Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Геолого-гидрогеологйческая характеристика исследуемой территории
1.1. Геологическое строение 10
1.2 Подземные воды. Зона активного водообмена 19
Глава 2. Общие сведения о водо обильности пород и принципы вбщеления водообильных зон 43
2-І Водообильность пород 44
2-2 Выделение водообильных зон 55
Глава 3. Генезис водообильных зон : 82
3.1. Условия и факторы образования 82
3-2 Механизм образования водообильных зон . 100
5 3.3 Закономерности циркуляции и накопления подземных вод в водообильных зонах 147
3.4. Химический состав подземных вод водообильных зон 156
Глава 4. Классификация водообильнш зон 170
4.1. Понятие "водообильная зона" 170
4.2 Классификация водообильных зон 174
Заключение 198
Литература 206
- Подземные воды. Зона активного водообмена
- Выделение водообильных зон
- Механизм образования водообильных зон
- Классификация водообильных зон
Введение к работе
В последние годы в связи с загрязнением поверхностных вод промышленными и бытовыми стоками во всем мире все большее значение в качестве источника водоснабжения приобретают подземные воды. Это характерно и для Советского Союза, В СССР для хо -зяйственных и производственных нужд около 82-84 воды забира-ется из поверхностных водотоков и водоёмов, а остальные 16-18 обеспечиваются за счет подземных вод. Существенно, однако, подчеркнуть, что в настоящее время наметилась тенденция резкого увеличения использования подземных вод. Это обстоятельство вызвано как наиболее высоким их качеством, так и большей надежностью в санитарном отношении (Климентов, Богданов, 1977), И эта тенденция будет все более возрастать в связи с освоением новых территорий, развитием промышленного потенциала страны, дальнейшим развитием сельского хозяйства, строительством но -вых городов и поселков. Поэтому очень важно знание закономерностей распространения подземных вод в пространстве, количественно-качественная оценка их ресурсов (Пиннекер, 1980). Зная эти закономерности, можно целенаправленно вести поиск подземных вод для целей водоснабжения, более правильно и эффективно организовать борьбу с их нежелательными проявлениями.
Планирование дальнейшего развития промышленности и сельского хозяйства Среднего Урала и Приуралья при существующем интенсивном водозаборе и сложных гидрогеологических условиях (карст, подток соленых вод и др.) выдвигает вопросы об оценке ресурсов пресных подземных вод для развития существующего водоснабжения и поиска новых месторождений также на первый план (Всеволожский, Шматин, 1975).
Основой для изучения этих закономерностей в первую очередь являются результаты гидрогеологической съемки, проводимой на территории Пермской области с 1953 г.
Гидрогеологическая съемка, как важнейший вид региональных гидрогеологических исследований, решает целый комплекс задач, из которых наибольшее значение с практической точки зрения имеет характеристика водообильности основных типов пород и оценка территории как по возможности использования подземных вод, так и по влиянию на условия разработки месторождений полезных ископаемых, строительство и т.д. (Рябчен-ков, 1968).
Для целенаправленного проведения поисково-разведочных на воду работ по результатам съемки выделяются перспективные участки, обладающие повышенной водообильностью по сравнению с окружающими территориями, которые уральскими гидрогеологами называются "водообильными зонами". Основоположником их выделения на Урале является Н.Д.Буданов (1957, 1959, 1964, 1970), который не только обратил внимание гидрогеологов на эти природные объекты, но и решил некоторые вопросы их происхождения. Дальнейшее развитие изучение этого вопроса по -лучило в работах Л.А.Шимановского (1958, 1964, 1968, 1975 и др.), И.А.Печеркина (I960, 1966, 1969, 1983 и др.), И.А.Ши-мановской (1970, 1971), Г.К.Михайлова (I960, 1962, 1966 и др.)! Е.А.Иконникова (1976, 1982 и др.), Г.П.Верхоланцева (1971) и др. авторов.
В настоящее время на территории Пермской области в ходе гидрогеологической съемки и различного рода тематических работ выделено более 500 водообильных зон. Но в целом эффективность от их выделения для последующих поисковых и разве -
дочных на воду работ низка. Так, по данным Р.К.Рязанова (1983), из 38 месторождений подземных вод, разведанных на территории области, лишь пять приурочены к водообильным зонам. Это связано со слабым знанием закономерностей их пространственного размещения, размеров, формы, слабым знанием о ресурсах подземных вод в них и т.д. Все это в свою очередь обусловлено недостаточными знаниями условий,факторов, механизма их образования, их генезиса.
Территория Пермской области, располагающаяся в пределах восточной окраины Русской платформы, Предуральского прогиба и складчатого Урала, ее хорошая гидрогеологическая изученность, а также многолетний опыт выделения здесь участков повышенной водообильности представляется идеальной для всестороннего изучения объекта исследований и выявления общих закономерностей.
В диссертации использованы данные по 2125 источникам, 333 гидрогеологическим скважинам, 342 химическим анализам подземных вод, более 50 рентгеноструктурным анализам горных пород, фондовые материалы гидрогеологических съемок за 30-летний период,материалы гидрогеологических наблюдений,полученные экспедициями лаборатории гидрогеологии при кафедре динамической геологии и гидрогеологии Пермского университета более чем за 15-летний период,в которых автор принимал непосредственное участие с 1975 по Ї984 гг.,а также литературные источники советских и зарубежных авторов.
Изучение данной проблемы автором проводилось в соответствии с координационным планом ГКНТ при Совмине СССР, в рамках комплексной программы Минвуза РСФСР "Человек и окружающая среда" № 01830080898.
Цель работы - выяснение общих закономерностей формирования водообильных зон в различных геолого-структурных обстановках, их пространственного размещения и прогноз на их основе распространения водообильных зон в районах, сходных по геологическому, структурно-тектоническому строению и гидрогеологическим условиям с исследуемой территорией.
Основные задачи исследований. Результаты многолетних исследований и накопленный обширный фактический материал позволяют в настоящей работе решить ряд вопросов:
во-первых, установить генезис водообильных зон в различных геолого-струнтурных обстановках;
во-вторых, выяснить закономерности их пространственного размещения в пределах исследуемой территории;
в-третьих, выработать единый подход к выделению водообильных зон.
Научная новизна работы. Предшествующие работы по изучению водообильных зон касались главным образом отдельных районов Пермской области и основывались исключительно на местном материале. Работы эти носили либо общий, описательный характер, либо были посвящены частным сторонам явле -ния. Обобщающие работы J1.А.Шимановского (1975), В.А.Шерстнева CIS8I), И.А.Печеркина и В.А.Шерстнева (1983) по данному вопросу раскрывали условия образования зон и в значительной степени посвящены их типизации.
Автором проведено комплексное исследование водообильных зон Пермской области, что позволило в полной мере раскрыть их генезис. В работе впервые показана роль экзогенных процессов и деятельности человека в образовании водообильных зон,
произведено районирование территории Пермской области по условиям их образования, выявлен механизм формирования зон в различных геолого-структурных обстановках и условиях. Тщательное изучение генезиса водообильных зон, в свою очередь, позволило установить закономерности их пространственного размещения.Сложным, и с практической точки зрения интересным, является вопрос выделения водообильных зон. Автором систематизированы все известные в настоящее время способы выделения зон, применяемые как в нашей стране, так и за рубежом, раскрыты принципы выделения, заложенные в этих способах, и обоснована необходимость историко-геологического подхода к их выделению. Автором разработана методика выделения перспективных участков для разведочных на воду работ, которая может быть применена на стадии гидрогеологической съемки.
Предложена новая генетическая классификация водообильных зон Пермской области и произведена их типизация. В процессе обработки материалов широко применялись методы математической статистики, расчеты напряженного состояния пород на ЭВМ ЕС-1030. Основные защищаемые положения:
генезис водообильных зон;
историко-геологический принцип их выделения. Практическая ценность работы.
Проведенные исследования являются существенным вкладом в изучение гидрогеологии Пермской области, в познание закономерностей размещения ресурсов подземных вод. Кроме того, эти исследования позволяют наиболее точно представить генезис водообильных зон, что, в свою очередь, позволяет осуществлять их прогноз на территориях,сходных по геологическому, струк-
- 8 -турно-тектоническому строению и гидрогеологическим условиям с исследуемым районом. Установленные закономерности в пространственном размещении водообильных зон позволяют более целенаправленно вести поиск месторождений подземных вод, предупреждать прорывы вод в горные выработки, более полно оценивать инженерно-геологические условия-территорий, целенаправленно проводить каретологические исследования. В ходе исследований было установлено, что образование водообильных зон в платформенной части Пермской области тесно связано с разломами фундамента, по которым происходят новейшие тектонические движения, что в свою очередь позволяет прогнозировать или подтверждать наличие таких разломов на других территориях.
Реализация работы. Материалы исследований и часть практических рекомендаций внедрены в институте "Пермгипроводхоз11, в Лаборатории комплексных исследований водохранилищ Естественно-научного института Пермского государственного университета им.А.М.Горького,, в тресте "Перм-нефтегеофизика" объединения "Пермнефть".
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на Уральской конференции "Человек и биосфера" (Свердловск, 1973 г.), Всесоюзном научно-исследовательском совещании "Мероприятия по повышению устойчивости земляного полотна в карстовых районах БАМ и другие вопросы карстоведения" (Красноярск, 1977 г.), научно-техническом семинаре "Проблемы исследований побережий водохранилищ в связи с их освоением для целей строительства и других нужд народного хозяйства" (Пермь, 1977 г.), научно-техническом совещании "Инженерная геология Западного Урала"(Пермь,
1982 г.), I Всесоюзном карстово-спелеологическом совещании (Симферополь, 1982 г.), Всесоюзном совещании по подземным водам востока СССР (Иркутск, 1982 г.), УШ Уральской конференции молодых геологов и геофизиков Урала (Свердловск, 1983 г.), Всеуральском научно-координационном совещании по рациональному использованию и охране подземных вод Урала и сопредельных регионов (Свердловск, 1983 г.), научно-техническом совещании "Минеральные ресурсы Западного Урала и их народно-хозяйственное значение" (Пермь, 1983 г.)» четвертой годичной конференции "Геология и минерально-сырьевые ресурсы Западно-Сибирской плиты и ее складчатого обрамления" (Тюмень, 1983 г.), IX научно-технической конференции молодых ученых и специалистов (Пермь, 1983 г.), УІ Всесоюзной конференции "Проблемы мелиоративной географии" (Пермь, 1983 г.)* семинаре "Проблемы инженерной геологии Урала" (Пермь, 1984 г.)*» научно-техническом совещании "Методы геологических исследований" (Пермь, 1984 г.)і а также на постоянно действующем семинаре кафедры гидрогеологии Ленинградского горного института в декабре 1983 г. и ежегодных научных конференциях геологического факультета Пермского госуниверситета.
По теме диссертации опубликовано 15 работ. Результаты исследований отражены в 5 отчетах лаборатории гидрогеологии при кафедре динамической геологии и гидрогеологии Пермского госуниверситета.
Таблицы и рисунки, приведенные в работе без указания авторства, принадлежат диссертанту.
Подземные воды. Зона активного водообмена
В соответствии со структурно-геологическим строением западная часть территории области входит в систему русских артезианских бассейнов и принадлежит восточной окраине; Восточ-но-Русского артезианского бассейна.
Для этого бассейна I порядка характерны платформенные условия формирования подземных вод, этажное расположение водоносных горизонтов и комплексов, наличие выдержанных региональных водоупоров, четкая гидрохимическая вертикальная зональность. По условиям взаимосвязи водоносных горизонтов и комплексов с поверхностью в пределах бассейна выделяют две гидродинамические зоны: верхнюю, в которую входят все горизонты и комплексы пермских отложений, в той или иной мере -связанные с поверхностью, и нижнюю, включающую все более древние горизонты и комплексы, которые практически утратили связь с поверхностью и характеризуются застойным режимом (Гидрогеология СССР, том ХІУ).
В верхней гидродинамической зоне, где геологические структуры оказывают существенное влияние на гидрогеологические условия, выделяют три бассейна второго порядка: восточная окраина Волго-Камского артезианского бассейна, Предураль-ский артезианский бассейн и раскрытый бассейн трещинно-кар-стовых вод Пермеко-Башкирского свода. Восточная часть территории области входит в Уральскую систему бассейнов грунтовых вод зон трещиноватости (рис.2,3). Распространение подземных вод в этой системе бассейнов имеет черты, типичные для регионов геосинклинального развития. Подземные воды приурочены либо к зонам региональной трещино ватости, образовавшейся под воздействием физико-механического вьюетривания и химического пород до глубины 30-50 иногда 100 и более метров, либо к зонам линейным, связанным с тектонической трещиноватостью, с глубоким выветриванием пород по контактам литогенетически разнородных толщ, в местах жильных внедрений и других ослабленных участках, мощностью до 150-200 м.
Подземные воды зон трещиноватости обычно гидравлически взаимосвязаны, имеют безнапорный характер. Вертикальная гидрохимическая зональность отсутствует, а по площади проявляется в соответствии со сменой климатических и ландшафтных зон, а также литологического состава водовмещающих пород.
Бассейны второго порядка: Ij - восточная окраина Волго-Камско-го артезианского бассейна; Ig - Предуральский артезианский бассейн; 1 - раскрытый бассейн трещинно-карстовых вод Перм-ско-Башкирского свода; IIj - бассейны грунтовых вод зон трещиноватости в породах верхнего и среднего палеозоя Западно-Уральской зоны складчатости; Ilg - бассейны грунтовых вод зон трепановатости в породах нижнего палеозоя и протерозоя Центрально-Уральского поднятия. заметное влияние на условия накопления, циркуляции и стока подземных вод, выделяют следующие системы бассейнов зон трещино-ватости второго порядка: бассейны грунтовых вод зон трещинова-тости в породах верхнего и среднего палеозоя Западно-Уральской зоны складчатости и бассейны грунтовых вод зон трещиноватости в породах нижнего палеозоя и протерозоя Центрально-Уральского поднятия (Гидрогеология СССР, т.ХІУ).
В пределах выделенных бассейнов второго порядка стратиграфические водоносные горизонты и комплексы верхней гидродинамической зоны оказываются приуроченными либо к одним структурам, например, татарский и белебеевский водоносный комплексы, где они имеют определенный литологический состав и условия водоносности, либо к различным, например, Соликамский, в которых их литологический состав и условия водоносности резко меняются. Эта особенность позволяет одновременно с характеристикой водоносных горизонтов и комплексов осветить гидрогеологию структуры в целом. При характеристике водоносных комплексов (рис.3, табл.1, 2, 3) нами приняты порядок наименования и индексации, предложенные Л.А.Шимановским и И.А.Шимановской (1973). В соответствии с литологический составом и физико-механическими свойствами пород в четвертичных аллювиальных, элювиально-делювиальных и флювиогляциальных отложениях содержатся поровые грунтовые воды, в дочетвертичных - трещинно-грунтовые, трещинно-пластовые, трещинные и карстовые (Шимановский, Ми -хайлов, Шимановская, 1967). На характер отложений и развитие того или иного типа вод оказывают значительное влияние структурные особенности территории.
Выделение водообильных зон
Основоположником выделения и изучения участков повышенной водообильности пород на Урале и в Предуралье является Н.Д.Буданов (1959, 1964, 1970). Им водообильные зоны выделялись в зависимости от эксплуатационных ресурсов и тектонических условий территории. В Пермской области таким образом было выделено 50 зон, которые в ходе гидрогеологической съемки были частично подтверждены. Часть же зон либо не была подтверждена, либо их пространственное положение значительно изменено.
В настоящее время при гидрогеологическом картировании и тематических работах применяются разнообразные методы выделения зон: гидрогеологические, геофизические, геоморфологические, тектонические, гидрогеохимические, а также различного рода моделирование. Точное установление местоположения водообильных зон имеет важное значение для изучения условий, факторов образования, генезиса и в конечном итоге их использования.
Наиболее распространенным является выделение зон по родникам. При этом к водообильным относятся участки с аномально высокими их значениями на исследуемой территории. К сожалению, часто это делается без учета особенностей литологического состава водовмещающих толщ, тектонических, геоморфологических и др. условий. Такой упрощенный подход, к тому же без четко выработанных критериев оценки водообильности пород, неизбежно приводит и к существенным различиям в картировании зон. Раз -ные исследователи для одной и той же территории зачастую выде - 56 ляют неодинаковое количество зон, да и пространственное положение их различно (рис.8).
При выделении водообильных зон по скважинам важное значение имеет равномерное размещение их по площади исследуемого участка, густота сети, однотипность их,оборудования и т.д. ( Robinson , 1981), что может быть в полной мере осуществлено лишь на небольших территориях. Примером такого решения вопроса являются исследования Хортмута Кошеля и Вольфганга Лилиха (1975). Ими по данным опробования скважин, при одинаковом понижении в них уровня воды, с применением формулы Тейса построены карты равных дебитов для участка Северо-Германской низменности, на которых границы зон повышенной водообильности установлены однозначно. К сожалению, для больших территорий этот эффективный способ выделения зон неприменим по экономическим соображениям.
С наибольшим успехом в настоящее время для выделения зон используется такой показатель, как модуль подземного стока, с помощью которого хорошо характеризовать значительные площади. По модулю подземного стока водообильные зоны выделяются Г.К. Михайловым (I960, 1962, 1964, 1965, 1971, 1975), И.М.Тюриной (1974, 1975), Б.А. Булдаковым (1971) и др.
Для определения модуля подземного стока по результатам гидрометрических замеров на соответствующих постах выбираются небольшие водотоки с меженным расходом 1-1,5 м/с (Михайлов, 1964). Производится матстатистическая обработка материалов. Анализ особенностей подземного стока при правильном расчете фоновых гидрогеологических показателей дает возможность объективно оценить структурно-геологическую обстановку (Михайлов, 1964) и выделять водообильные зоны. Б комплексе с модулем под - 57 Рис.8. Водообильные зоны в долине р.Боровйцы, выделенные а) Г.Н.Беляевым б)В.И.Мошковским. I - линия изогипс, 2 - водообильные зоны, 3 - участки интенсивного дренирования, 4 - источник (справа дебит, л/с), 5 - скважина (справа в числителе дебит л/с , в знаменателе - понижение). -земного стока для выделения водообильньк зон используются такие показатели как коэффициент концентрации подземного стока, максимальный коэффициент и удельные водопритоки в дрены. Недостатком этого способа является невозможность установления деталей строения выявленных структур (Максимович, 1965) и положения водообильньк зон на их площади. Среди геофизических методов для установления водообиль-ных зон наиболее широко применяется электроразведка, теория которой разработана в трудах А.А.Петровского, Б.А.Фока, А.Н. Тихонова, В.Р.Бурсиана, Л.М.Альнина, А.И.Заборовского, СМ. Шейнмана, И.М.Блоха, А.С.Семенова, С.Г.Комарова, А.К.Хмелевско-го и др. (Новиков, I9BI). В основе этого способа лежит способность воды понижать электрическое сопротивление горных пород. Так, Е.Л.Новиковым и М.С.Газизовым (1980) установлено, что для скальных пород (известняки, уголь) электрическое сопротивление уменьшается от 1200—1000 до 60-40 ом.м при изменении влажности от 3-4 до 8-12%, для рыхлых несвязных (пески) соответственно от 2000-1800 до 60-30 ом.м и влажности от 6-Ю до 18-24%, а для мягких связанных (глины, суглинки) от 400-300 до 30-20 ом.м и влажности от 12-16 до 28-36%. Водообильные зоны устанавливаются по аномалиям кажущихся сопротивлений р . Способ является весьма перспективным, но применяется чаще всего для подтверждения зон, установленных другими методами. Б настоящее время только для Подмосковного угольного бассейна разработаны критерии выделения водообильных зон методом ВЭЗ (Новиков, 1981). В Пермской области такие целенаправленные рабо - 59 ты не проводились. В Японии по данным журнала"Тесітосі аі; "разработан способ поиска водообильных зон, основанный на измерении гамма-излучения пород. В соответствии с предпосылкой, положенной в основу данного способа, в зонах максимальной трещиноватості интенсивность гамма-излучения существенно возрастает, что связано с локальными тектоническими процессами и повышенным содержанием радиоактивных веществ в трещинных водах. Выделенные таким способом перспективные на воду участки были подтверждены пробным бурением.
Все большее распространение для выделения водообильных зон получает инфракрасная съемка. Методика гидрогеологического районирования и оценка ресурсов подземных вод по данным ИК-съемки широко и подробно освещена в работах Р.Г.Джамало-ва и Ю.Л.Объедкова (1979), Б.В.Шилина, Н.А.Гусева и Е.Я.Ка-риженского (1971), Avias И др. (1976) , Boettsher , Haralick (1977), Leveque и др. (1972), Arnaud (1973) и многих других.
Для выделения водообильных зон могут быть использованы и сейсмоакустические данные, полученные с помощью ультразвукового каротажа (Мамонтов, Локтина, 1981) и другие физические показатели, применяемые для изучения различных свойств горных пород.
Геоморфологические способы выделения водообильных зон также довольно разнообразны. Они базируются как на анализе картографического материала, так и на натурных наблюдениях. Паризеком и Лейманом было подмечено, что зоны сильно дробленых пород, содержащие значительные количества подземных вод, отражают их присутствие на поверхности в виде ложбин, -прямых участков долин, линиям растительности и изменениям в оттенке почв (рис.9). Нахождение таких "следов1? подземных вод производится по аэро- и космическим материалам с последующими полевыми работами И пробным бурением ( Sharpe t Parisoh , 1979).
Выделение водообильных зон таким способом нашло широкое распространение как у нас в стране, так и за рубежом. Оно довольно подробно освещено в работах И.Н.Федонкиной (1976), Н.А.Огильви и др. (1976), А.Я.Смирнова и Г.И.Раскатова (1976), Б.И.Полтавченко и Т.Ш.Умурзакова (1977), Л.Г.Соколовской и М.Т.Илюшина (1982), В.В.Аристова и др. (1977), А.В.Садова (1977), А.В.Садова и А.Л.Ревзон (1979), В.И.Островского и А.В. Садова (1979), И.М.Мелькановицкого и А.В.Садова (1979), Р.Г. Джамалова, И.С.Зекцера, Ю.Л.Объедкова (1977), Р.Г.Джамалова и Ю.Л.Объедкова (1980), Reul (1973), Tyler (1981) и многих других исследователей. Кроме того выделение водообильных зон производится с помощью морфоструктурного анализа (Кузнецов, 1982) и др. геоморфологическим данным.
Механизм образования водообильных зон
Под механизмом образования водообильных зон понимается процесс формирования в водоносных комплексах участков повышенной трещиноватости и пористости. Образование таких участков в первую очередь происходит в местах активного проявления новейших тектонических движений (Михайлов, 1964, 1966, IS75; Шимановский» 1964, 1975; Буданов, 1959; Тюрина, IS74; Иконников» 1976 и др.), носящих на территории области неравномерно-глыбовый (блоковый) характер (Буданов, 1964, Трифонов, 1969 и др.). Эти движения являются главным образом унаследованными, т.е, сохраняют черты предыдущих эпох тектонического развития. Интенсивность их в различных частях территории области также различна (рис,20). Б силу этих причин происходящее под воздействием тектонических сил образование водообильных зон в различных геолого-структурных обстановках отлично одно от другого. В платформенной части области и в прогибе неравномерно-блоковые движения земной коры, которые происходят по древним разломам кристаллического фундамента ведут к глыбовой складчатости и формированию брахиантиклиналей, куполов w валов, имеющих различную высоту, простирание и форму. Как установлено исследованиями А.И.Печеркина, Г.Б.Болотова,В.Н. Катаева, А.В.Маклашина (1982), нормальные и касательные напряжения, возникающие в ходе формирования этих структур, распределены по их площади сложным образом (рис.21,22).
Б целом наибольшие растягивающие напряжения характерны для центральных частей поднятий, а скалывающие - для крыльев, но по короткой оси структур происходит наложение нормальных и тангенциальных сил, что ведет к ускоренному росту трещинных зон и к образованию водообильных зон (рис.23).
Таково происхождение водообильных зон, развитых в бортах Краснокамско-Полазненского, Каменноложжого, Лобановско-го, Тулуыбаоско-Тисовского и др. валов.
Это же характерно для складок более низких порядков -брахиантиклиналей и куполов, что установлено для платформенной части и прогиба работами Е.А.Иконникова (1976) и гидрогеологической съемкой.
Более сложным является механизм образования водообильных зон в условиях соляных структур, изучавшийся нами на территории Верхнекамского месторождения калийных солей.
В этом районе амплитуда новейших тектонических движений по В.П.Трифонову (1969) составляет +150 - +200 м, а образование водообильных зон в перекрывающих соли отложениях является результатом взаимодействия тектонических и адвекционных сил. В этих условиях возможны три варианта образования таких зон (рис. 25, 26); а) формирование глыбовой складки в подстилающих соли породах происходит в условиях мульдообразного залегания последних. До преодоления предела текучести соли происходит воздыма-ние территории, ведущее к образованию тектонической трещинова-тости сводовой части поднятия в перекрывающих соли отложениях.
Морфоструктурные элементы по данным аэрокосмической партии ГІЖ "Дермнефть": 2 - депрессии (грабенообразные прогибы), разделяющие морфоструктурные (тектонические) ступени северо-западного простирания: а - крупные, б - средние, в - малые; 3 -морфоструктурные аномалии (поднятия); 4 - системы трещиноватое-ти северо-восточного простирания: а - крупные, б - средние, в -мелкие; 5 - разломы фундамента по данным геофизики; 6 - артин-сконфилипповский водоносный комплекс; 7 - водообильные зоны (цифра - максимальное значение К ); 8 - граница Пермской области.
При преодолении предела текучести происходит отток соли в сторону от центральной части поднятия, который постепенно захватывает все вышележащие слои. Под воздействием сил трения в перекрывающих соли отложениях происходит расширение тектонической и литогенетической трещиноватости, что и ведет к образованию водообильной зоны; б) глыбовая складка образуется при условии горизонтального залегания солей. До преодоления предела текучести солей территория испытывает общее поднятие, мощность соли сокращается, а образование водообильной зоны идет по принципу платформенных локальных структур, т.е. в крыльях. При преодолении, предела текучести под воздействием сил адвекции на крыле тектонического поднятия происходит образование соляного купола, что ведет к усилению трещиноватоети и увеличению тектонических и литогенетических трещин. Б этом случае водообильная зона располагается между осями тектонического и соляного поднятия; в) образование соляного купола происходит между глыбовыми складками. Рост купола приводит к воздыманию перекрывающих отложений, расширению литогенетических трещин в них, формированию экзогенных трещин и образованию водообильной зоны.
В геосинклинальной геолого-структурной обстановке образование водообильных зон происходит в условиях разломов и складок общего смятия. Амплитуда современных тектонических движений достигает +300 - +400 м (Трифонов, 1969). Общее сводовое поднятие Урала имеет сводово-блоновый (сводово-глыбовой) ха -рактер по зонам как относительно молодых, так и омоложенных древних разломов (Варсанофьева, 1932).
Классификация водообильных зон
Первая классификация водообильных зон была предпринята Н.Д.Будановым в 1964 г. Исходя из того, что "водоносные зоны" являются результатом неравномерно-глыбовых (блоковых) движений земной коры на Урале и их местонахождение соответствует ослабленным "глыбово-подвижным" частям горного сооружения, обычно вдоль границ сопрокосновения разнородных тектонических структур, стратиграфически несогласных или литологически неоднородных толщ в пределах жильных полей и пр., он выделил 3 категории зон: а) Зоны первой категории располагаются в пограничных областях между поясами глубинной сегментации горного сооружения и отличаются наибольшими эксплуатационными ресурсами подземных вод. Здесь большую роль играют трещинно-карстовые воды. Оптимальное понижение уровня по участку каптежа в пределах зон до 75-100 м, а площадь питания подземных вод примерно 75 км . б) Зоны второй категории находятся часто в структурно-геологическом единстве с зонами первой категории. Наряду с этим зоны второй категории преимущественно простираются между меньшими поясами последовательной инверсии. В них меньшую роль имеют трещинно-карстовые воды известняков и большее значение принадлежит трещинным водам в самом различном комплексе осадочных и вулканогенных пород. Оптимальное понижение уровня по участку каптажа составляет 75-100 м, площадь питания достигает 50 км2. в) Зоны третьей категории содержат трещинные воды на окраинах серпентинитовьк залежей в кремнистых сланцах, мраморах» по контактам габбро-диоритов с диабазами, в полосах ли тологически неоднородных пород и пр. Формирование эксплуатационных ресурсов подземных вод происходит при оптимальном снижении уровня до 75 м на площадях питания,не превышающих 25 км2.
Данная классификация водообильных зон носит комплексный характер, учитывает условия и факторы их образования, а также их ресурсы. Но будучи создана для геосинклинальной области, она не применима для платформы и прогиба, где неравномерно-блоковые движения не так ярко выражены, К тому же она не учитывает всего многообразия факторов, формирующих водо-обильные зоны, Б том же 1964 г. Г.К.Михайлов для платформенной части области классифицирует структурные поднятия по стадиям развития, водообильности и направлению подземного стока. Он выделяет три основные стадии гидрогеологического развития при положительных движениях локальных поднятий платформенного типа: I - стадия подвешенных горизонтов трещинно-грунтовых вод; 2 - стадия примерного соответствия мощности зоны вертикальной нисходящей циркуляции подземных вод и глубины местного эрозионного вреза; 3 - стадия субаквальной или подцо-линной разгрузки. По степени водообильности им выделяются 4 группы поднятий: исключительно водообильные с модулем меженного подземно - 176 го стока более 10 л/с,км ; высоко водообильные с Ы_ - 5-Ю л/с-км ; водообильные с 1 - 3-5 л/с,кьг и слабо водообиль-ные с Мд - 3 л/с.км. И, наконец, в зависимости от направления подземного стока выделяются две крупные категории локальных структур: а) поднятия с преобладающим внутренним подземным стоком и б) поднятия с преобладающим внешним подземным стоком. Не являясь классификацией водообильных зон как таковых, тем не менее работа Г.К.Михайлова имела большое значение для понимания роли локальных структур платформенного типа в образовании и пространственном распределении водообильных зон. В 1973 г. появляется классификация водообильных зон, выделенных в ходе гидрогеологической съемки Пермской области, Л.А.Шимановского и В.А.Шерстнева, которая подвела итог почти 20-летних исследований пермских гидрогеологов по этому вопросу. В настоящее время существует классификация водообильных зон Пермской области, предложенная Л.А.Шимановским (1975), являющаяся развитием первой. Им водообильные зоны подразделяются по пространственному положению на группы и подгруппы, по генезису на типы и подтипы, на классы по степени водообильности и дается комплексная классификация водообильных зон (табл.17). Классификация представляется наиболее полной и отражает как генезис зон, так и их морфологию, глубинность и их водные ресурсы.
Классификация - это основной раздел любой естественной науки, первый и важный этап обобщения, она отражает степень изученности рассматриваемых предметов в определенном аспекте (Печеркин, Лечеркин, Каченов, 1980).
Анализируя классификации Н.Л.Буданова, Л.А.Шимановского и Е.Л.Новикова, мы видим, что у авторов нет единого генетического подхода к выделению зон. Так, Н.Д.Буданов в основу разделения зон по категориям кладет тектонические процессы, которые с разной интенсивностью проявляются в разных частях горного сооружения, структурах различного строения и в породах различного диалогического состава. Разделение же водообильных зон на типы Л.А.Шимановским производится в зависимости от условий их образования. Аналогичен подход к генетическому разделению водообильных зон и у Е.Л.Новикова. При этом в классификации Л.А.Шимановского, как и в более ранней Л.А.Шимановского-В.А. Шерстнева, условия образования водообильных зон приняты за факторы. Эта же ошибка существует и в классификации Е.Л.Новикова.
Отсутствие единого генетического подхода к выделению водообильных зон снижает эффективность использования классификаций в практических целях. А отсутствие единой общесоюзной, хотя бы временной,классификации вносит путаниц в картирование зон и снижает возможность применения карт для поисковых и разведочных на воду работ (Шимановский, 1975).
