CC BY
7В.Ю. Халатов,
Р.Х. Гагинян
Геоэкологические аспекты рационального использования подлавовых вод вулканических областей Республики Армения
В статье рассматриваются палеогеоморфологические условия формирования подлавовых вод вулканических районов Республики Армения. На примере Араратской равнины показано, что перехват подлавовых концентрированных водотоков палеодолин на высоких гипсометрических отметках может стать оптимальным способом в борьбе со вторичным засолением и заболачиванием.
Генеральная схема водоснабжения Республики Армения составлена на основе традиционных представлений и методов технических возможностей человека по использованию поверхностного стока — строительство водохранилищ, водонасосных станций и оросительных каналов, которые в ряде регионов имеют значительные фильтрационные потери. Эксплуатация больших запасов подземных вод артезианских бассейнов осуществляется с выводом водных масс на высокие плато сложными гидротехническими сооружениями, требующими огромных затрат электроэнергии. Между тем природные условия вулканических областей, занимающих около половины территории Республики Армения, открывают широкие возможности выявления и использования динамических запасов подземных вод. Они сосредоточены в глубоких недрах лавовой толщи вулканического нагорья и в погребенных под лавами палеодолинах. Извлечение подлавовых вод осуществляется на основе применения палеогеоморфологических [1], гидрогеологических [2], геофизических [5] и морфометрических [3, 4] комплексных методов, успешно апробированных в ряде регионов вулканического нагорья Армении. В процессе многолетних геоморфологических исследований вулканических областей Армении были выявлены основные закономерности форм и пространственного развития погребенного под лавами рельефа. Палеогеоморфологическими исследованиями выявлен и частично оконтурен ряд погребенных долин на массиве Арагац, Варденисском и Сюникском нагорьях.
Лавовые потоки и покровы отличаются интенсивной трещиноватостью и пористостью. Вследствие этого большая часть поверхностных вод проникает в толщу лав, концентрируясь в древних этажно расположенных палеодолинах, плановый рисунок и направление которых отличаются друг от друга и особенно от современной гидрографической сети. Примером этого может служить подземный глубинный сток, выходящий из-под лавовой толщи плато Алагель (водосборный бассейн верховьев рек Арпа, Воротан, Тертер) и поступающий в артезианский бассейн оз. Севан по погребенной долине Палеомасрик. Выделенные комплексы лавовых покровов существенно отличаются между собой площадным развитием, структурно-текстурными особенностями и водными свойствами. Так, если водотоки верхних этажей палеодолин в той или иной
степени связаны с гидрометеорологическим режимом данной области и имеют изменчивый режим, то нижние, находящиеся на глубинах 250-300 м., отличаются исключительной устойчивостью регулированного стока. Они и формируют основные ресурсы подземных вод, питающие артезианские бассейны или группы мощных родников, выступающих у подножьев вулканических массивов (Айгерлич, Карасунакн, Карчахпюр, Шаки, Шинуайр).
Задачей комплексных исследований являлось определение основных параметров погребенных под лавами палеодолин и выделение благоприятных участков для их перехвата на высоких гипсометрических отметках. При этом учитывалось, что с осуществлением перехват этих мощных водотоков с устойчивым режимом, во-первых, будет решена проблема водообеспечения высококачественной питьевой водой населенных пунктов, а во-вторых, понизится уровень грунтовых вод на участках разгрузки палеодолин, сократится площадь болот и засоленных земель, облегчатся мелиоратвно-дренажные работы.
Получены весьма обнадеживающие результаты о напорных водах погребенных палеодолин вулканического нагорья — Палеокасах, Палеоахурян, Палеораздан, Палеошаки. В частности, в бассейне р. Палеораздан выяснены основные параметры левых притоков палеодолин — рек Ариндж, Аван и Джрвеж, обводняющих Ереванскую котловину большими массами подземных вод, которые причиняют огромный ущерб подземным коммуникациям города, включая и метро. Проводимые дренажные и гидроизоляционные мероприятия в самой котловине не могут быть долговечны, так как требуют огромных средств и электроэнергии.
При комплексных исследованиях внутрилавовых и подлавовых долин и приуроченных к ним водотоков основное внимание уделялось водам глубинной фильтрации, принимающим участие в питании артезианского бассейна Араратской равнины.
Под мощным чехлом четвертичных озерно-аллювиальных и вулканогенных отложений Араратской котловины расположены сложные тектонические структуры, неравномерно перемещенные на новейшем тектоническом этапе. Эти блоки подверглись значительному эрозионному расчленению древними речными долинами Палеоахурян, Палеокасах, Палеораздан и Палеоазат. Палеодолины приурочены поперечно или диагонально к оси котловины и глубоко врезаны в днище котловины с характерным для них асимметричным строением склонов.
Формирование палеодолин происходило по мере отступания (разъедания и денудации) склонов хребта Айкакан Пар. В зависимости от дифференциальных тектонических подвижек блоков морфология отступающих склонов и подножьев указанного хребта также имела гетерогенное строение. В общей сложности устья палеодолин вплотную подходили к изломанным (или извилистым) склонам хребта Айкакан Пар, вдоль которого проходила полноводная река Палеоаракс.
Палеогеоморфологический и морфоструктурный анализ в совокупности с изучением разрезов многочисленных буровых скважин показывает, что
на участках моноклинально погружающихся глыб отмечаются наибольшие мощности плиоцен-четвертичных отложений палеодолин, представленных преимущественно гравелистыми галечниками с песком, перемежающихся с лавами разных мощностей.
Погребенными участками палеодолин являются: а) низовье р. Палеоаху-рян и его конус выноса — Октемберян — Ехегнут — Ерасхаун; б) нижнее течение р. Палеокасах и его конус выноса — Лернамерц — Зейва — Ехегнут; в) нижнее течение р. Палеораздан и его конус выноса — Норакерт — Баграмян — ст. Эчмиадзин — Хатунарх.
В раннечетвертичное время долины упомянутых рек были залиты лавовыми потоками вулканов, расположенных на Карском плато — Аладжа, Ягулджа и др., лавы которых шли через Дигор-Октемберянскую депрессию, проникая почти до района с. Ехегнут.
Периферическими излияниями вулканов, расположенных на склонах г. Арагац и Гегамского нагорья, были залиты сложные грабены рек Палеока-сах и Палеораздан. Древний речной сток был перенесен в подлавовый и вну-трилавовый в виде концентрированных водотоков в концевых частях лавовых языков в р. Палеоаракс.
По мере заполнения палеодолин наносами и перемежающимися с ними лавовыми потоками происходил интенсивный денудационный снос поднимающихся блоков водоразделов. Таковыми участками поднятия и денудации являлись: а) Шахварут — Армавир — Маркара (водораздел между р. Палеоа-ракс и ее притоком Палеоахурян); б) Ошакан — Грампа — Ленуги (водораздел между реками Палеокасах и Палеораздан); в) Паракар — Енгиджа — Масис (водораздел между реками Палеораздан и Палеоазат).
Имелись также поднимающиеся участки на современном правобережье р. Аракс. Это участки Кульп-Игдир, Каджар-Доханшалы и Каджарабад-Диза, являющиеся выступами водораздельных гряд между р. Палеоаракс и ее левыми притоками.
В дальнейшем неотектонический палеорельеф был сглажен лавами и древним аллювием, а также суглинисто-глинистыми слоями, образовавшимися за счет денудационного сноса глыб поднятий, сложенных преимущественно глинисто-песчаниковыми породами сармата и палеогена.
В результате подпруды полноводной реки Палеоаракс лавами, шедшими со стороны Малого Арарата, было образовано Араратское проточное озеро.
Донные глинистые отложения озера сформировали отдельные, изолированные друг от друга бассейны напорных вод, ограниченные в контурах отмеченных выше палеодолин. В соответствии с асимметричным строением долин и погружений косых блоков стали формироваться преимущественно моноклинальные напорные (артезианские) склоны.
Прорывом порога у Волчьих ворот озеро было осушено. Продолжается накопление верхнечетвертичных и голоценовых наносов, поступающих из значительно смещенных на восток-юго-восток современных речных долин Ахуряна, Касаха, Раздана и Азата. Современный аллювий указанных рек
с различными мощностями и вещественным составом перекрывает глинистые, частично размытые слои древнего озера, экранирующие артезианские бассейны палеодолин.
В целом, чехол озерно-речных отложений и погребенных под ними отложений палеодолин отличается значительной изменчивостью фаций (механического и вещественного состава), что обусловлено разнородным петрогенетическим составом и морфологией областей их сноса (питания), а также неравномерными тектоническими подвижками погребенных блоковых структур.
На междолинных водораздельных участках поднятий преобладают относительно маломощные суглинисто-супесчаные фации, а в придолинных участках — песчано-гравелистые-галечные фации палеодолин, перемежающиеся с лавовыми потоками.
Описанная смена вещественного состава разных по генезису, морфологии и возрасту отложений и пространственного их развития предопределяет гидрогеологическую природу напорных бассейнов и их емкость. Нижние этажи напорных вод, в естественных условиях (до вмешательства человека) получающих питание из палеодолин, имели незначительную гидравлическую связь с грунтовыми и подземными водами наносного чехла. Поэтому долговременная групповая откачка артезианских вод оказывала влияние лишь в пределах разгрузки вод данной палеодолины, не распространяясь дальше на соседний бассейн. Следовательно, области разгрузки напорных вод, форма и емкость напорного бассейна, а также радиус их влияния в перекрывающем палеодолины наносном чехле определяются палеогеоморфологией погребенных речных долин и фациальными переходами перекрывающего чехла. Однако в современных условиях, когда на Араратской равнине пробурены тысячи скважин, описанная естественная гидрогеологическая структура сильно нарушена. В большинстве пробуренных скважин не были соблюдены требования действующих инструкций относительно выбора конструкций (особенно в скважинах с большим диаметром), изоляции водоносных горизонтов и многих других производтсвенно-технических правил.
В результате повреждения экранирующих слоев, разделяющих отдельные горизонты палеодолин, создана своеобразная техногенная среда тесной гидравлической связи грунтового и напорного горизонтов, не поддающаяся контролю и регулированию. Араратский артезианский бассейн превращен буквально в сито с восходящими струями напорых вод, которые, поступая в горизонт, интенсивно испаряются, становясь одной из причин накопления солей в почвогрунтах и заболачивания.
Мероприятия по тампонажу, ликвидации неисправных скважин или даже временному перекрытию самоизлива не дают ожидаемого эффекта, так как напорные воды немедленно переходят по раскрытым ими путям в соседние участки, где песчано-галечные фации создают благоприятные условия для выхода их наружу — заболачивания. По этой причине значительная часть дренажных коллекторов, проведенных без учета описанных выше гидрогеологических условий, также не дает должного эффекта, по-
скольку перехваченные воды незамедлительно восполняются восходящими струями напорных вод.
Несмотря на очень длительное практическое применение многих, даже усовершенствованных, дренажно-мелиоративных мероприятий, их научнотехническая основа до сих пор разработана недостаточно, без учета описанной выше сложной гидрогеологической природы Араратской равнины. На это указывает и широкое распространение процессов вторичного засоления почв и заболачивания земель.
На Араратской равнине происходит широкое внутригрунтовое испарение восходящих струй напорных вод. Оно является главным фактором накопления солей в поверхностных отложениях. В силу этого, на Араратской равнине до применения обычных методов дренажа, промывки, ввода кислот в почво-грунты требуется составить надежный прогноз всех негативных явлений, которые могут возникнуть при осуществлении указанных мелиоративных мероприятий.
Иначе локальный и временный положительный эффект, получаемый от этих мероприятий, в ближайшем будущем будет сведен к нулю, выводя крупные земельные массивы из сельскохозяйственного оборота.
Радикальным решением ликвидации вторичного засоления и заболачивания мы считаем перехват поступивших на равнину подлавовых концентрированных водотоков палеодолин на высоких гипсометрических отметках.
Оптимальный водосбор из долин рек Палеокасах, Палеораздан и, частично, Палеоахурян до вступления их в пределы области напора артезианского бассейна не повлияет на эксплуатационные запасы напорных горизонтов и рассчитан только на понижение уровня грунтовых вод, осушения болот и облегчение мелиоративных мероприятий на засоленных землях.
Литература
1. Бальян С.П. Структурная геоморфология Армянского нагорья и окаймляющих областей. — Ереван: изд-во ЕГУ, 1969.
2. Вопросы геологии и гидрогеологии Армянской ССР. — Ереван: изд-во АН АрмССР, 1956.
3. Гагинян Р.Х. Палеогеоморфология погребенных под лавами долин Сюникского вулканического нагорья // Ученые записки. Серия «Естественные науки». - Ереван: ЕГУ, . 1984. - № 2. - С. 137-143.
4. Гагинян Р.Х., Геворкян Ф.С. Морфологический анализ вулканического рельефа РА для выявления погребенных морфоструктур // Проблемы геоморфологии и неотектоники горных областей Альпийско-Гималайского пояса: Тез. докл. межд. конф. — Ереван: ЕГУ, 2001. С. 43-45.
5. Геология Армянской ССР. Т. 9. Геофизика. - Ереван: изд-во АН АрмССР, 1976.
