Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Современное состояние проблемы, научные основы и методологические принципы изучения региональной миграции вещества на земле
Базисные научные идеи 12
Состояние изученности ландшафтно-геохимичеекой роли подземного стока 18
Методологические принципы изучения региональной миграции вещества на Земле 33
Глава II. Глубокий подземный сток растворенных веществ в аридной зоне СССР
Гидрогеологические основы определения глубокого подземного стока растворенных веществ 43
Методика расчета выноса и привноса вещества с глубоким подземным стоком 52
Характеристика глубокого подземного стока растворенных веществ 57
Глава III. Соотношение подземного стока растворенных веществ с другими миграционными процессами
Речной ионный сток 257
Миграция вещества через атмосферу 264
Биогенно-механическая миграция 354
Техногенная миграция 354
Пространственное и количественное соотношение ионного глубокого подземного стока с другими миграционными процессами .358
Глава ІV. Проявления глубокого подземного стока
Ландшафтно«геохимические проявления интенсивной разгрузки глубоких подземных вод 370
Региональные проявления в ландшафтах глубокого подземного стока растворенных веществ 490
Глава V. Практическое значение роли глубокого подземного стока и песрпектив дальнейших исследований
Практическое значение глубокого подземного стока растворенных веществ 536
Перспективы и задачи изучения ландшафтно-геохимической роли глубокого подземного стока 552
Выводы 573
Литература 576
- Состояние изученности ландшафтно-геохимичеекой роли подземного стока
- Методика расчета выноса и привноса вещества с глубоким подземным стоком
- Пространственное и количественное соотношение ионного глубокого подземного стока с другими миграционными процессами
- Региональные проявления в ландшафтах глубокого подземного стока растворенных веществ
Введение к работе
Постановка проблемы. Геохимическое развитие и баланс вещества отдельных крупных блоков географической оболочки определяются следующими основными процессами: поверхностным стоком на суше, подземным стоком, ледниковым стоком, биогенно-механической миграцией, движением воздушных масс, движением водных масс морей и океанов, а также техногенной миграцией. Некоторые из этих процессов в настоящее время уже хорошо изучены, другие - изучены значительно хуже, а некоторые - практически не изучены.
Один из таких недостаточно изученных процессов - влияние глубокого подземного стока на геохимию ландшафтов.
Часть подземных вод, формирующихся за счет инфильтрации атмосферных осадков и поверхностных вод, а также конденсации, дренируется местной речной сетью, испаряется и транспортируется в том же районе, где и происходит формирование подземного стока. Эта часть подземного стока влияет на перераспределение солей в пределах относительно небольших территорий. Именно эта часть подземного стока обычно и учитывается при водно- и солебалансовых расчетах. Некоторое количество подземных вод просачивается глубже местнах базисов стока и идет на питание глубоких водоносных горизонтов. Эта часть стока в солевых расчетах практически не учитывается. Вместе с тем эта часть подземного стока перераспределяет соли на огромных пространствах и по отношению к отдельным районам может являться внешним фактором поступления или выноса солей из ландшафта этих районов. Несмотря на небольшой водный объем глубокого подземного стока, подземные воды глубоких горизонтов часто высокоминера-лизованы, поэтому возникающий при их разгрузке геохимический эффект при определенных условиях сопоставим с геохимическим эффектом такого важного процесса, как речной ионный сток.
В аридных и субаридных странах, где поверхностный сток имеет значительно меньшее распространение, чем в областях гумидных и часто носит местный или же транзитный характер, геохимическое значение глубокого подземного стока должно быть особенно существенно (Глазовский, 1976,1977).
Цель и задачи работы:
Главная цель настоящей работы состоит в теоретическом обосновании и доказательстве на конкретных примерах важной роли глубокого подземного стока в геохимии ландшафтов аридных областей.
В соответствии с этой главной целью можно сформулировать следующие основные задачи данного исследования:
Расчет подземного стока растворенных веществ и выявление геохимических и региональных особенностей этого процесса.
Сопряженное количественное и пространственное сравнение подземного стока растворенных веществ с другими миграционными процессами.
Изучение конкретных ландшафтно-геохимических проявлений подземного стока и выявление их особенностей по сравнению с проявлениями других миграционных процессов4.
Применение основных научных выводов работы к решению крупных практических проблем.
Определение наиболее перспективных направлений дальнейших исследований по проблеме сопряженного изучения миграции вещества.
В настоящей работе в основном рассматривается влияние глубокого подземного стока на геохимию ландшафтов аридных районов СССР, что наиболее важно для народного хозяйства. Вместе с тем, в работе рассмотрены и некоторые другие аридные районы мира, где подземный сток имеет важное геохимическое значение.
Актуальность работы. В настоящее время во всем мире орошается 230-240 млн.га земель. По прогнозу В.А.Ковды (1977) к концу века площадь орошаемых земель увеличится на 60-70 млн.га. Интенсивно развивается орошаемое земледелие в нашей стране. Только в Средней Азии и в Казахстане в ближайшие годы предполагается освоить
около 4 млн.га новых поливных земель (Герарди,1973). Такое широкое развитие орошения вызывает необходимость особенно тщательного изучения всех процессов, определявзщих солевой баланс крупных территорий. Особенно это относится именно к глубокому подземному стоку, который ранее, при орошении относительно небольших массивов часто не принимался во внимание. Без учета глубокого подземного стока невозможно достаточно обоснованно выбрать крупные массивы перспективного орошения, дать достоверный прогноз солевого баланса этих массивов, предсказать минерализацию и состав дренажных вод.
Борьба с токсичным содовым засолением почв во многих районах мира не может быть успешной без учета разгрузки глубоких подземных вод,поскольку именно они являются одним из источников соды в ландшафтах.
Хозяйственное освоение территорий,представляющих собой специфические биогеохимические провинции (например,борные), также требует изучения влияния подземных вод, так как и в формировании многих биогеохимических провинций важную роль, как показали исследования последних лет, играют глубокие подземные воды.
Многие теоретические вопросы, такие как происхождение состава поверхностных вод суши, определение солевых балансов и выяснение происхождения состава вод морей и океанов, расчет интенсивности денудации суши не могут быть решены без учета глубокого подземного стока.
Решение всех этих вопросов наиболее актуально именно для аридных районов, которые составляют 36-40$ суши (Лобова,Хабаров, 1978) и где, как отмечают В.А.Ковда и Б.Г.Розанов (1978) проживает не менее 35-40$ населения Земли»
Апробация -работы. Результаты работы опубликованы в монографии (в соавторстве с И.В.Ивановым), во многих статьях и в ряде научных отчетов. По теме диссертации сделаны доклады и сообщения на УП Пленуме СКОПЕ "Биогеохимические циклы" в 1974 г. на Всесоюзном совещании "География и геоморфология шельфа" в 1975 г., на Всесоюзной конференции по оценке природно-мелиоративных условий Срединного региона и прогнозу их изменений в 1976 г., на Всесоюзном совещании - Формирование химического состава подземных вод" в 1976 г. на У делегатском съезде Всесоюзного общества почвоведов в 1977 г., на Всесоюзном совещании "Опыт и методы экологического мониторинга" в 1978 г. на Всесоюзном гидрохимическом совещании в 1978 г., на Международных научных курсах ШЕП-ІШГ "Мелиорация засоленных орошаемых земель" в 1979 г., на Всесоюзном совещании "Комплексное изучение и рациональное использование природных ресурсов" в 1980 г., в Московском филиале Географического общества СССР в 1981 и 1982 гг., на Всесоюзном совещании "Биогеохимические циклы" в 1982 г., на ряде региональных конференций, а также на многих рабочих совещаниях.
Результаты методических разработок по сопряженному изучению миграции вещества в ландшафтах, проводимые по инициативе и под руководством автора совместно с В.П.Учватовым докладывались на I советско-американском симпозиуме по взаимодействию загрязнителей и лесных экосистем. Эти методические исследования удостоены серебряной медали ВДНХ СССР.
Результаты диссертационных исследований вошли в отчеты ин-
- 8 -ститута по программе "Провести комплексные исследования для научного обоснования целесообразности масштабов и очередности работ по территориальному перераспределению водных ресурсов с учетом его влияния на экологические, физико-географические и социально-экономические процессы" по темам H-I2 "Разработать прогноз изменений почвенно-мелиоратявных условий в связи с территориальным перераспределением стока" и H-I2 "Разработать прогноз влияния крупных каналов на мелиоративное состояние прилегающих земель, почвенно-гео-химические условия региона и гидрохимический режим территории при орошении", а также по теме "Земельные ресурсы Мира". Отдельные положения диссертации были использованы при работе Международных научных курсов "Мелиорация засоленных орошаемых земель", а также при составлении экспертных заключений Госплана СССР по проектам "Тургай-1" и "Уточнение схемы комплексного использования и охраны водных ресурсов бассейна р.Сыр-Дарьи".
Материалы, положенные в основу работы. Настоящая работа в методическом плане состоит из двух частей. Первая часть заключается в расчетах подземного стока растворенных веществ, вторая - в доказательстве важного ландшафтно-геохимического значения этого стока на конкретных примерах. Поэтому исходные материалы, положенные в основу работы, также можно разделить на две группы. Расчеты подземного стока растворенных веществ (а также расчеты речного ионного стока и атмосферного переноса) базировались в значительной степени на многочисленных литературных материалах по водному балансу изучаемых территорий, их геологическому и гидрогеологическому строению, химии природных вод и т.д. Эти первичные материалы, положенные в основу расчетов, в ряде случаев были дополнены собственными фактическими данными (в основном - по химии природных вод). Вторая часть работы - ландшафтно-геохимические доказательства важ-
ной геохимической роли глубокого подземного стока на территории СССР - базируется на первичном фактическом материале, собранном автором во время пятнадцати экспедиций в различные районы аридной и субаридной зон СССР (рис.1). Было отобрано 400 проб природных вод, заложено 320 почвенных разрезов, из которых отобрано 1200 образцов горных пород, взято 80 образцов растительности. Было сделано также 16 нивелировочных профилей общей протяженностью 25 км.
Ряд проб атмосферных осадков и пыли некоторых районов Тянь-Шаня и Памира был предоставлен автору А.Ф.Глазовским, за что я приношу ему большую благодарность.
Большинство анализов природных вод выполнено по общепринятым методикам (Резников и др.,1970) в лаборатории НАЛ АН СССР А.И.Зло-биной под руководством Б.Н.Золотаревой. Ряд анализов сделан не геологическом факультете МГУ Б.В.Гладковой и С.А.Смирновой. Около 100 проб проанализировано в Лаборатории защищенного грунта под руководством С.Я.Печеневой. Определение состава водных вытяжек проводилось в институте "Волгогипроводхоз" под руководством Г;Е.Ершовой, а также в центральной лаборатории объединения "Севкавгеология" (начальник Г.И.Йванов). Определение гумуса,обменных оснований, я, Р,К,карбонатов и гипса проводилось в институте "Волгогипроводхоз". Около 150 определений гумуса а также анализ подвижных форм микроэлементов сделаны в Московской областной проектно-изыскательской станции химизации сельского хозяйства. Общие силикатные анализы выполнены в химической лаборатории геологического факультета МГУ. Определение микроэлементов спектральным методом сделано в Аналитической лаборатории геохимической экспедиции Центрального геофизического треста МинГео РСФСР под руководством Т.И.Малышевой. Следует отметить, что при спектральном анализе проводилось 4-6 параллельных анализов каждого образца. Кроме того, определение микро-
Рисі Схема маршрутов экспедиционных работ
автора.
- II -
элементов еще в 600 пробах было сделано в химической лаборатории ИМГРЭ под руководством А.А.Гусельникова. Определение макро- и микроэлементов в пробах атмосферной пыли, а также в некоторых других образцах малого объема проводилось лазерно-спектрометрическим методом в КИМС МинГео СССР.
Всем руководителям и сотрудникам этих лабораторий автор приносит свою глубокую благодарность.
Сбор большого полевого материала потребовал широких экспедиционных исследований. Вместе с автором в них в разное время принимали участие Й.Г.АНИСИМОВ, Н.А.Вахрушин, СВ.Губин, В.АДемкин, Е.Д.Ермолин, И.В.Иванов, И.С.Козин, Й.А.^ублис, М.Ю.Лычагин, Т.Б.Рыжова, В.П.Учватов, А.В.Хабаров. Автор благодарит своих товарищей по экспедициям за огромную помощь.
Автор особо признателен д.с.-х.н. Е.В.Лобовой, всячески содействовавшей в качестве заведующей лаборатории генезиса и картографии почв ИАП АН СССР проведению исследований по изучению миграционных процессов.
Все исследования автора по этой проблеме проводились в развитие идей чл.-корр.АН СССР Виктора Абрамовича Ковды. Именно им впервые еще полвека назад была показана важная роль глубоких подземных вод в засолении почв. В процессе выполнения настоящей работы автор широко пользовался постоянной поддержкой В.А.Ковды, его консультациями и советами. В.А^Ковда привлек автора к работе Международных научных курсов ЮНЕП-ГКНТ "Мелиорация засоленных орошаемых земель",к участию в экспертизе крупных народнохозяйственных проектов, что очень помогло автору в расширении научного кругозора,выбора наиболее перспективных направлений исследований,в получении многих современных научных данных^. За все это я приношу Виктору Абрамовичу свою искреннюю благодарность.
Состояние изученности ландшафтно-геохимичеекой роли подземного стока
Проблема определения ландшафтно-геохимической роли глубокого подземного стока должна решаться на основании представлений о круговороте вещества исследований в трех следующих основных направлениях: I - изучением конкретных проявлений глубокого подземного стока в геохимии ландшафтов; 2 - расчетами подземного стока растворенных веществ и 3 - изучением количественной и пространственной сопряженности глубокого подземного стока растворенных веществ с другими миграционными процессами. Именно по этим направлениям мы проведем критический анализ выполненных ранее исследований, начав с ах краткого обзора. Одно из первых свидетельств о геохимическом воздействии подземного стока принадлежит Лукрецию (99-55 гг. до н.э.). В поэме "О природе вещей" М.,1967) он пишет об одном из субмаринных источников подземных вод в Средиземном море:
"В этом же роде родник .находящийся в море Арадском. Пресную воду он бьет, разгоняя соленые волны. Да и в других областях доставляет морская равнина Пользу насушую всем морякам при томительной жажде, Между соленых валов пресноводный родник извергая". С тех давних времен и до начала нашего века в литературе встречается бесчисленное множество указаний на геохимические проявления на земной поверхности разгрузки подземных вод - образование туфов, отложений железа, серы и т.д. По словам Зюсса (Ферсман,1959,с.503) горячие источники это те пути,которыми объединяется жизнь магм с жизнью земной поверхности; Достаточно подробные описания этих проявлений и большая библиография имеются,например,в работах Э.Реклю (1913), К.Кейлигака (1919), И.ВДушкетова (1924). Большое количество подобных наблюдений проведено и в настоящем столетии. Однако эти работы носят описательный характер и не рассматривают геохимического взаимодействия подземного стока и ландшафта с теоретических,концептуальных позиций. В большинстве работ не проводится различий между грунтовым и глубоким подземным стоком. Одним из первых обратил внимание на возможность связи почвенного засоления с разгрузкой глубоких вод И.Трейц (Treitz, 1928). По его мнению,содовое засоление почв Венгрии,а возможно также и Италии и Египта связано с выносом солей термальными источниками.
На биосферное значение отбора подземных вод из скважин еще в 1931 г. обратил внимание В.И.Вернадский. Важнейшее ландшафтно-геохимическое значение разгрузки глубоких подземных вод во многих своих работах подчеркивает В.А.Ковда.
Им впервые отмечена важная роль грязевых вулканов в поступлении на поверхность земли солей (Ковда,1946-1947). В.А.Ковде принадлежат первые расчеты подземного стока растворенных веществ,
В.А.Ковдой и П,С.Славиным (1951) были установлены геохимические аномалии в почвах и грунтах над нефтеносными структурами: накопление углекислого кальция, йода, изменение состава органического вещества, изменение окислительно-восстановительного потенциала. По мнению авторов, при разгрузке глубинных бессульфатных вод, типичных для нефтегазоносных областей,в почвах может наблюдаться пониженное содержание сульфатов,
В своей энциклопедической монографии В.А.Ковда (1973) посвятил целый раздел глубинным факторам почвообразования, в котором отмечает важное значение грязевого вулканизма и некоторых глубинных минерализованных вод, В качестве примера районов,в которых "приток глубинных напорных вод может быть весьма значительным и определять многие почвенно-геохимические особенности территории" В.АіКовда приводит Ферганскую долину, Голодную степь, долину Запаяного Маныча, долину Восточно-Африканского грабена. Вместе с тем в заключении этого раздела В.А.Ковда пишет: "Изученность роли глубинных напорных вод в почвообразовании еще крайне недостаточны. Однако уже очевидно,что недооценка этого фактора весьма осложнит понимание УІНОГИХ особенностей почвенного покрова"...
Специальному рассмотрению связи засоления почв с солевыми залежами и разгрузкой глубоких вод посвящена работа А.Н.Соколовского Е(941),в которой приводятся примеры влияния разгрузки на соленакоп-иение. Автор пишет,что "Профилактика против засоления,вся система яер борьбы с ним должна быть построена ... с полным учетом этих обстоятельств".
Очень важные исследования влияния разгрузки артезианских вод на геохимию почв и грунтов Украины провел Г.С.Гринь (1962,1969). Это одна из немногих работ,в которых приводятся конкретные фактические материалы по такому влиянию. В работах В.Н.Островского (1970,1975,1976а,б,1980) рассмотрены условия подземного стока в различных природных зонах,выделен особый аридный тип формирования подземных вод,составлен большой и малый биогеохимические круговороты,дана оценка подземного химического стока в некоторых районахприведены конкретные примеры разгрузки подземных вод и ее влияния на ландшафты. Одним из ландшафтных проявлений разгрузки глубоких вод являются своеобразные бугры-чукалаки,которые были изучены А.И.Дзенс-Литовским (1936,1939,1946), С.А.Кушнарь (1939), С.В.Викторовыми Е.А.Востоковой (Викторов,1947,1949,1959,1971), Викторов,Востокова, 1956; Востокова,1956,I960,1961,1980), А.А.Соколова (1962). Важный этап изучения подземного стока растворенных веществ связан с работами Лаборатории гидрогеологических проблем АН СССР. А.Т.Ивановым (1948), Ф.П.Саваренским (1948) и Ф.А.Макаренко (1948, 1950) был разработан метод определения ионного подземного стока по составу вод малых рек в межень и по меженному речному стоку. Этим методом Ф.П.Саваренский определил подземную химическую денудацию в верховьях рек Волги,Москвы и Оки. Подобную работу в бассейне р.Дона проделал Ф.А.Макаренко (1952,1961). Эти работы на примере обширных территорий подтвердили вывод В.А.Ковды о важнейшей роли подземных вод в миграции химических элементов. Впервые на основании конкретных расчетов было доказано важное значение подземного стока как денудирующего фактора.
Методика расчета выноса и привноса вещества с глубоким подземным стоком
Прежде всего необходимо определить пространственное положение изучаемых объектов. Как было отмечено выше, мы принимаем,что основные миграционные процессы действуют в географической оболочке (геосфере). Имеются некоторые расхождения в определении границ географической оболочки разными исследователями (Арманд,1957; Гвоздецкий,1979; Гри-горьев,1970; Ермолаев,1975; Исаченко,1965; Криволуцкий,1974,1982; Марков и др.,1978; Мильков,1970; Николаев,1979; Рябчиков,1972). Существует также точка зрения, что понятия географическая оболочка и "биосфера" идентичны (Марков и др. ,1978; Криволуцкий, 1982).
В данной работе принято, что верхняя граница географической оболочки . совпадает с верхней границей тропосферы, а нижняя -проходит в литосфере, там, где резко снижается роль большого климатического круговорота вещества и энергии. Следовательно глубокий подземный сток происходит в нижней части географической оболочки.
При рассмотрении взаимодействия процессов миграций вещества необходимо выделить ту зону,в которой происходит это взаимодействие и по отношению к которой каждый процесс является внешним фактором поступления или выноса вещества. За верхнюю границу этой зоны целесообразно на суше принять верхнюю границу растительного покрова (или поверхность земли при отсутствии растительности),а в океане - поверхность вода. За нижнюю границу на суше предлагается принять уровень первого от поверхности земли регионального водоупора или же уровень местного базиса стока, а в океане - нижнюю границу гой зоны донных отложений или пород,в которой происходит наиболее интенсивное взаимодействие донных отложений с морскими водами. Именно,в этом блоке географической оболочки происходит взаимодействие всех миграционных процессов. Генетически однородные природные территориальные комплексы в пределах этой зоны и следует,на наш взгляд,выделять в качестве ландшафтов. Следовательно взаимодействие том числе и геохимическое, глубокого подземного:стока с другими потоками вещества и энергии происходит в ландшафтной сфере.
Исходя из такого определения зоны взаимодействия следует подчеркнуть, что грунтовый сток при расчете геохимических балансов крупных территорий чаще всего уже учитывается при определении речного стока растворенных веществ и должен специально рассматриваться лишь в некоторых особых случаях, в частности, при определении балансов отдельныхдостаточно значительных по площади территорий в аридных и субарвдных зонах, где отсутствует речная сеть, а грунтовый сток представляет собой важный элемент водного и солевого баланса. Примером такого района является плато Устюрт, где речной сток имеет крайне незначительные масштабы,но зато повсеместно распространены грунтовые вода, которые выклиниваются в чинках и в некоторых депрессиях на самом плато и выносят огромное количество растворенных веществ.
Бдиный методический подход к изучению всех миграционных процессов, должен заключаться также в применении одинаковых показателей при независимом анализе каждого из миграционных процессов, в единых принципах расчета их количественных характеристик. Для обеспечения возможности сопоставления различных процессов необходимо использовать единые принципы как районирования территории по количественным характеристикам и проявлению этих процессов, так и по их картографическому изображению. Можно предложить следующие принципы районирования территории по условиям действия природных процессов региональной миграции вещества (табл.1,2).
Естественно, что эти принципы должны быть в дальнейшем детализированы. Так, например, районирование Земли по условиям атмосферного переноса вещества должно быть предметом специального рассмотрения. В частности, по-видимому целесообразно выделить два типа бассейнов атмосферного переноса: с переменным и постоянным направлением стока (Глазовский,1976). Для выделения бассейном атмосферного переноса вещества мы предлагаем (табл.1) строить специальные карты энергетической результирующей ветра, которые позволят провести своеобразные "атморазделы" переноса вещества,а на основании сопоставления с ландшафтной характеристикой прилегающих районов - выделить и области наиболее интенсивного накопления вещества, переносимого через атмосферу.
На картах подземного стока растворенных веществ в качестве дополнительной информации целесообразно показывать механизм разгрузки подземных вод (в региональных дренах,по литологическим окнам, ао разломам,путем перетекания через слабопроницаемую кровлю и т.д.), участки наиболее интенсивного влияния подземного стока,области существенного привноса твердого вещества подземными водами (районы рязевого вулканизма). Дальнейшая детализация районирования должна 5ать проведена для каждого из процессов. Подобные принципы могут 5ыть использованы и при изучении других процессов миграции вещест-їа - твердого речного стока, техногенной миграции и т.д.
Использование предложенных принципов позволяет построить се-)ию карт, на которых будут отображаться условия и особенности дей-ітвия каждого миграционного процесса. На основании этих частных ;арт можно построить результирующую карту общего баланса вещества, снованную на тех же принципах (табл.2).
Пространственное и количественное соотношение ионного глубокого подземного стока с другими миграционными процессами
Вместе с тем, разгрузка артезианских вод чаще происходит не непосредственно на поверхность земли, а в горизонт грунтовых вод. Поэтому, к сожалению, применить такой простейший метод учета солей, приносимых артезианскими водами можно довольно редко. Обычно приходится использовать различные расчетные метода.
В настоящей работе при региональных расчетах в основном использовался гидрогеодинамико-гдцрогеохимический метод. Использование этого метода, как и использование любого другого расчетного метода в естествознании, предполагает определенную схематизацию природной обстановки и принятие некоторых допущений. В данном случае принято два основных допущения: В разрезе большинства артезианских бассейнов выделяются несколько водоносных комплексов,разделенных слабопроницаемыми отложениями. Разгрузка подземных вод происходит основном,путем перетекания вод нижележащего комплекса в вышележащий..Поэтому в данной работе часто проводился расчет выноса растворенных веществ с подземными водами при разгрузке вод лишь первого от поверхности водонапорного комплекса,так как эта разгрузка как по водному объему, так и по составу и количеству растворенных веществ интегрирует разгрузку вод нижележащих водоносных: комплексов. Некоторая часть вод нижележащих комплексов,разгружающаяся по разломам непосредственно в ландшафт (на поверхность земли или в горизонт грунтовых вод) при этом не учитывалась. Вместе с тем,эта доля в региональном плане невелика,кроме того,ее недоучет лишь несколько приуменьшает общие количественные оценки ландшафтно-геохимического значения глубокого подземного стока. Поскольку в настоящей работе,как считает автор, удалось показать важную лавдшафтно-геохимическую роль глубокого подземного стока даже без учета этой непосредственной разгрузки. Отвод нижних горизонтов, то ее неучет не влияет на основные выводы.
Второе допущение связано с тем,что из-за недостаточного количества фактических литолого-геохимических данных в настоящее время во многих случаях нельзя количественно оценить изменение состава разгружающихся напорных вод через породы, перекрывающие водоносный комплекс. Поэтому часто можно сделать лишь качественный анализ процесса катагенеза. Процессы катагенеза чаще всего сопровождаются осаждением карбонатов и сульфатов кальция, реже - гидроокислов железа и некоторых микроэлементов. Вместе с тем, как это будет показано ниже, подземный сток С03, НСОд, кальция, железа рассчитанный без учета катагенеза все равно намного меньше, чем миграция этих компонентов другими миграционными потоками. Поэтому недоучет катагенеза не изменяет существа выводов в отношении подземного стока этих компонентов; Конкретные же примеры катагенеза в настоящей работе рассмотрены-.
На рассматриваемой территории было выделено свыше расчетных участков, для каждого из которых было рассчитано количество выносимых из ландшафта или же привносимых в ландшафт растворенных компонентов, а также модули этого выноса или привноса. На основании этих расчетов составлена карта геохимического взаимодействия глубокого подземного стока и ландшафтной оболочки.
Прииртышский бассейн представляет собой юго-восточную часть огромного Западно-Сибирского артезианского бассейна. В Прииртыш-ском бассейне можно выделить два водоносных комплексам которых, происходит региональный подземный сток - олигоценовый и меловой. Особенно важное значение имеет мощный меловой водоносный комплекс, сложенный хорошо проницаемыми отложениями. По.современным представлениям. (Всеволожский, 1968; Михайлова и.др.,1963; Мухамеджанов и др.,1965; Мухамеджанов,1971; Есенов и др.,1973; Бурова и др., 1972) основные области питания Прииртышского бассейна приурочены к складчатому обрамлению и юго-восточной периферии Западно-Сибирской низменности. Как показали исследования гидрогеологов,наиболее интенсивное питание региональных водоносных комплексов происходит в районе ленточных "боровых" песков в Семипалатинском Прииртышье и на юге Кулунды, где литология отложений благоприятствует значительной инфильтрации атмосферных осадков (рис.4).
Абсолютные величины питания» приводимые гидрогеологами, несколько отличаются друг от.друга. Так, по мнению Ш.-Е.Есенова и его соавторов (Есенов и др.,1973) в меловой водоносный комплекс вобласти питания, приуроченной к боровым пескам, поступает 40-45 м3 вода в секунду (1,2-1,5 км3 в год). По данным С.М.Мухамеджано-ва (1971) величина такого питания составляет 37,7 м3/с, а с учетом питания верхнепалеогеновых горизонтов - 47,2.м3/с (т.е. 1,2 и 1,5 км3.в,год соответственно). По расчетам В.А.Всеволожского (1965), Н.Н.Буровой,В.А.Всеволожского и В.Й.Дюнина (1973) величина инфильтрационного питания вод глубокого подземного стока мелового комплекса в этом.районе (Алей-йртыш-Кулундинское междуречье) составляет 22 м3/с, т.е. около 0,7 км3/год, что соответствует среднему модулю питания (при площади области питания в 31250 ккг) в 22 10 м км2 В ГОД. В Казахстанской части боровых песков этот модуль составляет 28 10 м3/киг в год.
Региональные проявления в ландшафтах глубокого подземного стока растворенных веществ
В предгорных районах Киргизского Алатау и Кендыктас происходит увеличение содержания в подземных водах ионов хлора, сульфата и натрия, но в целом минерализация вод небольшая (табл.34). В предгорьях Каратау встречаются воды самой разной минерализации, от пресных до соленых, но резко преобладают,пресные воды.гидро-карбо-натно-натриевого - содового состава. - Как .показали БШїРопот и М.Ш Ишанкулов.(Ропот,1973; Ишанкулов,Ропот,1978) важнейшим.фактором содообразования в этом районе является: поступление углеводородов и углекислоты из газоносных антиклинальных структур.
Существенно, хуже условия формирования подземного стока в других районах1. В Чу-Илийских горах (район 9) средний модуль подземного стока составляет 0,15.л/сек с таг (Формирование . .,1973), а в.горах Жельтау (район 10), Южная часть Казахского мелкосопочника модуль общего подземного стока составляет,0,2 л/сек. с км2 (Формирование .5. ,1970), а глубокий около 0,02 л/сек с ккг; В Чу-Илийских горах подземные воды имеют невысокую минерализацию-, но относитель-. зо повышенное содержание сульфатов. Значительно более минерализованы имеющие хлоридно-натриевый состав подземные воды Жельтау.
На большей части плато Бетпакдала не происходит регионального юдземного стока; Восточная часть Бетпакдалы сложена дислоцирован-шми палеозойскими породами в которых области питания и разгрузки юдземных вод крайне трудно выделить всдедствии равнинности территории; Эта часть Бетпакдалы отнесена к областям местного подземного стока; В западной части плато на поверхности широко распространены палеогеновые глины, которые залегают гипсометрически выше палеогеновых и меловых водоносных комплексов, поэтому в районе распространения палеогеновых глин, не происходит питания или разгрузки подземных вод этих комплексов Некоторый подземный сток в Чу-Сарысуйскую депрессию происходит с южных склонов Улутау (район 16). Общие модули подземного стока.в.этом районе составляют от 0,3 до I л/сек с квг.(Формирование W , 1970). Поскольку в Казахском мелкосопочнике доля глубокого подземного стока составляет около 1055, то, следовательно, модуль глубокого стока равен 0,08 л/сек с гаг. Эти воды подпитывают прилегающие к мелкосопочнику меловые отложения. Воды Улутау пресные, чаще всего гидрокарбонатно-натриевого состава.
В области выхода на поверхность меловых отложений (район 17) происходит основное питание мелового водоносного комплекса. Модуль питания составляет 0,15-0,2 л/сек с км2 (Формирование.;..,1970; Гидрогеология СССР, т.36,1970). При расчете принят модуль литания в 0,15 л/сек с.км2 : Кроме того, питание мелового комплекса происходит в долине р.Сарысу, где на протяжении 100 км река прорезает меловые отложения, и где фиксируются потери.русловых ВОД, ИЗ КОТОт рых на питание мелового.комплекса идет около 0,6 я/сек на I пог.км долины (Формирование...,1973). Подземные воды меловых отложений в области питания имеют минерализацию от І до 3 г/л и хлоридно- или сульфатно-натриевый состав.
Разгрузка подземных вод в восточной.части бассейна происходит на предгорной равнине между шлейфом конусов,выноса и песками ЭДуюнкумы (район 19). Здесь разгружаются воды, поступающие по четвертичным и неогеновым отложениям , а также по разломам в складчатом фундаменте со стороны предгорий Киргизского Алатау и гор Кенднктас (районы 1-8). Лишь.очень небольшая часть подземного потока (около 2,6-4,7 м3/сек), со стороны гор движется далее на север (в район 20) к пескам ИІуюнкум (Формирование # ,1973). Вся толща четвертичных и неогеновых отложений, слагающих Чуйскую долину и предгорную равнину Киргизского хребта и гор Кендыктас представляет собой переслаивающиеся галечники, пески и глины. Распределение водопроницаемых и слабопроницаемых отложений как по площади, так и по разрезу имеет очень сложный характеру поэтому в.целом региональный подземный поток является напорно-безнапорным. Доля напорных вод настолько велика, что существенно осложняет проведение мелиоративных мероприятий (Душов,1978). Минерализация и состав вод в этой области принят такой же, как и в районах 4-6
Чу-Сарысуйская депрессия разделена Уланбель-Таласским поднятием на две. части и, соответственно, на две области разгрузки подземных вод - восточную (район 20) и Западную (районы 21,22).
В восточной части происходит разгрузка подземных-вод поступа ющих по четвертичным, неогеновым и, в меньшей степени, до палеоге новым водоносным горизонтам, а также по разломам в складчатом фун даменте со стороны С-В Каратау-(районы II и 13), Жельтау (район. 10), Чу-Идийских гор (район 9), а также, как было отмечено выше, небольшого количества вод движущихся с юга и не разгрузившихся на предгорной равнине Киргизского Алатау. Подземные воды в этом район не разгрузки имеют различный состав.и минерализацию от I до 5 г/л. Средний состав показан в таблице 34. В средней части дельты р.Чу и в центральной части Муюнкумов-(район.21). происходит разгрузка артезианских вод палеогенового водоносного комплекса. Восточнее, в низовьях рек Чу и Сарнсу, а так-ке в Арысской котловине распространены водоносные отложения как палеогена, так и мела, поэтому в этих районах (22 и 23) разгружаются воды как палеогенового, так и мелового комплексов. Наконец, во впадине Еаракоин и в других небольших котловинах северо-западной части бассейна в области выхода на поверхность меловых отложений происходит частичная разгрузка подземных вод мелового комплекса. Поскольку изученность этой части бассейна не позволяет детально дифференцировать разгрузку подземных вод по отдельным участкам, при расчете было принято, что разгрузка вод медового комплекса происходит с одинаковой интенсивностью (модулями), во всех районах области разгрузки этого комплекса (районы 22,23,24), а подземных вод палеогенового комплекса - в районах 21,22 и 23.
