CC BY
8
ИЗВЕСТИЯ
ТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА ИМЕНИ С. М. КИРОВА
Том 252 1975
ГИДРОГЕОХИМИЯ ЮРСКИХ ОСАДОЧНЫХ И МАГМАТИЧЕСКИХ ОБРАЗОВАНИИ ЦЕНТРАЛЬНОЙ ЧАСТИ КУЗБАССА
Г. А. ПЛЕВА'КО
(Представлена научным семинаром кафедры гидрогеологии и инженерной геологии)
Юрские отложения в центральной части Кузбасса выполняют центральную мульду, вытянутую по длинной оси бассейна на 125 км и составляющей в поперечнике 12—48 км. Общая мощность осадков изменяется от 350 до 880 м [1]. Юрские образования в этом районе Кузбасса представлены слабосцементиро-ванньши угленосными песчано-гл инистым и порода ми, преимущественно песчаниками (35—67% ) и алевролитами (18—37%)- Бурые угли составляют в разрезе угленосных свит 2,6—8,0%.
Магматические образования в данном районе Кузбасса развиты наиболее широко. Базальты Салтьшаковского хребта, Тарадановского увала, Кайлотоких и Нарыкских гор, Кара!канского хребта, по мнению А. М. Кузьмина [1], являются частями моноклинального асимметричного ла.кколита-силла. Весь этот комплекс возвышенностей образует подковообразный выход магматических пород, окружающих почти со всех сторон южную часть центральной мульды — Бунгарапскую впадину, выполненную мезозойскими осадками. Поэтому формирование подземные вод в комплексе юрокнх отложений Бунгарапской ¡впадины тесно связано с окружающими магматическими образованиями, частично слагающими области питания подземных вод субартезианского бассейна южной части Центральной мульды.
Юрские образования в Центральной мульде в силу слабого диагенеза, значительной пористости и трещиноватости в верхней части разреза до глубин 100—150 м характеризуются довольно высокой обводненностью. Наиболее обводнены пачки песчаников и гравелитов в долинах рек и депрессиях. Удельные дебаты скважин превышают 2—2,5 л]сек, дебиты многих скважин при самоизливе составляют 15—48 л/сек, производительность единичных вертикальных водозаборов достигает 250—300 м3/нас. [3]. Воды юрских отложений широко используются для водоснабжения мелких населенных пунктов и близлежащих городов Кузбасса.
Магматические породы обводнены по трещинам выветривания и зо-/*ам дроблении. Зона интенсивной трещиноватости в базальтах развита ;ю глубины 40—50 м и максимальные значения ее мощности приурочены к водораздельным участкам. Ниже тальвега р. Томи региональная тре-щиноватость в базальтах резко затухает и обводненность их возможна только по зонам нарушений. Дебиты источников на площади развития магматических пород редко превышают 0,3—0,5 л/сек, а поверхностные водотоки получают подземное питание до ]5-—20 л/сек на 1 км русла.
ПО
Таким образом, юрские и магматические породы обладают повышенной обводненностью только в зоне интенсивного водообмена, образование 'которой прежде -всего зависит от местных физико-географических условий и особенностей геологического и геоморфологического развития района. Естественные ресурсы подземных вод юрских и магматических пород формируются в пределах -площади распространения этих пород. Химический состав вод полностью определяется литолого-минералогическпм составом водовмещающих пород, степенью их про-мытости и дренированности.
В областях питания, ¡приуроченных к водораздельным пространствам, химический состав подземных вод очень близок к составу атмосферных осадков. По химическому составу воды юрских образований в зоне интенсивного водообмена преимущественно гидрокарбонатно-каль-циевые и кальциево-магниевые с минерализацией 0,5—0,8 г/л. Величина рН изменяется в пределах 6,6—7,4. Слабокислая среда больше всего характерна для вод областей питания, изученным по источникам, выходящим в вершинах логов. Нейтральная и слабощелочная среда обычно устанавливается в областях разгрузки. Кроме того, увеличение щелочности воды наблюдается в более глубоких частях разреза. В этом же направлении идет увеличение общей минерализации и уменьшение обводненности пород.
Однообразные по общему химическому составу подземные воды юрских отложений в верхних частях разреза Центральной мульды характеризуются определенным разнообразием по распространенности и содержанию в них микрокомпонентов.
В северо-западной и северо-восточной оконечностях Центральной мульды в лесостепной зоне юрские отложения осложнены дополнительной пликативной складчатостью и характеризуются повышенной угленосностью в верхних частях разреза на выходах угольных пластов под четвертичный покров. Кроме того, мезозойские образования контактируют с промышленно угленосными осадками ерунаковской свиты (Р2)-Блатодаря интенсивному выветриванию угленасыщенных толщ юрских и пермских образований и активному дренажу подземных вод системой рек Ини, Северной Уньги и Чуеовитиной, воды в зоне интенсивного дренажа обогащены мышьяком, сурьмой, цинком, медью, хромом, стронцием, титаном, барием, ванадием, которые характерны в зоне окисленных углей.
При изучении подземных вод на отмеченных участках для питьевого водоснабжения следует обращать особое внимание на концентрацию мышьяка и сурьмы, которые едва не достигают недопустимой нормы.
На описанной площади в подземных водах фиксируются высокие содержания сульфата и хлор-иона, которые поступают в воду при выщелачивании углей.
На слабодрениро1ванных участках центральной части мульды преобладающее положение в подземных водах занимают никель, титан, марганец, широко распространенные в осадках четвертичного возраста и мезозойских образований. Ближе к краевым частям структуры с выходами под четвертичный покров юрских и пермских угольных пластов на хорошо дренируемых участках юрских отложений, особенно в истоках рек Ини, Южной Уньги и Уропа, в подземных водах появляются повышенные содержания бария, стронция, мышьяка, меди, цинка, серебра с концентрацией их в несколько раз выше фоновых значений.
В южной затаеженной части Центральной мульды (Бунгарапской депрессии), характеризующейся повышенной увлажненностью и более интенсивной промытостью пород в зоне активного водообмена, гидро-карбонатно-кальциевые воды имеют меньшую минерализацию (0,2— 0,4 г/л) по сравнению с северной и средней территориями мульды, Сла-
бая минерализация, низкая концентрация хлора и полное отсутствие сульфатов характерны даже на участках с глубинной разгрузкой подземных вод, отмеченной по крупным восходящим источникам в истоках р. Буигарап и при вскрытии напорных вод скважинами (д. Каралда).
В указанных очагах разгрузки в подземных водах обнаружены весьма разнообразные микрокомпоненты, указывающие на весьма активную миграционную способность элементов в таежной зоне [2]. Здесь установлены высокие содержания цинка, несколько повышенные концентрации бария, меди, свинца. Ближе к контакту с триасом и эффузивным комплексом пород (Караканский хребет и Нарыкские горы) в водах курских отложений чаще встречаются хром, ©анадий, титан, цирконий, цинк, свинец, остаются и ранее отмеченные мышьяк, серебро, медь, барий. Следует предполагать, что на обогащение подземных вод весьма широким комплексом 'микрокомпонентов 1В пределах Буигарап-ской впадины могла оказать магматическая деятельность, проявившаяся в триасе. Тектонические движения этого периода и более 'молодые определили разгрузку углекислых вод Макарихинского месторождения в долине р. В. Терсь, которые несут высокие концентрации мышьяка, сурьмы, стронция, бария, цинка, никеля, циркония и др.
В пределах широко развитых базальтов и отложений триаса на Та-радановском увале и Салтымаковском хребте, относительно приподнятых над окружающей местностью, подземные воды характеризуются следующими особенностями.
В силу значительной приподнятости Салтымаковского хребта и его отрога Тарадановского увала подземные воды, формирующиеся на приводораздельных участках, при движении к областям разгрузки (долины рр. Томи и Тайдона) слабо метаморфизуются и незначительно наращивают свою минерализацию. Породы в пределах этих поднятий исключительно хорошо промыты, поэтому здесь устанавливается тесная связь в химическом составе подземных вод и атмосферных осадков. В вершинах речной сети, берущей начало на Салтымаковском хребте, подземные и поверхностные воды лмеют тот же самый состав, что и атмосферные осадки. Это кислые (часто рН меньше 6,0) хлоридные и гидрокарбонатно-хлоридные натриевые воды с минерализацией 0,05— 0,15 г/л. Ниже по склонам и в областях разгрузки гидрокарбонаты начинают преобладать над хлоридами, а щело'чно-земельные элементы над натрием, причем воды становятся преимущественно гидрокарбонат-но-хлоридно-магниевым и и магниево-кальциевыми с минерализацией 0,3—0,5 г/л. Отмеченная зональность прослеживается довольно четко.
Комплекс микрокомпонентов в атмосферных осадках и подземных водах качественно почти одинаков. Господствующим положением в тех и других водах пользуются низкие концентрации бария, титана, марганца, цинка, свинца, меди, реже серебра, ванадия и хрома.
В долине реки Томи в районе пос. Богданово и несколько ниже по течению при изучении в основном поверхностных водотоков на площади развития базальтов, по наличию в последних продуктов гидротермальной деятельности, гто крупным трещинам, в водах установлены повышенные содержания кобальта, никеля, ванадия, мышьяка, стронция, хрома и сульфат-иона до 500 мг/л. Наиболее характерными микрокомпонентами в подземных водах Салтымаковского хребта являются ^барий, а на площади Тарадановского увала барий, никель и ванадий. Остальные элементы находятся в пределах фоновых содержаний.
Таким образом, условия формирования химического состава подземных вод в юрских отложениях Центральной мульды и туфогенно-осадочных и магматических образованиях «мелафировой подковы» довольно сложные. Однообразные по общему химическому составу подземные воды этого района весьма разнообразны но содержанию^ них
ОС
СО № Л е>
и
ел со
Таблица 1
Фоновые, аномальные и часто встречаемые содержания ¡микрокомпонентов в подземных водах юрских отложений и Магматических образований в центральной части Кузбасса
Содержание микрономмоментов Си Р Ь 2п N1 Со Ва Сг 8Ъ Аз 7л Т1 Мп V
В юрок ИХ отложениях (102 опред.)
Фоновые 3,48 0.29 26.1 0,056 0,564 0,003-2 1,32 35 12,6 не олр. не опр. не олр. 1,32 50 0Л5
Аномальные 5,02 2 71 0,7 1,3 0,08 63 232 5 » » 3,54 126 1
Часто встречаемые ■2,6 Ы 48 0,3 0,8 — 31 120 5 6 4,3 2 2,5 15,4 1
Встречаемость в % 100 95 96 68 78 2 59 55 68 35 33 15 98 99 15
В магматических образованиях (62 опред.)
Фоновые 1,26 0,73 10 0,016 0,8 0,003 8 0,025 0,13 не оир. не опр. не опр. 5 50 0,3
Аном альные 2,52 15,6 12,6 0,2 7 0,08 16 1,6 12,6 не опр. не опр. не опр. 12,6 63 3,5-
Часто встречаемые 1,8 1.1 7,4 0,05 1.1 0,07 10 1,2 7 0,4 — 6,4 9 30 2,7
Встречаемость в % 21,5 19,5 2.1 6,5 9,5 2 ■85 27 81 41 99 100 22
металлов, Природа которых зависит от ряда факторов: геолого-струк-турных особенностей отдельных участков, геоморфологии и природных ландшафтов, определяющих общий гидродинамический план, степени промытости водов!мещающих пород и интенсивности выноса химических элементов подземными водами.
Фактический материал по распространенности микрокомпонентов в подземных водах юрских отложений и магматических образований центральной части Кузбасса приведен в табл. I.
ЛИТЕРАТУРА
1. Геология месторождений и горючих сланцев СССР. Т. 7. «Недра», М, 1969.
2. А. И. Псрельман. Геохимия ландшафта. Изд. «Высшая школа», М.( 1966.
3. Г. М. Рогов, Г. А. Плевах о. К вопросу гидрогеологии Центрального юрского артезианского бассейна Кузбасса.— Материалы по геологии и полезным ископа-емым Западной Сибири. Изд. ТГУ, 1964.
