Содержание
Перейти к:
МОРФОСТРУКТУРНО-ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ УСЛОВИЙ ФОРМИРОВАНИЯ И ЛОКАЛИЗАЦИИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПРЕСНЫХ ПОДЗЕМНЫХ ВОД ВЕРХНЕЙ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЙ ЗОНЫ ИРКУТСКОГО АРТЕЗИАНСКОГО БАССЕЙНА
https://doi.org/10.5800/GT-2026-17-3-0896
EDN: QKAATC
Аннотация
Раскрыта ключевая роль новейшей тектоники в перераспределении ресурсной базы пресных подземных вод зоны интенсивного водообмена. Новые подходы к изучению условий образования и накопления подземных вод верхней гидродинамической зоны, оценке их запасов и источников формирования реализованы через комплексирование геоморфологических и структурно-гидрогеологических критериев обводненности. Научно обоснована методология и разработаны гидрогеологические критерии поисков участков локализации запасов пресных подземных вод в крупных понижениях и возвышенностях рельефа. На основе комплексного гидрогеологического и морфоструктурного анализа Иркутского артезианского бассейна II порядка (с учетом разведанных и оцененных месторождений пресных подземных вод) территория детализирована по условиям стока, произведено картирование высокопроизводительных коллекторов вмещающих резервуаров (высокие коэффициенты фильтрации и водопроводимости, возобновляемость запасов пресных подземных вод за счет привлекаемых ресурсов – перетекания из поверхностных водотоков и водоемов и естественных ресурсов – инфильтрации атмосферных осадков). Автором обозначены типовые схемы формирования месторождений пресных подземных вод исследуемой территории. Каждой схеме соответствуют месторождения по количественно-качественным характеристикам, литолого-петрографическому составу водовмещающих пород, типу коллекторов и фильтрационным показателям эксплуатационных горизонтов, а также по условиям формирования пресных подземных вод. Выделяются месторождения, образованные за счет естественных ресурсов в положительных прямых и положительных обращенных морфоструктурах. За счет привлекаемых ресурсов выделяются месторождения, сформированные в положительных прямых, отрицательных прямых и отрицательных обращенных морфоструктурах. В пределах отрицательных морфоструктур (как прямых, так и обращенных) эксплуатационные водоносные горизонты месторождений пресных подземных вод представлены порово-пластовыми водами рыхлых отложений четвертичного возраста. В пределах положительных прямых морфоструктур образуются трещинно-пластовые и трещинно-карстовые воды (обнажения коренных пород, в которых карст развивается по зонам дробления, образуя фильтрационное поле за счет неоднородной трещиноватости) юрских и палеозойских отложений. В пределах положительных обращенных морфоструктур формируются трещинно-пластовые воды юрских отложений.
Ключевые слова
неотектоника,
морфоструктурный анализ,
запасы пресных подземных вод,
хозяйственно-питьевое водоснабжение,
Иркутский артезианский бассейн,
естественные и привлекаемые ресурсы
Для цитирования:
Кураничева А.И. МОРФОСТРУКТУРНО-ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ УСЛОВИЙ ФОРМИРОВАНИЯ И ЛОКАЛИЗАЦИИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПРЕСНЫХ ПОДЗЕМНЫХ ВОД ВЕРХНЕЙ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЙ ЗОНЫ ИРКУТСКОГО АРТЕЗИАНСКОГО БАССЕЙНА. Геодинамика и тектонофизика. 2026;17(3):896. https://doi.org/10.5800/GT-2026-17-3-0896. EDN: QKAATC
For citation:
Kuranicheva A.I. MORPHOSTRUCTURAL-HYDROGEOLOGICAL ANALYSIS OF FORMATION CONDITIONS AND LOCALIZATION OF FRESH GROUNDWATER DEPOSITS IN THE UPPER HYDRODYNAMIC ZONE IRKUTSK ARTESIAN BASIN. Geodynamics & Tectonophysics. 2026;17(3):896. (In Russ.) https://doi.org/10.5800/GT-2026-17-3-0896. EDN: QKAATC
1. ВВЕДЕНИЕ
Новые подходы в исследовании закономерностей формирования ресурсов пресных подземных вод основываются на анализе конечного, неотектонического, этапа эволюции структуры Иркутского артезианского бассейна II порядка (далее – Иркутский артезианский бассейн) и его верхней гидродинамической зоны. Главная цель разработанных подходов – наиболее эффективное использование пресных подземных вод в целях хозяйственно-питьевого водоснабжения населения.
Проблематикой подземных вод Иркутского артезианского бассейна долгие годы занимались научные гидрогеологические школы Е.В. Пиннекера и В.М. Степанова, а также гидрогеологи производственных предприятий МИНГЕО СССР (ПГО «Иркутскгеология» и ряд других). Изучению неотектонического этапа эволюции юга Сибирской платформы посвящены работы выдающихся ученых: Н.А. Флоренсова, Н.А. Логачева, К.Г. Леви, В.П. Солоненко и многих других. Тектоническое строение юга Сибирской платформы исследовали М.М. Одинцов, С.В. Обручев, В.Е. Хаин, Н.С. Шатский, Г.Ф. Уфимцев. Задачи поисков, разведки и оценки запасов пресных подземных вод решались на протяжении почти века коллективами Института земной коры СО РАН, Ангарской геологической экспедиции, ПГО «Иркутскгеология».
В гидрогеологическом плане Иркутский артезианский бассейн расположен в юго-восточной части обширного Ангаро-Ленского артезианского бассейна I порядка (рис 1, а). В структурном отношении территория находится на юге Сибирской платформы, в пределах юго-восточной части Прибайкальской моноклизы, которую перекрывает мезозойская структура седиментогенной активизации (Иркутская впадина), осложненная новейшими структурами предрифтовой зоны – Предсаянским прогибом (рис. 1, б) и небольшой юго-западной частью Предбайкальского прогиба [State Geological Map…, 2009]. В мезозое вдоль горно-складчатых сооружений Восточного Саяна сформировался Присаянский предгорный прогиб, заполненный юрскими осадками. На юге прогиба образовалась юрская мезозойская впадина, в пределах которой находится исследуемая территория [Zolotarev, Khrenov, 1981]. В кайнозое по ослабленным тектоническим зонам была заложена современная система долин рек, где распространены четвертичные рыхлые аллювиальные образования [Logachev, 1987].
Рис. 1. Схема расположения Иркутского артезианского бассейна по И.С. Ломоносову [Tkachuk et al., 1968] (а) и схема тектонического районирования листа N-48 [State Geological Map…, 2009] (б).
1 – чехол платформы, Прибайкальская моноклиза; 2 – мезозойская структура седиментационной активизации (Иркутская впадина); 3 – новейшая структура предрифтовой зоны (Предсаянский прогиб); 4 – разломы, скрытые под вышележащими отложениями фундамента.
Fig. 1. The location of the Irkutsk artesian basin according to I.S. Lomonosov [Tkachuk et al., 1968] (а) and tectonic zoning scheme, sheet No. 48 [State Geological Map…, 2009] (б).
1 – platform cover, Pre-Baikal monocline; 2 – Mesozoic structure of sedimentary activation (Irkutsk depression); 3 – recent structure of the pre-rift zone (Pre-Sayan trough); 4 – faults buried beneath overlying basement deposits.
В геологическом строении Иркутского артезианского бассейна принимают участие образования палеозоя, мезозоя и кайнозоя. Палеозойские породы представлены кембрийскими карбонатными и ордовикскими карбонатно-терригенными образованиями, мезозойские – юрскими терригенными и кайнозойские – четвертичными отложениями.
Иркутский артезианский бассейн расположен в платформенной части бассейна, выделенной В.Г. Ткачук [Tkachuk et al., 1968], с водами в осадочных отложениях нижнего палеозоя и юры, что соответствует границам мезозойско-кайнозойского цикла тектонической активизации (без полосы развития терригенно-карбонатных нижнекембрийских отложений, протягивающейся на юге Иркутского артезианского бассейна вблизи горно-складчатых сооружений Восточного Саяна).
С 1960 г. в Иркутской области выполнен большой объем гидрогеологических исследований [Tkachuk et al., 1968; Pinneker et al., 1968, 1980; Pinneker, 1956]. Необходимо отметить недостаточное внимание к ведущей роли разрывных тектонических нарушений в формировании сосредоточенных выходов пресных питьевых и соленых подземных вод [Stepanov, 1989]. На территории Иркутского артезианского бассейна, протягивающегося вдоль Транссибирской магистрали через города Иркутск – Ангарск – Усолье-Сибирское – Черемхово – Зима – Тулун, разведано более 40 месторождений питьевых подземных вод. Тем не менее полностью не решен вопрос обеспечения подземными водами крупных промышленных центров и сельских населенных пунктов, так как современное хозяйственно-питьевое водоснабжение крупных городских агломераций области базируется в основном на использовании поверхностных вод р. Ангары. Для территории характерна минимальная водообеспеченность подземными водами. К тому же все возрастающее загрязнение поверхностных вод [Sidyakova, 2005; Balobanenko, L'gotin, 2018; Blokhin, Luneva, 2012; Zhulmina, Balobanenko, 2021; Podkorytov, 2012; Shen’kman, 2012; Sholokhov, 2021] требует иного подхода к решению проблемы питьевого водоснабжения [Alexeev et al., 2018; Zektser et al., 2015; Luneva, Lankin, 2006; Morozov et al., 2011].
На долю Иркутского артезианского бассейна приходится 6.0 млн м³/сут прогнозных эксплуатационных ресурсов пресных подземных вод из 52.8 млн м³/сут обширного Ангаро-Ленского артезианского бассейна I порядка [Sidyakova, 2005]. Здесь концентрируется одна из основных частей разведанных эксплуатационных запасов подземных вод Иркутской области, подготовленных для промышленного освоения, и значительная часть всех имеющихся в области одиночных и групповых централизованных водозаборов.
На основе материалов по количественно-качественным характеристикам месторождений пресных подземных вод Иркутского артезианского бассейна автором графически обоснована гипотеза о ведущей роли морфоструктурного фактора (закономерность соотношения «рельеф – геологическая структура») в локализации запасов пресных подземных вод [Alekseeva, 1990; Kurennoy, 1972; Seminsky et al., 2005; Seminsky, Tugarina, 2011; Pavlov, 2000]. Ниже кратко представлены результаты нового количественного научно-практического подхода, предназначенного для выделения территорий с различными условиями локализации пресных подземных вод.
2. МЕТОДЫ И МАТЕРИАЛЫ
Представленная работа, по мнению автора, содержит рациональный алгоритм выявления территорий с благоприятными условиями формирования запасов пресных подземных вод с целью хозяйственно-питьевого водоснабжения населения городов Иркутск – Ангарск – Усолье-Сибирское – Черемхово – Зима – Саянск – Тулун.
На основе систематизации общих взглядов на тектоническую (масштаб 1:1500000 [Zolotarev, Khrenov, 1981]), неотектоническую (масштаб – 1:4000000 и более детальные [Gritsenko et al., 1962; Levi, 2008]) гидрогеологические карты (карты В.Г. Ткачук – 1:4000000 [Gritsenko et al., 1962], ОА «Томскгеомониторинг» [Zhulmina, 2014], Б.М. Шенькмана и С.Х. Павлова – 1:1000000 [Shen’kman, 1983], Гидрогеологическая карта СССР, серия Ангаро-Ленского артезианского бассейна [Kaurov, 1964]), с применением топографических и геолого-структурной карт был выполнен морфоструктурный анализ Иркутского артезианского бассейна. Цель – выделение территорий с различными гидрогеологическими условиями в среднем масштабе 1:200000 на основе 23 листов топографической разграфки: N-47-IX, -X, -XI, -XII, -XVI, -XVII, -XVIII, -XXIV, -XXX; N-48-VII, -XIII, -XIX, -XX, -XXV, -XXVI, -XXVII, -XXVIII, -XXXI, -XXXII, -XXXIII, -XXXIV; M-48-II, -III. Составлены схемы порядков речных долин, схемы вершинной поверхности, схемы морфоструктур II порядка Иркутского артезианского бассейна. На основе этих схем впервые выполнен количественный гидрогеологический анализ условий формирования и распределения ресурсов пресных подземных вод верхней гидродинамической зоны (ВГДЗ).
Морфоструктурный анализ использован автором для разработки алгоритма выделения территорий с различными условиями локализации пресных подземных вод, другими словами – в целях детализации гидрогеологической структуры Иркутского артезианского бассейна по условиям локализации пресных подземных вод в пределах ВГДЗ (до 200 м).
Методика проведения морфоструктурного анализа. На основе представлений Н.А. Флоренсова, С.С. Воскресенского, М.Г. Гроссвальда о пересечении зон опусканий саянского и байкальского направления и формировании кайнозойских депрессий [Voskresensky, Grosswald, 1956; Adamenko et al., 1971] сформулирована гипотеза о необходимости уточнения границ зон и областей неотектонических прогибаний территории Иркутского артезианского бассейна, выделении контуров крупных понижений рельефа и приведен следующий алгоритм [Filosofov, 1960].
1. При составлении схемы порядков речных долин (рис. 2, 3) на топографической основе автором «учитывались» все реки и озера, в том числе и пересыхающие. Затем определялся порядок долин согласно методу, предложенному Р.Э. Хортоном [Horton, 1948], а также Б.П. Пановым [Panov, 1948] и уточненному В.П. Философовым [Filosofov, 1960]. По этому способу долиной первого порядка считается долина, не принимающая ни одного притока, т.е. неразветвленная. Долина второго порядка возникает в результате слияния двух долин первого порядка и т.д. При этом впадение долины первого или второго порядка в долину третьего не увеличивает ее порядок. Таким образом, порядок долин постепенно возрастает от верховьев к низовьям. Указанный метод дает возможность рассматривать долину в развитии, позволяя сравнивать ее с другими долинами [Filosofov, 1960].
Рис. 2. Методика составления схемы порядков речных долин. Фрагмент рабочей карты масштаба 1:200000, северо-западный участок территории исследования. Цветом указан порядок речных долин: 1 – второй, 2 – третий, 3 – четвертый, 5 – пятый.
Fig. 2. Methodology for compiling a river valley order map. Fragment of a working map at a scale of 1:200000, northwestern section of the study area. Colors indicate river valley orders: 1 – second; 2 – third; 3 – fourth; 5 – fifth.
Рис. 3. Схема порядков речных долин Иркутского артезианского бассейна.
1 – граница Иркутского артезианского бассейна; 2–8 – порядки речных долин: 2 – второй, 3 – третий, 4 – четвертый, 5 – пятый, 6 – шестой, 7 – седьмой, 8 – нерасчлененные порядки горных рек Китой, Белая, Тагна, Ока, Зима, Ия, Уда, Кирей, Ирей.
Fig. 3. Scheme of river valley orders in the Irkutsk artesian basin.
1 – boundary of the Irkutsk artesian basin; 2–8 – river valley orders: 2 – second, 3 – third, 4 – fourth, 5 – fifth, 6 – sixth, 7 – seventh, 8 – undifferentiated orders of mountain rivers: Kitoy, Belaya, Tagna, Oka, Zima, Iya, Uda, Kirey, Irey.
2. При составлении схемы вершинной поверхности автором на топографической карте вычерчены водораздельные линии между всеми долинами, включая и водоразделы между долинами первого порядка. Затем определен порядок водораздельных линий подобно тому, как это делают для долин. Водоразделами первого порядка названы неразветвленные водоразделы; водоразделы первого порядка, соединяясь вместе, дают начало водоразделу второго порядка и т.д. Далее отмечены точки пересечения горизонталей с водораздельными линиями и, соответственно, подписаны их значения. Одновысотные точки соединены изолиниями верхнего базиса денудации или изогипсобазитами (рис. 4, 5, 6). Окончательно выделять морфоструктуры необходимо вместе с картой порядков речных долин, сопоставляя эти две карты, выполненные в одном масштабе.
Рис. 4. Методика составления изобазит. Фрагмент рабочей карты масштаба 1:200000, южный участок территории исследования. Цветом указан порядок водоразделов: 1 – первый, 2 – второй, 3 – третий, 4 – четвертый, 5 – пятый.
Fig. 4. Methodology for compiling isobases. Fragment of a working map at a scale of 1:200,000, southern section of the study area. Colors indicate watershed orders: 1 – first, 2 – second, 3 – third, 4 – fourth, 5 – fifth.
Рис. 5. Основа для схемы вершинной поверхности Иркутского артезианского бассейна.
1 – граница Иркутского артезианского бассейна; 2–6 – порядки водоразделов: 2 – второй, 3 – третий, 4 – четвертый, 5 – пятый, 6 – шестой.
Fig. 5. Base for the «Vertex surface diagram of the Irkutsk artesian basin».
1 – boundary of the Irkutsk artesian basin; 2–6 – watershed orders: 2 – second, 3 – third, 4 – fourth, 5 – fifth, 6 – sixth.
Рис. 6. Схема вершинной поверхности II порядка Иркутского артезианского бассейна. 1 – граница Иркутского артезианского бассейна; 2 – изогипсобазита и ее абсолютная отметка.
Fig. 6. Scheme of the second-order vertex surface of the Irkutsk artesian basin. 1 – boundary of the Irkutsk artesian basin; 2 – isohypsobase and its absolute elevation.
3. Суть морфоструктурного метода заключается в выделении крупных морфоструктур (возвышенностей и низменностей рельефа) в неразрывной связи с геологической структурой (рис. 7) – границы возвышенностей и низменностей рельефа сопоставлены с геологическими структурами мезозойского этапа тектонической активизации Иркутского артезианского бассейна [Kuranicheva, 2024]. Известны примеры изучения морфоструктурных особенностей территорий и оценки их связи (в первую очередь рельефа и геологической дислокации) с перспективами обнаружения пресных подземных вод [Kurennoy, 1966, 1973, 2010].
Рис. 7. Структурная схема подошвы мезозойских отложений с морфоструктурами (по [Alekseev, 1993], с дополнениями). 1 – граница Иркутского артезианского бассейна; 2 – изогипсы подошвы мезозойских отложений; 3 – границы отрицательных морфоструктур (неотектонических депрессий).
Fig. 7. Structural scheme of the base of Mesozoic deposits with morphostructures (after [Alekseev, 1993], with additions). 1 – boundary of the Irkutsk artesian basin; 2 – isohypses of the base of Mesozoic deposits; 3 – boundaries of negative morphostructures (neotectonic depressions).
Любое геологическое тело, содержащее подземные воды (гидрогеологическое тело), имеет границы. Нижняя граница, как правило, принимается по подошве или кровле геологической дислокации, обычно по водоупорной или слабопроницаемой толще. Верхней же границей является рельеф или неотектоническая дислокация. Выделенное таким образом геологическое тело относится к разряду морфоструктур. Морфоструктуры, как правило, представляют собой единую водонапорную систему с определенными условиями формирования, транзита и разгрузки подземных вод [Lankin et al., 2024]. На большей части исследуемой территории (в пределах юрских отложений) водоупором является приконтактная водоупорная зона (трошковская, заларинская фации нижней подсвиты черемховской свиты нижней юры); при обнажении незначительной площади ордовикских и кембрийских пород региональным водоупором является верхоленская свита среднего кембрия.
Следует отметить, что работа (роль) рельефа при строгом количественном подходе (морфоструктурном методе) обусловлена сочетанием сложного фильтрационного поля ВГДЗ и системно подстилающих водоносные подразделения водоупоров.
Использовалась структурная схема подошвы мезозойских отложений С.П. Алексеева [Alekseev, 1993]. Выделены положительные прямые, положительные обращенные, отрицательные прямые, отрицательные обращенные морфоструктуры по границам: 1) крупных возвышенностей и понижений рельефа, ограничивающих кровлю морфоструктур; 2) возвышенностей и понижений тектонических дислокаций, ограничивающих подошву морфоструктур.
4. На итоговую схему нанесены объекты исследования – известные балансовые и забалансовые месторождения пресных подземных вод Иркутского артезианского бассейна. Проработаны и вынесены данные по результатам разведки 45 месторождений пресных питьевых подземных вод с запасами более 500 м³/сут [Condition…, 2025].
Месторождения по количеству запасов условно подразделены автором на крупные (более 20 тыс. м³/сут), средние (1–20 тыс. м³/сут) и мелкие (менее 1 тыс. м³/сут). Не учитывались списанные с государственного баланса запасы подземных вод в связи с недостаточной геолого-гидрогеологической изученностью для категоризации, в частности из-за отсутствия обоснования источника формирования. Однако списанные запасы подземных вод из-за невозможности организации зон санитарной охраны, застройки месторождения автором учитывались, так как эти факторы не влияют на закономерности формирования месторождений пресных подземных вод. Таким образом, выделены территории по морфоструктурным признакам со схожими условиями локализации пресных подземных вод.
5. Общая схема собрана в демонстрационную график-схему масштаба 1:1500000. В итоге, на основе морфоструктурного анализа, получена уточненная схема территорий Иркутского артезианского бассейна (в границах развития структур мезозойско-кайнозойского этапа тектонической активизации) с различными гидрогеологическими условиями локализации пресных подземных вод и, следовательно, условиями формирования месторождений (рис. 8).
Рис. 8. Морфоструктурно-гидрогеологическая схема Иркутского артезианского бассейна [Kuranicheva, 2024].
1 – граница Иркутского артезианского бассейна; 2 – граница отрицательных морфоструктур (неотектонических депрессий); 3 – границы территорий с различными условиями формирования подземных вод; 4 – месторождения пресных подземных вод, запасы тыс. м³/сут; 5 – месторождения пресных подземных вод с запасами более 20 тыс. м³/сут; 6 – месторождения пресных подземных вод с запасами 1–20 тыс. м³/сут; 7 – месторождения пресных подземных вод с запасами менее 1 тыс. м³/сут; 8–12 – обозначения на схеме, соответствующие определенным условиям формирования месторождения пресных подземных вод, типу морфоструктур, условиям формирования месторождений, представленным на рис. 9.
Fig. 8. Morphostructural-hydrogeological scheme of the Irkutsk artesian basin [Kuranicheva, 2024].
1 – boundary of the Irkutsk artesian basin; 2 – boundary of negative morphostructures (neotectonic depressions); 3 – boundaries of areas with different groundwater formation conditions; 4 – fresh groundwater deposits, reserves in thousands of m³/day; 5 – fresh groundwater deposits with reserves exceeding 20000 m³/day; 6 – fresh groundwater deposits with reserves of 1000–20000 m³/day; 7 – fresh groundwater deposits with reserves less than 1000 m³/day; 8–12 – symbols on the scheme corresponding to specific conditions of fresh groundwater deposit formation, type of morphostructures, and conditions of deposit formation, shown in Fig. 9.
Рис. 9. Соотношение месторождений пресных подземных вод Иркутского артезианского бассейна и условий их формирования [Kuranicheva, 2024].
1 – зона солоноватых вод с минерализацией более 1 г/дм³; 2 – зона пресных вод с минерализацией менее 1 г/дм³; 3 – поверхность рельефа (морфоструктура); 4 – геологическая структура (водоупорная толща); 5 – литолого-фациальные (стратиграфические) толщи; 6–9 – условия, аналогичные территории: 6 – I.1, 7 – I.2, 8 – III.1, 9 – III.2; 10 – водоупорные трошковская, заларинская фации нижней подсвиты черемховской свиты нижней юры; 11 – региональный водоупор (верхоленская свита среднего кембрия).
Fig. 9. Correlation of fresh groundwater deposits in the Irkutsk artesian basin and conditions of their formation [Kuranicheva, 2024].
1 – zone of brackish water with mineralization exceeding 1 g/dm³; 2 – zone of fresh water with mineralization less than 1 g/dm³; 3 – relief surface (morphostructure); 4 – geological structure (impermeable layer); 5 – lithofacies (stratigraphic) layers; 6–9 – conditions similar to those in the area: 6 – I.1, 7 – I.2, 8 – III.1, 9 – III.2; 10 – Troshkovskaya, Zalarinskaya impermeable facies of the lower subformation of the Cheremkhovo formation of the Lower Jurassic; 11 – regional impermeable layer (Verkholenskaya formation of the Middle Cambrian).
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
В пределах платформенной части Иркутского артезианского бассейна на основе комплексного гидрогеологического и морфоструктурного анализа выделено пять типовых схем формирования месторождений пресных подземных вод: за счет естественных ресурсов в положительных прямых и положительных обращенных морфоструктурах; за счет привлекаемых ресурсов в положительных прямых, отрицательных прямых и отрицательных обращенных морфоструктурах. Установлено, что на каждой из пяти выявленных территорий сконцентрированы месторождения со схожими количественно-качественными характеристиками, литолого-петрографическим составом пород, типом коллекторов и фильтрационными показателями эксплуатационных горизонтов, а также условиями формирования пресных подземных вод (рис. 8). Территории с предполагаемыми условиями считаются аналогичными достоверным. Каждой типовой схеме соответствуют месторождения по уровню запасов – условно крупные (более 20 тыс. м³/сут), средние (1–20 тыс. м³/сут) или мелкие (менее 1 тыс. м³/сут). В пределах отрицательных морфоструктур (как прямых, так и обращенных) эксплуатационные водоносные горизонты месторождений пресных подземных вод представлены порово-пластовыми водами рыхлых отложений четвертичного возраста. В пределах положительных прямых морфоструктур образуются трещинно-пластовые и трещинно-карстовые воды юрских и палеозойских отложений, в пределах положительных обращенных морфоструктур – трещинно-пластовые воды юрских отложений (обнажения коренных пород, в которых карст развивается по зонам дробления, образуя фильтрационное поле за счет неоднородной трещиноватости).
Далее рассмотрим типовые участки, характеризующие каждый вид гидрогеологического разреза зоны свободного водообмена:
1. Для месторождений, расположенных в положительных прямых морфоструктурах, восполнение запасов подземных вод обеспечивается естественными ресурсами (рис. 9, I.1). Типы подземных вод: трещинно-пластовые воды юрских и ордовикских терригенных пород; трещинно-карстовые воды кембрийских пород [Tkachuk et al., 1968]. Коллектор подземных вод – трещинный.
По структурно-генетическому типу месторождение относится к месторождениям в трещинных коллекторах (месторождения в пластах осадочных консолидированных пород, месторождения трещинно-карстовых структур) [Stepanov, 1989]. Коэффициенты фильтрации достигают 198 м/сут, коэффициенты водопроводимости изменяются от 25–30 до 650, в отдельных случаях – до 14000 м²/сут. Состав подземных вод преимущественно гидрокарбонатный кальциевый (магниево-кальциевый) с минерализацией 0.37–0.60 г/дм³, реже до 1.1 г/дм³.
2. Для месторождений в положительных обращенных морфоструктурах характерен источник формирования запасов подземных вод – естественные ресурсы (рис. 9, I.2). Подземные воды относятся к трещинно-пластовым водам юрских терригенных пород [Tkachuk et al., 1968]. Коллектор подземных вод – трещинный. По структурно-генетическому типу это месторождения в трещинных коллекторах (месторождения в пластах осадочных консолидированных пород) [Stepanov, 1989]. Коэффициент фильтрации изменяется от 30 до 136 м/сут, коэффициент водопроводимости варьируется от 350 до 3570 м²/сут. Состав подземных вод месторождений преимущественно гидрокарбонатный магниево-кальциевый с минерализацией 0.1–0.5 г/дм³.
3. Месторождения ВГДЗ, расположенные в положительных прямых морфоструктурах, обеспечиваются восполнением запасов подземных вод за счет привлекаемых ресурсов поверхностных вод (рис. 9, II). Типы подземных вод: трещинно-карстовые воды кембрийских пород, трещинно-пластовые воды ордовикских пород [Tkachuk et al., 1968]. Коллектор подземных вод трещинный, реже – карстово-трещинный. По структурно-генетическому типу относятся к месторождениям в трещинных коллекторах (месторождения в пластах осадочных консолидированных пород, месторождения трещинно-карстовых структур) [Stepanov, 1989]. Коэффициент фильтрации изменяется от 26.4 до 770 м/сут, коэффициент водопроводимости достигает 11420 м²/сут. Состав подземных вод месторождений преимущественно гидрокарбонатный магниево-кальциевый с минерализацией до 0.5 г/дм³ [Kuranicheva, 2024].
4. У месторождений, локализованных в отрицательных прямых морфоструктурах, питание продуктивных горизонтов происходит за счет привлекаемых ресурсов поверхностных вод (рис. 9, III.1). Подземные воды относятся к типу порово-пластовых вод четвертичных отложений [Tkachuk et al., 1968]. Коллектор подземных вод поровый. По структурно-генетическому типу это месторождения в отложениях водных коллекторов [Stepanov, 1989]. Коэффициент фильтрации достигает 122 м/сут, коэффициент водопроводимости 1400 м²/сут. Состав подземных вод месторождений преимущественно гидрокарбонатный магниево-кальциевый с минерализацией до 0.5 г/дм³. При вскрытии юрских терригенных пород наблюдается резкое ухудшение качества подземных вод [Luneva, Lankin, 2006; Kuranicheva, 2024].
5. Питание продуктивных горизонтов у месторождений в отрицательных обращенных морфоструктурах происходит за счет привлекаемых ресурсов поверхностных вод (рис. 9, III.2). Подземные воды относятся к типу порово-пластовых вод четвертичных отложений [Tkachuk et al., 1968]. Коллектор подземных вод поровый. По структурно-генетическому типу – это месторождения в отложениях водных коллекторов [Stepanov, 1989]. Коэффициент фильтрации изменяется в пределах 164–240 м/сут, коэффициент водопроводимости достигает 2000 м²/сут. Состав подземных вод месторождений преимущественно гидрокарбонатный кальциево-магниевый с минерализацией до 0.8 г/дм³. При вскрытии кембрийских пород бурением также наблюдается резкое ухудшение качества подземных вод [Luneva, Lankin, 2006; Zolotykh, 2021; Kuranicheva et al., 2022].
4. ОБСУЖДЕНИЕ
Многолетний опыт производственных предприятий, полученный при разведке месторождений подземных вод, показывает реальную эффективность результатов выполненных исследований на основе корреляции данных морфоструктурного и традиционных гидрогеологических методов. Проработан алгоритм оконтуривания гидрогеологических структур на исследуемой территории с использованием метода морфоструктурного анализа. Привлечение данных морфоструктурного анализа рельефа и геолого-структурных условий (морфоструктурного анализа масштаба 1:200000) является эффективным методом выделения территорий с различными условиями формирования месторождений пресных подземных вод ВГДЗ Иркутского артезианского бассейна (в границах распространения структур мезокайнозойского цикла тектонической активизации).
Таким образом, выработаны и научно обоснованы методология и гидрогеологические критерии поиска участков локализации запасов пресных подземных вод в крупных понижениях и возвышенностях рельефа Иркутского артезианского бассейна, включающие построение и параллельный анализ геоморфологических и гидрогеологических карт масштаба 1:200000, выявление крупных понижений и возвышенностей рельефа, картирование высокопроизводительных коллекторов подземных вод ВГДЗ (высокие коэффициенты фильтрации и водопроводимости, обеспечивающие значимые дебиты при относительно небольших понижениях, а также возобновляемость запасов пресных подземных вод за счет привлекаемых ресурсов – перетекание из поверхностных водотоков и водоемов; за счет естественных ресурсов – инфильтрация атмосферных осадков, перетекание из вышележащих водоносных подразделений). Результаты исследования совпадают со взглядами таких известных ученых-гидрогеологов, как В.В. Куренной, Е.В. Пиннекер, Б.М. Шенькман, С.Х. Павлов, Л.П. Алексеева, а также с научным анализом данных геологоразведочных работ за последние 50 лет.
5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Кайнозойский неотектонический этап явился завершающим в формировании пликативной структуры Иркутского артезианского бассейна и современного рельефа, в заложении кайнозойских впадин, речных долин, в накоплении и распределении аллювиальных толщ. Сопоставление структурных и морфоструктурных планов наглядно показывает распределение и локализацию ресурсов подземных вод, в том числе наиболее водообильных участков ВГДЗ.
На представлениях о неотектоническом этапе эволюции территории Иркутского артезианского бассейна основана методология поисков перспективных участков, базирующаяся на комплексировании данных количественного морфоструктурного анализа и данных геологоразведочных работ по подземным водам, включающих типы коллекторов, фильтрационные параметры, источники формирования запасов, гидрогеохимические характеристики качества пресных подземных вод.
В пределах Иркутского артезианского бассейна на основе гидрогеологического и морфоструктурного анализа выделено пять типовых схем формирования месторождений пресных подземных вод: за счет естественных ресурсов в положительных прямых и положительных обращенных морфоструктурах; за счет привлекаемых ресурсов в положительных прямых, отрицательных прямых и отрицательных обращенных морфоструктурах. Каждой типовой схеме соответствуют месторождения по уровню запасов – условно крупные (более 20 тыс. м³/сут), средние (1–20 тыс. м³/сут) или мелкие (менее 1 тыс. м³/сут).
6. РАСКРЫТИЕ ИНФОРМАЦИИ / DISCLOSURE
Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов, связанного с этой рукописью. Автор прочел и одобрил финальную версию перед публикацией.
The author has no conflicts of interest to declare relevant to this manuscript. The author read and approved the final manuscript.
Список литературы
1. Адаменко О.М., Долгушин И.Ю., Ермолов В.В., Исаева Л.Л., Козловская С.Ф., Леонов Б.Н., Цейтлин С.М. История развития рельефа Сибири и Дальнего Востока. Плоскогорья и низменности Восточной Сибири. М.: Наука, 1971. 320 с.
2. Алексеев С.П. Создание геологической основы для составления гидрогеологической легенды к картам масштаба 1:200000 Ангаро-Ленской серии за 1990–1992 гг. Иркутск: Иркутскгеология, 1993. 196 с.
3. Алексеева Л.П. Типы мерзлотно-гидрогеологических условий и использование подземных вод для водоснабжения рифтовой части зоны БАМ: Автореф. дис … к.г.-м.н. Иркутск, 1990. 21 с.
4. Алексеев С.В., Алексеева Л.П., Глотов В.Е., Иванова Т.П., Кулаков В.В., Ланкин Ю.К. Состояние питьевого водоснабжения на базе подземных вод в Сибири и на Дальнем Востоке // Подземные воды востока России: Материалы Всероссийского совещания по подземным водам востока России (XXII Совещание по подземным водам Сибири и Дальнего Востока с международным участием) (18–22 июня 2018 г.). Новосибирск: ИПЦ НГУ, 2018. С. 4–20.
5. Балобаненко А.А., Льготин В.А. Качество питьевых подземных вод территории Сибирского федерального округа // Подземные воды востока России: Материалы Всероссийского совещания по подземным водам востока России (XXII Совещание по подземным водам Сибири и Дальнего Востока с международным участием) (18–22 июня 2018 г.). Новосибирск: ИПЦ НГУ, 2018. С. 70–75.
6. Блохин Ю.И., Лунева Т.Е. Мониторинг промышленного загрязнения подземных вод на территории Иркутской области // Подземные воды востока России: Материалы Всероссийского совещания по подземным водам востока России (XX Совещание по подземным водам Сибири и Дальнего Востока с международным участием) (18–22 июня 2012 г.). Иркутск: Географ, 2012. С. 445–449.
7. Состояние геологической среды (недр) территории Сибирского федерального округа в 2024 году: Информационный бюллетень. Томск, 2025. Вып. 22. 205 с.
8. Философов В.П. Краткое руководство по морфометрическому методу поисков тектонических структур. Саратов: Изд-во Саратовского университета, 1960. 95 с.
9. Атлас Иркутской области / Ред. А.В. Гриценко, И.П. Заруцкая, В.П. Шоцкий. М.–Иркутск: ГУГК, 1962. 621 с.
10. Хортон Р.Е. Эрозионное развитие рек и водосборных бассейнов. Гидрофизический подход к количественной морфологии. М.: Государственное издательство иностранной литературы, 1948. 159 с.
11. Кауров В.Ф. Гидрогеологическая карта СССР масштаба 1:200000. Серия Ангаро-Ленского артезианского бассейна. Лист N-48-XXVI. М.: ВСЕГИНГЕО, 1964.
12. Кураничева А.И. Условия формирования месторождений пресных подземных вод Иркутского артезианского бассейна // Науки о Земле и недропользование. 2024. Т. 47. № 3. С. 280–288. https://doi.org/10.21285/2686-9993-2024-47-3-280-288.
13. Кураничева А.И., Ланкин Ю.К., Наумова О.О., Вахромеев А.Г. Особенности формирования месторождения пресных подземных вод Черемуховый Куст (Иркутский артезианский бассейн) // Геология, поиски и разведка полезных ископаемых и методы геологических исследований: Материалы Международной научно-технической конференции «Геонауки 2022» (4–8 апреля 2022 г.). Иркутск: ИрНИТУ, 2022. С. 12–19.
14. Куренной В.В. Связь формирования подземных вод с гидрогеологической структурой в Ангаро-Ленском артезианском бассейне // Методика гидрогеологических исследований и ресурсы подземных вод Сибири и Дальнего Востока / Ред. Б.М. Шенькман. М.: Наука, 1966. С. 163–175.
15. Куренной В.В. Закономерности формирования ресурсов подземных вод верхней гидродинамической зоны юга Ангаро-Ленского артезианского бассейна: Автореф. дис … к.г.-м.н. Иркутск, 1972. 21 с.
16. Куренной В.В. Использование разностного учета случайной колеблемости для гидрогеологических прогнозов // Тезисы докладов VII совещания по подземным водам Сибири и Дальнего Востока. Иркутск–Новосибирск, 1973. С. 35–36.
17. Куренной В.В. Научно-методические основы структурно-гидрогеологического анализа и оценки условий локализации ресурсов питьевых подземных вод: Автореф. дис … д.г.-м.н. Зеленый, 2010. 46 с.
18. Ланкин Ю.К., Наумова О.О., Верхозина Е.С. Роль новейшей тектоники в формировании ресурсов подземных вод юга Сибирской платформы // Подземная гидросфера: Материалы Всероссийского совещания по подземным водам востока России (XXIV Совещание по подземным водам востока Сибири и Дальнего Востока) (21–28 июня 2024 г.). Екатеринбург: ИГД УрО РАН, 2024. С. 284–287.
19. Леви К.Г. Карта неотектоники северо-восточного сектора Азии. Масштаб 1:75000000. Иркутск: Восточно-Сибирское аэрогеодезическое предприятие, 2008.
20. Процессы формирования рельефа Сибири / Ред Н.А. Логачев. Новосибирск: Наука, 1987. 185 с.
21. Лунева Т.Е., Ланкин Ю.К. Морфотектонические условия локализации ресурсов подземных вод в Ангаро-Ленском артезианском бассейне // Подземная гидросфера: Материалы Всероссийского совещания по подземным водам востока России (XVIII Совещание по подземным водам востока Сибири и Дальнего Востока) (19–23 июня 2006 г.). Иркутск: ИрГТУ, 2006. С. 281–284.
22. Морозов А.Ф., Круподеров В.С., Куренной В.В. Гидрогеологическая карта территории Российской Федерации. Условия формирования питьевых подземных вод России // Питьевые подземные воды. Изучение, использование и информационные технологии: Материалы Международной научно-практической конференции (18–22 апреля 2011 г., пос. Зеленый). М.: ВНИИПО МЧС России, 2011. Т. 1. С. 3–31.
23. Панов Б.П. Количественная характеристика речной сети. Л., 1948. 55 с.
24. Павлов С.Х. Гидрогеохимическая зональность на юго-западном фланге Байкальской рифтовой зоны // Подземные воды востока России: Материалы Всероссийского совещания по подземным водам востока России (XVI Совещание по подземным водам Сибири и Дальнего Востока с международным участием). Новосибирск: НИЦ ОИГГМ СО РАН, 2000. С. 50–52.
25. Пиннекер Е.В. Подземные воды Иркутско-Черемховского промышленного района: Автореф. дис … к.г.-м.н. Иркутск, 1956. 20 с.
26. Пиннекер Е.В., Писарский Б.И., Шварцев С.Л., Богданов Г.Я., Борисов В.Н., Караванов К.П. Основы гидрогеологии. Общая гидрогеология. Новосибирск: Наука, 1980. 225 с.
27. 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.
28. Подкорытов А.М. Оценка запасов подземных вод для технических нужд по результатам эксплуатации одиночного водозабора ТЭЦ-12 в г. Черемхово по состоянию на 01.02.2012. Иркутск: Иркутскгеофизика, 2012 г. 107 с.
29. Семинский К.Ж., Гладков А.С., Лунина О.В., Тугарина М.А. Внутренняя структура континентальных разломных зон. Прикладной аспект. Новосибирск: Гео, 2005. 293 с.
30. Семинский К.Ж., Тугарина М.А. Результаты комплексных исследований подземной гидросферы западного плеча Байкальского рифта (на примере участка п. Баяндай – м. Крестовский) // Геодинамика и тектонофизика. 2011. Т. 2. № 2. С. 126–144. https://doi.org/10.5800/GT-2011-2-2-0037.
31. Шенькман Б.М. Зона интенсивного водообмена Ангаро-Ленского артезианского бассейна (Ресурсы и геохимия подземных вод). Иркутск: ИЗК СО АН СССР, 1983. 334 с.
32. Шенькман Б.М. Гидрогеопургология промышленных зон Иркутской области // Подземная гидросфера: Материалы Всероссийского совещания по подземным водам востока России (XX Совещание по подземным водам востока Сибири и Дальнего Востока) (18–22 июня 2012 г.). Иркутск: Географ, 2012. С. 499–503.
33. Шолохов П.А. Аспекты использования подземных вод юрских угленосных отложений в качестве источника водоснабжения (на примере г. Иркутска) // Подземная гидросфера: Материалы Всероссийского совещания по подземным водам востока России с международным участием (XXIII Совещание по подземным водам Сибири и Дальнего Востока) (20–26 июня 2021 г.). Иркутск: ИЗК СО РАН, 2021. С. 562–565. DOI:10.52619/978-5-9908560-9-7-2021-23-1-562-565.
34. Сидякова Г.А. Программа гидрогеологических работ для водоснабжения населенных пунктов Иркутской области: Отчет по работам Иркутского территориального центра государственного мониторинга геологической среды ФГУГП «Иркутскгеология» в 2004 г. Иркутск: Иркутскгеология, 2005 г. 184 с.
35. Государственная геологическая карта Российской Федерации. Серия Ангаро-Енисейская. Масштаб 1:1000000. Лист N-48 (Иркутск): Объяснительная записка. СПб.: ВСЕГЕИ, 2009. 574 с.
36. Степанов В.М. Введение в структурную гидрогеологию. М.: Недра, 1989. 229 с.
37. Гидрогеология СССР. Иркутская область / Ред. В.Г. Ткачук, Е.В. Пиннекер, П.И. Трофимук. М.: Недра, 1968. Т. XIX. 496 с.
38. Воскресенский С.С., Гроссвальд И.Г. Об отражении новейшей тектоники в геоморфологии Юго-Восточного Присаянья // Ученые записки МГУ. Геоморфология. 1956. Вып. 182. С. 169–175.
39. ZЗекцер И.С., Каримова О.А., Четверикова А.В. Роль подземных вод в хозяйственно-питьевом водоснабжении городского населения // Фундаментальные и прикладные проблемы гидрогеологии: Материалы Всероссийского совещания по подземным водам востока России (XXI совещание по подземным водам Сибири и Дальнего Востока с международным участием). Якутск: Институт мерзлотоведения им. П.И. Мельникова СО РАН, 2015. С. 32–34.
40. Жульмина Г.А. Оценка состояния месторождений питьевых и технических подземных вод в нераспределенном фонде недр с целью приведения их запасов в соответствие с действующим законодательством на территории Республики Бурятия, Забайкальского края и Иркутской области. Томск: Томскгеомониторинг, 2014. 231 с.
41. Жульмина Г.А., Балобаненко А.А. Оценка негативного изменения состояния подземных вод Байкальской природной территории // Подземная гидросфера: Материалы Всероссийского совещания по подземным водам востока России с международным участием (XXIII Совещание по подземным водам Сибири и Дальнего Востока) (20–26 июня 2021 г.). Иркутск: ИЗК СО РАН, 2021. С. 53–57. DOI:10.52619/978-5-9908560-9-7-2021-23-1-53-57.
42. Карта новейшей тектоники юга Восточной Сибири. Масштаб 1:1500000 / Ред. А.Г. Золотарев, П.М. Хренов. Иркутск: Аэрогеология, 1981.
43. Золотых Т.И. Доразведка участка Верхнекитойский-1 Китойского месторождения подземных вод для обеспечения питьевого и хозяйствено-бытового водоснабжения населения Ангарского городского округа. Иркутск: АО Урангео, ОСП Ангарская геологическая экспедиция, 2021. 101 с.
Об авторе
А. И. Кураничева
Институт земной коры СО РАН
Россия
Конфликт интересов:
Россия
664033, Иркутск, ул. Лермонтова, 128
Конфликт интересов:
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов, связанного с этой рукописью.
Рецензия
Для цитирования:
Кураничева А.И. МОРФОСТРУКТУРНО-ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ УСЛОВИЙ ФОРМИРОВАНИЯ И ЛОКАЛИЗАЦИИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПРЕСНЫХ ПОДЗЕМНЫХ ВОД ВЕРХНЕЙ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЙ ЗОНЫ ИРКУТСКОГО АРТЕЗИАНСКОГО БАССЕЙНА. Геодинамика и тектонофизика. 2026;17(3):896. https://doi.org/10.5800/GT-2026-17-3-0896. EDN: QKAATC
For citation:
Kuranicheva A.I. MORPHOSTRUCTURAL-HYDROGEOLOGICAL ANALYSIS OF FORMATION CONDITIONS AND LOCALIZATION OF FRESH GROUNDWATER DEPOSITS IN THE UPPER HYDRODYNAMIC ZONE IRKUTSK ARTESIAN BASIN. Geodynamics & Tectonophysics. 2026;17(3):896. (In Russ.) https://doi.org/10.5800/GT-2026-17-3-0896. EDN: QKAATC
Просмотров:
289
JATS XML
Послать статью по эл. почте 