- •Предисловие
- •Введение
- •Глава I развитие гидрогеологии и инженерной геологии
- •Глава II вода в атмосфере и на поверхности земли
- •Влажность воздуха
- •Температура воздуха
- •Атмосферные осадки
- •Испарение
- •Инфильтрация
- •Глава III вода в земной коре состояние воды в земной коре, понятие о подземных водах
- •Теории происхождения и формирования подземных вод
- •Глава IV физико-механические и водные свойства пород температурные зоны в земной коре
- •Механический (гранулометрический) состав горных пород
- •Виды воды в горных породах
- •Водные свойства горных пород
- •Механические свойства горных пород
- •Глава V
- •Классификация подземных вод
- •Верховодка
- •Грунтовые воды
- •Артезианские воды
- •Трещинные и карстовые воды
- •Подземные воды в районах многолетней мерзлоты
- •Минеральные воды
- •Режим подземных вод
- •Влияние леса и болот на режим подземных вод
- •Глава VI
- •Физические свойства подземных вод
- •Химический состав подземных вод
- •Химический анализ воды; отбор проб для анализа
- •Формы выражения химического анализа воды
- •Химическая характеристика и классификации подземных вод
- •Глава VII
- •Основные законы движения подземных вод
- •Расходы потока подземных вод и построение кривой депрессии
- •Приток воды к водозаборным сооружениям
- •Движение подземных вод в трещиноватых породах
- •Определение водопритока в карьеры
- •Глава VII!
- •Гидрогеологические наблюдения при разведочных работах
- •Определение водопроницаемости горных пород
- •Определение скорости движения подземных вод
- •Глава IX обводненность месторождений
- •Классификация месторождений полезных ископаемых по гидрогеологическим условиям и степени обводненности
- •9 Богомолов г. В. 257
- •Глава XI
- •Глава XII
- •Водоснабжение
- •Оценка запасов подземных вод и их охрана
- •Искусственное восполнение запасов подземных вод
- •Орошение
- •Осушение
- •Глава XIII
- •Глава VIII. Гидрогеологические исследования 227
- •Глава IX. Обводненность месторождений полезных ископаемых и борьба
- •Глава XI. Главнейшие физико-геологические явления, связанные с деятель ностью поверхностных и подземных вод 267
- •Глава XII. Инженерно-геологические и гидрогеологические исследования
- •Глава XIII. Применение геофизических методов при гидрогеологических и
Артезианские воды
Основные особенности артезианских вод. Артезианскими напорными называются такие воды, которые заполняют водоносный пласт на всю его мощность и ограничены не только водонепроницаемой подошвой, но и водонепроницаемой кровлей. Если напорный водоносный горизонт вскрыть буровой скважиной, то уровень воды в скважине поднимется выше кровли водоносного пласта, почему он и называется напорным, или пьезометрическим, уровнем (рис. 51).
4* 99
Пьезометрический уровень определяют в абсолютных или в относительных отметках ло отношению к условно взятой горизонтальной плоскости. Линии, соединяющие на карте точки с одинаковыми отметками пьезометрического уровня, называются гидроизопьезами.
Рис. 51. Положение пьезометрической поверхности в напорном потоке
Я — величина пьезометрического уровня, т — мощность водоносного пласта, АА — пьезометрическая поверхность
Величина напора в том или ином районе или пункте зависит от разности абсолютных высот области питания водоносного горизонта и пунктов, где вода используется или стекает в реки. В некоторых случаях уровень воды в скважинах, вскрывших водоносный пласт, поднимается выше поверхности Земли и вода из них изливается на поверхность (рис. 52).
В древнем Египте и Гре-
Рис 52 Фонтанирующая
скважина
100
питание горизонта атмосферными водами, поэтому их называют областями питания водоносного горизонта. Область аб называется областью распространения напорного водоносного горизонта, или областью движения напорных вод. Участки, где напорные воды выходят на поверхность (например, долины рек), носят название областей стока, или разгрузки. Горизонтальная линия, проходящая через точки а\а и бб\, определяет высоту гидростатического давления на площади распространения напорных вод и называется линией напора, или пьезометрической линией. В зависимости от отметок поверхности Земли по отношению к пьезометрической линии в отдельных пунктах напор может быть положительным, если уровень воды выше поверхности Земли, или отрицательным, если уровень воды ниже поверхности Земли. На рис. 53, А положительный напор обнаружен в скважине /, отрицательный — в скважине 3.
Водоносные пласты могут быть изменчивы как по мощности, так и по литоло-гическому составу. На рис. 53, Б показано выклинивание водоносного пласта. В этом случае напорную воду можно встретить только в скважине 1; скважина покажется безводной.
Рис. 53. Схемы различного расположения водоносных горизонтов
При этажном расположении водоносных пластов важно знать не только площадь распространения отдельных водоносных горизонтов, их литологический состав, но и соотношение напоров воды в каждом из них. В схеме, показанной на рис. 53, В, в более глубоких водоносных горизонтах (//) напоры выше, чем в ближайших к поверхности (/). Наоборот, в условиях, показанных на рис. 53, Г, более высокие напоры имеются в верхних водоносных горизонтах (/). При выходе напорных вод на поверхность образуются восходящие источники.
Ранее мы указывали, что абсолютно водонепроницаемых горных пород не существует. Вследствие этого при рассмотрении ряда смежных напорных водоносных горизонтов следует учитывать, что они находятся между собой в гидравлической связи: на пути своего движения подземные воды из одного горизонта могут перетекать в другой через слабо проницаемые пласты в результате разности напоров. Это обстоятельство заметно влияет на режим напорных вод.
101
Движение подземных вод из одного горизонта в другой изучали Н. К. Гиринский, Г. Н. Каменский и др. советские исследователи. П. М. Васильевский показал, что в напорных водоносных горизонтах на водоразделах пьезометрические уровни с глубиной снижаются. Это свидетельствует о том, что здесь вода из верхних горизонтов фильтруется в нижние. В долинах рек, наоборот, пьезометрические уровни с глубиной залегания водоносного горизонта повышаются, т. е. подземные воды движутся снизу вверх. В связи с этим разделение всей площади распространения напорных водоносных горизонтов на области питания, движения я стока является в значительной мере условным. На самом деле и в области движения, и в области стока отдельные горизонты могут получать питание за счет поступления воды из других горизонтов.
Рис. 54. Пьезометрическая поверхность АА однородного по водопроводимости напорного водоносного горизонта постоянной мощности и положение гидроизопьез; m — мощность водоносного горизонта
Вблизи рек режим напорных вод, с которыми реки имеют гидравлическую связь, находится под влиянием режима поверхностных вод. Здесь в течение года амплитуда колебания уровня напорных вод может достигать значительных величин. В удалении от рек изменения уровня напорных вод происходят только под влиянием метеорологических факторов, которое оказывается значительно более слабым, чем в грунтовых водах со свободной поверхностью. Годовые амплитуды колебания уровня напорных вод здесь редко превышают несколько сантиметров.
Форма поверхности напорных вод. Форма пьезометрической поверхности получает отражение на карте гидро-изопьез. В отличие от поверхности грунтовых вод, она не зависит от положения водоупорного ложа, поскольку пьезометрические уровни можно
отсчитывать от любой произвольно принятой горизонтальной плоскости. Форма пьезометрической поверхности определяется конфигурацией долины реки, к которой стекают напорные воды, водопроницаемостью пород и мощностью водоносного пласта.
Если считать, что вода и водовмещающие породы несжимаемы, а подошва и кровля водоносного пласта абсолютно водонепроницаемы, то теоретически в однородных по водопроницаемости пластах постоянной мощности пьезометрическая поверхность должна иметь вид плоскости (в сечении — прямая линия), а гидроизольезы— вид прямых, отстоящих одна от другой на одинаковом расстоянии (рис. 54). В действительности вследствие фильтрации воды через кров-
102
Рис. 55. Изменение формы пьезометрической поверхности (АА) напорного водоносного горизонта в зависимости от водопроницаемости пород
Рис. 56. Изменение формы пьезометрической поверхности (аа) водоносного пласта при увеличении (А) и при уменьшении (Б) мощности (т) его вниз по потоку'
лю <и подошву пласта, а также проявления упругих сил в воде и в водоносной породе пьезометрическая поверхность приобретает изогнутый вид.
При изменении водопроницаемости вниз по потоку уклон пьезометрической- поверхности выполаживается при возрастающей водопроницаемости пород (рис. 55, А; /С2 — коэффициент фильтрации больше К\) и становятся круче, если водопроницаемость убывав! (рис. 55, Б; Kz меньше К\). Подобным образом пьезометрическая поверхность выполаживается в случае увеличения мощности (т)
водоносного пласта (рис. 56, Л) и становится круче при ее уменьшении (рис. 56, Б).
Рис. 57. Питание реки напорными водами при врезе русла реки в водоносный пласт; БА — пьезометрическая поверхность; АБ — уровень в реке
Связь напорных вод с поверхностными водотоками и водоемами. Напорные воды, так же как и грунтовые, связаны с поверхностными водотоками и водоемами. Если русло реки врезано в водоносный горизонт, эта связь осуществляется непосредственно: напор-ные воды стекают в реку (рис. 57). При этом гидроизогипсы вблизи реки изменяют свою форму, «упираясь» в реку; в пьезометрической поверхности образуется депрессия. При затрудненной гидравлической связи напорного водоносного пласта пьезометрическая поверхность вблизи реки имеет слабо изогнутый вид. Отметки гидроизопьез значительно выше отметок уровня воды в реке и пересекают последнюю
(рис. 58). При некоторых условиях речные воды могут поступать в напорные водоносные горизонты (рис. 59). В этом случае водоносный пласт будет пополняться водой не только за счет атмосферных осадков из области питания, но и за счет речной воды.
Зональность напорных вод. Химический состав напорных подземных вод формируется под влиянием разнообразных физико-химических и биохимических процессов, происходящих при взаимодействии подземных вод с горными породами. Кроме того, в формировании химического состава подземных вод большое значение имеют гидродинамические факторы —скорость движения и интенсивность водообмена, зависящие от водопроницаемости пород, а также от условий питания и разгрузки подземных вод.
В распределении напорных подземных вод различного химического состава обычно наблюдается определенная закономерность. ;
104 ':
Установлено, что во многих крупных бассейнах напорных вод общая минерализация последних увеличивается с глубиной, т. е. наблюдается 'вертикальная зональность химического состава напорных подземных вод. Наряду с этим происходит изменение минерализации также по простиранию 'напорных водоносных горизонтов, что позволяет говорить и о горизонтальной, или географической, зональности напорных подземных вод.
Н. К. Игнатович на основе изучения напорных подземных вод в пределах европейской части СССР выделил три вертикальные зоны
Рис. 58. Питание реки напорными водами через водонепроницаемую кровлю; АА — пьезометрическая поверхность
Рис. 59. Питание водоносного горизонта речной водой
подземных вод, различающиеся по химическому составу и минерализации.
Вертикальная зональность химического состава напорных подземных вод, установленная Н. К. Игнатовичем, прослеживается в Подмосковном, Прибалтийском, Брестском, Днепровско-Донецком и ряде других гидрогеологических бассейнов в СССР и за рубежом. Однако эту зональность нельзя считать универсальной. В зависимости от состава водоносных пород, расположения областей питания ,и стока и других природных особенностей района во многих случаях могут наблюдаться и другие соотношения. Например, на Апшеронском п-ове и в некоторых районах Туркмении, Казахстана, Узбекистана (СССР), Австралии, Северной и Западной Африки под-
105
земные воды в верхних зонах оказываются более минерализованными, чем в средней и нижней. Так, например, в пустынных зонах алжирской Сахары минерализация подземных вод в верхней зоне 50 г/л (глубина 50—100 м) и более, а на глубинах 1000 м она снижается до 2—0,3 г/л.
Изменение минерализации напорных подземных вод по прости ранию, так же как и по вертикали, находится в тесной зависимости от геологической истории бассейна, высоты области питания, кли матических условий и интенсивности водообмена. В периферических зонах напорных бассейнов, где происходит питание водоносных горизонтов вследствие выхода их на дневную поверхность, создаются наиболее благоприятные условия водообмена. В связи с этим в зоне пустынь и полупустынь вблизи области питания располагаются зоны мало минерализованных грунтовых подземных вод. Ближе к центральной части бассейна находится зона более минерализованных вод, обычно имеющих гидрокарбонатно-натриевый или суль-фатно-натриево-кальциевый состав. Затем идет зона смешанных вод и, наконец, в центральной части бассейна —зона высокоминерализованных, .как правило, хлоридных и хлоридно-кальциевых вод. Такие условия наблюдаются, например, в водоносных горизонтах Западно-Сибирской низменности и др.
В горных складчатых областях напорные подземные воды различного химического состава распределяются чрезвычайно сложно в зависимости от условий залегания пород и образуемых ими структур, рельефа и климата.
На температуре воды глубоких водоносных горизонтов сказывается климатическая зональность. Наблюдения, проведенные ВСЕГИНГЕО на глубоких скважинах по профилю Ярославль — Крым, показали, что годовые колебаний температур в меловых трещиноватых водоносных породах и известняках наблюдаются до глубины 1400 м.
Н. И. Толстихии, исходя из геологического строения артезианских бассейнов, истории их развития во времени и динамики подземных вод, выделяет бассейны субаэральные, субаквальные и промежуточные. Каждая из групп подразделяется им на подгруппы. Он ставит под вопрос выделенные Н. К. Игнатовичем три гидродинамические зоны — свободного, затрудненного и весьма затрудненного водообмена, приводит данные, указывающие на наличие движения подземных вод из внутренних частей субаквальных артезианских бассейнов к периферии (к субаэральной части бассейна) с внедрением минерализованных вод из осадочной толщи глубоких зон в тело кристаллических щитов и массивов. Интенсивность накопления осадков и скорость прогибания дна субаквальных бассейнов определяют элизионный тип водообмена, в отличие от инфильтрацион-ного типа водного питания субаэрального артезианского бассейна.
В переходной зоне от субаквального артезианского бассейна к субаэральному (промежуточные артезианские бассейны) Н. И. Тол-стйхин выделяет бассейны со стоком центробежным, центростремительным, поперечным, продольным и с обособленным стоком в раз-
106
ных его частях. В зависимости от превышения области питания над очагами разгрузки и характера водопроводимости пород водоносных пластов он допускает возможность более интенсивного движения подземных вод в нижних водоносных горизонтах по сравнению с верхними (Приташкентский, Ферганский, Сахарский, Нубийский), и наоборот (Подмосковный, Волго-Камский, Брестский и др.).
Помимо артезианских бассейнов платформенного типа и краевых прогибов Н. И. Толстихин выделяет бассейны горных областей: латеральные, медиальные, межгорные, напорные, передовых хребтов, срединные и др. По его данным, латеральные бассейны характеризуются, как правило, «поперечным движением вод, направленным от приподнятого по склону гор крыла бассейна, в пределах которого располагается область 'питания, к опущенному крылу, где и происходит ib основном разгрузка подземных вод».
По данным У. М. Ахмедсафина, в артезианских бассейнах горноскладчатых областей Южного Казахстана, где наблюдается сильная закарстованность карбонатных пород, а также многочисленные тектонические зоны, сроки водообмена исчисляются несколькими годами и даже днями.
В тесной связи с указанными проблемами перед гидрогеологами стоит еще одна важнейшая задача — разработка принципов гидрогеологического районирования.
При установлении зональности и принципов гидрогеологического районирования следует исходить из единства природных вод и литосферы и развития земной коры в целом.
Если гидрогеологическое районирование грунтовых вод проводят в соответствии с современными физико-географическими и климатическими зонами (Г. Н Каменский, Ф. П. Саваренский и др.), то гидрогеологическое районирование глубоких напорных вод связывают с формой, глубиной и размерами геологических структур (М. М. Василевский, Н. К. Игнатович, Г. Н. Каменский, Н. И. Толстихин, А. Н. Семихатов, И. К. Зайцев, В. И. Духанина и др.).
Нижний предел глубинных резервуаров определяется региональным водоупором или глубиной залегания кровли фундамента. Верхний предел, как правило, не может иметь структурно-литологаче-ских пределов и определяется непосредственно базисом эрозии, т. е. условной границей глубинного и поверхностного стока. Поэтому основные геоструктурные подразделения рассматриваются в гидрогеологии как гидрогеологические структуры с характерными условиями питания, транзита, разгрузки и формирования подземных вод. При типизации таких структур основное внимание должно уделяться генетической связи гидрогеологического и геолого-тектонического содержания (Ю. Богомолов, 1972).
К основным типам гидрогеологических структур относятся: 1) крупные артезианские бассейны платформенного типа и их системы; 2) гидрогеологические разновозрастные складчатые области с межгорными и предгорными артезианскими бассейнами; 3) гидрогеологические массивы на платформах. Такое разделение связано с геометрией структур, которую определяет в основном глубина за-
107
легания фундамента. Привязка артезианских бассейнов к крупным платформам или разновозрастным складчатым структурам является скорее формальной, заимствованной из геолого-тектоническогорайо нирования Таким образом, гидрогеологическое районирование по структурному признаку и палеоанализ исследуемых геологических объектов являются весьма приближенными геологическими приема ми исследования. Если палеореконструкщщ с освоением новыл комплексных геологических методов смогут стать более эффектив ными, то принципы гидрогеологического районирования должны быть поставлены на качественно новую основу Эта основа может быть представлена в виде статического анализа геолого-гидрогеоло гических параметров п-го количества геологических структур в пре делах нескольких крупных (платформенных) тектонических элементов, различающихся возрастом консолидации земной коры
Размеры отдельных структур, к которым приурочены водонапор ные (артезианские) системы, подбираются таким образом, чтобы их структурные корни имели глубину не менее глубины залегания раздела Конрада (это объясняется стремлением наиболее полно отразить геолого-тектонический фактор при гидрогеологическом районировании) Для каждой из выделенных структур определяется глубина фундамента, раздел Мохоровичича, температура и давление на основных (трех) разделах земной коры, глубина залегания предела насыщения для воды, процентное содержание песчаных и глинистых частей в разрезе, химический состав подземных вод Средние значения для всех указанных параметров (так же как и для глубины раздела Конрада) могут быть найдены методом наименьших квадратов Далее из всей выделенной совокупности статистлчески выявляется наиболее часто встречающийся тип структуры в пределах двух (или более) разновозрастных участков земной коры (например, Русская и Западно-Сибирская платформы). Степень отклонения значений указанных геолого-гидрогеологичесюих параметров всех исследуемых структур от выявленного эталона позволит в конечном итоге произвести гидрогеологическое районирование^ которое должно указать на наличие или отсутствие связи гидрогеологии и геотектоники
При разработке 'принципов зональности подземных вод артезианских бассейнов платформенного типа необходимо учитывать место и роль кристаллических массивов, которые для глубоких водоносных горизонтов могут оказаться областью их разгрузки по тектоническим зонам (Ю. Г. Богомолов, 1971). Это подтверждается наличием минерализованных вод на Украинском, Воронежское, Белорусском, Балтийском и Канадском щитах и массивах, поступающих в тело массива из осадочных толщ окружающих их впадин
Распределение бассейнов артезианских вод на территории СССР показано на схематической карте Г. Н. Каменского, М. М. Толстихиной и Н. И. Толстихина (рис 60). Хорошо изучены среди них Прибалтийский, Припятский, Подмосковный (Подмосковная котловина), Днепровско-Донецкий (Украинская мульда), Терско-Кумский, Причерноморский, Брестский и др.
108
Из зарубежных бассейнов следует указать Парижский, Lesepo-Африканокий, Австралийский и др.
Прибалтийский артезианский бассейн. Он находится в области наиболее полного развития палеозойских отложений северо-западной части Русской платформы На севере бассейн граничит с Балтийским кристаллическим щитом, на юге — с Белоруоско-Литовским кристаллическим массивом, на востоке — с Подмосковной котлови-
Рис 60 Карта артезианских бассейнов (по Г Н Каменскому, М М Толстихиной
и Н И Толстихину)
/ — Прибалтийский 2 — Подмосковный 3 - Припятский, 4 — Днепровско Донецкий 5 — Львовский 6 — Причерноморский 7 — Прикаспийский, 8 — Ферганский, 9 — Приташкентскии Ю~ Чунский, /; —Балхашский 12 — Джунбарский 13 — Канский 14 — Ангаро Ленский 15 - Иркутский 16 — Верхне Ленскии 17 — Якутский, / — артезианские бассейны платформы // — массивы и складчатые области /// — артезианские бассейны складчатых областей
ной (см рис 60) Западная граница проходит недалеко от г Друс-кининкай Литовской ССР и даже уходит на территорию Польши. В пределах бассейна поверхность кристаллического фундамен-ha неровная Наиболее высоко кристаллические пароды залегают ' на севере и северо-западе бассейна, в южной части фундамент находится на глубине 250—300 м от поверхности Земли и в центральной части бассейна —2000—2500 м Таким образом, области питания водоносных горизонтов располагаются по северной, восточной и южной границам. По данным многочисленных глубоких скважин, в бассейне имеется несколько водоносных горизонтов, содержащих пресные и минерализованные воды.
Гдовский водоносный горизонт (венд) приурочен к нижнекембрийским пескам и песчаникам с незначительными прослойками
10Э
глин. Водоупорной кровлей служат мощные толщи ляминаритовых глин. Глубина залегания горизонта на севере 100—150 м, в центральной часта — до 800—1200 м и на юге — 350—400 м. В пределах центральной части бассейна во мнолих скважинах уровень подземных вод выше поверхности Земли. Дебит колеблется в пределах 6—8 л/с, достигая в отдельных местах до 10 л/с и более. Минерализация вод в северных районах не превышает 1 г/л, в центральной части бассейна на глубинах 1000 м и более — до 100 г/л и выше, на южных склонах Белорусско-литовского кристаллического массива (на глубинах порядка 600 м) —до 30—35 г/л. А. И. Верте указывает, что в пределах северных районов бассейна наблюдается опреснение подземных вод гдовского водоносного горизонта за счет подземных вод четвертичных отложений через глубокие ложбины стока, прорезающие полностью ляминаритовые глины Сопоставление уровней воды в скважинах, вскрывших гдовские отложения, показывает, что подземный сток направлен к Балтийскому морю.
Ляминаритовый водоносный горизонт распространен преимущественно в пределах северной части бассейна, где он содержит пресную воду.
Кембрийско-ордовикский водоносный горизонт наиболее широко распространен в пределах бассейна. Подошвой для него служат синие глины кембрийского возраста, а водоупорной кровлей — дик-тионемовые сланцы и другие водонепроницаемые породы. Водоносный горизонт заключен в песках и песчаниках кембрия и нижнего ордовика. На севере бассейна вода на глубинах 300—350 м пресная с минерализацией не выше 0,5 г/л, в центральных районах на глубинах 500 м и более воды соленые — более 100 г/л. На Белорусско-литовском массиве эти отложения залегают на небольшой глубине под четвертичными отложениями.
Ордовикский водоносный горизонт приурочен в основном к известнякам с прослоями глин и мергелей. Общая мощность отложений свыше. 100 м. В пределах северной части бассейна эти отложения находятся я а небольшой глубине от поверхности Земли, в центральной части — на глубине более 600 м, на северных склонах Белорусско-литовского кристаллического массива —на глубине 250 м и менее. В северной и южной частях бассейна вода пресная — не более 0,6 г/л при дебите скважин до 3—5 л/с. В центральной части бассейна (Каунас) минерализация подземных вод более 25 г/л.
Силурийский водоносный горизонт приурочен к трещиноватым и закарстованным известнякам мощностью 100 м и более. В пределах северной и южной частей бассейна этот горизонт залегает на глубинах не более 75—100 м под толщей четвертичных и меловых пород, в центральной части бассейна глубина его залегания увеличивается до 500—600 м. В северной и южной частях бассейна воды пресные, в центральной части—'слегка минерализованные (2—5 г/л).
В среднем и верхнем девоне выделяются три водоносных горизонта. Все они в северной и южной частях бассейна содержат пресно
ные воды с дебитом скважин 1—3 л/с и более. В центральной части бассейна на глубине более 200 м от поверхности Земли воды слегка минерализованы.
Водоносный горизонт в карбонатных породах верхней перми имеет большое практическое значение в западной части Литовской ССР, так как к нему приурочены пресные воды.
Песчаники и мергели нижнетриасового возраста, как правило, содержат воду повышенной минерализации, мало пригодную для водоснабжения населения. Водоносные горизонты юрских и верхнемеловых отложений содержат пресные и слабоминерализованные воды.
Наиболее водообильны трещиноватые породы верхнего мела. В отдельных пунктах дебит источников достигает 60—70 л/с и более. Дебит скважин из юрских отложений колеблется в пределах 0,5-— 1 л/с.
На территории бассейна широко распространены подземные воды, приуроченные к подморенным и межморенным отложениям. В глубоких долинах мощность этих отложений свыше 100 м, и они содержат большие запасы пресных вод, которые широко используются для водоснабжения крупных населенных пунктов и городов.
Подмосковный (Русский) бассейн1. Площадь бассейна 500 тыс. км2. Его подземные воды используются для водоснабжения многих населенных пунктов и промышленных предприятий. Некоторые горизонты обводняют горные выработки при разработке месторождений полезных ископаемых.
Бассейн приурочен к одной из древнейших структур первого порядка. Она заложена еще в протерозое. На западе бассейн ограничивается Латвийской седловиной, на севере — Балтийским щитом, на юге и юго-западе — Белорусским и Воронежским массивами, на востоке — Токмовским сводом и Котельническим выступом фундамента, на северо-востоке— поднятием Тимана (рис 61).
По западному борту бассейна отмечаются небольшие выступы кристаллического фундамента: Локновское поднятие на границе с Прибалтийской впадиной и Вышневолоцкий выступ, отделяющий Крестецко-Валдайскую впадину от сановного прогиба—• Московского бассейна. Па юго-западе Крестецко-Валдайская впадина переходит в Городокско-Оршанский прогиб, отделяющий Белорусско-литовский массив от Воронежского; с юго-востока к Московскому бассейну примыкает Пачелмский (Рязано-Саратовский) прогиб.
В пределах собственно бассейна наиболее погруженные части приурочены к северо-восточному району (Любим, Солигалич, Котлас), где максимальная глубина фундамента около 3000 м. Геофизическими исследованиями выявлена впадина к югу от Москвы глубиной свыше 2000 м.
1 В пределах Русского артезианского бассейна в настоящее время выделяют Ленинградский (на западе), Московский (на юге) и Северо-Двинский (на севере) бассейны второго порядка.
111
В течение каледонского цикла тектогенеза ось Московской впадины имела в основном широтное направление по лилии Любим — Валдай — Старая Русса — Псков. Прибалтийская впадина испытала наибольшее прогибание в конце каледонского цикла — в ордовике и силуре. В это же время сформировалось Локновское поднятие, отделившее Московскую впадину от Прибалтийской.
Рис 61. Схема распространения основных тектонических структур центральной
части Русской платформы:
/ — положительные структуры кристаллического фундамента, массивы, выступы 1 — Балтийский щит, 2 —• Белорусский массив, 3 —' Воронежский массив, 4 — Котельнический выступ. 5 —. Токмовский свод, 6 — Татарский свод, // — впадины в кристаллическом фундаменте — 7 — Московская (Среднерусская), 8 — Прибалтийская, 9 — Днепровско- Донецкая, 10 — Кажим-ская, Л — Пачелмский прогиб; /// — склоны выступов и впадины — 12 — Латвийская седловина, 13 — Опаринская седловина, IV — оси тектонические структур II порядка — 14 — Солига личское поднятие, 15 — Сухонский вал, 16 — Окско Цнинский вал, 17 — Сурско Мокшинская
зона поднятий
Для каледонского цикла характерны устойчивое поднятие восточных и северных частей Русской платформы и постепенное перемещение областей прогибания на запад. В герцинском цикле сокращение морских бассейнов шло с запада на восток, так как наибольшее прогибание испытывали восточные части платформы. С начала среднего девона наметилось прогибание восточных и юго-восточных ее частей: погружались Токмовский свод, Котельнический выступ, большая часть Воронежского массива. На западе бассейна в это время происходили положительные движения, которые привели к поднятию Белорусского массива и окончательному формированию
112
Латвийской седловины. Эти преобразования структур Московской впадины продолжались на протяжении всего средне- и верхнедевонского периодов.
В карбоне усилились опускания на востоке и юго-востоке платформы и началось опускание юго-западного Притиманья. В пределах Московской впадины и по ее периферии формировались локальные структуры: Окско-Цнинский вал, Керенско-Чем-барская полоса дислокаций, Сурско-Мокшинские, Алатырско-Горьковские и другие дислокации.
В перми и мезозое продолжалось унаследованное от карбона прогибание северо-востока и востока Русской платформы. С начала пер мл отмечаются преобразования в структуре фундамента в северо-восточных районах впадины: полностью обособился Токмовский свод, Опаринско-Котельнический подземный выступ продолжал погружаться Область наибольшего прогибания фундамента по сравнению с предыдущей эпохой переместилась дальше к северо-востоку; ось впадины была направлена от Шарьи к Котласу и Яренску. Формировались положительные структуры второго порядка: соли-галичская антиклиналь, Сухонский вал и ряд других, более мелких. Окончательно сформировались они только в самом конце перми или в триасе.
В триасе до конца ветлужского века продолжалось лрогибание восточных районов Московского бассейна. Алатырско-Горьковское и Окско-Цнинское поднятия были областями размыва пермских пород. К концу ветлужского века произошло общее поднятие и на территории бассейна вплоть до верхней юры установился континентальный перерыв, в течение которого 'породы перми и триаса подвергались выветриванию и размыву.
В верхней юре и мелу на территории Московского бассейна отмечались лишь небольшие погружения, сопровождавшиеся трансгрессиями моря. С начала палеогена на ней установился континентальный режим.
Подземные воды рыхлой толщи пород вендского комплекса, кембрия и ордовика содержат минерализованные воды (сухой остаток от 225 г/л в Пестове, Серпухове, Москве и др. до 30—50 г/л на западной и южной границах бассейна). Перечисленные отложения вскрыты на глубинах 350—500 м, в центральных частях бассей на — до ЮОО'м и более.
Отложения среднего девона представлены эйфельским и живет-скими ярусами. Они широко распространены в центральных частях Русской платформы и выклиниваются в направлении Воронежского массива. В соответствии с литологической характеристикой в отложениях среднего девона можно выделить три водоносных горизонта: ряжсвий, мосоловско-морсовский и старооскольско-воробьев-ский.
Ряжский горизонт, расположенный в низах девонской толщи, залегает на различных горизонтах нижнего палеозоя (нижнем и среднем кембрии, ордовике), а на юге, в районе Плавска, Тулы, Люди-нова — непосредственно на кристаллическом фундаменте. На север-
113
ной, восточной и южной периферии бассейна ряжские отложения подстилаются «синими» глинами. ;
В районах неглубокого залегания породы среднего девона находятся в зоне активного водообмена и содержат пресные воды с минерализацией менее 1 г/л, гидрокарбонатно-кальциевого состава (Курск, Воронеж, Старый Оскол, Орша, Минск). Здесь расположены области питания среднедевонского комплекса. Мощность водоносных горизонтов изменяется от 5 до 20 м. В районе Старого Оскола водоносные горизонты обладают большим напором, дебиты скважин колеблются от 2 до 30 л/с.
Водоносный комплекс верхнего девона приурочен к пестрым по литологическому составу отложениям. Это многоэтажная водонапорная система, состоящая из ряда более или менее разобщенных водоносных горизонтов.
В нижнефранском водоносном комплексе выделяют нижне- и верхпещигровский горизонты. Подземные воды приурочены в основ- < ном к песчано-алевритовым породам нижнещигровского возраста ! мощностью 100—200 м В верхнещигровских отложениях водоносными являются отдельные прослои трещиноватых известняков в толще практически водонепроницаемых мергелей и глин.
Среднефранский водоносный горизонт (семилукско-рудкинский) приурочен к карбонатным разностям, заключенным среди глинисто-мергелистых пород, мощностью в среднем около 100 м, в районах Валдая, Пестова водоносными являются прослои песчаных пород. В кровле среднефранского горизонта залегают известняково-глини-стые воронежоко-петинские (верхнефранские) отложения — наиболее выдержанный и надежный водоупор в толще верхнего девона.
Верхнефранский водоносный комплекс включает воронежско-пе-тинский и ливенско-евлановский горизонты. Как указано выше, воронежские глинистые породы представляют собой региональный водоупор, на который ложатся водоносные ливенско-евлановские известняки мощностью в среднем 60—100 м, на юге, в районе Воронежского массива, до 20—40 м.
Фаменскии ярус объединяет елецко-задонский и данково-лебе-дянский горизонты. Мощность елецко-задонских слоев в среднем 60—80 м; они отсутствуют к югу от линии Грязи-—Орел, на северо-западе и севернее линии Коноша — Опарине. Данково-лебедянские отложения развиты на меньшей площади; их мощность колеблется от 100 до 200 м, уменьшаясь на запад и северо-запад к Валдаю, Смоленску и к югу. ЕДиное целое с водоносными горизонтами фа-менского яруса составляет озерско-хованский горизонт, относимый к нижнему карбону
Каменноугольные отложения включают несколько относительно разобщенных водоносных горизонтов. Выходы пород карбона на поверхность приурочены к южному, западному и северо-западному крыльям бассейна. По направлению на восток и северо-восток отложения всех трех отделов карбона погружаются под мезозойские и пермские; при этом число самостоятельных водоносных горизонтов возрастает и в разрезе появляются все более молодые толщи.
114
Водоносный комплекс нижнего карбона объединяет несколько напорных водоносных горизонтов. Разделяющие их водоупоры выдержаны не повсеместно, поэтому на значительных территориях подземные воды нижнего карбона связаны в единую гидравлическую систему. От среднего карбона нижний отделяется толщей ве-рейских глин — наиболее выдержанным и надежным региональным водоупором в пределах Московского артезианского бассейна; подстилается нижний карбон малевскими глинами. Подземные воды приурочены к трещиноватым известнякам и доломитам, за исключением яснополянского и частично окского горизонтов, представленных глинисто-песчаными породами. Общая мощность комплекса 100—НО м, местами до 150—200 м (район Москвы и Звенигорода). Для подземных вод нижнего карбона характерно общее погружение пьезометрической поверхности с северо-запада на юго-восток: в г. Калинине напор 150 м, на станции Максатиха 220 м (скважины образуют фонтаны высотой 20—40 м). Водообильность отдельных горизонтов сильно меняется и уменьшается к внутренним частям Московского бассейна. Так в Торжке, Вышнем Волочке удельный дебит из серпуховского горизонта составляет 8—10 л/с, в Калинине — 2,25 л/с, а в Гагарине— 1 л/с и меньше.
Качество воды нижнекаменноугольного комплекса полностью зависит от условий его залегания. На территории, где он залегает близко к поверхности Земли, воды пресные, с минерализацией меньше 1 г/л, гидрокарбонатно-кальциевого, сульфатно-гидрокарбонат-но-кальциево-магниевого и хлоридно-гидрокарбонатно-кальщиево-натриевого типов (Сухиничи, Кумовское и др ) В районе Москвы в связи с размывом водоупорной кровли в нижнем карбоне разви-1 ы пресные воды
В более древних отложениях (пермские) минерализация быстро нарастает. В Муроме на глубине 896—1094 м в нижнем карбоне развиты соленые воды с минерализацией 10,2 г/л.
В Горьком с глубины 709—714 м получены рассолы того же состава с минерализацией 56 г/л В Няндоме и Коноше на глубинах 305—343 и 465—466 м получены воды с минерализацией соответственно 43,9 и 21 г/л.
Среднекаменноугольный комплекс, включающий каширский и мячково-подольский горизонты, в гидравлическом отношении обычно представляет единое целое, так как разделяющий его глинистый водоупор выдержан далеко не везде. От вышележащего касимовского горизонта он отделен довольно выдержанными глинами 8—9 м мощности; нижним водоупором служит толща верейских глин. Область распространения отложений среднего карбона на западе ограничивается примерно линией Вышний Волочек — Гагарин, а на юге — Кашира — Пронск — Сапожок Представлен средний карбоа в основном карбонатными породами с песчано-глинистыми прослоями Область распространения гидрокарбонатно-кальциевых вод в
lib
общих чертах совпадает с районами залегания среднего карбона под мезокайнозойским покровом.
В районе Москвы интенсивный водоотбор вызвал снижение пьезометров, а наличие размывов в водоупорных кровлях обусловило пополнение вод «арбона за счет грунтовых вод (главным образом аллювиальных отложений р. Москвы); в результате здесь промыта вся толща каменноугольных отложений и мощность зоны пресных вод составляет около 300 м. Минерализация воды среднего карбона в Москве колеблется в пределах 0,14—0,40 г/л, воды гид-рокарбонатно-кальщиево-магниевые:
В направлении на восток и северо-восток глубина залегания и минерализация подземных вод среднего карбона быстро увеличиваются: в Маоксатихе при глубине залегания 140 м вода имеет минерализацию 2,5 г/л и сульфатно-кальциево-магниевый состав, в Кашине на глубине 511 м залегают воды хлоридно-сульфатно-натрие-вые с минерализацией 20,2 г/л. Во Владимире в интервале глубин от 250 до 320 м минерализация воды увеличивается от 5,3 до 16,24 г/л и сульфаты сменяются хлоридами.
Отложения верхнего карбона занимают центральные районы бассейна. На большей части площади их распространения в извест-'няково-доломитовой толще верхнего карбона развит единый водоносный горизонт мощностью около 100 м и более; лишь в периферической полосе (шириной 25—40 км) гжельание слои отделяются от касимовских толщей щелковских глин (около 15 м мощности). Кровля гжельского горизонта закономерно погружается в северном и северо-восточном направлениях от 10 м в районе Москвы до 360 м в районе Любима. Рельеф кровли в связи с размывом неровный. Напоры изменяются от 11—70 <м в западных частях до 150 м на северо-востоке.
Питание осуществляется на окраинах бассейна и через «окна» в мезозойском покрове. Разгрузка происходит по долинам крупных рек.
В районе неглубокого залегания (по периферическим частям бассейна) пароды верхнего карбона содержат мало минерализованные гидрокарбонатно-кальциевые воды и отличаются высокой водо-обильноетью (рис. 62). Подземные «воды верхнего карбона широко эксплуатируются в районах восточнее Москвы (Ногинск, Орехово-Зуево, Шатура, Егорьевск). Минерализация воды здесь не превышает 0,5 г/л; удельные дебиты скважин изменяются от 3 до 20 л/с иногда до 30 л/с. Обильные пресные воды приурочены к сильнс закарстованной известняково-доломитовой толще бассейна; очи эк сплуатируются многими скважинами в пределах Онего-Двинскогс междуречья.
Обширная область опреснения формируется та«же в районах Окско-Цнинского и Алатырского валов, где отложения карбон*
116
вновь выходят на поверхность. По оси Окско-Цнииского вала развиты сл'абоналорные воды, пьезометрические уровни которых устанавливаются на глубине 0—47 м.
В районах залегания карбона под пермскими отложениями воды становятся солеными и рассолами.
Рис. 62. Схематическая карта распространения и минерализации подземных вод среднего и верхнего карбона северо-западной и центральной частей Русской
платформы:
1 — граница распространения среднего карбона, 2 — буровые скважины, вскрывшие подземные воды комплекса, цифра у скважины — осредненная минерализация воды в г/л, 3 — распространение высокоминералнчованных рассолов (>50 г/л), 4 — распространение рассолов (50 — 126 г/л), 5 — распространение минерализованных вод от 5 до 88 г'л, 6 — распространение минерализованных вод от 0,8 до 20 г/л
Вблизи границы распространения пермских отложений подземные воды верхнего карбона характеризуются весьма пестрой минерализацией при достаточно удовлетворительном качестве. Например, в д. Улыбышево Владимирской области на глубине 95 м под пермскими отложениями в верхнем карбоне встречены воды следующего состава:
117
а на глубине 131 м в тех же отложениях минерализация возрастает до 2,6 г/л.
В Максатихе к известнякам верхнего карбона, залегающим под породами перми, приурочены сульфатно-кальциево-магниевые воды с минерализацией 1,7 г/л. Во Владимире и Кашире в верхнекаменноугольных отложениях развиты соленые воды сульфатно-кальцие-во-магниевого и хлоридно-натриевого состава с минерализацией во Владимире на глубине 86 м 2,8 г/л, в Калинине «а глубине 248 м 36 г/л.
Во всех скважинах с глубиной возрастают минерализация и содержание хлора и натрия; сульфаты преобладают в водах с минерализацией примерно до 5,0—7,0 г/л. В Любиме (глубина 450 м) к верхнему карбону приурочены рассолы:
В отложениях нижней перми m целом преобладают соленые воды и рассолы. Водообильность нижнепермского комплекса зависит от степени кавернозноста, трещиноватости и разрушенности пород. В зоне активного водообмена породы обычно закарстованы и содержат обильные воды. С глубиной водообильность резко убывает. Отложения нижней перми заключают главным образом артезианские воды с значительным напором, по долинам крупных рек скважины самоизливаются; безнапорные воды распространены по периферическим зонам.
В верхнепермских отложениях выделяется несколько ярусов. Уфимские отложения развиты в восточной части описываемой территории и представлены крестоцветными глинами, песчаниками, мергелями, песками с прослоями и гнездами гипса. Они отличаются незначительной и непостоянной водоносностью. В районе Бежецка из этих отложений вытекают пресные источники иногда с запахом сероводорода.
В пределах юго-восточного пермского поля (Горьковская область) казанские отложения отличаются значительной загипсован-ностью, подземные воды часто имеют повышенную жесткость.
В татарской толще заключено несколько водоносных горизонтов, приуроченных к пескам, песчаникам, известнякам и мергелям, залегающим среди глин. Общая мощность отложений 50—200 м. Характерная черта подземных вод татарского яруса — невыдержанность водоносных горизонтов, обусловленная пестротой литологиче-ского состава и быстрой сменой пород в вертикальном и горизонтальном направлениях.
Водоносные горизонты, вскрытые в Коряжме и Сольвычегодске в нижнеустьинских слоях, обладают большим напором, дебиты скважин достигают 40—60 л/с; минерализация воды около 24 г/л, состав хлоридно-сульфатно-натриевый. В Ярославле на глубине 211 — 216 м в нижнеустьинских слоях вскрыты горько-соленые воды с минерализацией 96 г/л; напор достигал 21, 34 над уровнем Земли при расходе 13 л/с.
118
Подземные воды мезозойских отложений представлены преимущественно терригенными пародами, водообильность которых весьма непостоянна и изучена слабо. Воды в основном слабо минерализованные, иногда солоноватые. Например, в Рыбинске минерализация не более 2 г/л, в Костроме — около 10 г/л.
При повыщении минерализации тип воды переходит в хлоридно-натриевый.
Подземные воды четвертичных отложений, представленных различными генетическими типами (аллювиальными, озерно-болотны-ми, делювиальными, ледниковыми и др.), как правило, грунтовые, иногда напорные. Нижним водоупором служат глинистые разности
Рис. 63 Схема залегания пород в пределах западной части Подмосковного бассейна, Белорусского кристаллического массива и Брестской впадины
четвертичного возраста или коренные глины; при отсутствии водо-упора воды четвертичных отложений сливаются с водами коренных пород.
По характеру и степени минерализации воды четвертичных отложений отличаются значительной пестротой, качество вод часто плохое из-за поверхностных загрязнений
Область питания водоносных горизонтов Подмосковной котловины охватывает южную и западную части бассейна, включая и районы Белорусского подземного массива, где распространены древние отложения, сменяющиеся к востоку и северо-востоку более молодыми. Ось котловины наклонена на северо-восток. В районе Москвы породы кристаллического фундамента встречены на большой глубине (рис. 63).
Припятский артезианский бассейн. Он приурочен к Припятскому прогибу, где породы кристаллического фундамента в ряде районов залегают на глубине порядка 3000—3500 м от поверхности Земли. Площадь бассейна 30000 км2.
Водоносные горизонты заключены в отложениях среднего и верхнего девона и карбона. Воды девона минерализованные, 120—
119
438 г/л. Водоносные горизонты приурочены к известнякам, доломитам и песчаникам различной степени трещиноватости и пористости. Региональным водоупором являются две толщи соли, отделяющие подземные воды среднего девона -и франского яруса верхнего девона от вышележащих водоносных горизонтов.
В девонских отложениях могут быть выделены под-солевой, межсолевой, верхнесолевой и надсолевой водоносные горизонты и комплексы. В центральной части бассейна -водоносный горизонт в под-солевых отложениях залегает на глубине 2593—3202 м, которая уменьшается к северной « южной границам. Межсолевой водоносный горизонт залегает на глубине свыше 2500 м и имеет общую минерализацию воды более 200 г/л. Верхнесолевой водоносный комплекс в зависимости от положения структуры залегает на глубине 2500—2750 м и содержит воду с минерализацией более 300 г/л. Вода с повышенным содержанием сероводорода и аммония.
Вода в надсолевых отложениях приурочена к аргиллитам, доломитам, песчаникам давково-лебедянокого яруса верхнего девона. В пределах Ельского района этот водоносный комплекс встречен на глубине 735—1950 м. Региональным гводоупором для него> служат глины визейского яруса карбона. На склонах Белорусского массива вода, заключенная в известняках франского яруса, пресная. Дебит скважин в районе Слуцка достигает 30—40 л/с.
Пресные подземные воды в пределах бассейна встречены в верхнемеловых и вышележащих отложениях. Мощность зоны пресных вод не более 350 м. Водоносность верхнемеловых отложений (верхний мел и подмеловые пески) пестрая, <и дебит скважин не более 10—12 л/с. Хорошей водоносностью обладают третичные отложения бучакского и харьковского ярусов. Дебиты окважия Мозыря, Ка-линковичей до1 8—10 л/с. Качество воды хорошее.
В пределах бассейна широко используются воды ледниковых и аллювиальных отложений. Глубина скважин в этих отложениях в районе Солигорска 60—80 м при дебите воды из «их 3—5 л/с. Качество воды удовлетворительное. По данным многочисленных бурений установлена гидравлическая связь водоносных горизонтов четвертичных отложений 'с нижележащими горизонтами (до верхнемеловых отложений включительно).
Днепровско-Донецкий бассейн. Бассейн приурочен к Украинской мульде. Это один из крупных артезианских бассейнов на территории СССР. Он занимает значительную часть Украины и ряд областей РСФСР. Ось Украинской мульды имеет наклон с северо-запада на юго-восток. С юга мульда ограничена Украинским кристаллическим массивом и складчатой зоной Донбасса, с севера — поднятием девонских отложений. Мощность пород, выполняющих мульду, увеличивается к ее центру и с северо-запада на юго-восток.
Напорные водоносные горизонты с пресными водами приурочены к юрским и меловым отложениям и к низам кайнозойских. Характер залегания основных стратиграфических комплексов в пределах мульды показан на рис. 64. Подземные воды Украинской мульды
120
Рис. 64. Схематический разрез через Украинскую мульду (по Н. А. Плотникову):
1-^ четвертичные отложения; 2 — песок, 3 —глина, 4 — песок и песчаник, 5 — мел и мергель, в — песок с глиной, 7 — глина
с песком, 8 — известняк, 9 — кристаллические породы
широко используются для водоснабжения городов, населенных пунктов и промышленных предприятий.
Наиболее глубокий водоносный горизонт пресных вод, вскрытый в пределах мульды, юрский. Он приурочен к разнозернистым пескам. Глубина залегания его в центральной части мульды достигает нескольких сотен метров, пьезометрический уровень находится на глубине нескольких метров от поверхности Земли. В некоторых пунктах из него получена самоизливающаяся вода. Водоупорным слоем служат глины девона, кровлей — юрские глины. Вода хорошего качества, дебит одной скважины во многих случаях достигает сотен кубических метров в час.
Следующий водоносный горизонт в пределах мульды приурочен к крупно- и разнозернистым пескам сеномана, залегающим под толщей писчего мела. Мощность отложений увеличивается к центру мульды, а также с северо-запада на юго-восток, поэтому глубина скважин на этот горизонт колеблется от десятка метров на склонах мульды до нескольких сотен метров в ее центре. Дебит скважин значительный, качество воды хорошее, она широко используется для водоснабжения
Над песчаными породами сеномана залегает мощная толща трещиноватого мела, содержащая 'напорные воды с пьезометрическими уровнями, близкими к уровню воды в реках. Местами в меловых породах встречаются карстовые пустоты, заполненные водой, в связи с этим дебит скважин, эксплуатирующих меловой водоносный горизонт, различный Воды его имеют гидравлическую связь с водами сеноманских отложений и водами открытых водотоков, отличаются хорошим качеством и используются для водоснабжения.
Водоносный горизонт с напорной водой приурочен к крупнозернистым пескам бучакского яруса палеогена. Скважины, вскрывшие его, в ряде районов обладают достаточно большим дебитом; вода хорошего качества, широко используется для водоснабжения в северо-западной части мульды. От вышележащих водоносных горизонтов отделен плотными светло-серыми мергелистыми глинами киевского яруса
Водоносные горизонты харьковского и полтавского ярусов относятся к типу грунтовых, не имеют сплошного распространения и могут удовлетворить лишь небольшую потребность в воде.
Причерноморский бассейн. Располагается между Украинским кристаллическим массивом на севере, Горным Крымом и Карпатами на юге Водоносные горизонты и комплексы приурочены к отложениям палеозоя, мезозоя и кайнозоя. Пресные воды в палеозое распространены только по окраинам бассейна, в погруженной части они минерализованные. По данным С В. Альбова, в районе Тархан-кутокого поднятия на глубине 2500 м в толще палеозойских известняков вскрыты сильно минерализованные воды. Дебйты скважин из кембрия, ордовика, силура (песчаники, известняки, доломиты) на склонах бассейна от 0,5 до 5 л/с и более.
Широко распространены в бассейне пресные воды в верхнемеловых отложениях. В бассейне Днестра они залегают на глубине 100—
122
150 м, самоизливаются; в отдельных пунктах дебит до 1,5—2,0 л/с. Качество воды изменяется от склонов бассейна к осевой части, где воды, как правило, уже минерализованы, с сухим остатком более 2 г/л и глубиной залегания более 300 м (Кишинев). В Одессе из тех же отложений получена хлоридно-натриевая вода с минерализацией более 20 г/л с глубины свыше 500 м.
Пресные воды приурочены также к бучакским отложениям, широко распространенным в пределах бассейна. Дебиты скважин колеблются в пределах 1—3 л/с, минерализация до 1 г/л и более.
В отдельных пунктах используются воды, приуроченные к песчаным отложениям эоцена и олигоцена. Широко используются пресные воды среднего и верхнего миоцена, плиоцена и четвертичных отложений Глубина скважин 30—100 м. Дебиты скважин 1,5—3,0 л/с. По химическому составу воды пестрые. Дебиты скважин, вскрывших сарматский и среднемиоценовый водоносные горизонты, достигают 12—20 л/с при глубине скважин свыше 100 м
Напорные воды широко распространены и в других районах нашей страны. По данным У. М. Ахмедсафина, в Казахстане выявлено до 70 артезианских бассейнов с высоконапорной водой хорошего качества, особенно в западных и южных районах республики. Общая площадь бассейнов с напорной водой достигает 1800 тыс. км-9. Выделяются Чу-Таласская впадина, прослеживающаяся с юго-востока на северо-запад и окруженная с трех сторон горными массивами Каратау, Киргизского Алатау и Чу-Илийскими горами; Копин-ская и Илийская впадины, окруженные Чу-Илийскими горами, Заи-лийским и Джунгарским Алатау; огромная Тургайская впадина, ограниченная с востока Казахской складчатой страной, а с запада — Мугоджарами, и ряд других, меньших по размерам впадин.
Напорные воды," приуроченные к палеозойским отложениям, в Казахстане встречаются часто, но до сих пор еще недостаточно изучены По геолого-структурным условиям несомненный интерес представляют отложения девона и карбона, где можно рассчитывать получить подземные воды, пригодные для питьевых целей В настоящее время напорные воды из палеозойских песчаников, трещиноватых известняков получены в Кокчетаве, Целинограде, Караганде и других районах. Имеются основания встретить напорные воды в палеозойских отложениях Илийской, Когошской и Алакульской впадин.
Напорные воды в Казахстане имеются также в мезокайнозой-ских отложениях. По данным К. М. Ахмедсафина, эти воды заключены в меловых и песчано-глинистых породах, слагающих Чуй-ский и Мынбулакский напорные бассейны. Преобладающее число источников приурочено к верхнемеловым породам. В предгорной равнине северо-восточного склона Каратау наблюдаются выходы подземных источников небольшой производительности, приуроченных к красноцветным третичным отложениям. Напорные воды в третичных отложениях встречены также в Чу-Таласской депрессии. В ее пределах одна скважина, пройденная до глубины 500 м, только за летний период подает самоизливом до 300 тыс. м3 воды. Наличие
, 123
подземных вод в этом районе позволит обводнить территории, расположенные в низовьях рек Чу, Сары-су, на западной оконечности Муюнкумов и юго западной части пустыни Бетпак-Дала Глубина залегания водоносных горизонтов колеблется в пределах 50—ПО и 500—700 м Отдельные скважины дают самоизливом 5—50, мес тами 100—120 л/с при общей минерализации вод не более 1—3 г/л
В Западном Казахстане напорные воды связаны с меловыми i отчасти третичными отложениями Минерализация уменьшается с глубиной (Челкарский, Тогузский и другие районы) Выявлены напорные воды в сеноманских отложениях в районах западнее Мугод-жар и севернее плато Устюрт В скважинах глубиной 50—100 м на севере и 300—600 м на юге встречены самоизливающиеся воды с дебитом 20—40 л/с (на юге бассейна)
Напорные воды встречены в пределах Мангышлакского п-ова. Самоизлив многих скважин здесь достигает 20—50 л/с.
В Центральном Казахстане напорные воды связаны с юрскими песчаными породами и галечниками В частности, своеобразный артезианский бассейн открыт в межгорной впадине — юрской мульде в Карагандинском бассейне По описанию Г Н Каменского, ложем этой мульды являются дислоцированные каменноугольные отложения, на которых несогласно, но более спокойно залегают отложения юры, представ тенные крупнозернистыми песками, галечниками, песчаниками, глинами и глинистыми сланцами общей мощностью свыше 300 м. В слоях пеоков и галечников содержится несколько водоносных горизонтов с напорной водой, дебит скважин с самоизливающейся водой до 2,5 л/с По химическому составу вода пресная, с содержанием хлора 20—121 мг/л и жесткостью 4,4— 8,4 нем град Г Н Каменский указывает, что юрский артезианский ; бассейн Караганды по сравнению с олромными артезианскими бассейнами Русской платформы занимает в десятки раз меньшую площадь
В Казахстане напорные воды широко распространены также з \ отложениях горных склонов, приуроченных к конусам выноса Здесь на водоносных галечниках залегают глинистые породы, обусловли- ; вающие напор воды Некоторые скважины, пробуренные в районе -г Алма-Ата, имеют напор воды выше поверхности Земли и дебит в несколько десятков литров в секунду Такого же типа напорные воды распространены в Туркмении, в предгорьях Копетдага. Вдоль Копетдага выявлена зона термальных источников, суммарный дебит которых превышает 5000 л/с
В Узбекской ССР, по данным Б А Бедера, также имеется группа артезианских бассейнов Наиболее изученными из них являются: Ферганский, Приташкентский, группа Кызылкумских, Кашкадарь-инский и Сурхандарьинский
Ферганский бассейн приурочен к мульде площадью до 20 тыс км2, выполненной мощной толщей (до 5000 м) четвертичных и мезокай-нозойских осадочных отложений. В бассейне вскрыты напорные горизонты в песках и галечниках четвертичного возраста (не менее трех горизонтов с пресной водой), в песках и песчаниках неогена
124
(два водоносных горизонта с пресной водой, имеющей температуру + 43° С, в нижней зоне пород неогена воды соленые), в песчаниках и известняках палеогена (не менее двух-трех водоносных горизонтов, глубина залегания 1000 м, воды сильно минерализованные, температура свыше +50°С), в меловых отложениях (сильно минерализованные воды)
Приташкентский бассейн представляет собой синклинальною структуру площадью 20—25 тыс км2 Он находится между возвышенностью Кзыкурт м хребтами Чаткальоким и Кураминкжим на севере и востоке, Туркестанским на юге В пределах бассейна выявлено четыре водоносных горизонта, имеющих самоизливающуюся или не доходящую до поверхности напорную воду в древнечетвер-тичны\ (пески, галечники) отложениях реки Сырдарьи, в породах неогена и палеогена (песчаники и мергели), в песках и песчаниках мелового возраста и в отложениях палеозоя
Горизонт в древнеаллювиальных отложениях вскрыт рядом скважин, в долинах рек Чирчика, Амударьи и в северо-восточной частл Голодной степи на глубине 50—75 м Воды пресные, в ряде мест самоизливающиеся
В породах неогена воды слабо минерализованные, дебит 10— 15 л/с, глубина скважин свыше 75 м
В^меловых породах встречен водоносный пласт с напором до 180—200 м над устьем скважины Дебит из нее при самоизливе 20— 50 л/с, температура воды свыше +70° С, минерализация не более 1 г/л
В Кызылкумах имеется группа артезианских бассейнов типа м\льд, общей площадью свыше 50 тыс км2, приуроченных к северозападному погружению Алайской горной страны
В песках и песчаниках олигоцена широко распространены слабоминерализованные воды Они используются для водопоя скота Воды палеогена залегают в песках, песчаниках, мергелях и известняках и имеют минерализацию от 3 до 25 г/л. Они также используются для водопоя скота Широко распространены напорные воды в песках и песчаниках мелового возраста Скважины, заложенные в них, дают самоизлив с дебитом до 5—115 л/с, минерализация воды 1,8—5 г/л, температура +35—43° С
В Сурхандарьинском бассейне воды из песков четвертичного возраста имеют минерализацию до 3—7 г/л, в нижних зонах песков вода пресная (минерализация 0,9—1 г/л) Нижележащие горизонты содержат сильноминерализованную воду Температура воды + 30—70° С.
В восточной части Сибирской платформы располагается Якутский артезианский бассейн площадью свыше 500 тыс км2 На востоке он ограничен хребтами Верхоянским и Сетта-Дабан, на юге — Алданским плоскогорьем и Байкальской горной областью, на западе — водоразделом системы Лена — Енисей На севере граница проходит по широте устья реки Вилюй Годовое количество осадков в пределах бассейна — 200—400 мм, среднегодовая температура — 5—12° С Мощность многолетней мерзлоты до 400—500 м В преде-
125
лах южной части выявлено много таликов, через которые происходит питание и разгрузка подземных вод. По данным Н. И. Толстихина и Е. А. Баскова, в районах нижнего течения Алдана, Вилюя и Амги выявлены сквозные талики под руслами рек. Бассейн сложен разнообразными по литологическому составу и характеру метаморфи-зации породами палеозоя и мезозоя, под которыми залегают архейские кристаллические породы, составляющие фундамент бассейна Водоносные горизонты Якутского бассейна находятся в различных отложениях, начиная от метаморфических^ кристаллических сланцев архейского возраста до современных четвертичных отложений. В породах архея на южном обрамлении бассейна подземные воды пресные, циркулирующие в трещинах и продуктах выветривания архейских пород. В доломитах и мергелях нижнего кембрия в отдельных случаях встречаются пресные воды с минерализацией до 300—400 мг/л. Тип воды хлоридный, кальциево-натриевый и нат-риево-кальциевый Большей частью воды в кембрийских отложениях сильно минерализованы Многочисленные скважины в долине реки Амги на глубине 500—1000 м вскрыли воды (иногда скважины дают самоизлив) с минерализацией около 5 г/л. Тип их сульфатно-хлоридио-магннево-кальциево-натриевый. Ниже по глубине они сменяются хлоридно-натриевыми водами с минерализацией более 30 г/л.
Алданский массив сложен кристаллическими породами. На неровной поверхности кристаллического фундамента спокойно лежат сохранившиеся отдельными пятнами кембрийские отложения. В них циркулируют сульфатно-гидрокарбонатные воды с минерализацией 0,3—0,5 г/л. На северном склоне Алданского кристаллического массива, погружающегося в сторону Лено-В'илюйской 1впадины, кембрийские отложения залегают сплошным чехлом. В среднекембрий-ских и верхнекембрийских отложениях циркулируют воды от сульфатно-кальциевого типа до хлоридно-натриевых с минерализацией от 2,5 до 10 г/л
Из закарстованных и трещиноватых пород ордовикских отложений вытекают многочисленные источники в долине Лены и других рек с дебитом до 400 л/с. Тип воды — сульфатно-кальциевый с общей минерализацией 0,6—2,5 г/л.
Силурийские отложения содержат воду гидрокарбонатного или гидро'карбонатно-сульфатного типа с минерализацией 0,2—1,3 г/л. Дебит источников от 0,5 до 15 л/с. Воды девонских отложений высоко минерализованные хлоридно-натриевые рассолы с общей минерализацией 300—350 г/л.
Подземные воды в юрских отложениях выявлены в г. Якутске на глубине 200—400 м, в районе Хандыги — на глубине 400—1000 м. Пьезометрический уровень вод в Якутске устанавливается на абсолютной отметке 20 м, дебит скважин 10—15 л/с. Общая минерализация воды 0,7—1,2 г/л. В пределах Вилюйской синеклизы в юрских отложениях на глубине 1500 м содержатся хлоридно-натриевые воды с метаном, с общей минерализацией 30 г/л
126
В меловых отложениях (трещиноватые песчаники) имеется под-мерзлотный водоносный горизонт, хорошо изученный в районе Сан-гарского угольного месторождения. Дебиты отдельных скважин здесь достигают 10 л/с, общая минерализация вод — 0,6—9,2 г/л (сильно насыщена метаном). Тип воды — хлоридно-кальциево-нат-риевый. На правобережье Алдана в меловых породах встречены пресные воды с минерализацией 0,2—0,4 г/л.
В толще четвертичных отложений выделяются воды в деятельном слое и в подрусловых таликах. Производительность подрусло-вых потоков колеблется от десятков до сотен литров в секунду, при общей минерализации воды 0,2—0,3 г/л. Тип воды — гидрокарбо-натно-кальциевый.
Хорошо изученным в гидрогеологическом и геохимическом отношениях является также Ангаро-Ленский артезианский бассейн, располагающийся в основном в пределах Иркутского амфитеатра — на юге Сибирской платформы. Подземные воды этого бассейна дренируются долинами рек системы Ангары, верхней Лены и Кана. Основные породы — нижнекембрийские. В них выделяются водоносные комплексы, содержащие подземные воды с минерализацией от 10 до 600 г/л.
По данным И. К- Зайцева и Н. И. Толстихина (1956—1959), бассейн можно разделить на ряд артезианских бассейнов второго порядка: Верхне-Ленский, Иркутский, Канский, Ангарский.
Верхне-Ленский артезианский бассейн расположен в верхнем течении реки Лены и вытянут с юго-запада на северо-восток Он приурочен к Предбайкальскому прогибу, сложен кембрийскими отложениями на востоке, ордовикскими и, в меньшей степени, силурийскими на западе. Залегание пород нарушено разломами преимущественно северо-восточного простирания, по которым артезианские термальные воды выходят на поверхность. Наряду с пресными источниками имеются солоноватые и соленые, встречаются и сероводородные. Дебит некоторых из них до нескольких кубических метров в секунду.
Иркутский артезианский бассейн приурочен к Предсая-нскому прогибу. Он вытянут с юго-востока на северо-запад. В строении бассейна выделяются два гидрогеологических комплекса: нижний — палеозойский, представленный водоносными горизонтами кембрия и ордовика, и верхний — юрский. Наиболее водообильны карбонатные породы кембрия, в которых имеют место карстовы-е явления. Характерная особенность бассейна — повсеместное распространение соленых вод и рассолов, мощность которых в глубоких частях 'бассейна свыше 2 км. Распространению этих вод благоприятствуют со-леносные формации и соли в отложениях кембрия. В более высоких, близких к поверхности водах минерализация менее высокая, /и по составу они близки к широко распространенному типу вод в Восточно-Сибирском артезианском бассейне'
127
В юрских отложениях известно от 2 до 6 водоносных горизонтов с водой преимущественно пресной, часто жесткой, в ряде мест используемой для водоснабжения.
Канский артезианский бассейн расположен между Енисейской и Саянской складчатыми областями. На севере и востоке он граничит с Ангарским бассейном. Гидрогеология его сложна и малоизвестна. В строении бассейна участвуют палеозойский, пермский и юрский водоносные комплексы.
Кембрийский водоносный комплекс характеризуется наличием соленых вод и рассолов. Ордовикский — слабой водоносностью нижних горизонтов. Пресные воды палеозойского комплекса отмечаются рядом исследователей; минерализация вод увеличивается с погружением слоев в северном направлении, а состав переходит из гидрокарбонатного в сульфатный. Водоносность девонского комплекса невелика. Пермские отложения содержат (на севере) много водоносных горизонтов. Несколько водоносных горизонтов в юрскпх отложениях (во внутренней части бассейна), преимущественно пресных.
Н. И. Толстихин (1957—1959 гг.) канский бассейн рассматривает как крупное вместилище соленых вод и рассолов. Высокое содержание в воде калия, а также поисковое значение некоторых гидрохимических показателей дают возможность рассматривать этот бассейн как перспективный для дальнейших исследований.
Ангарский бассейн окружен со всех сторон артезианскими бассейнами: Тунгусским, Верхяе-Ленским, Иркутским и Каноким. На северо-западе небольшая часть его примыкает к Енисейской гидрогеологической области. До вреза местной гидрографической сети воды пресные гидрокарбонатные, кальциевые и магниевые. Ниже вреза гидрографической сети зона пресных вод сменяется водами солоноватыми, переходящими с глубиной в соленые и рассолы. Наряду с гидрокарбонатными и хлоридными водами, в гипсоносных породах нижнего палеозоя довольно широко распространены жесткие гипсовые воды.
Водоносность тунгусской свиты довольно значительна Гидрогеологический комплекс, приуроченный к породам мезозоя, характеризуется слабой водообилыностью. Наряду с редкими источниками, имеющими дебит до 10 л/с, обычно встречаются малодебитные. Ниже в качестве примера приведен химический состав воды из Усть-Кутской скважины с глубины 918—968 м:
В целом Ангаро-Ленский бассейн исключительно интересен. Химический состав соленых вод и рассолов бассейна богат и р^зчооб-разен, имеются выходы термальных вод.
Мощность мерзлоты в пределах Ангаро-Ленского артезианского бассейна не превышает 100 м; геотермический градиент колеблется от 0,8 до 2,0° С/100 м; с глубиной геотермический градиент растет.
128
Тунгусский артезианский бассейн приурочен к обширной Тунгусской синеклизе, выполненной нижнепалеозойскими, пермскими и триасовыми отложениями. На западе он ограничивается Енисей-•ской, Курейско-Сухотунгусской и Хантайской гидрогеологическими складчатыми областями. По широкому «проливу» между Енисейской и Курейско-Сухотунгусской областями воды бассейна сливаются в Западно-Сибирский артезианский бассейн и долину Енисея. На юге Тунгусский бассейн граничит с Ангаро-Канским, на востоке — с Якутским бассейнами. На севере его находится Северо-Сибирский (Хатангский) артезианский бассейн.
На северо-востоке Тунгусского бассейна расположен Анабар-ский кристаллический массив. Окраины бассейна сложены преимущественно допермским комплексом пород, перекрытым во внутренней части пермскими и триасовыми отложениями, преимущественно
Рис 65 Схематический разрл Парижского бассейна напоряых вод
терригенными и угленосными с весьма значительным развитием траппов и туфогенных пород. Кембрийские, ордовикские, силурийские и девонские отложения со значительным развитием (наряду с терригенными) карбонатных и галогенных отложений содержат рассолы в глубоких частях бассейна, а неглубоко от поверхности — гидрокарбонатные и сульфатные воды. Отдельные выходы морских нижнепалеозойских отложений (силур, ордовик) установлены в различных точках центральной части Тунгусской синеклизы.
В гидрогеологическом отношении бассейн изучен еще недостаточно. Наиболее водообильны в бассейне карбонатные породы нижнего палеозоя. Известны пресные воды в палеозойских отложениях и в туфогенной толще, трещинные воды в траппах. Многочисленные соленые источники свидетельствуют о подтоке глубинных вод Зона с температурой 36° С выявлена на глубинах от 2000 до 2250 м (Семенов, 1955; Лысак, 1963). Воды с температурой более 100° С можно получить на глубинах 5—6 км.
Зарубежные артезианские бассейны. Остановимся на характере хорошо изученного Парижского бассейна, представляющего крупную синклиналь с максимальным прогибом в районе Парижа. Структура заполнена юрскими, меловыми, третичными и четвертичными отложениями, мощность которых увеличивается к центру депрессии, с запада на восток и с севера на юг. Ось депрессии наклонена с севера на юг. Условия залегания пород показаны на рис. 65. Общая площадь бассейна около 60 000 км2. Абсолютные отметки поверхности колеблются в пределах 115—300 м над уров-
5 Богомолов Г. В. 129
нем Средиземного моря. Водоносными являются зеленые, слегка глауконитовые разнозернистые и среднезернистые пески альбского яруса с эффективной пористостью более 20%. Подстилаются они аптскими водонепроницаемыми мергелями, а в некоторых местах глинистыми осадками юрских пород. Судя по разрезу ряда глубоких скважин, зеленые пески перекрываются плотными, черными или серыми гольтскими глинами, которые образуют водонепроницаемую кровлю для альбского водоносного горизонта. В западных, восточных и северных окраинах бассейна песчаные отложения перекрываются трещиноватым мелом или песчаными отложениями четвертичного возраста. Средняя ширина зоны питания в районе выхода песков альба на поверхность до 10—15 км в юго-западной части бассейна до 20 км и более. Мощность песков на крыльях синклинали 10—12 м, в центральной части депрессии — 80—100 м и более. Подробное гидрогеологическое описание Парижского бассейна дано Ж- Кастани.
По данным лизиметрических наблюдений величина инфильтрации в зоне питания альбских песков геологами оценивается в 140— 180 мм, при общей величине годовых осадков 700—900 мм. Естественные ресурсы подземных вод в области выходов альбских песков составляют 100 млн. м3 в год. Скорость вертикальной инфильтрации в альбские пески 4 м/год. Учитывая, что в толщу альбских песков врезано значительное число рек и в районе распространения указанных отложений много водоемов и значительна заболоченность пойм, приведенная величина инфильтрации, по-видимому, является минимальной.
В область питания, по нашему мнению, следует включить также и зону неглубокого залегания трещиноватых пород верхнего мела, которые в ряде районов представляют единую гидравлически связанную толщу с альбскими песками. Тогда естественные ресурсы подземных вод альбского водоносного горизонта в пределах артезианского бассейна ориентировочно могут быть оценены в размере около 25 м3/с или более 2 млн. м3/сут.
К настоящему времени на территории артезианского бассейна, в том числе и в Париже, пробурено много скважин не только на водоносный горизонт в альбских песках, но и в меловых породах (трещиноватый мел и мергели). Все скважины (более 350) имеют небольшой самоизлив; из них добывается более 120000 м3/сут воды при помощи откачек глубоководными насосами. Температура ее 27,6° С. Многие скважины в Париже снизили свой первоначальный уровень (более 120 м). По данным Ж. Друена (1960), общее количество воды, извлекаемое указанным числом скважин, в 1959 г. не превышало 1,44 м3/с или 46 млн. м3/год. О том, что из бассейна отбирается меньшее количество воды, чем в него поступает за счет инфильтрации, свидетельствует наличие изливающихся подземных источников, выходящих из альбского водоносного горизонта в местах их пониженного залегания в области питания.
Химический состав воды из альбского горизонта вполне удовлетворительный: сухой остаток не превышает 300—400 мг/л, хлори-
130
ды— 10—12, сульфаты 30—50 мг/л, общая жесткость порядка 10— 12 нем. град. В воде из трещиноватого мела отмечается повышенное содержание железа и фтора, и, перед тем как подать ее потребителям, она аэрируется на станциях.
Водоносный горизонт в верхнемеловых отложениях широко используется также в Лондонском артезианском бассейне (с XIX столетия). В начальный период эксплуатации отдельные скважины в этом бассейне при глубине 300 м имели дебит до 300 м3/ч при понижении уровней откачкой на 30—40 м от статического. В результате изъятия больших количеств воды уровни в скважинах за 150 лет эксплуатации упали к 1940 г. на 90 м ниже уровня моря, что вызвало приток воды в скважины из р. Темзы.
Широко распространены подземные воды как в гор,ной, так и равнинной части Марокко. Горные цепи Атласа (1750—2500 м), обращенные к Средиземному морю, содержат воды в комплексе пород от триасового до четвертичного возраста. Наибольшей водоносностью отличаются верхнемеловые трещиноватые мергелистые породы сеномана и турона. Дебиты источников из них колеблются от нескольких литров в секунду до 20 л/с и более. Минерализация подземных вод не превышает 1,2—1,6 г/л при содержании хлоридов до 500 мг/л и сульфатов 150 г/л.
Палеозойские отложения в пределах горной части Марокко представлены сланцами, окремненными песчаниками, кварцитами, гранитами и, реже, известняками. Водоносный горизонт встречен на глубинах более 200—250 м. Дебиты источников незначительны и редко превышают 1 л/с. Минерализация воды 2—3 г/л и более. В районах распространения фосфоритов (в меловых отложениях) в воде из скважин (глубина 50—100 м) повышено содержание фтора (более 4 мг/л). Дебиты скважины не более 10—15 м3/ч. Скважины на туронский водоносный горизонт имеют глубину до 150 м при дебите скважин до 95 м3/ч и понижении уровня откачкой от 5 м от статического. Качество воды хорошее.
В пределах Марокканской части Сахары выявлены артезианские бассейны с напорными водоносными горизонтами в кайнозойских, меловых и юрских отложениях. В районе г. Марракеш имеется более 300 скважин на эти водоносные горизонты с общим дебитом около 1,0 м3/с.' Качество воды удовлетворительное.
В прибрежной Атлантической и Среднеземноморской зонах Марокко подземные воды широко распространены в отложениях миоцена, плиоцена и четвертичных. Качество воды хорошее (минерализация 0,5—0,8 г/л), дебиты скважин до 20—25 м3/ч при понижении уровня откачкой на 6—8 м от статического. Глубина скважин не превышает 50—100 м при статическом уровне воды в них 3—5 м от поверхности Земли. '
На территории Туниса подземные воды встречены в отложениях мела, эоцена, олигоцена и четвертичных, мелкие артезианские бассейны выявлены в горной части. В прибрежной зоне, тяготеющей к городам Тунис и Бизерта, имеются впадины, погруженные на несколько сот метров ниже Средиземного моря, заполненные
5* L3I
мощными толщами песчано-глинистых пород (морских и континентальных). Подземные воды из этих отложений разгружаются в Средиземное море. Водою этого водоносного горизонта снабжаются город и порт Бизерта. При глубине скважин 100—300 м и понижениях уровней откачкой на 3—4,5 м дебиты из них достигают 5—7,5 л/с при статических уровнях 1,5—2,5 м от поверхности Земли.
В районе Кайруана (центральная часть Туниса) располагается депрессия (1500 км2), заполненная континентальными отложениями постплиоцена, представленными толщей разнозернистых песков с гравием, конгломератов и мергелей. Общая мощность пород 350— 500 м. Химический состав подземных вод пестрый, с общей минерализацией 1,5—3 г/л. По данным французских гидрогеологов, естественные запасы подземных вод в этом районе достигают 1,5 м3/с. Они используются для обводнения территории.
В пределах южных склонов горной части Туниса из эоценовых отложений выходят подземные источники с суммарным дебитом до 0,2 м3/с.
Подземные воды в Сахарской части Туниса широко распространены в меловых и миоценовых отложениях (Шотт-Джерид, Гафса, Габес и др.). Здесь зарегистрировано более 80 подземных источников с суммарным дебитом до 1,5 м3/с. Дебиты артезианских скважин достигают 50 л/с и более при температуре воды 25—28° С и минерализации 1,5—2,5 г/л и более.
За последние 25 лет много сделано для изучения подземных вод в Северной Африке и особенно на территории Сахары. Исследованиями установлено, что в этой части Африки располагается один из крупных артезианских бассейнов земного шара, приуроченный к отложениям нижнего мела. Площадь его более 700 тыс. км2 при мощности водоносного горизонта в центральной части свыше 500 м. Северная граница бассейна проходит по южному склону Сахарского Атласа по линии Бискра — Фигиг, где на абсолютных отметках 600—700 м над уровнем Средиземного моря альбские песчаники выходят на поверхность Земли.
В западной части бассейна, в районе Оссиденталь, отложения альба залегают под песчаными дюнами на абсолютных отметках 500 м, снижаясь к юго-востоку (в направлении к населенному пункту Эль-Голеа) до 450 м. В южной части бассейна (населенный пункт Айн-Салах — Форт-Флаттер) отложения альба залегают на отметках 450—500 м, снижаясь в восточном направлении, где они скрываются под более молодыми отложениями.
Ось Сахарской впадины наклонена с юго-запада на северо-восток примерно по линии Гурара — Эль-Голеа — Уаргла — Габес. Представление о залегании альбских песчаников в пределах напорного бассейна Северной Сахары дает рис. 66. Напор подземных вод из альбских отложений падает в направлении от Гардая '(450 м) к Зальфане (425 м) (потеря напора равна 22 м на 50 км). Уменьшение абсолютных отметок пьезометрического уровня прослеживается также от Эль-Голеа в направлении Зальфаны.
132
В этом же бассейне распространены водоносные отложения верхнего мела (сенон и турон). Подземные воды из них получены в г. Бискра рядом скважин глубиной до 200 м. Водоносный горизонт встречен на глубине 160 м при установившемся уровне воды в скважине около 8 м выше поверхности Земли. Дебит самоизливающихся скважин до 75 м3/ч.
К северу и востоку от Эль-Голеа в направлении Зальфана — Уарглы — Туггурт — Шотт-Урир — Меруан — Бискра прослеживается песчано-глинистая толща континентальных осадков мио-плио-цена, содержащая напорные воды повышенной минерализации (от 1,5 до 12 г/л), которые эксплуатируются большим числом подзем-
Рис. 66. Схематический гидрогеологический разрез через бассейн напорных вод Северной Сахары:
/ — континентальные песчаные отложения мио-плиоцена, 2 — верхний мел, 3 — песчаники подмеловых отложений (сеноман — альб); стрелками показаны пьезометрические уровни воды в скважинах
ных каналов-фоггаров, копаных и буровых колодцев, глубиною от 30 до 200 м. На участке Бискра — Уаргла — около 2000 колодцев и скважин, которые "все вместе из мио-плиоценового горизонта получают до 10 М3/с воды.
Как установлено исследованиями французских и советских гидрогеологов, бассейны напорных вод имеются также в районе высоких равнин, расположенных между горными массивами Средиземноморского и Сахарского Атласа. Их площадь около 100 тыс. км2. Один из них находится на высоких межгорных равнинах Орана, Алжира и к северо-западу от г. Бискры, в районе шоттов (замкнутое бессточное понижение) Эль-Ходна и Эш-Шерги. Площадь бассейна около 40 тыс. км2.
В Западной Африке большое количество скважин и колодцев получают воду из коренных и четвертичных отложений (Гвинея). В ряде районов подземные воды используются не только для водо-
133
снабжения, но и орошения земель. Так, например, в Сенегале маастрихтский водоносный горизонт вскрыт рядом скважин на глубине 200—250 м. Он приурочен к песчаным породам верхнего мела. Дебит скважин 50 м3/ч и более при понижении уровня откачкой на 5—6 м. Статический уровень залегает неглубоко от поверхности земли (2—5 м). Химический состав воды удовлетворительный (сухой остаток 0,6—1 г/л). На территории Нигерии подземные воды встречены также в верхнемеловых отложениях на глубинах 140— 200 м и в неоген-палеогеновых — на глубинах до 60—100 м. Уровень воды в скважинах, пробуренных на водоносный горизонт в меловых породах, устанавливается ниже поверхности Земли на 20— 30 м, в неоген-палеогеновых — на 12—15 м.
В районе озера Чад распространены водоносные горизонты в меловых, неоген-палеогеновых и четвертичных отложениях. Подземные воды из четвертичных отложений безнапорные, из меловых — напорные. Глубина скважин на воды четвертичных и неоген-палеогеновых отложений 30—50 м, их дебиты до 20 м3/ч. Из меловых отложений дебит скважин до 50 м3/ч. Качество подземных вод удовлетворительное. Вода озера Чад пресная, площадь его около 16 000 км2, столб воды до 7 м.
В Ливии водообильный напорный водоносный горизонт имеется в песках и гравии четвертично-миоценового возраста. В прибрежной части страны миоцен залегает на глубине 70—100 м и более. Расход самоизливающихся скважин из горизонта достигает 1 — 2 м3/с.
В районе Феццана пресные воды вскрыты в песчаниках и известняках силура, девона, карбона, подмеловых песках (нубийские отложения) и верхнем мелу. Глубина залегания водоносного горизонта в силурийских отложениях 600—700 м, девонских — 550 м. Дебиты скважин из отложений силура и девона 20—30 л/с. В нубийских песчаниках встречены водообильные горизонты на глубинах 150—200 м.
Качество подземных вод из указанных водоносных горизонтов вполне удовлетворительное.
Артезианские бассейны установлены также на территории Араб ской республики Египет (АРЕ). Крупный артезианский бассейн располагается в Центральной части Ливийской пустыни. Протя женность его с запада на восток 1600 км и с юга на север 1400 км, абсолютные высоты на границе с Суданом до 650—800 м над уров нем Средиземного моря. В 300 км к югу от Средиземного моря, в районе оазиса Сива, абсолютные отметки не более 20—25 м. Про тяженность оазиса с запада на восток 15 км, ширина 5—20 км. Южнее располагается Каттарская депрессия площадью более 1900 км2. Поверхность ее покрыта солончаками, абсолютные отмет ки 50—60 м ниже Средиземного моря. На территории депрессии два оазиса — Могора и Гарри. Далее, к югу, располагается оазис Бахария. Он занимает известковое плато с абсолютными отмет ками 80—120 м. Еще южнее находится крупный оазис Фарафра, где обрабатывается до 1000 га земель. *.
134
Крупные и важные в хозяйственной жизни страны сельскохозяйственные районы — оазисы Харга и Дахла. Они располагаются во впадине, окруженной песчаными холмами. Среднегодовая температура здесь +22°С, температура января +4,8—6,0° и июля + 39,5° С Количество осадков 80—100 мм в год. Испаряемость в Дахле 4927 мм в год. Харга занимает восточную часть впадины, Дахла — западную.
Абсолютные отметки поверхности земли на территории оазисов колеблются в пределах 300—400 м над уровнем моря. Оазис Харга находится на расстоянии 200 км от долины Нила, Дахла — 500 км.
Населенные пункты и орошаемые земли равномерно распределены по всей территории оазисов. Площадь земель, пригодная для орошения, более 3 млн. га. В настоящее время освоено не (более 600 тыс. га. Основное затруднение — отсутствие достаточного количества подземных вод, единственного источника орошения земель Основа сельского хозяйства во всех оазисах — финиковые пальмы, требующие большого количества воды. В оазисах Харга и Дахла, кроме пальм, выращивают рис, пшеницу и абрикосовые деревья, в оазисах Сива, Гарри, Фарафра — лучшие сорта олив.
Использование подземных источников в Ливийской пустыне началось более 500 лет до н. э. По мере уменьшения расходов естественных подземных источников стали сооружаться копаные колодцы глубиною 50—60 м. В Римскую эпоху были пробурены в оазисах Харга и Дахла тысячи скважин (ручное бурение) на глубину 80—100 м. Некоторые из них существуют до сих пор. Бурение глубоких скважин в Дахле и Харге механическими станками ударного бурения началось в 1824 г. С 1935 г. бурение осуществляется вращательным способом с глинистой промывкой.
В районе оазиса Бахария дебит 400 скважин в 1962 г. достигал 40 тыс. м3/сут, расход подземных источников в оазисе Фарафра составлял более 2000 м3/сут, дебит самоизливающихся скважин и расход источников в оазисе Сива из пород миоцена—до 100 тыс. м3/сут.
Большие гидрогеологические работы проведены и проводятся Институтом пустынь АРЕ ' в дельте Нила и пустынных зонах, занимающих в стране свыше 1 млн. км2. Климатические условия этих территорий своеобразны. Максимальная температура в долине Нила в июле +40°С, минимальная зимой (январь, февраль) +10°С. С апреля до октября осадков, как правило, не выпадает. Незначительные дожди наблюдаются с октября по февраль, и то в течение не более 15 дней.
Наибольшее количество пресных подземных вод на территории АРЕ заключено в мощной толще нубийских песчаников, эквивалентных континентальным отложениям нижнего мела в Алжире и Тунисе. Пресные воды получены из трещиноватого мела, а также
1 Подробные гидрогеологические характеристики оазисов Харга и Дахла опубликованы Институтом пустынь в 1954 г.
135
из отложений эоцена и миоцена (оазисы Фарафра и Сива), при температуре воды в них 18,9—29,5° С.
Величина геотермического градиента, замеренная в скважинах центральных районов Нубийской пустыни, следующая:
Отложения Интервал глин, Градиент, "С
м
Современные, плиоценовые 150—450 0,030
Миоценовые 500—782 0,032
Туронские 782—871 0,073
Сеноманские 871—970 0,015
Нубийские песчаники континентального происхождения по характеру сложения сильно пористые породы, чередующиеся с пластами глинистых пород, имеющих невыдержанное распространение в горизонтальном и вертикальном направлениях. На поверхность они выходят на юге АРЕ и севернее Судана. Нубийские песчаники сильно поглощают выпадающие осадки (свыше 300 мм в год).
Основная область питания нубийских песчаников, по данным французских исследователей, находится в Судане и Чаде (плато Эннеди), где величина атмосферных осадков достигает 800 мм/год.
Скважины в пределах оазисах Харга глубиной порядка 200 м в основном вскрывают лишь верхнюю зону нубийских песчаников. В 1931 г. общее число скважин достигало 670, в 1941 г. их количество уменьшилось до 350, а к 1953 г. увеличилось до 412. В 1941 г. общий дебит 354 скважин составлял 123200 м3/сут, а в 1953 — 10580 м3/сут. За последние тридцать лет дебит скважин уменьшился при общем снижении уровня воды в скважинах на 2—4 м. Все скважины, заложенные на отметках около 100 м над уровнем Средиземного моря, как правило, имеют самоизлив. В скважинах, заложенных на более высоких отметках, уровень воды ниже поверхности Земли. Отмечено, что скважины, расположенные одна от другой на расстоянии 2000 м, влияют друг на друга при одновременной работе. Подземный поток направлен с юга на север.
Воды из верхних горизонтов нубийских песчаников содержат хлоридов — 50—70 мг/л, сульфатов — 30—70 мг/л, железа — до 1 мг/л, общая жесткость 10—15°, сухой остаток 220 мг/л. Температура воды + 30—ЗГС.
На территории оазиса пробурено семь скважин на глубину 342—509 м. Этими скважинами вскрыты более глубокие водоносные зоны нубийских песчаников. Отмечено, что по мере углубления скважин напор воды в них увеличивается. С 1956 по 1961 г. пробурено дополнительно 30 скважин глубиною 500—800 м. Некоторые из них дошли до гранитов. Все скважины, заложенные на отметках 95—100 м, имеют самоизлив с напором уровня 98 м выше поверхности земли. Дебит новых скважин достигает 5000—10000 м3/сут при понижениях уровня при самоизливе на 50 м.
Общая мощность водоносных слоев в глубоких скважинах составляет 10—15% (редко 25%) от пройденной мощности. В от-
136
дельных скважинах количество водоносных пластов доходит до 25—30. Химический состав воды вполне удовлетворительный для питьевых целей и орошения. Сухой остаток не превышает 200 мг/л. Количество хлоридов 70—100 мг/л, железа 0,5 мг/л. Вода содержит сероводород, который оказывает коррозирующее воздействие на трубы, фильтры и насосы.
С момента сооружения первой скважины замечено снижение напора воды глубоких горизонтов до 10 м с уменьшением дебита ряда скважин с 1960 по 1961 г. на 60%. При повышенном содержании в воде бикарбонатов продукты их разложения, выпадающие в осадок (СаСОз, MgCOs), закупоривают фильтры.
В оазисе Дахла также имеется большое число скважин на водоносные горизонты нубийских песчаников. С 1940 по 1951 г. пробурено семь скважин, аналогичных скважинам оазиса Харга. Расстояние между скважинами около 1 км, между группами скважин— до 10—15 км. Мощность водоносных пластов не превышает 10% геологического разреза, вскрытого скважинами В направлении на юго-запад замечается увеличение напора и дебита скважин. Химический состав воды аналогичен составу вод оазиса Харга. Температура воды +34°С. На территории оазиса около 800 скважин на верхние горизонты нубийских песчаников. Есть скважины до 1000—1200 м глубиной. Только 60% скважин работает на само-изливе. Из остальных воду получают при помощи откачки насосами. Общий дебит воды всех скважин 400 тыс. м3/сут. За пятьдесят лет эксплуатации скважин уровень воды снизился до 12 м при соответствующем снижении дебита скважин.
Химический состав воды удовлетворительный. Сухой остаток не превышает 200—250 мг/л. Содержание хлоридов 30—50 мг/л при общей жесткости 66° и временной жесткости 26° (франц.).
Водоносные горизонты в мезозойских морских отложениях датского яруса (известняки, мергели) вскрыты в оазисе Фарафра. Пробурено свыше 40 скважин глубиною 25—30 м. Глубина до воды колеблется от 0 до 15 м в зависимости от абсолютных отметок поверхности Земли. Среднегодовая температура вод +21°С. Общая минерализация 0,300—0,700 мг/л, редко 1—1,5 г/л. Общая жесткость в среднем — 4—5 молей. Дебит скважин до 750—1000м3/сут при понижении уровня откачкой до 10 м от статического.
Подземные воды встречены скважинами в известняках и песчаниках эоцена и миоцена в оазисах Сива, Гарра и Каттар. Водоносный горизонт залегает на глубинах 10—20 м при уровне воды в них 0—5 м от поверхности Земли. Тип воды хлоридно-сульфатно-натриево-магниевый с минерализацией 1,5—1,8 г/л. Дебит скважин до 500/600 м3/сут при величине понижения 5—8 м. В районе Кат-тара в 1955 г. пробурена скважина на глубину 940 м. Она вскрыла водоносный горизонт в сеноманских отложениях (песчаники). При отметке устья скважины 79 м ниже Средиземного моря уровень воды в ней поднялся выше поверхности Земли на 80,43 м. Дебит скважины при самоизливе на уровне Земли составлял 159,8 м3/ч. Общая минерализация воды 2,22 г/л.
137
В прибрежной зоне Средиземного моря (Мерса-Матрух) скважина глубиною 1270 м вскрыла водоносный горизонт в нубийских песчаниках с соленой водой, в которой хлоридов более 2,6 г/л при общей величине минерализации свыше 6 г/л. В этом же районе вскрыт водоносный горизонт в песчаниках девона на глубине 3320 м. Содержание хлоридов в воде до 123 г/л при общей минерализации более 250 г/л. Статический уровень воды в скважине установился на 19,9 м выше Средиземного моря.
По оазисам Арабской Республики Египет (1963, 1969) проводилось обобщение гидрогеологических данных и подсчет эксплуатационных запасов. По оазису Харга, при общей его площади в 2000 км2, эксплуатационный расход оценен в размере 500000 м3/сут, по оазису Дахла (площадь 1000 км2) —300000 м3/сут. По территории АРЕ в целом эксплуатационные ресурсы не подсчитаны.
В АРЕ широко используются подземные воды из древнеаллюви-альных отложений Нила, мощностью свыше 300 м. Представлены они песчано-гравийно-валунными породами с прослойками глин. Аллювиальные отложения подстилаются морскими глинами. Мощность пресных вод более 250 м. Они плавают на соленых водах. Высокое положение уровня подземных вод в долине Нила наблюдается в ноябре, низкое в июле, при меженном уровне в Ниле — в начале апреля —мая и высоком — во второй половине сентября.
В Саудовской Аравии водоносный горизонт в нубийских песчаниках вскрыт рядом скважин на глубинах 1000—1100 м. Уровень воды в скважинах устанавливается выше поверхности Земли на 80—100 м, при величине дебита скважин на уровне Земли 30— 50 л/с и более. Минерализация воды до 0,4 г/л, температура свыше +40° С.
На территории Кувейта водоснабжение городов и предприятий нефтяной промышленности осуществляется из водоносного горизонта, заключенного в трещиноватом мелу. Глубина скважин 150— 200 м. Уровень воды находится на глубинах 5—6 м от поверхности Земли. Дебит скважин колеблется в пределах 60—75 м3/ч при понижениях уровня откачкой на 10—12 м от статического. Качество воды удовлетворительное. Температура воды из скважин 15—16° С.
На территории Индии подземные воды приурочены к коренным и четвертичным отложениям. Так, в северо-западной части страны — Раджастхане — грунтовые воды заключены в гнейсах, пегма^ титах и кварцитах. Общая минерализация вод не превышает 600— 800 мг/л при содержании в воде кремнезема до 20—50 мг/л. Дебит скважин и колодцев не более 10—12 м3/ч при понижении уровня откачкой на 6—8 м от статического.
Подземные воды встречены также в траппах и других породах архея (гранит, кристаллические сланцы), широко распространенных в районах Бомбея, Хайдарабада, Майсура, Мадраса. Производительность скважин и колодцев в названных районах не превышает 10—12 м3/ч при их глубинах 15—20 м и понижениях уровня при откачках более 5 м. В химическом составе подземных вод повышенное содержание кремнезема и железа (15—40 мг/л).
138
Юго-восточнее Хайдарабада подземные воды широко распространены в аллювиальных песчаных отложениях и дюнах. Глубина скважин колеблется в пределах 80—150 м при статическом уровне воды в скважинах 4,5—6 м от поверхности Земли. В верхней зоне (50—60 м) воды пресные (350—400 мг/л). На глубинах 75—150 м общая минерализация до 1 г/л и более.
В Индо-Гангском бассейне зарегистрировано свыше 7 тыс. буровых колодцев, дающих из аллювия свыше 3 млн. м3 воды в сутки. На их базе осуществляется орошение более 1 млн. га земель.
В 1965 г. в западном Раджастхане нами были обследованы копаные колодцы большого диаметра, получающие воду из отложений древнего аллювия, залегающих на трещиноватых породах архейского возраста. Из 82 таких колодцев глубиною 10—12 м получают из каждого более 700 м3/сут пресной воды. Несколько скважин глубиною 300—305 м вскрыли напорную воду из песчаных отложений верхнего мела. Дебит скважин 1000—1500 м3/сут при понижениях уровней откачкой до 6—8 м от статического.
В районе г. Майсура единичные скважины глубиною 500—560 м вскрыли самоизливающиеся пресные воды в юрских слабосцемен» тированных песчаниках. Их удельный дебит при самоизливе на уровне поверхности Земли до 3—5 м3/ч. В окрестностях Бенгальского залива пресные воды встречены большим числом скважин в аллювиальных отложениях. Дебиты скважин достигают до 1000 м3/сут при глубине 50—60—200 м. В Мадрасе скважины глубиною 50—70 м вскрыли пресные подземные воды в отложениях миоцена и верхнего палеозоя. Дебиты скважин до 500—700 м3/сут при понижениях уровней воды в них до 7—10 м от статического.
В южных районах Индии (Бенгалуру и др.) пресную или слабоминерализованную воду получают скважинами из аллювиальных отложений (с глубины 30—50 м) или из кайнозойских с глубины 100—150 м. Высокое положение статического уровня воды в скважинах по отношению к уровню Индийского океана обеспечивает подземный сток в него пресных вод. Разгрузка пресных вод в океан в виде источников наблюдается в окрестностях Мадраса.
В штате Уттар-Прадеш имеется большое количество буровых скважин в аллювиальных отложениях с дебитом до 50—60 м3/ч при понижении уровня откачкой на 5—6 м от статического.
Основные ирригационные районы Индии находятся в долинах рек Сон, Нармада, Годавари, Кришна, Пеннару и Ковери, где за счет открытых и подземных источников в настоящее время орошается около 8 млн. га. В центральных, южных и западных районах страны земли, пригодные для сельскохозяйственного использования, не осваиваются из-за отсутствия водных источников. Для страны, где 70% населения занимается сельским хозяйством, проблема обводнения земель в засушливых зонах — задача огромной государственной важности. По просьбе правительства Индии в 1972 г. комиссия ООН разработала проект, по которому за 25 ле! площадь орошаемых земель должна быть доведена до 19 млн. га. Проектом предусматривается подача из р. Ганга в водохранилище
130
на высоту 460 м 25 млрд. м3 воды в год, откуда она по сети каналов длиною 3000 км и туннелей будет направлена для орошения земель в южные и западные районы страны. Каналы свяжут все реки Индии и будут использованы не только для орошения и обводнения пастбищ и населенных пунктов, но и для водного транспорта. Основная часть грузов по каналам пойдет с юга на индустриальный север. В зоне каналов и водохранилищ за счет инфильтрационных вод увеличится дебит существующих и будущих водозаборов. За счет испарения воды с водной поверхности ирригационных каналов и водохранилищ улучшится микроклимат в засушливых зонах страны.
В Пакистане подземные воды широко распространены в аллювиальных и пролювиальных отложениях бассейна Инда. Так, в районе Пешавара и Лахора дебит скважин глубиной 120—200 м из этих отложений достигает 50—100 м3/ч при понижениях уровня 5—7 м. В районе Лахора на глубине более 1200 м в меловых отложениях встречены рассолы хлоридно-кальциево-магниевого типа (399,7 г/л), с содержанием брома более 3,2, железа 0,6 и бора 1,0 г/л. Вода поднимается выше поверхности Земли на 72 м, дебит при самоизливе на уровне Земли 240 м3/ч.
В Пакистане широко распространены грунтовые воды, залегающие на глубинах 3—10 м от поверхности Земли. В южных районах грунтовые воды создают очаги засоления и заболачивания морского побережья.
Подземные воды аллювиальных отложений широко используются в Турции для водоснабжения населенных пунктов и орошения земель.
Во Фракии уровень воды не имеет резких колебаний во время года, что свидетельствует об обеспеченном питании подземных вод за счет инфильтрации. Глубины скважин в районах Конья, Урфы, Балыкесира, имеющих высоты 1000 и 550 м над уровнем Черного моря, 100—150 м при статических уровнях воды в них 10—12 м. Дебит скважин — 75 м3/ч.
На равнинах Кайсери и Султанаси подземные воды используются копаными колодцами (глубины 2—4 м, 6—8 м) и скважинами глубиною 35—50 м. Воды четвертичных отложений пресные. Общая минерализация 0,3—0,5 г/л и редко — 0,8—1,05 г/л.
На территории речных бассейнов Турции (Африн и др.) из мезозойских трещиноватых известняков и доломитов выходят подземные источники на абсолютных отметках 800—850 м. Имеются источники, у которых расход не превышает 0,04—0,1 м3/ч. Исследованиями установлено, что реки Сакарья, Бююк-Мендерес и Ма-навгат питаются за счет подземных источников, имеющих расход 2,0—15 м3/с. Воды гидрокарбонатно-кальциевого состава, с минерализацией до 1 г/л.
На территории Ирана подземные воды приурочены к аллювиальным и пролювиальным отложениям горных склонов и межгорных котловин. Особенно большой производительностью отличаются скважины, пробуренные по южному и северному склонам Эль-
140
бурса. В ряде городов (Тегеран, Казвин, Решт, Ардебиль, Кум, Тебриз и др.) скважины глубиною 30—50—60 м из гравелисто-галечниковых отложений, перекрытых сверху мощной толщей лёссовидных суглинков, имеют дебит до 60—80 м3/ч при понижениях уровней воды откачками на 5—6 м от статического.
В населенных пунктах, где отсутствует покрывающая водоносный слой толща лёссовидных суглинков, в анализах воды отмечается присутствие азотистых соединений, а также повышенное содержание хлоридов (до 20—25 мг/л) и сульфатов (до 100—150 мг).
Отмечен подземный сток из пролювиальных отложений в Каспийское море. По данным иранских гидрологов, модуль подземного стока в море достигает 2—3 л/с с квадратного километра. С южного склона Эльбурса подземный поток направлен в сторону Тегерана. На территории города и его окрестностей в настоящее время пробурено более 50 эксплуатационных скважин глубиною 80, 90 и 120 м. За счет вод пролювиального водоносного горизонта снабжается Тегеран. Дебит многих скважин достигает 100—120 м3/ч при понижениях уровня воды откачкой до 6—8 м от статического, при дырчатых фильтрах диаметром 200 мм. Статические уровни воды на территории города колеблются от 6 до 12 м в зависимости от высоты местности.
Огромные запасы подземных вод в пролювиальных отложениях мощностью более 300 м выявлены в межгорной котловине, расположенной на западе страны между городами Себзевар, Мешхед и Кучан. Отложения представлены перемежающейся толщей лёссовидных суглинков с пластами гравия, крупного песка и галечников. Здесь широко используются кяризы, а в последние годы в отдельных населенных пунктах пробурены скважины глубиною до 120—250м и более.
Количество вод, используемых для орошения, в этой впадине увеличилось с 1,5 м3/с в 1936 г. до 8 м3/с в 1958 г.
Пресные подземные воды распространены в аллювиальных, пролювиальных и верхнемеловых отложениях в межгорной котловине района Исфахан. В ее пределах пробурены скважины на глубину 60, 90 и 100 м, дающие каждая в сутки не менее 750—1000 м3 воды, при понижениях уровня воды откачками до 10 м от статического. В настоящее время из этого водоносного горизонта, разведанного с участием* специалистов СССР, снабжается водой поселок и металлургический завод.
Тяжелое положение с источниками водоснабжения в районе Ахваза и на побережье Персидского залива. Здесь имеются незначительные подземные источники в аллювиальных отложениях, а также в трещиноватых породах палеозоя. Качество воды пестрое, вплоть до слабо соленых (2—3 г/л). Обеспечение южных районов Ирана пресными подземными источниками находится в центре внимания геологических и гидрогеологических организаций Ирана.
Широко распространены подземные воды в Австралии. Самые жаркие районы страны находятся на западном побережье. Средняя температура января здесь +35°С, на севере около +30, на
141
востоке + 25 и юго-востоке +18° С. Зимой в северных районах средняя июльская температура соответственно +20, +26° С, цент ральных (-12, +15° С, на юго-востоке -t-10°C. Максимум осад ков выпадает на северо-восточном побережье — 3600—4190 мм в год. В 1921 г. здесь был отмечен максимум осадков — 6470 мм. В южной половине страны (30% ее площади) величина осадков не более 250 мм. Здесь располагаются пустынные и полупустынные районы. Самый засушливый район — котловина озера Эйр, где вы падает не более 100—120 мм осадков в год. Твердые осадки наблю даются только в высокогорных районах материка. Распределяются осадки в году весьма неравномерно. На севере основное их коли чество выпадает летом, на юге — зимой. Характерны длительные засухи, продолжающиеся иногда несколько лет подряд, внезапные ливни. Нередко за сутки выпадает 300 мм и более осадков. Реки выходят из берегов и заливают огромные территории. В апреле 1896 г. в Западной Австралии за сутки выпало 706 мм осадков, т. е. трехгодовая норма. В зависимости от характера пород, коли чества выпадающих осадков величина годовой инфильтрации ко леблется от 30—40 и до 100 мм.
По долинам рек широко распространены воды в аллювиальных отложениях, мощность которых до 100—150 м. Представлены они разнозернистой песчаной толщей с прослойками глин. В связи с тем что в долинах рек очень часто размыты водоупоры, отделяющие отдельные водоносные горизонты в коренных отложениях, наблюдается выклинивание минерализованных вод в толщу аллювия. Во время паводков они сильно разбавляются пресными, и вода в колодцах становится менее минерализованной, чем в другое время.
В стране широко распространены артезианские воды. Артезианские бассейны занимают свыше 30% всей территории. Первые скважины, вскрывшие напорную воду в Австралии, были пробурены в 1871 и 1878 г. в Новом Южном Уэльсе. До 1970 г. в районе Каллара было пробурено около 20 тыс. скважин с суммарным дебитом до 3 млн. м3 воды в сутки.
Самый крупный Большой Австралийский артезианский бассейн расположен на территории штатов Квинсленд, Новый Южный Уэльс, Южная Австралия и Северная территория. Площадь бассейна 1736 тыс. м2. Водоносные горизонты обнаружены в мезозойских отложениях от триаса до нижнего мела включительно. Общая мощность рыхлых отложений более 2500 м. Литологический состав пород часто меняется как по простиранию, так и по вертикали. Отложения представлены песчаниками и сланцами, прорванными интрузиями и нарушенными локальными сбросами. Буровые работы показали, что здесь, в отличие от других артезианских бассейнов, минерализация подземных вод уменьшается с глубиной и более пресные воды залегают на значительных глубинах (свыше 1000 м). Воды содержат углекислоту и незначительное количество карбонатов кальция и магния. Содержание хлоридов натрия низкое, за исключением районов, расположенных вокруг залива Карпентария
142
и на южных и юго-западных склонах бассейна. В подземных водах, вскрытых скважинами в Квинсленде и Новом Южном Уэльсе, отмечено повышенное содержание фтора (до 40 иг/л), что делает их непригодными для употребления. При содержании фтора в воде более 2 мг/л у людей и животных возникают заболевания зубов. В этих районах ведутся гидрогеологические работы по выявлению подземных вод в палеоген-неогеновых и четвертичных отложениях.
Артезианские бассейны имеются также в южной и северо-западной части Австралии, но изучены они недостаточно. Основные водоносные горизонты связаны с палеоген-неогеновыми и юрскими отложениями. В юрских отложениях они приурочены к толще крупнозернистых песков с гравием континентального происхождения. Производительность скважин значительная >(50—60 м3/ч), качество воды удовлетворительное.
Подземные воды в Австралии широко используются не только для водоснабжения, но и орошения. Для откачки воды в больших масштабах применяются ветродвигатели.
В США подземные воды, распространены широко. Они приурочены к коренным и четвертичным отложениям. На подземные воды приходится 20% от общего количества потребляемой воды в стране. Подземные воды США подробно описаны в трудах О. Мейнцера (1939), Г. Томаса (1962), Л.Леопольда (1956), Ж. Да. Коста (I960), Г. Максея (1961), В. Стюарта, В. Лангбейна (1958), Д. Тодда (1962) и др. В пределах территории страны американские гидрогеологи выделяют восемь регионов подземных вод.
Первый регион охватывает территории, прилегающие к Атлантическому океану и Мексиканскому заливу, где пресные подземные воды приурочены к меловым, палеоген-неогеновым и четвертичным отложениям. Большая часть всех вод находится в песках и гравии, переслаивающихся с глинами и мергелями. В Техасе и Флориде водоносные горизонты имеются в известняках мелового возраста и песчаниках кембрия. Мощные потоки подземных вод выявлены в аллювиальных отложениях р. Миссисипи. В прибрежной полосе подземные воды в ряде районов засолены морскими водами, проникающими в водоносные горизонты во время приливов. Общая минерализация вод 300—500 мг/л. Для них характерно низкое содержание бикарбоната Са(НСО3Ь. Дебиты скважин из меловых отложений до 40—50 м3/ч, палеоген-неогеновых — 20— 30, кембрийских 25—30 и аллювиальных 60—70 м3/ч при понижениях уровней откачкой до 10—12 м от статического.
Второй регион соответствует Аппалачскому плато. Пресные подземные воды широко распространены в флювиогляциальных отложениях. Вскрыты они на глубине 50—60 м, производительность их 30—50 м3/ч при понижении уровня откачкой на 3—5 м от статического. Подземные воды имеются также в палеозойских сланцах, песчаниках, известняках и докембрийских кристаллических породах (гранитах, метаморфических сланцах, гнейсах). Воду из трещиноватых пород получают через неглубокие колодцы или скважины (15—20 м) или из подземных источников. В ряде пунк-
143
тов этого района подземные воды из докембрийских и пермских отложений имеют повышенное содержание урана и радия. Водоносность палеозойских известняков пестрая, во многих пунктах качество воды неудовлетворительное. В Северной Каролине скважины, пробуренные на водоносный горизонт, заключенный в триасовых глинистых сланцах, имеют незначительный дебит. Слабо водоносными оказались и трещиноватые граниты в Белых горах Нью-Гэмпшира.
Большое количество воды в этом регионе получают также из песков и галечников аллювия. Дебиты отдельных скважин достигают 75—100 м3/ч.
Третий регион выделен в провинции горстовых структур Канадского щита. Подземные воды заключены в трещиноватых породах докембрия (кристаллические сланцы), известняках палеозоя и ледниковых (пески, гравий) образованиях. К трещиноватым известнякам приурочены подземные пресные источники с дебитом до 10 л/с и более. Качество воды хорошее. При плохой трещиновато-сти пород в ряде случаев дебит скважин незначительный — до 20 м3/ч и большие понижения уровня воды при откачках.
Четвертый регион занимает южную провинцию развития палеозойских отложений. Подземные воды заключены в песчаниках и известняках палеозоя, имеют пестрый химический состав (от пресных до минерализованных). Широко используются водоносные горизонты в флювиогляциальных отложениях. Глубина скважин на четвертичные отложения 25—30 м, на палеозойские 60—80 м и более. Дебит скважин 25 м3/ч из четвертичного водоносного горизонта и 50 м3/ч и более из палеозойских. В водах из палеозойских известняков повышенное содержание радия и урана.
Пятый регион охватывает центральные области страны. Он располагается к западу от водораздела между реками Миссури и Миссисипи. Основные водоносные горизонты приурочены к третичным песчаникам и галечникам и песчаникам мела и перми. В третичных породах много вулканического пепла, и это обусловливает повышенное содержание урана и радия в водах. Повышенное содержание урана и радия в водах из битуминозных песчаников пермского возраста в Оклахоме.
В южной части гор Уачита много горячих минеральных источников также с повышенным содержанием радия. Они заключены в палеозойских известняках и доломитах.
В северной части региона пресные воды приурочены к флювио-гляциальным и аллювиальным отложениям (пески, гравий), а также песчаникам и известнякам палеозоя. В отложениях палеозоя вода очень часто повышенной минерализации (2—3 г/л). Дебиты скважин из аллювия, а также из третичных отложений до 50 м3/ч и более.
Скважины на кембрий и ордовик глубиной 150—200 м вскрывают воды с минерализацией до 500—700 мг/л. Дебит отдельных скважин до 80—100 м3/ч при понижении уровня на 10 м от статического.
144
Шестой регион занимает территорию распространения меловых пород в пределах Скалистых гор. Меловые и палеоген-неогеновые отложения содержат много вулканического пепла. В центральной части региона обнажаются трещиноватые породы докембрия, разбитые сбросами. Докембрийские изверженные породы, а также осадочный комплекс меловых и палеоген-неогеновых отложений содержат подземные воды удовлетворительного качества. В водах докембрия, меловых и палеоген-неогеновых пород отмечено повышенное содержание урана и радия. Основное количество подземных вод получают из меловых и палеоген-неогеновых отложений, где дебит отдельных скважин до 100 м3/ч, глубина — 250—350 м на меловые отложения и 100—125 м на палеоген-неогеновых. Общая минерализация подземных вод не превышает 0,6—0,8 г/л. В водах докембрийских отложений — повышенное содержание кремнезема (до 30—50 мг/л) при общей минерализации 200—250 мг/л.
В Северной Дакоте подземные воды хорошего качества приурочены к флювиогляциальным отложениям (пески и гравий) и к дакотским песчаникам (дебит скважин 60—80 м3/ч при глубине около 300 м). В отдельных скважинах воды слегка минерализованные (1,5—2 г/л). В Южной Дакоте подземные воды в больших количествах получены из юрского песчаника, в Техасе — из пермских рифовых известняков. В воде из фосфатных фаций штата Монтана отмечается повышенное содержание фтора (8—10 мг/л).
Имеются источники, выходящие из трещин изверженных пород. Их дебит до 1—2 л/с и редко более. Отмечается повышенное содержание кремнезема (15—20 мг/л), общая минерализация 250— 300 мг/л.
Седьмой регион — Колорадское плато сложено докембрийскими кристаллическими породами, перекрытыми осадочным комплексом пород палеозоя и мезозоя, прорванных в ряде мест интрузиями.
Водоносность пород слабая. Химический состав подземных вод удовлетворительный, за исключением районов эксплуатации урановых месторождений, где в подземных водах отмечается повышенное содержание урана, радия и других редких компонентов (свинец, вольфрам и др.).
Восьмой регион — Тихоокеанское побережье сложено палеозойскими и мезокайнозойскими отложениями, прорванными во многих местах интрузиями пермского и более поздних периодов. Подземные воды приурочены к кайнозойским породам, а также к аллювиальным отложениям современных и древних долин.
В районах развития гранитоидных пород и лавовых потоков имеются скважины производительностью 50—60 м3/ч и более, при глубине выработок 30—40 м и понижениях уровня откачкой до 5—6 м от статического.
Подземные воды из аллювиальных отложений долины Невады содержат повышенное содержание урана (7,6 мг/л). Повышенное содержание радия было отмечено в воде из кайнозойс-ких отложений названной долины.
145
Широко используются подземные воды в Канаде. Материковая часть ее территории занимает около 8,5 млн. км2, из них 750 тыс. км2 занято озерами с пресной водой, 204 тыс. км2 находится подо льдом и снегом. Общая территория, принадлежащая Канаде, более 15 млн. км2, что составляет свыше 3% поверхности всего земного шара.
Подземные воды в Канаде в общем балансе городских водопроводов занимают более 20%. Из 883 городских водопроводов 324 используют только подземные источники. Наибольшее их число в Онтарио (120) и Квебеке (81). Подземные воды широко используются также для водоснабжения промышленных предприятий и орошения.
Первые скважины на подземные воды в стране были пробурены в 1875 г., когда была создана геологическая служба. Наибольшее количество скважин заложено в 1935—1940 гг. С 1959 г. на территории Канады осуществляется большой объем гидрогеологических исследований по изучению режима, баланса подземных вод и составлению гидрогеологических карт различного масштаба. Помимо пресных подземных вод изучались минерализованные, теплые и горячие воды до глубины 3500—7500 м в связи с поисками нефтяных и газовых месторождений. В процессе исследований для различных водоносных горизонтов установлены пьезометрические напоры, величины пористости различных пород и их водопроводимость, а также притоки в горные выработки, химический состав подземных вод и их температура. В зависимости от орографических особенностей рельефа отдельных районов глубина скважин на пресные воды колеблется от 30—90 и до 400—500 м и более. Мощность зоны пресных вод колеблется от 300 до 500 м. Воды заключены в современных, древнеаллювиальных и флювиогляциальных отложениях, широко распространенных на территории страны. Подземные воды встречены также в кавернозных и трещиноватых известняках, доломитах и песчаниках верхнемелового, юрского, девонского, силурийского и кембрийского возрастов, в тектонических трещинах и в зоне выветривания кристаллических и метаморфических пород Канадского кристаллического щита. По данным Геологической службы Канады, в районе щита многие шахты сильно обводнены и добыча в них полезных ископаемых возможна только при постоянной откачке воды.
Из 26 шахт, расположенных на территории Квебека, Новой Шотландии, Нью-Брансуика, Ньюфаундленда, Онтарио, Манитобы, Саскачевана, Альберта, Британской Колумбии, северо-западных территорий общее количество откачиваемой воды достигает 100 тыс. м3/сут. Особенно сильно обводненными являются шахты по добыче меди, цинка и железа. При глубине шахт 450—1200 м притоки воды в них до 7500—22 000 м3/сут. На урановых шахтах Саскачевана глубиною 1200 м притоки воды незначительны и редко превышают 1000 м3/сут.
С учетом характера рельефа, тектоники, литологии пород и их возраста канадские гидрогеологи выделяют на территории страны
146
следующие гидрогеологические регионы: 1) Аппалачи, 2) долина р. Святого Лаврентия, 3) Канадский щит, 4) западные склоны щита, 5) Кордильеры, 6) Северный регион.
Первый регион — Аппалачи — занимает юго-восточную часть страны. Максимальные высоты находятся на побережье Атлантического океана (600 м), минимальные — в-южных и западных районах (300 м). В этом регионе распространены пески, гравий, кон-1ломераты, песчаники, метаморфические сланцы, аргиллиты, граниты. Помимо отложений четвертичного возраста и плейстоцена распространены породы триаса, перми и нижнего палеозоя (граниты). В толще пермских отложений встречаются прослойки гипса и каменной соли. Общая мощность осадочной толщи- колеблется от 120 м до 500 м и более.
Пресные подземные воды с минерализацией 200—500 мг/л встречены в отложениях плейстоцена и четвертичного возраста. Тип воды гидрокарбонатно-кальциевый. Мощность отложений от 30 до 60 м, достигая в отдельных пунктах 150 м. В подземных водах наблюдается повышенное содержание железа — до 1—2 мг/л, а в скважинах, вскрывших отложения триаса и перми, — повышенное содержание сульфатов и хлоридов. В районах, примыкающих к Атлантическому океану, наблюдается увеличение хлоридов по мере отбора воды из скважины и снижения уровня воды в них при откачках. Описанный регион в гидрогеологическом отношении имеет много общего с районами Аппалачского плато США.
Второй регион площадью более 100 тыс. км2 расположен на юге страны и граничит с США. На севере он примыкает к Канадскому щиту, протягиваясь по долине р. Святого Лаврентия на 300— 400 км. Здесь широко развиты современные и древнеаллювиальные отложения мощностью от 100 до 300 м. Представлены они песками, гравием с прослойками глин и суглинков. Воды этих отложений тесно связаны с открытыми водотоками. Максимальный подъем уровня воды в скважинах наблюдается в феврале — марте, минимальный — в сентябре — октябре. Амплитуда колебаний • около 1—2 м, вблизи реки — до 3,5 м.
На границе с Канадским щитом, неглубоко от поверхности Земли, залегают отложения нижнего палеозоя. В районе Онтарио их мощность до 400—500 м и более, к северу (Квебек) она сильно возрастает. В верхней части разреза этих отложений встречены пресные подземные воды, пригодные для питьевых целей. В районе Монреаля некоторые скважины из трещиноватых доломитов силура имеют производительность от 400 до 2500 м3/сут. Примерно такая же производительность скважин в районе Квебека. В районе о-ва Антикоста отложения ордовика и силура залегают на глубинах 700—750 м. В их верхней зоне подземные воды пресные, а в нижней — минерализованные. Тип пресных вод гидрокарбонатно-кальциевый. Воды глубоких зон содержат повышенное количество хлоридов, а также кальция и магния. В районе Квебека эти воды широко используются как питьевые — минеральные. Тип воды хло-ридно-кальциево-магниевый.
147
Регион Канадского кристаллического щита занимает свыше 50% территории страны. Он является областью питания водоносных горизонтов прилегающих к нему впадин. Абсолютные отметки поверхности щита колеблются от 600 до 60 м. На его территории широко развиты ледниковые отложения, покрывающие породы нижнего палеозоя, а во многих пунктах и кристаллические. В центральной его части расположено крупнейшее пресное озеро Гудзон, в которое впадает большое число больших и малых рек. Это озеро играет важную роль в гидрологии страны. По опубликованным данным, из 112 городских водозаборов данного региона 46 получают воду из озер (более 350 тыс. м3/сут). 39 — из рек (156 тыс. м3) и 27 — из подземных источников (40 тыс. м3).
Рис. 67. Геологический разрез южной Манитобы
Четвертый регион располагается между Кордильерами и Канадским щитом. На севере он протягивается до Ледовитого океана. На его территории широко распространены современные и древние аллювиальные отложения, представленные песками, гравием и глинами различного состава. Имеются также породы ледникового возраста. В пределах региона много озер с пресной водой. Их глубина колеблется от 6 до 12 м. Пресные воды широко используются из ледниковых и аллювиальных отложений скважинами глубиною 30—60 м. Их дебит на юге описываемого региона достигает 1000 м3/сут при понижении уровня откачкой до 6—8 м. В зависимости от высоты рельефа уровни подземных вод находятся в скважинах на глубинах 1,5—9 м от поверхности Земли.
Подземные воды встречены также в песчаных отложениях плейстоцена. Глубина скважин в пределах 30—90 м. В южной части региона пресную воду получают из песчаников верхнего мела. Глубина скважин 350—400 м. О характере залегания пород в этом регионе наглядное представление дает рис. 67. В г. Эдмонтон из одной
148
скважины этих отложений получают до 500 м3/сут пресной воды. В отложениях палеозоя встречена минерализованная вода. Тип воды хлоридно-гидрокарбонатно-сульфатный, с преобладанием натрия. В отложениях нижнего палеозоя минерализация воды более 40 г/л. В ее составе более 90% хлористого натрия. В воде имеется также бром и йод в промышленных концентрациях.
Цятый регион находится на западе и охватывает территорию Кордильер. Абсолютные отметки колеблются от 3700 м до 4000 м и более. Он протягивается по побережью Тихого океана от южной границы США до Ледовитого океана. Количество выпадающих осадков от 500—700 мм на восточном склоне до 1000—1500 мм на западном. В северных частях региона наблюдается островная мерзлота. В связи с резкими колебаниями высот на территории региона хорошо выражен естественный дренаж подземных вод. Так, в шахтах, где добываются полезные ископаемые, притоки воды отсутствуют до 500 м. С глубины 700 м притоки подземных вод в горные выработки постепенно увеличиваются. На территории региона наблюдаются выходы подземных источников с пресной и минерализованной водой при температуре от 20 до 32° С. Зарегистрированы также источники с температурой от 50 до 65° С и более. Большинство источников имеет гидрокарбонатно-кальциево-натрие-вый состав, и только некоторые из них сульфатно-кальциево-маг-ниевые при общей минерализации воды 5—12 г/л. Выявлены источники сульфатно-кальциевого состава с температурой воды 43-49° С.
Шестой регион, (рис. 68) расположен на севере страны, где широко распространена устойчивая мерзлота. Подземные воды залегают в деятельном слое, а также в более глубоких отложениях (песчаниках, известняках, доломитах, песках и гравии). Выходу подземных вод в виде источников способствует пересеченный рельеф, высоты которого колеблются от 200 до 1200 м. Хорошо выражена речная сеть, которая на значительную часть года промерзает. В этом регионе имеются шахты по добыче серебра, свинца и' цинка глубиною 231—390 м, с притоками воды в них 150—180 м/сут. Наиболее обводнены шахты по добыче золота глубиною от 600 до 1185 м (53 м3/сут — глубина 1185 м, 1767 м3/сут — глубина 1050 м и 1052 м3/сут — глубина 600 м). В шахтах.по добыче урана притоки воды от 1052 м3/сут (глубина 1200 м) до 1400 м3/сут (глубина (около 600 м), в шахтах, где добывается никель и медь, — от 830 м3/сут (глубина шахты 600 м) до 925 м3/сут (глубина шахты 720 м). Минерализация грунтовых вод, заключенных в песках и ! гравии (глубина 22—25 м), невысокая (до 2 г/л), при содержании хлоридов 0,15 г/л. Уровень воды в скважинах и колодцах 5—6 м от поверхности Земли. По зонам тектонических нарушений выходят подземные источники, как правило восходящие. Минерализация воды источников из известняков и доломитов изменяется от 0,4 г/л до 17,9 г/л при содержании хлоридов от 0,01 г/л до 5 г/л, фтора — 0,004, кремнезема — от 0,04 г/л до 0,074 г/л. Температура воды из известняков на Аляске в июле 42° С, рН от 7,5 до 8,0. В бас-
149
сейне р. Юкон на глубине 90,0 м минерализация подземных вод в отложениях аллювия от 0,02 г/л до 0,03 г/л. Уровень воды в скважинах в среднем на глубине 1,8—6,0 м от поверхности Земли и на повышенных элементах рельефа 10—12 м. В бассейне озера Ватсон глубины скважин на водоносный горизонт в флювиогляциальных и
Рис 68 Залегание подземных вод в областях вечной мерзлоты:
1 — глина и ил, 2 — песок, 3 — гравий, 4 — известняк, 5 — породы вечной мерзлоты, стрелки сплошные — направление воды, просачивающейся в течение года, стрелки с точками — воды, просачивающиеся только в период .теплого сезона года, пунктирная линия — гл>бина зимнего промерзания (подошва деятельного слоя), А—-подземные воды, залегающие выше зоны вечной мерзлоты (надмерзлотные воды), В — подземные воды, залегающие внутри зо 1Ы вечной мерзлоты (внутримерзлотные воды). С —подземные воды, залегающие ниже зоны вечной мерзлоты (подмерзлотные воды) С, — воды в каналах растворения (карстовые воды), Сп — воды вдоль зоны разломов (приразломные воды), Сэ — воды в пористых слоях коренных пород (водоносный горизонт), C^ — воды зоны трещиноватых коренных пород (грещин-ные воды), 6 — непроницаемые породы, способствующие движению воды по немерзлым зонам (таликам) в области вечной мерзлоты, сб — воды в аллювиальных осадках (аллювиальные воды), источники 1 и 3 действуют только в теплый период года, источник 2 будет действо
вать в течение года
аллювиальных отложениях колеблются от 9 до 27 м при статических уровнях воды от поверхности Земли 2—4 м. Аналогичные гидрогеологические условия имеются в северных районах Канады, по соседству с Аляской. Здесь в окрестностях г. Аклавик из скважины глубиною 18,6 м из флювиогляциальных отложений, представленных перемежающейся толщей песков, гравия и прослойкой глины, получена вода в интервале глубин 13,5—16,8 м. Статический уровень воды в скважине установился на глубине 0,9 м от поверхности Земли, дебит около 500 м3/сут при понижениях уровня откачкой на
150
5 м от статического. Температура воды в июле около +5° С. Величина рН—8, хлора — 16 иг/л, кремнезема — 3 мг/л, фтора — 2,9 мг/л.