, поэтому откачки были смешанные и фильтрационные свойства обоих водоносных зон изучались совместно. Дебиты скважин незначительные и неравномерные по площади распространения – 0,06-0,42 л/с при понижениях 0,7-11,4 м, коэффициенты фильтрации 0,005 и 0,0195 м/сут., водопроводимость пород невысокая 2,1-13,7 м²/сут.

Основными источниками питания зоны трещиноватости являются атмосферные осадки, а также поступление подземных вод по глубинным тектоническим нарушениям и переток из соседних водоносных зон трещиноватости.

Подземные воды нейтральные, по химическому составу гидрокарбонатные кальциевые, натриевые и магниево-кальциевые и сульфатные натриево-кальциевые с минерализацией 0,1-1,14 г/дм³. Большая минерализация (за счет сульфатов) соответствует жильным водам, приуроченным к глубоким тектоническим разломам. Водоносная зона участвует в обводнении месторождения.

Водоносная зона в нижнекембрийских метаморфизованных вулканогенно-оса-дочных и карбонатных породах (є₁) непосредственно с месторождением не контактирует, развита на небольших площадях и приурочена к карбонатным породам – известнякам, мраморам, к эффузивам кислого и основного составов. Воды трещинные и трещинно-жильные, напорность их изучена слабо. Характер водообильности пород приведен по родникам, дебиты которых колеблются в широких пределах от 0,5 до 20 л/с. Это связано с условиями залегания кровли водоносной зоны и режимом питания; не последнюю роль играет приуроченность выходов подземных вод к тектоническим зонам.

Анионный состав подземных вод гидрокарбонатный, катионный – преимущественно натриево-кальциевый. По минерализации воды ультрапресные и пресные 0,04-0,24 г/дм³, холодные (температура воды 0,5—5,5^оС).

Водоносная зона в гранитоидах аксугского комплекса (γD) преимущественно распространена на площади месторождения и приурочена к рудовмещающим породам. Комплекс состоит из плагиогранит-порфиров, тоналит-порфиров, гранодиоритов, тоналитов, плагиогранитов, диоритов, кварцевых диоритов, габбро-диоритов. Водоносная зона, развитая в образованиях аксугского комплекса принимает непосредственное участие в обводненности месторождения и в формировании водопритоков в карьер. Зона достаточно хорошо изучена родниками и скважинами при помощи опытно-фильтрационных работ.

По условиям циркуляции воды трещинно-жильные и трещинные локально напорные и безнапорные.

Трещинно-жильные воды приурочены к разрывным нарушениям различных порядков. Зоны водопритоков развиты до глубины 200-290 м, а в отдельных случаях до 420-430 м. Величина напора над кровлей составляет от 15,3 до 170,3 м. Уровни воды устанавливаются на 0,25-19,6 м выше поверхности земли (в долине р. Ак-Суг, в зоне аксугского разлома, скважина 24). Во время проведения опытных выпусков установлено колебание уровней, вызванное естественными колебаниями уровенной поверхности, связанными с естественным режимом подземных вод в годовом цикле (в прямой зависимости: с изменением уровня изменяется дебит самоизлива). При этом удельный дебит оставался постоянным, что свидетельствует об установившемся режиме фильтрации.

Напор создается в линейных тектонических зонах за счет высокой водообильности обособленных границами практически вертикального смещения блоков пород. По этим зонам, как правило, происходит разгрузка подземных вод родниками. Наиболее водообильный участок в области развития Ак-Сугского разлома вскрытого самоизливающимися скважинами. Удельные дебиты самоизливающихся скважин колеблются от 0,059 до 0,667 л/с. Средневзвешенный коэффициент фильтрации пород в зоне разрывных нарушений равен 0,0746 м/сут. Он на порядок выше фильтрационных параметров пород, содержащих преимущественно трещинные воды.

Мощность водоносной зоны вне тектонических разломов определяется глубиной развития экзогенной трещиноватости и достигает от нескольких десятков до 100-110 м. Наличие различных гидродинамических условий определяет резкую неравномерность водообильности пород, что подтверждено дебитами родников от 0,2 до 10 л/с.

Несмотря на развитие в водоносной зоне трещинно-жильных вод, обводненность пород, в целом, незначительная. Дебиты скважин от 0,02 до 1,79 при понижениях соответственно 3-5,2 м. Наиболее часто встречающиеся дебиты не превышают 1 л/с. Удельные дебиты скважин различаются на несколько порядков и составляют 0,008-0,667 л/с. Коэффициенты водопроводимости 1,5-86,71 м/сут. Средневзвешенный коэффициент фильтрации пород равен 0,045 м/сут.

Трещинные и трещинно-жильные воды тесно связаны между собой, поскольку верхние части зон нарушений входят в зону экзогенной трещиноватости, а в зоне последней отмечаются тектонические нарушения на различных участках и глубинах.

Основными источниками питания подземных вод зоны трещиноватости являются атмосферные осадки, значительна также роль подтока глубинных вод по тектоническим нарушениям и переток из соседних водоносных зон и горизонтов. Разгрузка подземных вод происходит в аллювиальные отложения по долинам рек и в русле в виде субаквальных источников, а также подземным переливом в соседнюю водоносную зону трещиноватости среднедевонских вулканогенно-осадочных пород.

Анионный состав подземных вод изменяется от гидрокарбонатного до сульфатного с четко выраженной зональностью по ходу движения подземных вод в пределах месторождения. Минерализация вод заметно возрастает от 0,1 до 2,45 г/дм³ с увеличением содержания в воде сульфат-иона. По катионному составу воды кальциевые, кальциево-натриевые, кальциево-магниевые и магниево-кальциевые. Воды нейтральные и слабощелочные, рН = 6,3-8,2. Температура подземных вод 1-6^оС, а в зоне Ак-Сугского разлома вследствие слабого развития окисления сульфидов возрастает до 9-10^оС.

Водоносная зона в интрузивных породах таннуольского комплекса (δє_2-3) гипсометрически находится выше описанных водоносных горизонтов и зон трещиноватости. Она приурочена к грано- и габбро-диоритам и диоритам, расположена в области инфильтрационного питания и создания гидростатического напора, распространяющегося далее вниз по склонам в зонах трещиноватости интрузивных, вулканогенно-осадочных и карбонатных породах.

Воды таннуольского комплекса имеют мало выходов на поверхность, нисходящие источники связаны с зонами тектонических нарушений и характеризуются дебитами 0,5-0,7 л/с.

Подземные воды гидрокарбонатные, натриево-кальциевые с минерализацией 0,06-0,08 г/дм³, холодные – температура 0,5-2,0^оС.

Водоносная зона трещиноватости в интрузивных породах таннуольского комплекса гидравлически тесно связана в районе месторождения с водоносной зоной трещиноватости гранитоидов аксугского комплекса, последняя из которых получает значительную долю питания из вышерасположенных водоносных пород путем закрытой разгрузки.