РЕЗУЛЬТАТЫ КОМПЛЕКСНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПОДЗЕМНОЙ ГИДРОСФЕРЫ ЗАПАДНОГО ПЛЕЧА БАЙКАЛЬСКОГО РИФТА (НА ПРИМЕРЕ УЧАСТКА П. БАЯНДАЙ – М. КРЕСТОВСКИЙ)

Комплексные исследования подземной гидросферы проведены для верхней части земной коры западного плеча Байкальского рифта, который характеризуется высокой тектонической активностью на современном этапе тектогенеза. Работы осуществлялись в пределах участка пос. Баяндай – мыс Крестовский, который в плане тектонических особенностей может рассматриваться в качестве эталонного для территории Западного Прибайкалья в целом (рис. 1). Изучение вод до глубин в первые километры базировалось на гидрогеологических данных, тогда как более глубокие уровни подземной гидросферы анализировались на основе геофизических материалов.

Согласно результатам предварительных геологогеофизических работ на участке исследований [Семинский и др., 2010], установлено иерархическое зонноблоковое строение земной коры области сочленения Сибирского кратона и СаяноБ-айкальского складчатого пояса (рис. 2). Независимо от масштаба исследований изученная территория делится на два типа участков, которые, чередуясь в направлении с северо-запада на юго-восток, представляют широкие интенсивно нарушенные зоны и сравнительно монолитные блоки земной коры. В качестве главной межблоковой зоны изученного региона выделяется Обручевская разломная система (2-й иерархический уровень), которая представляет северо-западное плечо Байкальского рифта (1-й иерархический уровень) и имеет ширину ≈50 км. Она состоит из Морской, Приморской и Прихребтовой межблоковых зон (3-й иерархический уровень), трассирующихся из глубин в десятки километров и выраженных у поверхности разломными структурами высших уровней иерархии.

Особенности современной зонноблоковой делимости земной коры послужили структурной основой для интерпретации материалов гидрогеологических работ на участке пос. Баяндай – мыс Крестовский, заключающихся в изучении распределения, минерализации и макрокомпонентного состава вод, образующих близповерхностную часть подземной гидросферы изучаемого региона. Исследования проведены на базе результатов опробования подземных вод в 46 точках изучаемой полосы, образующих для этой территории практически полный банк стандартных гидрогеологических данных.

В ходе общего анализа материалов опробования подтвердились известные особенности гидрогеологии Западного Прибайкалья. В целом здесь доминируют пресные воды среднеи предгорных районов поверхностного происхождения, в анионном составе которых преобладает гидрокарбонатион, а среди катионов – кальций, магний и, реже, калий и натрий. Вместе с тем, материалы, полученные для участка детальных исследований пос. Баяндай – мыс Крестовский, дали возможность уточнить эти представления и сделать общий вывод об определяющей роли структурно-тектонического фактора в гидрогеологии региона.

Анализ минерализации, состава, температуры и других особенностей подземных вод (рис. 3–6) показал, что на низком уровне иерархии в качестве отчетливого гидрогеологического рубежа выступает северо-западная граница Обручевской межблоковой зоны, которая отражает структуру краевого шва Сибирской платформы, активизированного на современном этапе тектогенеза. Эта граница отделяет слабоминерализованные и пресные воды платформенного блока от пресных и ультрапресных вод горной области. В пределах этих структурных подразделений выделяются Предбайкальская, Прихребтовая, Приморская и Морская межблоковые зоны, которые на данном уровне иерархии контролируют положение соответствующих аномалий по режиму водообмена, общей минерализации и степени обводненности. Судя по результатам магнитотеллурических зондирований (рис. 2, 7), эти аномалии являются близповерхностным проявлением глубинных участков проводимости, имеющих в рассматриваемом регионе флюидную природу. Особенности строения этих аномалий определяются наличием межблоковых зон разломного уровня иерархии, которые, в свою очередь, состоят из разноранговых тектонических нарушений, являющихся в зависимости от специфики внутренней структуры непроницаемыми упорами или каналами для миграции флюидов.

В итоге совместной интерпретации результатов гидрогеологических работ на участке пос. Баяндай – мыс Крестовский и материалов проведенных ранее геолого-геофизических исследований выявлены и представлены в виде концептуальной модели характерные особенности флюидонасыщенности верхней коры западного плеча Байкальского рифта (рис. 8). Установлено, что подземная гидросфера Западного Прибайкалья на близповерхностном и более глубоких уровнях образует по большому счету единую систему, строение и состав которой во многом определяются активной зонноблоковой структурой земной коры. Ее характер контролируется развитием Байкальского рифта, на западном плече которого, а также в смежном платформенном регионе сформировалась иерархия зон, занимающих в верхней коре субвертикальное положение и являющихся аномальными в отношении проницаемости для подземных вод. Зоны в тектонически активной части региона в целом превышают блоки по размерам, что является причиной общей высокой нарушенности и обводненности земной коры. Взаимосвязь этих двух свойств позволяет выявлять специфику зонноблоковой структуры конкретных регионов, используя гидрогеологическую съемку для самых верхних горизонтов, а чувствительные к содержанию флюида геофизические методы – для более глубоких. В то же время интерпретация данных геофизики и гидрогеологии, по крайней мере в тектонически активных регионах, должна прежде всего исходить из обусловленности изучаемых полей не составом пород, а структурным состоянием горного массива.

1. Аликин Э.Я., Бачин Ю.А. Отчет по геолого-гидрогеологическим и инженерно-геологическим исследованиям, проведенным в районе юго-западного побережья оз. Байкал в 1963–1965 гг. Иркутск, 1965.

2. Бастракова Н.В. Информативность водно-гелиевой съемки при изучении вопросов формирования подземных вод // Разведка и охрана недр. 1985. № 12. С. 42–46.

3. Бастракова Н.В. Информативность водно-гелиевой съемки при гидрогеологическом изучении платформенных областей // Методы региональных гидрогеологических исследований. М.: ВСЕГИНГЕО, 1990. С. 22–28.

4. Бердичевский М.Н., Борисова В.П., Голубцова Н.С., Ингеров А.И., Коновалов Ю.Ф., Куликов А.В., Солодилов Л.Н., Чернявский Г.А., Шпак И.П. Опыт интерпретации МТ-зондирований в горах Малого Кавказа // Физика Земли. 1996. № 4. С. 99–117.

5. Блохин Ю.И. Государственная гидрогеологическая карта СССР, масштаб 1:200000, лист N48XXIX (Еланцы) / Ред. В.А. Малий. Иркутск, 1966.

6. Блохин Ю.И., Исаченко П.М. Гидрогеологические и инженерно-геологические условия листов N48XXIX (Еланцы) и N48XXX (Гремячинское) (Отчет о гидрогеологических и инженерно-геологических исследованиях 1960–1961 гг.). Иркутск, 1962.

7. Бондаренко Л.Н. Гидрогеологическая карта СССР. Масштаб 1:200000. Лист N48XXXII. Иркутск, 1971.

8. Борисенко И.М., Бринько М.М., Борисенко Л.В. Гидрогеологические условия Усть-Селенгинской впадины. Лист N48XXXV (Кабанск). (Отчет Кабанской партии по гидрогеологической съемке масштаба 1:200000 за 1968–1970 гг.). УланУдэ, 1971.

9. Бурдуковский В.А., Бодрягин В.М., Лавринова Г.Л. Гидрогеологические и инженерно-геологические условия территории листов N48VI и N491 (Отчет БАМ-Байкальского отряда по работам 1978–1982 гг.). Иркутск, 1982.

10. Бурдуковский В.А., Еремченко Г.А. Гидрогеологические и инженерно-геологические условия территории листа N48XXXIV (Отчет по работам Приморского отряда за 1971–1973 гг.). Иркутск, 1975.

11. Голубев В.А. Гидротермальный сток и тепловое поле Байкальской рифтовой зоны // Доклады АН СССР. 1988. T. 302. № 3. С. 575–578.

12. Гуссау Н.А., Исаченко П.М. Промежуточный отчет Тажеранской гидрогеологической съемочной партии по работам 1960 года на территории листов N48XXIX и N48XXX. Залари, 1961.

13. Еремченко Г.А., Вьюн Ю.Г. Гидрогеологические и инженерно-геологические условия листа N48XXIII (Отчет о гидрогеологической и инженерно-геологической съемках масштаба 1:200000 в 1959–1960 гг.). Залари, 1961.

14. Замараев С.М. Краевые структуры южной части Сибирской платформы. М.: Наука, 1967. 248 с.

15. Карта новейшей тектоники юга Восточной Сибири. Масштаб 1:1500000 / Ред. А.Г. Золотарев и П.М. Хренов. М., 1979.

16. Кауров В.Ф. Гидрогеологическая карта СССР масштаба 1:200000. Серия АнгароЛенского артезианского бассейна. Лист N48XXVIII / Ред. Е.В. Пиннекер. М.: Недра, 1965.

17. Киссин И.Г. Флюидонасыщенность земной коры, электропроводность, сейсмичность // Физика Земли. 1996. № 4. С. 30–40.

18. Мац В.Д., Уфимцев Г.Ф., Мандельбаум М.М., Алакшин А.М., Поспеев А.В., Шимараев М.Н., Хлыстов О.М. Кайнозой Байкальской рифтовой впадины: строение и геологическая история. Новосибирск: Изд-во СО РАН, филиал «Гео», 2001. 252 с.

19. Наумов В.А. Морфология и эволюция краевого шва Сибирской платформы (Северо-Байкальское нагорье). Иркутск: Вост.Сиб. кн. изд-во, 1974. 143 с.

20. Нечаева М.В., Распутин В.Ф. Гидрогеологические и инженерно-геологические условия территории Баяндаевского листа, масштаб 1:200000. Иркутск, 1961.

21. Павлов С.Х. Гидрогеохимическая зональность на юго-западном фланге Байкальской рифтовой зоны // Тез. докладов Всерос. совещ. по подземным водам востока России. Новосибирск: Изд-во СО РАН, НИЦ ОИГГМ, 2000. С. 50–52.

22. Перевозников Д.Д. Геоморфология зоны перехода от Байкальского рифта к Сибирской платформе: Автореф. дис. … канд. географ. наук. Иркутск, 1999. 18 с.

23. Пиннекер Е.В., Писарский Б.И., Ломоносов И.С., Колдышева Р.Я., Диденко А.А., Шерман С.И. Гидрогеология Прибайкалья. М.: Наука, 1968. 170 с.

24. Попов А.М. О причинах повышенной электропроводности в земной коре // Геология и геофизика. 1987. № 12. С. 56–65.

25. Поспеев А.В. Геоэлектрика континентальной тектоносферы: Автореф. дис. … докт. геол.мин. наук. Иркутск: Иркутский государственный технический унт, 1998. 34 с.

26. Семинский К.Ж. Тектонофизические закономерности деструкции литосферы на примере Гималайской зоны сжатия // Тихоокеанская геология. 2001. Т. 20. № 6. С. 17–30.

27. Семинский К.Ж., Гладков А.С., Лунина О.В., Тугарина М.А. Внутренняя структура континентальных разломных зон. Прикладной аспект. Новосибирск: Изд-во СО РАН, филиал «Гео», 2005. 293 с.

28. Семинский К.Ж., Кожевников Н.О., Черемных А.В., Поспеева Е.В., Бобров А.А., Оленченко В.В., Тугарина М.А., Потапов В.В., Бурзунова Ю.П. Межблоковые зоны земной коры: внутренняя структура и геофизические поля // Триггерные эффекты в геосистемах. М.: ГЕОС, 2010. С. 300–308.

29. Склярова О.А., Скляров Е.В., Федоровский В.С., Санина Н.Б. Минеральные озера Приольхонья: вопросы генезиса и эволюции // География и природные ресурсы. 2004. № 4. С. 44–49.

30. Скуратовский А.С. Гидрогеологические и инженерногеологические условия территории листа N48XXXIV (Отчет по работам Приморского отряда за 1971–1973 гг.). Иркутск, 1975.

31. Соотношение древней и кайнозойской структур в Байкальской рифтовой зоне / С.М. Замараев, Е.П. Васильев, А.М. Мазукабзов, В.В. Ружич, Г.В. Рязанов. Новосибирск: Наука, 1979. 126 с.

32. Степанов В.М. Гидрогеологическая зональность в горных районах Восточной Сибири // Тр. II совещания по подземным водам и инженерной геологии Восточной Сибири. Вып. 1. Иркутск, 1959.

33. Степанов В.М. Введение в структурную гидрогеологию. М.: Недра, 1989. 229 с.

34. Уфимцев Г.Ф. Морфотектоника Байкальской рифтовой зоны. Новосибирск: Наука, 1992. 216 с.

35. Хаустов А.П., Грабарь А.В. Подземные воды блоковых структур и методы их идентификации в кристаллических массивах // Известия вузов. Геология и разведка. 1999. № 3. С. 85–96.

36. Becken M., Ritter O., Park S.K., Bedrosian P.A., Weckmann U., Weber M. A deep crustal fluid channel into the San Andreas Fault system near Parkfield, California // Geophysical Journal International. 2008. V. 173. № 2. P. 718–732. doi:10.1111/j.1365246X.2008. 03754.x.

37. Berdichevsky M.N., Vanyan L.L., Koshurnikov A.V. Magnetotelluric sounding in the Baikal rift zone // Izvestiya, Physics of the Solid Earth. 1999. V. 35. № 10. P. 793–814.

38. Gutmanis J.C., Lanyon G.W., Wynn T.J., Watson C.R. Fluid flow in faults: a study of fault hydrogeology in Triassic sandstone and Ordovician volcaniclastic rocks at Sellafield, NorthWest England // Proceeding of the Yorkshire Geological Society. 1998. V. 52. №. 2. P. 159–175. doi:10.1144/pygs.52.2.159.

39. Mats V.D. The structure and development of the Baikal rift depression // EarthScience Reviews. 1993. V. 34. № 2. Р. 81–118. doi:10.1016 /00128252(93)900286.

40. Neubauer F., Lips A., Kouzmanov K., Lexa J., Ivăşcanu P. 1: Subduction, slab detachment and mineralization: The Neogene in the Apuseni Mountains and Carpathians // Ore Geology Reviews. 2005. V. 27. № 1–4. Р. 13–44. doi:10.1016/j.oregeorev.2005.07.002.

41. Pinneker E.V., Popov A.M., Shpynev E.B. The depth of surface water penetration into the Earth’s Crust: Evidence from the Baikal Region // Doklady Earth Sciences. 1998. V. 359A. № 3. P. 396–399.

42. Popov A.M. A deep geophysical study in the Baikal region // Pure and applied geophysics. 1990. V. 134. № 4. P. 575–587. doi:10.1007/ BF00878020.

43. Seminskii K.Zh. Hierarchy in the zoneblock lithospheric structure of Central and Eastern Asia // Russian Geology and Geophysics. 2008. V 49. № 10. P. 771–779. doi:10.1016/j.rgg.2007.11.017.

44. Sklyarov E.V., Fedorovskii V.S., Kulagina N.V., Sklyarova O.A., Skovitina T.M. The Late Quaternary “Geyser Valley” in the Western Flank of the Baikal rift (Ol’khon Region) // Doklady Earth Sciences. 2004. V. 395A. № 3. P. 324–327.

45. Structural and tectonic correlation across the Central Asia orogenic collage: NorthEastern segment (Guidebook and abstract volume of the Siberian Workshop IGCP480) / Ed. E.V. Sklyarov. Irkutsk: IEC SB RAS, 2005. 291 p.