Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Особенности формирования подземных вод в кайнозойских рифтовых структурах 9
Глава 2. Природные условия формирования подземных вод северо-восточного фланга Байкальской рифтовой зоны 26
2.1. Ландшафтные факторы 31
2.1.1. Орография 31
2.1.2. Гидрография 36
2.1.3. Климат 39
2.1.4. Почвы и растительность 42
2.1.5. Распространение многолетнемерзлых пород 42
2.2. Геолого-структурные условия 48
2.2.1. История геологического развития 48
2.2.2. Характеристика современных геологических структур 54
Глава 3. Структурно — гидрогеологическое районирование и характеристика гидрогеологических структур 62
3.1. Основные типы гидрогеологических структур 63
3.1.1. Гидрогеологические бассейны 63
3.1.2. Гидрогеологические массивы 67
3.1.3. Обводненные разломы 71
3.2. Особенности формирования подземных вод района Северо-Муйского тоннеля БАМ 75
3.2.1. Муяканский бассейн 75
3.2.2. Северо-Муйский массив 79
3.2.3. Приповерхностные и глубокие обводненные разломы 81
Глава 4. Современная обводненность Северо-Муйского тоннеля БАМ 94
4.1. Конструктивные особенности инженерного сооружения 94
4.2. Детальное структурно-гидрогеологическое районирование и гидро-геохимическая типизация 102
Глава 5. Физико-химическое моделирование в структурной гидрогеологии 120
5.1. Моделирование гидрогеохимических процессов 124
5.2. Моделирование процессов формирования состава подземных вод района Северо-Муйского тоннеля 130
5.2.1. Исходные данные для построения модели 131
5.2.2. Модель №1 «подземные воды массивов и приповерхностных разломов» 136
5.2.3. Модель № 2 «подземные воды глубоких разломов» 144
5.3. Моделирование процесса разрушения бетонной обделки 152
5.3.1. Модель №3.1 «бетон - вода» при 14С и 39С 156
5.3.2. Модель № 3.2. «гранит-вода» при 14 С и 39 С 157
Заключение 162
Список литературы 166
Приложения
- Особенности формирования подземных вод в кайнозойских рифтовых структурах
- Характеристика современных геологических структур
- Особенности формирования подземных вод района Северо-Муйского тоннеля БАМ
- Детальное структурно-гидрогеологическое районирование и гидро-геохимическая типизация
Введение к работе
Актуальность работы. Процессы и закономерности формирования подземных вод в рифтовых структурах остаются до настоящего времени слабоизученными. А именно в них по глубоким тектоническим зонам осуществляется обмен веществом между поверхностью Земли и мантией; происходят наиболее существенные геологические процессы: современная вулканическая деятельность, высокая сейсмичность, повышенные значения тепловых потоков и гидротермальная активность. В результате создаются особые структурно-гидрогеологические условия, протекают специфические физико-химические процессы и формируются растворы, не существующие ни в каких других геотектонических обстановках. В последние годы роль флюидного режима в литосфере рассматривается в широком спектре геологических процессов - от геодинамических до гидросферных. Вопросы происхождения флюидов, возможности поступления флюида и воды в земную кору из мантии, количество и состав эндогенной фазы остаются остро дискуссионными.
Выбор северо-восточного фланга Байкальской рифтовой зоны в качестве объекта исследований объясняется приуроченностью к данному региону Северо-Муйского тоннеля (СМТ), сложнейшего участка трассы Байкало-Амурской магистрали (БАМ), который является уникальным объектом для непосредственного изучения процессов формирования подземных вод. Его высокая обводненность термальными и холодными подземными водами, изучение геологических процессов на глубинах свыше 300 м дают богатый фактический материал и большие возможности для исследований. В то же время, именно обводненность является главной проблемой эксплуатации тоннеля, требующей решения.
Цель исследования. Установить процессы и закономерности формирования подземных вод района СМТ, определить особенности распределения водопритоков и выявить причины деструкции бетонной обделки тоннеля.
Основные задачи исследования: 1) Проанализировать историю геологического развития северо-восточного фланга Байкальской рифтовой зоны (БРЗ). 2) Выполнить разномасштабное структурно-гидрогеологическое районирование региона исследований. 3) Провести типизацию подземных вод района СМТ по их составу. 4) Выполнить термодинамическое моделирование процессов формирования подземных вод в различных гидрогеологических структурах. 5) Выявить причины разрушения бетонной обделки тоннеля на термодинамических моделях систем «гранит- вода» и «бетон - вода».
Исходные материалы и вклад автора в решение проблемы. Работа выполнена на базе современного структурно-гидрогеологического анализа с привлечением физико-химического моделирования (программный комплекс «Селектор», разработанный в институте геохимии СО РАН под руководством доктора г.-м.н. Карпова И.К.). В ходе работы автором проводились полевые наземные и подземные исследования в Северо-Муйском тоннеле и разведочно-дренажной штольне, сопровождавшиеся детальными гидрометрическими работами и отбором проб воды, пород и новообразований. Макро- и микрокомпонентный анализы природных вод, в том числе ICP-MS, выполнялись в Институте геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН (Иркутск). Статистическая обработка результатов химических анализов с целью типизации подземных вод района исследований проводилась с использованием программы «Кластер-анализ».
Научная новизна работы заключается в установлении закономерностей формирования подземных вод района и особенностей современной обводненности СМТ; разработке типизации подземных вод по химическому составу, подкрепляющей выполненное детальное структурно-гидрогеологическое районирование; определении роли глубоких разломов в формировании подземных вод и уточнении генезиса термальных трещинно-жильных подземных вод района СМТ, а также выявлении причин неустойчивости бетонной обделки тоннеля на основе результатов имитационного термодинамического моделирования.
Защищаемые положения. 1. В районе Северо-Муйского тоннеля установлено два типа подземных вод, отражающих особенности их генезиса. Первый тип объединяет подземные воды атмосферного происхождения гидрогеологических массивов, бассейнов и приповерхностных разломов; второй - это трещинно-жильные воды глубоких разломов, принципи-
ально отличающиеся по температуре и химическому составу в связи с иными условиями образования. Основная современная обводненность тоннеля связана с разгрузкой трещинно-жильных вод приповерхностных и глубоких обводненных разломов.
Формирование состава подземных вод массивов, бассейнов и приповерхностных разломов обусловлено процессами взаимодействия в системе «атмогенные воды - породы гранитного состава» и сопровождается образованием минералов зоны гипергенеза. В формировании термальных вод принимает участие глубинная компонента, что проявляется в их температуре и высоких содержаниях сульфатов, Не, F, Li. Состав гранита при существующих скоростях фильтрации не способен обеспечить переход в подземные воды фиксируемых количеств этих компонентов.
Основная причина неустойчивости бетонной обделки тоннеля заключается в более интенсивном разрушении гранитов, по сравнению с бетоном, в результате взаимодействия с подземными водами с образованием новых гидрогенно-минеральных комплексов. Для снижения обводненности тоннеля необходимо использование клинкерного материала, способного после взаимодействия с подземными водами образовывать минеральный парагенезис, экранирующий обделку тоннеля.
Практическая значимость. Дифференцированы водопритоки на основании гидрометрических замеров в тоннеле и разведочно-дренажной штольне, выявлена ведущая роль трещинно-жильных вод в обводнении СМТ, что позволяет целенаправленно осуществлять мероприятия по водоотливу, снижению гидростатических напоров и сохранению бетонной обделки. Проведена гидрогеохимическая типизация подземных вод, подтверждающая выделение трещинно-жильных вод глубоких разломов в отдельный класс, ярко отличный от подземных вод массивов и приповерхностных разломов. Определены причины разрушения бетонной обделки.
Апробация результатов. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на конференциях «Гидроминеральные ресурсы Восточной Сибири» (Иркутск, 2001, 2005), на ежегодных научно-технических конференциях факультета геологии, геоинформатики и геоэкологии ИрГТУ (Иркутск, 2003, 2005, 2006), на XXI Всероссийской молодежной конференции «Строение литосферы и геодинамика» (Иркутск, 2005), на Международной научной конференции, посвященной 100-летию со дня рождения академика Г.В. Богомолова (Минск, 2005), на III Межвузовской конференции молодых ученых и студентов «Молодые - наукам о Земле» (Москва, 2006), на семинаре стипендиатов программы DAAD «Михаил Ломоносов» (Бонн, Германия, 2006), на Всероссийской научной конференции памяти академика Л.В.Таусона (Иркутск, 2007), на III Международной научно-практической конференции, посвященной году планеты Земля и 85-летию Республики Бурятия (Улан-Удэ, 2008), на всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Водохозяйственные проблемы и рациональное природопользование» (Оренбург, 2008).
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 14 работах, в том числе 4 статьи в научно-технических сборниках, из них 1 в рецензируемом издании из перечня ВАК, 10 статей в сборниках по материалам конференций, среди них 4 международных, 5 всероссийских и 1 региональная.
Структура диссертации. Работа состоит из введения, 5 глав, заключения и 5 приложений. Объем работы составляет 178 стр. текста, в том числе 50 рисунков и 21 таблица. Список литературы включает 187 наименований.
Благодарности. Автор искренне благодарен научному руководителю к.г.-м.н., доценту Диденкову Ю.Н. за постоянную помощь, интерес к работе и поддержку. Особая благодарность к.г.-м.н., с.н.с. ИГХ СО РАН Бычинскому В.А., под руководством которого осуществлено физико-химическое моделирование. Также автор выражает признательность докторам Ломоносову И.С. и Чудненко К.В., заслуженному геологу республики Бурятия Степину А.Г., которые внесли ценные дополнения. Спасибо родителям, мужу и дочери, уверенность и помощь которых помогли закончить начатое дело.
Особенности формирования подземных вод в кайнозойских рифтовых структурах
Проблемами рифтогенеза занимаются многие исследователи всего мира. Изучаются различные аспекты этого процесса: кинематика, структурные особенности, взаимосвязь с магматизмом, гидротермальными проявлениями и другие вопросы возникновения и развития рифтовых зон. Большой вклад в эти исследования внесли сотрудники Института Земной коры, со второй половины 60-х годов включившегося в международную кооперацию по разработке проблемы континентального рифтогенеза. У истоков исследований находятся Павловский Е.В. и Флоренсов Н.А. Первый из них еще в 40-х годах сравнил разломы и впадины Прибайкалья с рифтами Африки и Аравии (Павловский, 1948), а Флоренсов Н.А. возглавил иркутских геологов и геофизиков при изучении Байкальского рифта в 60-х годах по международному проекту «Верхняя мантия Земли». С этого времени данные о строении, истории и геодинамике Байкальского рифта стали входить в мировой информационный оборот, а в Иркутске сформировалась признанная научная школа по проблемам континентального рифтогенеза. На этом поприще наиболее крупных результатов и международного признания добились доктора наук Логачев Н.А., Зорин Ю.А., Шерман СИ., Рассказов СВ., Кашик С.А., Мац В.Д., Уфимцев Г.Ф., Киселев А.И., Лысак СВ. Подземные воды Восточной Сибири и Монголии изучались Толстихиным Н.И., Ткачук В.Г., Пиннекером Е.В., Писарским Б.И., Ясько В.Г., Дзюбой А.А., Ломоносовым И.С, Мариновым Н.А., Шенькманом Б. М., Борисовым В.Н. Детальные исследования изотопного и химического состава термальных вод Байкальской рифтовой зоны проведены Ломоносовым И.С, также изучением изотопов благородных газов в водах Байкальского региона занимались Поляк Б. Г., Кононов В.И., Коз-ловцева СВ., Хуторской М.Д. и коллектив ученых Института Земной коры: Пиннекер Е.В., Писарский Б.И., Павлова СЕ., Лепин B.C., Шкандрий Б.О., Брандт СБ. Известно, что процесс рифтогенеза оказывает огромное влияние не только на формирование рельефа, осадконакопление, магматизм, образование месторождений рудных, нерудных и горючих полезных ископаемых, но и на формирование гидросферы. Практически не вызывает возражений представление о том, что происхождение воды и накопление ее в океанах полностью определялось дегазацией мантии, наиболее масштабно проявлявшейся в условиях спрединга.
Такая концепция возникла благодаря работе Руби В. (Rubey, 1964) о геологической истории морской воды. Влияние рифтовой структуры на подземную гидросферу определяется, прежде всего, очень динамичным режимом ее развития. Одна тектоническая обстановка сменяется другой, образование сводового поднятия переходит в растяжение, начинается процесс разломообразования, на определенной стадии которого возникают горсто-грабеновые структуры — коллекторы подземных вод. Таким образом, формирование подземных вод в рифтовых зонах - это определенный этап в развитии рифта, а их специфика отражает геодинамические и структурно-геологические особенности. Рифтовые структуры Земли очень разнообразны в силу различия условий и времени их формирования. На первое место выступают: предпосылка формирования рифта (активный или пассивный рифтогенез), геологический субстрат, на котором произошло заложение рифта; климатические условия, магматическая активность. Как следствие, и подземные воды этих структур очень разнообразны по составу и свойствам. Можно сказать, что каждой стадии развития рифта соответствуют определенные типы подземных вод, а также особенности формирования их ресурсов и состава. Известная фраза Овчинникова A.M.: «Вода такова, какова геологическая история района, в котором она находится» хорошо отражает настоящую позицию. На определенном этапе рифтогенеза происходит заложение разломов, как глубоких, мощных и протяженных, так и локальных, имеющих подчиненное значение. Разломы играют большую роль в формировании природных од в условиях рифтогенеза. Неглубокие разломы служат дренами подземных трещинно-грунтовых вод массивов, что приводит к локализации потока под земных вод в пределах разломной структуры и, как следствие, — формирова нию крупных месторождений, имеющих большое значение для водоснабже ния. В районах развития многолетнемерзлых пород такие структуры облегча ют выявление месторождений подземных вод, являясь единственно возмож ным путем движения воды. Разгрузка трещинно-жильных вод происходит преимущественно в бассейны. » Разрывные нарушения глубокого заложения являются спецификой риф-тогенных структур. Они позволяют проникнуть воде на большие глубины, а близкое к поверхности расположение астеносферного слоя, свойственное зонам растяжения, предполагает повышенный тепловой поток, и, как следствие, - нагревание подземных атмогенных вод и изменение их состава и свойств. Гидротермы, связанные с разломами, обладают специфическим макро- и мак-рокомпонентым составом (Ткачук, 1963; Ломоносов, 1974; Пиннекер, Писарский, 1977; Маринов, 1978; Басков, Суриков, 1989; Борисенко, 1989; Arad, Morton, 1969; Botz, Stoffers, 1993; Tarits, Renaut, 2006), резко отличным от состава холодных пресных подземных вод того же района. Более того, изотопные характеристики гидротерм (например, «мантийная метка» 3Не/4Не) позволяют предположить участие мантийных флюидов в их формировании. Многочисленный фактический материал свидетельствует о том, что в глубоких разломах рифтовых зон (Исландия, Байкальский рифт, Восточно-Африканская рифтовая система) формируются низкоминерализованные воды в отличие от гидротерм зон субдукции (табл. 1). Разнообразие химических составов трещинно-жильных вод (рис. 3) объясняется этапом тектономагматического развития, на котором находится рифтовая структура, геологическим строением территории, наличием или отсутствием магматизма и рядом других факторов. Согласно работе Кононова В.И. (1983а) гидротермы подразделяются на: сероводородно-углекаслые (содержание H2S и СОг более 10%, остальных газов менее 10%); углекисло-водородные (содержание 1 и СОг более 10%, остальных газов менее 10%); углекислые (содержание СОг более 70 %); азотно- углекислые (содержание N2 и С02 более 10%, остальных газов менее 10%); азотно-метановые (содержание NH4 и N2 более 10%, остальных газов менее 10%); азотные (содержание N2 более 70 %).
Характеристика современных геологических структур
В пределах северо-восточного фланга Байкальской горной страны выделяются 3 тектонических структуры архейского структурного яруса: Севе-ро- и Южно- Муйские глыбы и Чарская глыба. Северо-Муйская глыба расположена в одноименном хребте на левобережье Витима, имеет небольшие размеры (1400 км ) и форму короткого прямоугольника. Южно-Муйская глыба, занимающая сравнительно большую площадь (приблизительно 10000 км ), находится в районе пересечения Витимом Южно-Муйского хребта и характеризуется более сложными очертаниями. И та, и другая глыбы вытянуты в северо-западном направлении в соответствии с простиранием глубинных разломов и складок вмещающих пород протерозоя. Чарская глыба представляет собой крупный платформенный блок, расположенный на северовосточной окраине складчатой системы байкалид (Салоп, 1964).
Нижний структурный ярус Байкальской складчатой системы сложен метаморфическими толщами и интрузивными образованиями нижнего протерозоя. На исследуемой территории это Муйская и Гаргинская структурно-фациальные зоны. Тектонические структуры Муйской зоны в плане имеют вид гигантской дуги, обращенной выпуклостью к северу. Главную роль в структуре играют глубинные разломы, которые прослеживаются параллельно друг другу и простиранию зоны. Разломы возникли одновременно с заложением геосинклинальной системы, однако движения по ним многократно возобновлялись в течение всего времени существования байкалид. Рассматриваемые разломы имеют большую протяженность, даже в пределах рассматриваемого региона длина их достигает 1200 км. При такой длине они должны проникать и на значительную глубину, о чем свидетельствует приуроченность к ним массивов ультраосновных пород и эклогитов. После тектоноге-неза, завершившего раннепротерозоискии этап развития, произошла заметная перестройка структурного плана байкалид. Значительные участки миогео-синклинального пояса, расположенные на его обоих флангах, вошли в состав платформенных сооружений. В центральных частях геосинклинальной системы возникли крупные поднятия.
Среднепротерозойский структурный ярус представлен на исследуемой территории частью Байкало-Витимского поднятия, в пределах которой отмечены участки выходов Сыннырской серии. Сыннырская серия - это осадочно-вулканогенная толща, сложенная зеленокаменными метабазитами (диабазами, спилитами и порфирами), перемежающимися с порфирами, альбитами, туфами и осадочными породами. Распространена в хребте Сынныр и бассейнах рек Абчады и Левой Мамы.
Верхнепротерозойский структурный ярус. Общий план строения гео синклинальной системы в позднем протерозое унаследован от среднего протерозоя, хотя и несколько усложнился. Исследуемая территория находится в пределах Верхневитимского эвгеосинклинального пояса, в Катерской зоне, которая размещается с вогнутой стороны Байкало-Витимского поднятия. Наиболее полно осадочно-вулканогенные толщи представлены на западе зоны в Ангаро-Баргузинской горной области. Разрывные нарушения поздне-протерозойского возраста, за исключением сравнительно небольших надвигов и поверхностей срыва, сопряженных со складчатостью, не играют существенной роли в тектонике Катерской зоны. Нижне—среднекембрийский структурный ярус. Интенсивная складчатость и внедрения огромных масс гранитов, завершившие докембрийский этап развития Байкалид, обусловили инверсию тектонического режима и консолидацию многих структурных элементов геосинклинальной системы. В результате разрастания Байкало-Витимского поднятия зона прогибания, расположенная в позднем протерозое на окраине геосинклинальной системы, в раннем кембрии была смещена к платформе, на которой образовался обширный Ангаро—Ленский передовой прогиб. Кембрийские отложения в области Байкало-Витимского поднятия приурочены исключительно к древним межгорным впадинам. В основании их залегают континентальные (отчасти лагунные) терригенные толщи алданского яруса. Выше располагаются морские карбонатные толщи Ленского яруса нижнего докембрия и амгинского яруса среднего яруса среднего кембрия. Палеозойские отложения моложе средне-кембрийских в пределах Байкало-Витимского поднятия отсутствуют. Кембрийские межгорные впадины ограничены крупными сбросами или надвигами. Наиболее крупными древними впадинами являются Талоинская, Холоднинская и Ангаро-Мамская. В настоящее время отложения Ангаро-Мамской впадины слагают высокие горы Верхне-Ангарского хребта. Талоинская впадина прослеживается по выходам кембрия в виде узкой (3—8 км) полосы от р. Челолека к верховьям Малой Падры, Талой и Бахтарнака. Холоднинская впадина расположена в зоне Мамского глубинного разлома. Кембрийские отложения смяты в одну пологую синклиналь, протягивающуюся более чем на 110 км. Отложения Кичерской впадины развиты на небольших участках в грабенах, приуроченных к Мамскому разлому. В сохранившихся фрагментах наблюдаются сильно нарушенные или горизонтально лежащие слои.
Особенности формирования подземных вод района Северо-Муйского тоннеля БАМ
Муяканский бассейн является элементом Муйско-Куандинской группы бассейнов, которая отделена от Вехнеангарского бассейна Ангараканской перемычкой. Муйско-Куандинская группа бассейнов состоит из 5 межгорных бассейнов, связанных между собой наложенными бассейнам в аллювиальных отложениях (рис.17): Ковоктинский, Муяканский, Среднемуйский, Нижне-муйский, Парамский. Длина Муйско-Куандинского бассейна более 260 км, ширина изменяется от 5 км (Муяканский бассейн) до 45 км (Нижнемуйский бассейн), общая площадь близка к 4000-5000 км2. С северо-запада бассейн ограничен Северо-Муйским хребтом, а с юго-востока - Южно-Муйским. Высота вершин горного обрамления составляет 2300-2700 м (Флоренсов, 1961). Как и для большинства межгорных впадин данного региона, в горном обрамлении выражена асимметрия: северо-западный склон более крутой, чем юго-восточный. Строение впадины типичное для данного района, за исключением нескольких участков, где зафиксированы внутривпадинные перемычки. Фундамент имеет блоковое строение, представлен отложениями архея, протерозоя, кембрия и интрузивными образованиями архейско-протерозойского и палеозойского возрастов. Кристаллический фундамент перекрыт кайнозойскими отложениями, мощность которых составляет 1000-1500 м. Кайнозойские отложения неоген-четвертичного возраста имеют различный генезис. Основная часть впадины выполнена речными и озерными отложениями суммарной мощностью 262 м (Геология и сейсмичность..., 1983). Муяканский бассейн представляет собой структуру, ограниченную тектоническими швами Муяканского разлома. С юго-востока ограничение выражено в рельефе крутым уступом высотой до 800-1000 м, а с северо-запада серией сбросовых ступеней, более узких в юго-западной части (ширина 0,1-0,5 км) и широких на северо-востоке (1-2 км). Суммарная амплитуда смещений северо-западного крыла впадины 500-700 м. Асимметрия отмечается в продольном профиле днища впадины. В центральной ее части расположена межвпадинная перемычка, сформированная оперяющими разломами северовосточного направления и вскрытая руслом реки. Выше устья руч. Спокойного и ниже устья реки Окусикан днище впадины резко погружается.
Одновременно увеличивается ширина впадины от 3 до 8 км и мощность отложений (до 200 м). Большое распространение получили флювиогляциальные отложения самаровской и зыряновской эпох оледенения, представленные валунно-галечными, гравийно-галечными, щебенисто-глыбовыми отложениями с песчано-гравийным заполнителем, песками средней крупности и пылеваты-ми песками. Они распространены практически повсеместно. Мощность морен на отдельных участках достигает 200 м и более. Расположение бассейна в зоне преимущественного сплошного развития многолетнемерзлых пород в большой степени повлияло на условия формирования подземных вод. В пределах бассейна мощность многолетнемерзлых пород оценивается в пределах 40-90 м, на отдельных участках достигая 140-160 м (Хлыстов, Хороших и др., 1988), геотермический градиент не превышает 10-15 мК/м (Лысак, 1988). Вдоль водотоков таликовые участки могут представлять собой серию из нескольких взаимосвязанных или разобщенных сквозных и несквозных таликов. На склонах южной экспозиции отмечаются инсоляционные талики, в частности - в левом борту долины р. Муякан. Часто таликовые участки приурочены к устьям водотоков и связаны с инфильтрацией поверхностных вод в отложения пролювиальных и аллювиально-пролювиальных конусов выноса.
Глубина сезонного оттаивания в рассматриваемом районе незначительна, поэтому надмерзлотные воды практического интереса не представляют. Значительная часть подземного стока концентрируется в узких таликовых зонах, развитых в долинах крупных рек и в пределах тектонических нарушений. Флювиогляциальные отложения имеют высокие фильтрационные свойства, но очень невыдержанны в разрезе, прерываясь прослоями суглинков и пылеватых песков. Так, производительность скважины в пос. Тоннельный, вскрывшей напорные воды флювиогляциальных отложений составила 16,7 л/с при понижении 6 м, а удельный дебит скважины на левобережье Муякана в тех же отложениях составил 0,3 л/с при понижении 41,6 м. В районе восточного портала тоннеля удельные дебиты скважин в тех же флювиогляциальных отложениях изменяются от 0,008 до 0,8 л/с (Пиннекер, Ясько и др., 1980).
Детальное структурно-гидрогеологическое районирование и гидро-геохимическая типизация
Анализ и систематизация имеющихся данных по району исследований, данные о проходке тоннеля и штольни, результаты гидрогеохимического опробования (Геология и сейсмичность..., 1984а; Ломоносов, 1974а; Саньков, Коваленко и др., 1991; Шабынин, 1988, 2004; Шабынин, Пиннекер, 1998; Хлыстов, Хороших и др., 1988; Обследование и экспертиза..., 2003а) позволили не только построить детальный разрез по оси тоннеля с выделением гидрогеологических структур (прил. 2), но также выполнить гидрогеохимическую типизацию подземных вод.
Трасса тоннеля пересекает 3 крупных тектонических блока, которые по условиям формирования подземных вод выделяются как гидрогеологические массивы II порядка, входящие в состав Северо-Муйского гидрогеологического массива I порядка. Для этого типа структур характерно развитие трещинно-грунтовых подземных вод в зоне экзогенного выветривания. Блоки разделены зонами тектонических нарушений, представляющими собой в гидрогеологическом отношении структуры обводненных разломов со свойственными только им особенностями формирования подземных вод трещинно-жильного типа. Основное влияние на их физико-химические параметры оказывают глубины заложения тектонических нарушений, что обусловливает выделение глубоких и приповерхностных обводненных разломов. В районе выделяется и третий тип гидрогеологических структур - гидрогеологические бассейны. Они представлены наложенными бассейнами, пространственно приуроченными к аллювиальным отложениям ручьев Вертолетного, Трогового, Безымянного, но непосредственно тоннелем и штольней не вскрываемые. Горными выработками вскрыта крупная структура на западном участке тоннеля - Ангараканская депрессия, представляющая одноименный гидрогеологический бассейн с по-рово-пластовым типом подземных вод (№2 на рис.35, в табл.10).
Вкрест простирания выделенных гидрогеологических структур согласно с осью тоннеля проходит зона Перевального разлома - региональная дрена для поверхностных вод, принимающих важное участие в формировании во-допритоков в тоннель и штольню.
По материалам Шабынина Л.Л. (2001, 2004), Пиннекера Е.В., Ясько В.Г. и др. (1980), в том числе и работы с участием автора (Обследование и экспертиза..., 2003а) ниже приведена характеристика особенностей формирования подземных вод в этих гидрогеологических структурах и связанные с ними водопритоки в тоннель и штольню. Результаты химических анализов, выполненные в рамках программы (Обследование и экспертиза..., 2003а), приведены в прил. 3. ленными зонами тектонических разрывных нарушений. Верхняя часть массива перекрыта рыхлыми песчано-суглинистыми и гравийно-галечными водно-ледниковыми отложениями незначительной мощности. Трещинно-грунтовые воды массива приурочены к зоне экзогенной трещиноватости, глубины их формирования изменяются от десятков сантиметров до первых десятков метров и непосредственно тоннелем и штольней не вскрываются. Водообильность зоны экзогенной трещиноватости в целом незначительна (дебиты родников не превышают 1 л/с). По составу это гидрокарбонатные кальциево-натриевые или натриево-кальциевые воды с минерализацией 10-50 мг/дм . В тоннель и штольню подземные воды этого типа попадают посредством слияния экзогенных трещин с зонами дробления эндогенного происхождения и, таким образом, трансформируются в трещинно-жильные воды приповерхностных разломов, рассекающих Восточный тектонический блок. Водоприток на этом интервале оценивается примерно в 220 м /ч.
Гольцовый гидрогеологический массив ПК 3800 (ВП) — ПК 1390 (ЗП) Массив занимает центральную часть перевала. Разрез над тоннелем представлен гранитами разной степени трещиноватости, перекрытыми элювиально-делювиальными отложениями. Вблизи трассы тоннеля, в районе шахтного ствола № 2, распространены водно-ледниковые отложения. Состав подземных вод отвечает начальной стадии метаморфизации дождевых и талых снеговых вод, основные макрокомпоненты - гидрокарбонаты и кальций. Опробование родников показало, что воды обладают слабокислой или ней-тральной реакцией и низкой минерализации - менее 10 мг/дм . В тоннель и штольню на ПК 3800 (ВП) - ПК 1800 (ВП) трещинно-грунтовые воды поступают со стороны северной стенки тоннеля из области питания, в том числе дополнительный приток обеспечивается из шахтного ствола № 2 в результате дренажа поверхностных вод руч. Троговый и оз. Перевального по зонам разломов (около 1000 м3/ч) (Верхозин, Тугарина и др., 2005). Пробы, отобранные из дренажных камер северной стенки тоннеля, дают представление о составе вод массива, остальные водопроявления представляют собой трещинно-жильные воды приповерхностных разломов. Трещинно-грунтовые воды по составу гидрокарбонатные натриево-кальциевые с минерализацией 25-40 мг/дм , значения фтора и гелия фоновые, средняя температура воды 2,6 С.
