Состояние и перспективы использования подземных вод в Якутии

Виктор Васильевич Шепелев,

доктор геолого-минералогических наук, профессор, действительный член Академии наук РС(Я), заместитель директора по научной работе Института мерзлотоведения им. П. И. Мельникова СО РАН (ИМЗ СО РАН), гл. редактор журнала

ПОДЗЕМНЫХ ВОД В Я

В. В. Шепелёв, Н. А. Павлова, Л. Д. Иванова

Подземные воды в Якутии по минерализации, газовому и химическому составу, их температуре весьма разнообразны. Связано это с особыми мерзлотными условиями, которые обусловливают специфичность формирования и режима подземных вод, а также различную глубину их залегания. Разные условия распространения, мощность и динамика мно-голетнемёрзлых пород определяют сложность разведки и оценки запасов подземных вод и трудность их эксплуатации.

Пресные подземные воды распространены во многих гидрогеологических структурах Якутии и представлены подмерзлотными, межмерзлотными и надмерзлотными водоносными горизонтами и комплексами. Пресные подмерзлотные воды обладают исключительной стерильностью, богатым микрокомпонентным составом, отличаются значительны-

ми запасами. Наилучшим природным качеством, практически не требующим водоподготовки, обладают пресные подземные воды в Южной Якутии. Именно по этой причине под-мерзлотные воды в кристаллических и метаморфических породах архея и протерозоя широко используются в данном регионе для питьевых целей. В Алданском и Нерюнгринском районах всё водоснабжение базируется на использовании подземных вод. В центральных районах Якутии перспективными для питьевого водоснабжения являются межмерзлотные воды субаэральных таликов средне-высотных надпойменных террас рек Лены и Вилюя. Источники межмерзлотных вод разведаны на правобережной бестяхской террасе р. Лены в Центральной Якутии [1, 2] (рис. 1, 2). Водоносные горизонты приурочены здесь к контакту четвертичных песчаных отложений и кембрийских

ведущий инженер лаборатории

подземных вод и геохимии Рис- 1- Один из выходов пресных межмерзлотных подземных вод

криолитозоны ИМЗ СО РАН в долине руч. Улахан-Тарын

Рис. 2. Источник пресных подземных вод Суллар в Центральной Якутии

известняков или юрских песчаников. Ресурсы пресных подземных вод межмерзлотных субаэральных таликов оцениваются более чем в 40 тыс. м3/сут, что полностью может покрыть потребности населения Мегино-Канга-ласского и Хангаласского районов республики в питьевой воде. В настоящее время доля использования этих подземных вод составляет лишь 0,2%.

На остальной территории Якутии для приведения качества подземных вод до регламентируемого нормативными документами уровня требуется их предварительная очистка. При этом часто возникают ограничения для использования подземных вод в питьевых целях из-за незначительного превышения содержания одного-двух компонентов, что по существующим нормативным требованиям автоматически приводит к переводу подземных вод, в целом хорошего качества, в категорию технических. Наглядным примером могут быть бактериологически стерильные, богатые по микрокомпонентному составу и защищённые от техногенных загрязнений подмерзлотные воды Якутского артезианского бассейна. В природном состоянии они содержат относительно повышенные концентрации лития и фтора [3]. Приведение содержаний этих компонентов до требуемых норм возможно только при использовании обратноосмотических систем очистки, которые задерживают 97 - 99% всех растворённых веществ. Такая деминерализованная вода может стать более опасной для здоровья, нежели в естественном состоянии. Не стоит забывать и о технологических потерях при водоподготовке, достигающих 50 -90% пропускаемой через мембраны воды.

Среди пресных надмерзлотных вод практический интерес представляют грунтовые воды, формируемые в подрусловых таликовых зонах. Во многих улусах республики эти воды обладают значительными ресурсами и могут служить основой для организации централизован-

ного хозяйственно-питьевого водоснабжения. В настоящее время подрусловые надмерзлотные воды эксплуатируются в некоторых населённых пунктах республики (Кангаласский групповой водозабор, одиночные водозаборные скважины в Намском улусе, в г. Вилюйске и др.). Однако неглубокое залегание этих вод от дневной поверхности и тесная их связь с поверхностными водами способствуют тому, что они теряют те основные преимущества, которые присущи, например, подмерзлотным водам, а русловые процессы (размыв и аккумуляция аллювия), происходящие при переносе песчаных отложений крупными водными потоками, требуют основательного изучения и обязательного учёта морфологии и динамики развития речных русел.

Кроме пресных подземных вод в Якутии достаточно широкое распространение имеют промышленные подземные воды [2, 4]. Особенно перспективными в этом отношении являются районы Западной Якутии, где развиты хлоридные натриевые и кальциевые подземные рассолы. Они содержат в своём составе значительные концентрации таких промышленно ценных элементов, как бром, литий, рубидий, стронций и другие (таблица). В качестве гидроминерального сырья для добычи полезных компонентов могут рассматриваться не только подземные воды водоносных комплексов и обводнённых зон кимберлитов, но и дренажные рассолы. По предварительным оценкам вынос редких компонентов с дренажными рассолами только в карьер трубки «Удачная» за 30-летний период составил: лития - более 380 т, брома - 16 000 т, рубидия - около 52 т, стронция -более 4000 т [5] Следовательно, эти подземные рассолы могут служить хорошей сырьевой базой для организации добычи и комплексной переработки ценного гидроминерального сырья. Пока же в республике существует лишь один небольшой перерабатывающий завод, использующий подземные воды Кемпендяйских источников для получения пищевой и технической соли.

На территории Якутии известно около 200 проявлений минеральных подземных вод. Наиболее изучены минеральные воды, приуроченные к подмерзлотным водоносным горизонтам. Большую ценность представляют углекислые минеральные воды, разведанные в юго-восточном Верхоянье, в бассейнах р. Дыбы (Менке-чинские) и р. Тыры (Нежданинские), а также вблизи пос. Кулар. В бассейне р. Дыбы на глубине 134 м обнаружены редкие по составу железистые гидрокарбонатные кальциево-магниевые воды с минерализацией 3,4 г/л [7]. Они являются аналогом вод известного курорта Кука. Нежданинские подмерзлотные воды уникальны для Якутии и относятся к боржомскому типу содовых углекислых вод, высокие лечебные свойства которых общеизвестны.

Содержание некоторых ценных компонентов в подземных водах Западной Якутии [6]

Регион Подземные воды Содержание Компоненты

М* Br- Li+ Rb+ Sr2+

г/дм3 мг/дм3

Верхневилюйский криоартезианский бассейн Соленосный водоносный комплекс (£1) Макс. 444,6 6,8 90,5 4,5 2549

Мин. 169,8 2,0 5,8 1,1 362

Среднее 404,0 5,9 39,1 3,6 1959

Подсоленосный водоносный комплекс (У-С^ Макс. 433,9 6,7 90,0 6,9 2900

Мин. 169,8 0,9 0,9 0,1 1300

Среднее 356,3 3,1 22,3 4,5 2200

Оленекский криоартезианский бассейн Водоносный комплекс (63) Макс. 252,2 2,6 120,8 7,7 866

Мин. 31,1 0,06 3,1 0,1 58

Среднее 92,0 1,0 33,3 1,21 311

Водоносные комплексы (У£2) Макс. 411 6,5 415,3 46,4 2168

Мин. 195,8 2,33 34,1 3,04 357

Среднее 328,0 4,15 183,4 14,6 1192

Дренажные воды карьера трубки «Удачная» Макс. 396,7 5,2 299,8 32,5 1578

Мин. 96,8 0,6 13,9 1,9 154

Среднее 272,3 3,0 147,7 16,6 894

Кондиционное (промышленное) содержание 150-250 10-20 3-5 300

*Примечание. М - минерализация воды.

В Западной Якутии широкое распространение имеют холодные хлоридные натриевые бромные минеральные подземные воды, обогащённые в Ленском и Мирнинском районах ещё и сульфидами. Эти воды можно вскрыть здесь практически всюду на глубине 300 - 400 м [8]. Известны и естественные выходы этих вод на поверхность в бассейнах рек Кемпендяй, Бага, Намана и др. Рассолы используются для бальнеологи-

ческих процедур в Кемпендяйском санаторном комплексе. Также проводится их технологическая подготовка до уровня искусственных минеральных вод. В Нюрбин-ском районе разведано месторождение подземных вод, близких по составу к водам источника «Трускавец 2».

В центральных районах Якутии распространены весьма ценные для лечебного применения сульфидные подземные воды (рис. 3). Слабосульфидные

-„Q(- ^ - I идри|euj lui пчеокйи ышеяжипе!.

56 • h,s цифра перед дробью - номер скважины,

числитель - глубина залегания водоносного горизонта, знаменатель - газовый состав водоносного горизонта

Тектонические разломы:

- глубокого заложения, ограничивающие крупные блоки фундамента;

• глубокого заложения, осложняющие блоки фундамента;

- неглубокого заложения, осложняющие структуры чехла

Химический состав подмерзлотных вод: Гидрокарбонатно-хлоридный натриевый; Хлоридный натриевый;

'///// 'YYYY Y

Сульфатно-гидрокарбонатный натриевый или смешанный по анионам

Рис. 3. Схема распространения подмерзлотных минеральных вод Приленской зоны Центральной Якутии

подмерзлотные воды, например, Горного улуса являются разновидностью минеральных лечебно-столовых вод Каспийского типа. На правобережье р. Лены вскрыты крепкие сульфидные воды, фонтанирующие из скважин. Эти воды - аналог известных в бальнеологической практике подземных минеральных вод, использующихся на курортах Пятигорска, Мацесты, Усть-Качки [9].

Вблизи г Якутска разведано месторождение «Ленские зори», подмерзлотные маломинерализованные гидрокарбонатно-хлоридные натриевые воды которого относятся к Обуховскому типу [5]. В районах Центральной Якутии широко распространены также подмерзлотные маломинерализованные гидрокарбонатно-натрие-вые воды, близкие к Майкопкому типу [10].

На территории Южной Якутии известны месторождения радоновых минеральных подземных вод, содержание радиоактивного элемента в которых составляет 500 эман [11]. По действующим нормам подземные воды относятся к лечебным минеральным при содержании радона не менее 50 эман. Особое место занимают зоны тектонических нарушений глубокого заложения, выводящие на поверхность тёплые и горячие воды в долинах рек Горбылях, Малый Нахот, Олёкма, Тунгурча и др. [6]. Так, температура Олёкминских азотных кремнистых терм в естественных выходах достигает даже зимой 50 - 52° С. Эти горячие воды подобны Больше-Банным источникам на Камчатке и Горячинскому источнику в Саяно-Байкаль-ской области. На Мало-Нахотском участке термальные воды обогащены ещё и кремнекислотой.

Несмотря на разнообразие состава и большие запасы минеральных лечебных подземных вод в Якутии, подавляющее число их месторождений остаётся неосвоенными. Даже ранее проводившийся розлив лечебных и лечебно-столовых вод (например, Нюрбинских, Нежданинских) прекратился в связи с экономической нерентабельностью (удалённость от крупных населённых пунктов). В настоящее время на прилавках магазинов республики можно увидеть лишь одну-две марки минеральных подземных вод, добытых в Якутии. В то же время спрос на санаторно-курортное лечение очень высок и далеко не удовлетворяется приобретением путёвок на центральные и южные курорты страны. Кроме того, установлено, что отдых и лечение в местных здравницах и санаториях наиболее эффективны, поскольку в этом случае не нарушаются биологические ритмы в организме человека и не происходят психологические перегрузки, связанные с трудностями дальних поездок на курорты.

Кроме подземных вод, на территории республики имеются минеральные озёра, которые могут рассматриваться как потенциальные

источники лечебных минеральных вод и грязей. Наиболее широко известно оз. Абалах в Центральной Якутии (рис. 4). Озеро является уникальным гидроминеральным объектом, обладающим редкостной по генезису и комплексу природно-ресурсной базой [12]. Наибольшую известность оно получило благодаря своим иловым минеральным грязям, которые успешно применяются с 1935 г для лечения и профилактики заболеваний органов движения и опорно-двигательного аппарата, позвоночника, нервной системы, мочеполовых органов и др. Термокарстовое происхождение данного озера, своеобразная мерзлотно-гидрогеологическая обстановка, резко континентальный засушливый климат и активно протекающие криогенные процессы (солифлюкция, термоабразия, криометаморфизм и др.) обусловили специфику формирования и своеобразный химический состав не только илистых донных отложений озера, но и его рапы и подземных меж- и подмерзлотных вод. Подмерзлотные гидрокарбонатно-натриевые маломинерализованные слабощелочные воды оз. Абалах относятся к минеральным лечебным водам Горяче-Ключевского типа. Не менее ценным гидроминеральным ресурсом оз. Абалах является его рапа (насыщенный соляной раствор воды озера). К сожалению, в настоящее время абалахская рапа используется недостаточно из-за значительной удалённости грязелечебницы от озера. Кроме того, не оценена специфика изменения её состава и минерализации в годовом и многолетнем циклах. Слабо исследованы основные особенности применения рапы оз. Абалах в лечебных и восстановительных целях.

Помимо оз. Абалах, известны своими лечебными качествами озера Мохсоголлох, Малый и Большой Рассол, Тус-Кюель в Сунтарском районе. На территории республики имеются содовые озера, вода которых также может использоваться для наружного применения.

Рис. 4. Минеральное озеро Абалах (Центральная Якутия, Мегино-Хангаласский район).

Фото А. П. Черепановой

Однако наряду с достаточно большим количеством выявленных и разнообразных по химическому составу воды озёр и подозёрных таликов, изучению условий их формирования, распространения и режима в республике уделяется чрезвычайно мало внимания.

В последние годы после вступления в силу федерального закона 223-Ф3 (закон о госзакупках) возникла ещё одна проблема при изучении подземных вод Якутии. В конкурсах на выполнение работ по разведке месторождений подземных вод и подсчёту их запасов участвуют и выигрывают предприятия, сотрудники которых не знакомы с природно-климатическими и мерз-лотно-гидрогеологическими условиями территории республики. В результате этого на гидрогеологическую госэкспертизу сдаются проекты и отчёты очень низкого качества, авторы которых не имеют представления об особенностях гидрогеологии криолитозоны.

Подземные воды Якутии являются ценнейшим богатством республики. В связи с этим следует считать весьма перспективным постановку исследовательских и поисково-разведочных работ по более широкому использованию пресных подземных вод для питьевого и сельскохозяйственного водоснабжения, а также изучению минеральных, термальных и промышленных подземных вод для развития курортного дела, нетрадиционной энергетики и гидроминеральной добывающей отрасли.

Список литературы

1. Мониторинг подземных вод криолитозоны / В. В. Шепелев [и др.]; [отв. ред. В. Т. Балобаев, В. В. Шепелев]. - Якутск : Изд-во Института мерзлотоведения СО РАН, 2002. - 172 с.

2. Шепелев, В. В. Родниковые воды Якутии / В. В. Шепелев. - Якутск : Якут. кн. изд-во, 1987. -127 с.

3. Подземные воды Центральной Якутии и перспективы их использования /В. Т. Балобаев [и др.] ; [отв. ред. Н. П. Анисимова]. - Новосибирск : Филиал «Гео» ИСО РАН, 2003. - 137 с.

4. Шепелев, В. В. Подземные воды - богатство Якутии / В. В. Шепелев // Наука и техника в Якутии. -2006. - № 2 (11). - С. 13-18.

5. Алексеева, Л. П. Гидрохимия подземных льдов, соленых вод и рассолов Западной Якутии : дис. ... д-ра геол.-минерал. наук / Л. П. Алексеева. - Иркутск, 2015. - 233 с.

6. Алексеев, С. В. Промышленные рассолы Сибирской платформы (гидрогеология и переработка) / С. В. Алексеев, А. Г. Вахромеев, Л. П. Алексеева и др. // Фундаментальные и прикладные проблемы гидрогеологии : мат-лы XXI Совещания по подземным водам Сибири и Дальнего Востока. - Якутск: Изд-во Института мерзлотоведения им. П. И. Мельникова СО РАН, 2015. - С. 10-19.

7. Скутин, В. И. Минеральные воды Якутии и перспективы их использования в лечебно-оздоровительных целях / В. И. Скутин, Д. Г. Тихонов // Актуальные проблемы курортологии. Профилактика, реабилитация и восстановительное лечение на Крайнем Севере : мат-лы конф. - Якутск, 2005. - С. 102-106.

8. Мерзлотно-гидрогеологические условия Восточной Сибири / В. В. Шепелев [и др.] ; [отв. ред. П. И. Мельников]. - Новосибирск: Наука, 1984. - 192 с.

9. Павлова, Н. А. Перспективы использования минеральных вод Мегино-Кангаласского улуса /Н. А. Павлова, Л. Д. Иванова, Н. М. Никитина // Актуальные вопросы курортологии и физиотерапии в условиях Севера : мат-лы научно-практической конференции. -Якутск: Изд-во СВФУ, 2010. - С. 27-30.

10. Федоров, А. А. Особенности изучения и использования минеральных вод Центральной Якутии /

A. А. Федоров, М. А. Федоров // Фундаментальные и прикладные проблемы гидрогеологии : мат-лы XXI Совещания по подземным водам Сибири и Дальнего Востока. - Якутск : Изд-во Института мерзлотоведения им. П. И. Мельникова СО РАН, 2015. - С. 177-180.

11. Черепанова, А. П. Мерзлотно-гидрогеологичес-кие условия формирования и перспективы использования минеральных лечебных подземных вод якутской части сибирской платформы : автореф. дис. ... канд. геол.-минерал. наук / А. П. Черепанова. - Якутск, 2009. - 24 с.

12. Шепелев, В. В. О перспективах и проблемах использования природных ресурсов озера Абалах /

B. В. Шепелев //Наука и техника в Якутии. - 2010. -№ 2 (19). - С. 42-46.

ЯФХт МУ№Ь1Х№1СЯ<ЕЙ

Наука вечна в своём стремлении, неистощима в своём источнике, неисчерпаема в своём объёме и недостижима в своей цели.

Карл Бэр

Тот, кто приступает к изучению наук, должен быть молодым и скромным, иметь хорошее здоровье, быть нравственным и воспитанным, принципиальным, далёким от хитрости и обмана и воздерживаться от дурных поступков.

Аль-Фараби