Воздействие современных тектонических движений на условия формирования подземных вод

УДК 556.324

ВОЗДЕЙСТВИЕ СОВРЕМЕННЫХ ТЕКТОНИЧЕСКИХ ДВИЖЕНИЙ НА УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД

© А.В. Гребнева1

Национальный минерально-сырьевой университет «Горный», 199106, Россия, г. Санкт-Петербург, 21 линия ВО, 2.

Подземные воды имеют прямую зависимость от рельефа местности, гидросети и тектонических изменений, происходящих в земной коре. Для определения связи подземных вод со структурами земной коры и современной тектонической обстановкой применяется морфометрический метод речных долин. Данный метод позволяет обнаружить структуры земной коры путем разложения рельефа на базисные, вершинные и остаточные поверхности. С помощью морфометрического метода можно установить сходства и различия между рельефом местности и построенными картами рельефа. Сходство заключается в выделении стабильных зон поднятия изучаемой территории, особенно в северо-западной части. Карты, составленные указанным выше методом, дают пространственное представление о новейших движениях земной коры. Ил. 5. Табл. 1. Библиогр. 4 назв.

Ключевые слова: гидросфера; морфометрия; изобазит; неотектоника; порядки долин; базисные поверхности.

EFFECT OF RECENT TECTONIC MOVEMENTS ON GROUNDWATER FORMATION CONDITIONS A.V. Grebneva

National Mineral Resources University (University of Mines), 2, 21 Line Vasilyevsky Ostrov, St. Petersburg, 199106, Russia.

Groundwaters are in direct dependence on the terrain relief, drainage system and tectonic changes in the earth's crust. A morphometric method of river valleys is used to determine the relationship of groundwater with the structures of the Earth's crust and modern tectonic conditions. This method allows to detect the earth crust structures by relief decomposition on the base, vertex and residual surfaces. With the help of the morphometric method it is possible to determine the similarities and differences between the terrain relief and the constructed maps of relief. The similarity lies in the selection of the stable zones of uplift of the area under investigation, especially in the north-western part. The maps created by the method described above, provide a spatial representation of the latest movements of the earth crust. 5 figures. 1 table. 4 sources.

Key words: hydrosphere; morphometry; isobasite; neotectonics; valley orders; datum surfaces.

Формирование подземного стока зависит от ряда связанных между собой факторов, среди которых основную роль играют гидрологические, гидрогеологические, геологические, геоморфологические и др. Подземный сток находится в зависимости от современной гидросети. Воды зон трещиноватости проникают до глубины от десятков до сотен метров, что соответствует примерному врезу речных долин от первого до третьего порядков и имеет благоприятные условия естественной разгрузки.

Как известно, большинство речных долин сформировалось в неоген-четвертичный период и претерпевает изменения до настоящего времени. Изменению речных долин способствуют неотектонические движения земной коры, которые присутствуют на всей территории земной поверхности, но выражаются в разной степени активности. Для выявления структур земной коры, их неотектонической активности, а также взаимосвязи с подземными водами был применен морфометрический метод. Данный метод позволяет обнаружить структуры земной коры путем разложения рельефа на базисные, вершинные и остаточные поверхности. С помощью морфометрического анализа можно провести расшифровку элементов геологического строения земной коры и геологической истории

рельефа по геоморфологическим признакам. К таким элементам относятся современные геологические структуры, выраженные в рельефе, а также неотектонические движения земной коры, способствующие образованию современного рельефа [3].

Первоначальным шагом является необходимость выяснить условия формирования, происхождения и развития долин рек. Речные длины, как правило, закладываются в зонах трещиноватости, но не все трещины дают начало возникновению рек. Для благоприятного заложения речных долин необходим ряд физико-географических и геолого-геофизических условий. Эти условия заключаются в следующем.

Долины возникают только по тем нарушениям, в которых происходят подвижки и в которых имеются совпадения с векторным градиентом геопотенциалов. По мелким трещинам обычно возникают долины младших порядков. Долины старших порядков расположены в тектонических впадинах, на границах впадин и поднятий или приурочены к тектонически ослабленным зонам и разломам. Согласно теории В.Е. Хайна, реки используют только те разломы, по которым происходят подвижки в неоген-четвертичное время [2].

Для примера применения морфометрического метода был выбран участок работ, расположенный в

1 Гребнева Анастасия Викторовна, аспирант, тел.: 89657553019, e-mail: Anastasia.v.grebneva@gmail.com Grebneva Anastasia, Postgraduate, tel.: 89657553019, e-mail: Anastasia.v.grebneva@gmail.com

центральной части Бодайбино-Мамаканской депрессии Витимо-Патамского нагорья. При построении морфометрических карт использовалась гипсометрическая поверхность масштаба 1:500000 с сечением (50 м) и линейной сетью водотоков. На исследуемой территории построены карты порядков долин, водораздельных линий, базисных и вершинных поверхностей 2-го и 3-го порядков, остаточного рельефа, а также карты разностей базисных и вершинных поверхностей.

Карты порядков долин и водораздельных линий являются основой для построения всех последующих карт. Данные карты были построены с помощью дихотомической классификации Р.Е. Хортона, которая заключается в присвоении порядкового номера речных долин в соответствии с его расположением в гидросети. Водотоки первого порядка в основном находятся в верховьях и расположены выше первых точек слияния, если два потока первого порядка соединяются между собой, то они дают приток второго порядка. Соединение двух притоков второго порядка соответственно, образует притоки третьего порядка и т.д. Притоки с более высоким порядковым номером могут принимать притоки более низких порядков без изменения своего обозначения (рис. 1). С помощью определения порядков речных долин можно обосновать предельные положения уровенной поверхности подземных вод [2].

Карты водораздельных линий строятся по аналогии с картами порядков доли. Водоразделом первого порядка можно считать элементарный водораздел, который разграничивает сток двух сливающихся или впадающих долин. Две водораздельные линии 1-го порядка, соединяясь, дают водораздельную линию 2-го порядка и т.д. (рис. 2). Указанный выше способ порядки линий не всегда зависит от порядков долин.

Речная сеть исследуемой территории относится к водосборному бассейну р. Витим, которая является речной долиной 5-го порядка, р. Витим имеет притоки

более низких порядков от 1-го до 4-го. Количество водотоков 1-го порядка - 119, 2-го порядка - 34, 3-го порядка - 10 и 4-го порядка - 3. Крупными притоками речной системы р. Витим являются р. Большой Тама-рак, Безымянка, а также р. I Александров, II Александров и III Александров, которые имеют соответственно долины более низких порядков, от первого до четвертого. Наибольший интерес по количеству притоков представляет р. Большой Тамарак 4-го порядка, главным притоком которой является р. Темный Тамарак 3-го порядка.

Долинные формы систем тесно связаны со структурой земной коры. По порядкам долин и водораздельным линиям можно определить, к какому типу рельефа приурочена речная система. Преобладание на исследуемой территории долин более низких порядков говорит о том, что район находится в пределах молодых аккумулятивных равнин. По классификации В.А. Троицкого данный тип речных систем также связан со структурами земной коры. Притоки главной речной системы имеют ассиметричную форму. Большое влияние на анализ современных тектонических изменений земной коры имеет и распространение на изучаемой территории излучин речных долин, которые указывают на то, что в долинах рек идет неравномерное накопление осадочного материла. Это может быть связано с современными тектоническими движениями, происходящими на участке работ. По мнению ряда ученых, меандры возникают в пределах дислокационных участков земной коры, а также на участках сочленения двух крупных тектонических структур. На изучаемой территории наблюдается широкое распространение излучин речных долин, наибольшая излучина расположена ниже места впадения р. Темный Тамарак в р. Большой Тамарак, так как участок слияния этих рек расположен на месте сочленения метаморфических алевролитов и интрузивных гранитов протерозойского возраста [3].

Рис. 1. Карта порядков долин речной сети Витим

Следующим наиболее важным шагом исследования территории на наличие современных тектонических движений является построение карт базисных и вершинных поверхностей. Карты базисных поверхностей строятся на основании карты порядков долин. Под базисной поверхностью понимается воображаемая поверхность, проходящая по тальвегам долин речной сети. Она выражается одноименными отметками тальвегов долин речной сети. Карты базисных поверхностей строятся по долинам рек разного порядка. На изучаемой территории были построены карты базисных поверхностей 2-го и 3-го порядков (рис. 2), а

также карты разностей базисных поверхностей между картами 2-го и 3-го порядка (рис. 3).

Анализ карт показал наличие на данной территории нескольких гипсометрических уровней, на переходах которых активно развиваются склоновые процессы. Четко вырисовываются тальвеги долин разных порядков. Чем выше порядок базисных поверхностей, тем больше теряется связь с современным рельефом и рисунком гидросети. Фактически, на картах базисной поверхности 2-го порядка, структуры сформированы в четвертичное время, а поверхности 3-го порядка образовались в неоген-четвертичное время [3].

Рис. 2. Карта водораздельных линий речной сети Витим

I V \ \ \ 4

\ \

/ /

Гр/

/ / ч

у//¡\

.. - •• / г

___I *. «/

---------

У.У/  — 1)111

-------^-------

_______-—1 -------Л //

I_____•Лт-.-Чй,-- \ 1 I

/» --------------

---- ________ ^

-ИМ*'' -------

*1 базисные поверхности 2-го порядка базисные поверхности 3-го порядка

Рис. 3. Карты базисных поверхностей и их разности

Рис. 4. Карты вершинных поверхностей и их разности

Суммарная амплитуда неотектонических движений составляет 100-150 м, она определялась по разнице между базисными поверхностями 2-го и 3-го порядка (см. рис. 3). Судя по этим данным, максимальный рост структур наблюдается в момент заложения поверхностей 2-го и 3-го порядков.

Вершинные поверхности - это сложные кривые, проходящие через водораздельные линии. Водораздельным линиям присваивается нумерация порядков подобно тому, как это делают при построении карт базисных поверхностей. Далее на водораздельных линиях находятся точки пересечения их с горизонталями рельефа. Точки с одинаковыми отметками соединяют плавными линиями, которые называются изогипсобазитами (рис. 4).

Вершинные поверхности, построенные по водораздельным линиям одного порядка, также являются аналогами структурных поверхностей, отражающими суммарный эффект тектонических движений относительно уровня моря [3].

Карты базисных и вершинных поверхностей дают возможность определить характер соотношения рельефа с тектоникой. На данной территории отображается прямой рельеф, который характеризуется совпадением водоразделов со сводами антиклинальных складок, а речных долин - с синклинальными. По картам базисных и вершинных поверхностей можно сделать следующий вывод: вершинные поверхности 2-го и 3-го порядков по величине их заложения четко выделяются как поднятия и разделяющие их впадины и прогибы. Заложение изобазит и изогипсабозит колеблются от 250 до 950 м.

Уклон базисной и вершинной поверхности 2-го и 3-го порядков в пределах тектонических поднятий колеблется от 0,5 до 3,6. Напротив, в синклинальных

впадинах уклоны базисных и вершинных поверхностей меняются от 0,1 до 0,05.

Карта остаточного рельефа представляет ту часть современных отложений, которая находится выше базисной поверхности, показывая объем горных пород, который может быть удален процессами денудации при сохранении аналогичных геологических и физико-географических условия района. В гидрогеологическом смысле это та часть дневной поверхности, через которую происходит инфильтрация атмосферных осадков и накопление подземных вод выше базисной поверхности. Иначе ее можно назвать зоной аэрации. Карта остаточного рельефа строится путем вычитания из гипсометрической поверхности базисной, тем самым мы получаем остаточный рельеф, другими словами - объем горных пород, лежащий выше базисной поверхности. На рис. 5 представлена карта остаточного рельефа для базисных поверхностей 2-го и 3-го порядков [3].

Сопоставив все карты и сравнив их с рельефом, можно установить сходства и различия построенных карт и рельефа местности. Сходство заключается в выделении стабильных зон поднятия изучаемой территории, особенно в северо-западной части. Составленные представленным выше методом карты дают пространственное представление о новейших движениях земной коры. На основе анализа построенных карт можно сделать вывод о том, что современные тектонические движения отражаются в основном на картах базисных поверхностей разных порядков, а также на картах разности базисных поверхностей. На представленной территории просматривается система новейших тектонических поднятий, что обуславливается небольшими величинами заложения между изо-базитами и изогипсобазитами.

Рис. 5. Карты остаточного рельефа 2-го и 3-го порядка

Анализ карт базисных поверхностей показал наличие на данной территории нескольких гипсометрических уровней, на переходах которых резко развиваются склоновые процессы. Четко выражаются тальвеги долин разных порядков. Суммарная амплитуда неотектонических движений составляет от 50 до 150 м и определяется по разнице между базисными поверхностями 2-го и 3-го порядков, максимальный рост локальных структур наблюдается в момент заложения базисных поверхностей этих порядков.

В гидрогеологическом отношении в соответствии с проведенными исследованиями можно сделать вывод: территория имеет сильно расчлененный рельеф, поэтому справедливо считать, что базисные поверхности показывают уровень залегания подземных вод в абсолютных значениях высот. Карты остаточного ре-

Речная сеть представлена водотоками от 1-го до 4-го порядка. Общее количество водосборов, по которым в результате проведения морфометрического анализа получена информация, равно 500. Данные по бассейнам рек от 1-го до 4-го порядков представлены в таблице.

Площадь исследуемых водосборов равна 2000

2

км , все водотоки, расположенные на территории исследования, представляют собой горные реки, средняя высота водосборов колеблется от 350 до 950 м. Уклон рек изменятся от 0,2 до 0,5%. Наибольший уклон наблюдается на р. Большой Тамарак, в месте сочленения двух тектонических структур. Анализ показал, что большая доля разгрузки подземных вод связана с зоной интенсивной трещиноватости и осуществляется в речную сеть.

Морфометрические данные по водосборным^бассейнам

м м Число рек n-го порядка

со к о Отметки рельефа, абс., м к в пределах основного водосбора

Реки о с о о н в о ^ о о а н н и л CI Минимальные Максимальные Средние Превышение, м Уклон, % 1- е с й о н ц- е CL. -О т с о н т о л С 1 2 3 4

I Александров 6,25 250 900 700 650 0,36 0,49 14 5 2

II Александров 5,75 250 900 700 650 0,29 0,43 7 2 1

III Александров 5,5 250 950 725 700 0,5 0,45 6 1

Безымянка 9,25 250 650 450 350 0,26 0,42 7 1 1

Темный Тамарак 3,8 300 450 375 150 0,22 0,49 7 2 1

Большой Тамарак 5,5 250 600 425 350 0,45 0,53 15 4 2 1

льефа показывают мощность зоны аэрации, то есть данные карты можно считать картами глубин залегания подземных вод. На территории работ выделяются пять притоков долин. Притоки первого порядка занимают больше половины общей длины всех притоков (9,54 км). Плотность водотоков составляет 0,69 км/км2. Минимальная зона аэрации равна нулю и соответствует гидрографическим объектам, максимальная равна 150 м. Глубина залегания уровня подземных вод изменяется от 5 до 13 м [4].

В водотоки 1 -го порядка разгружаются воды зоны трещиноватости с мощностью около 30 м. Водотоки более высоких порядков разгружаются в зону трещи-новатости большей мощности. Интенсивность водообмена зависит от характера рельефа. На всей изучаемой территории водообмен характеризуется довольно большой интенсивностью, особенно сильно это выражается в долине р. Безымянка и Большой Тамарак (среднее значение модуля стока 5,9 до 7,6 л/схкм ). Значительно меньшие модули стока получе-

ны по р. I Александров, II Александров и III Александров [4].

Морфоструктурный метод является одним из наиболее эффективных способов изучения неотектонических движений, необходимых для выявления формирования подземных вод по геоморфологиче-

ским критериям. Безусловно, этот метод не является исчерпывающим, и его необходимо использовать в комплексе с другими геолого-гидрогеологическими исследованиями. Только при таком подходе морфо-метрия сможет стать важным инструментом в проведении поисковых гидрогеологических работ.

Библиографический список

1. Мироненко В.И., Лобасов А.П., Коваль А.Н. Использование морфометрических методов для изучения неотектонических движений земной поверхности в геоинформационных средах (на примере северо-западной части Днепровско-Донецкой впадины).

2. Философов В.П. Краткое руководство по морфометриче-скому методу поисков тектонических структур. Саратов: Изд-во Саратовского университета, 1960.

3. Хайн В.Е. Ломидзе М.Г. Геотектоника с основами геоди-

намики. М.: МГУ, 1995. 480 с.

4. Ланкин Ю.К. Отчет о результатах работ по объекту «Поиски питьевых подземных вод для обеспечения районного центра г. Бодайбо Иркутской области» (в рамках заказа на выполнение работ для государственных нужд по геологическому изучению недр и воспроизводства минерально-сырьевой базы подземных вод на территории Иркутской области), 2010.

УДК 553.411

ПЕРСПЕКТИВЫ СУЩЕСТВЕННОГО УКРЕПЛЕНИЯ СЫРЬЕВОЙ БАЗЫ ЗОЛОТОРУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ СИБИРИ НА ОСНОВЕ ИННОВАЦИОННОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПОИСКОВ НА БАЗЕ СТРАТИФОРМНОГО МЕТАМОРФОГЕННОГО РУДООБРАЗОВАНИЯ

А

© В.Т. Григоров1

Иркутский государственный технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

Представлены результаты исследования возможности существенного укрепления сырьевой базы золоторудных месторождений Сибири на основе инновационной технологии поисков на базе стратиформного метаморфогенно-го рудообразования. Выделены основные проблемы, которые сводятся к недостаточной изученности рудных объектов, разведанных по методике образования гидротермальных рудных тел. Приведены примеры перспектив прироста прогнозных ресурсов по конкретным месторождениям. Табл. 1. Библиогр. 7 назв.

Ключевые слова: золоторудные месторождения; сырьевая база; инновационная технология поисков; стра-тиформное метаморфогенное рудообразование.

OPPORTUNITIES FOR SUBSTANTIAL IMPROVEMENT OF GOLD DEPOSIT MATERIAL RESOURCE BASE IN SIBERIA THROUGH INNOVATIVE PROSPECTING TECHNOLOGY BASED ON STRATIFORM METAMORPHOGENE MINERALIZATION V.T. Grigorov

Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia.

The article presents the study results of the possibility of substantial improvement of raw materials resource base of Siberian gold fields through the innovative prospecting technology based on stratiform metamorphogene ore genesis. The main problems associated with the insufficient exploration degree of ore deposits, proven by the method of hydrothermal ore body formation are identified. The examples of the prospects of forecasted resource growth by specific fields are given.

1 table. 7 sources.

Key words: gold fields; raw materials resource base; innovative prospecting technology; metamorphic stratiform mineralization.

Геологоразведочные работы (ГРР) на действующих предприятиях ведутся с целью расширения сырьевой базы предприятий за счет обнаружения и разведки новых рудных тел в пределах рудных полей или

примыкающих к ним участков. Методика ГРР зависит от промышленного типа месторождения.

В последние 30-40 лет в России (в частности в Сибири) и в других странах СНГ установлен новый

1 Григоров Владимир Тихонович, кандидат геолого-минералогических наук, доцент кафедры гражданско-правовых дисциплин, тел.: 89149151929, e-mail: vtgrigorov@jmail.com

Grigorov Vladimir, Candidate of Geological and Mineralogical sciences, Associate Professor of the Department of Civil and Legal Disciplines, tel.: 89149151929, e-mail: vtgrigorov@jmail.com