CC BY
44
DOI:10.24411/0869-7175-2020-10018 УДК 550.84:551.494
© А.И.Малов, 2020
|Роль оледенений и морских трансгрессий в эволюции подземной гидросферы прибрежной арктической территории (на примере Юго-Восточного Беломорья)
А.И.МАЛОВ (Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр комплексного изучения Арктики им. академика Н.П.Лаверова Уральского отделения Российской академии наук (ФГБУН ФИЦКИА УрОРАН); 163061, г. Архангельск, набережная Северной Двины, 23)
Выполнена реконструкция геохимических процессов и климатических изменений в плейстоцен-голоцене по изменениям изотопно-химического состава подземных вод за последние 400 тыс. лет на восточном склоне Балтийского щита. Дана оценка степени участия талых ледниковых, морских и метеорных вод и рассолов в формировании подземных вод. Установлено, что в результате таяния ледниковых покровов 400-130 тыс. лет назад пресные воды проникли в осадочный чехол Мезенской синеклизы на глубину до 600 м. Трансгрессия моря 130-115 тыс. лет назад привела к засолению подземных вод в верхней части осадочного чехла. Последующее таяние ледника 13-12 тыс. лет назад и инфильтрация атмосферных осадков в последние 12 тыс. лет привели к формированию пресных вод до глубин 100-200 м.
Ключевые слова: подземные воды, стабильные изотопы, ледниковые талые воды, морская вода, смешение, датирование.
Малов Александр Иванович
доктор геолого-минералогических наук [email protected]
IThe role of glaciations and marine transgressions in the evolution of the underground hydrosphere of the coastal Arctic territory
A.I.MALOV (Laverov Federal Center for Integrated Arctic Research of RAS)
Geochemical processes and climatic changes in the Pleistocene-Holocene were reconstructed from changes in the isotope-chemical composition of groundwater on the eastern slope of the Baltic Shield over the past 400,000 years. The contributions of melt glacier, sea and meteoric waters and brines in groundwater formation is estimated. It was established that fresh water penetrated the sedimentary cover of the Mezen syneclise to a depth of 600 m as a result of the ice sheets melting 400-130 ka. The sea transgression (130-115 ka) led to groundwater saliniza-tion in the upper part of the sedimentary cover. The subsequent glacier melting (13-12 ka) and precipitate infiltration in the past 12 ka led to fresh water formation to depths of 100-200 m. Key words: groundwater, stable isotopes, glacial meltwater, seawater, mixing, dating.
Крупномасштабные климатические и географические изменения на Земле происходили регулярно. Часто они имели катастрофические последствия для земных обитателей. В настоящее время перспектива возможного глобального потепления также вызывает обеспокоенность. Поэтому климатические и географические палеореконструкции активно разрабатываются исследователями различных научных направлений. Гидрогеологи также не остаются в стороне. Их особенно интересуют крупномасштабные изменения в плейстоцене и голоцене на прибрежных
арктических и субарктических территориях. Здесь наиболее активно проявился эффект многократного чередования континентальных оледенений и морских трансгрессий с амплитудой колебаний уровня воды в море до 130 метров, что привело к большому разнообразию химического состава подземных вод и пространственному распределению данных изменений. Это следует учитывать в отношении политики управления и регулирования водными ресурсами. Например, оценки глубины проникновения талой воды ледника очень важны для окончательного проек-
тирования хранилищ радиоактивных отходов и их безопасности после закрытия. Не менее важна оценка возможности стабильного снабжения качественной питьевой водой крупных городов. С экологической точки зрения представляет интерес количественный прогноз опасности сброса солёных дренажных вод и рассолов из эксплуатируемых месторождений полезных ископаемых в поверхностные водотоки.
Использование стабильных изотопов обеспечивает существенную поддержку в палеогидрогеологичес-ких реконструкциях. Стабильные изотопы интенсивно изучались в осадочном Балтийском артезианском бассейне (БАБ), расположенном к югу от Балтийского щита (БЩ). Особенно пристальный интерес проявлялся к оценке степени участия талых ледниковых вод в процессах формирования изотопно-химического состава подземных вод и рассолов во время повторяющихся четвертичных оледенений [8, 14, 16, 19, 22]. Тремя компонентами смешения были талые воды ледников, метеорные воды и рассолы. Показано, что доля ледниковых вод в составе подземных достигала 38%, а доля рассолов - 98%. По результатам С-14 и Кг-81 датирования, предполагается, что процессы смешения рассолов с талыми водами ледников фиксируются в диапазоне от 12 тыс. до 1,3 и более млн. лет [8, 16].
В осадочном Северо-Двинском артезианском бассейне, расположенном восточнее БЩ, в Мезенской синеклизе, стабильные изотопы наименее исследованы. В 2006 г. И.В.Токаревым были отобраны 17 проб воды на Бобровском участке месторождения йодных вод и на прилегающих площадях с целью реконструкции условий формирования этого месторождения. В результате было подтверждено, что йодные воды происходят от внутреннего моря мику-линского межледниковья, однако их изотопный состав, по-видимому, изменялся в период оледенения и последующего разбавления региональным потоком пресных вод [3]. Вместе с тем гидрогеологические условия и эволюция химического состава подземных вод на качественной основе изучены достаточно детально [4, 5]. Поэтому целью данного исследования были количественная оценка степени участия талых ледниковых, метеорных и морских вод и рассолов в процессах формирования состава подземных вод по изотопно-геохимическим данным и использование стабильных изотопов для уточнения ранее выполненного датирования различных типов подземных вод [10].
Материал и методы. Пробы подземных вод были отобраны в районе юго-восточного побережья Белого моря, на водосборной площади р. Северная Двина
20 40 60 80 I, км
о 1 • 2 3 • 4 • 5 □ 6 и
Рис. 1. Схемы смешения подземных вод:
А - смешение: I - морской воды с «солоноватыми1» водами с образованием «солёных Vpd», II - «солёных Vpd» с пресными водами с образованием «солоноватых2», III - смешение рассолов с талыми ледниковыми водами с образованием «солёных Vmz»; Б - концептуальная модель смешения основных потоков подземных вод и рассолов; воды: 1 - пресные, 2 - солоноватые (1), 3 - солоноватые (2), 4 - солёные (Vpd), 5 - солёные (Vmz), 6 - морские; 7- рассолы
1. Главные компоненты химического и изотопного составов и возраст подземных вод
Проба Год опробования С1- (мг/л) 8180(%о) 82И 14Са(ршс) 813Са (%о) 14Са возраст (са1ВР, тыс. лет) 234Ц"_238иа возраст (тыс. лет)
Пресные воды в трубках взрыва (М 320-596 мг/л)
Ае 2013 19,2 -13,0 -95 Н.о. Н.о. Н.о. 6,5±1,0
Ас 2013 117 -13,0 -94 Н.о. Н. о. Н.о. 5,5±0,8
Пресные воды в отложениях падунской свиты венда (М 23-939 мг/л)
Вг 2013 19,3 -14,4 -105 Н.о. Н.о. Н.о. 2,5±0,4
28 2013 5,44 -13,8 -101 Н.о. Н.о. Н.о. 2,2±0,3
Le 2014 2,26 -13,8 -101 51,67±0,63 -11,5 Современные 0,27±0,04
28 2014 3,25 -14,1 -102 58,40±0,89 -11,0 Современные 2,4±0,4
26 2013 28,5 -13,7 -98 Н.о. Н.о. Н.о. 2,9±0,4
26 2013 34,4 -13,2 -97 Н.о. Н.о. Н.о. 2,7±0,4
36 2013 27,5 -13,8 -99 Н.о. Н.о. Н.о. 3,4±0,2
36 2014 19,1 -13,3 -97 25,01±0,47 -11,7 5,84±0,36 4,5±0,7
10 2013 51,7 -14,3 -103 Н.о. Н.о. Н.о. 11,7±1,6
22 2014 41,6 -13,6 -98 24,86±0,43 -10,1 4,65±0,39 2,4±0,4
10 2013 48,3 -13,8 -101 Н.о. Н.о. Н.о. 9,1±1,2
22 2013 72,7 -13,6 -98 Н.о. Н.о. Н.о. 3,4±0,5
Ь 2013 106 -13,5 -99 Н.о. Н.о. Н.о. N0
4 2013 129 -14,1 -102 Н.о. Н.о. Н.о. 10,2±1,4
21 2013 172 -14,0 -101 Н.о. Н.о. Н.о. 5,7±0,8
4 2013 150 -13,4 -98 Н.о. Н.о. Н.о. 11,8±1,6
21 2014 174 -13,5 -98 Н.о. Н.о. Н.о. 5,2±0,8
6 2014 190 -13,7 -100 25,3±0,64 -9,6 4,02±0,28 5,7±0,9
Lo 2014 201 -13,9 -100 37,03±0,67 -11,2 1,39±0,3 5,2±0,8
16 2013 272 -13,8 -101 Н.о. Н.о. Н.о. 0,56±0,1
Слабосолоноватые воды в четвертичных отложениях (М 3239-3930 мг/л)
2012 935 -13,4 -96 24,03±0.23 -17,4 7,53±0,18 Н.о.
К2 2012 1331 -14,0 -102 14,68±0.24 -19,8 16,2±0,26 Н.о.
Слабосолоноватые воды, опробованные на Приполярном Урале (Ма^еЫ., 2015) (М 1836-2057 мг/л)
И-1 2011 960 -15,4 -114 Н.о. Н.о. Н.о. Н.о.
А-2 2011 967 -15,5 -114 Н.о. Н.о. Н.о. Н.о.
А-3 2011 980 -15,3 -113 19,29±0,37 -10,7 7,33±0,31 Н.о.
И1-1 2011 956 -15,3 -113 18,97±0,9 -9,8 6,78±0,78 Н.о.
Ш-2 2011 969 -15,5 -114 Н.о. Н.о. Н.о. Н.о.
Ш-3 2011 897 -15,5 -114 Н.о. Н.о. Н.о. Н.о.
Ш-4 2011 881 -15,8 -115 Н.о. Н.о. Н.о. Н.о.
шы 2011 874 -15,8 -114 16±1,52 -9,6 8,03±1,71 Н.о.
Продолжение табл. 1
Проба Год опробования Cl- (мг/л) ö18O(%») S2H 14Ca(pmc) S13Ca (%о) 14Ca возраст (calBP, тыс. лет) 234и_238Ца возраст (тыс. лет)
Слабосолоноватые воды в отложениях падунской свиты венда («солоноватые1») (М 4968-6011 мг/л)
I5 2006 2294 -14,2 -110 Н.о. Н.о. Н.о. Н.о.
I4 2006 2486 -14,9 -114 Н.о. Н.о. Н.о. Н.о.
Mi 2014 2607 -13,6 -101 1,7±0,26 -14,6 32,96±2,3 26,2±3,9
Mi 2016 2594 -13,8 -102 Н.о. Н.о. Н.о. Н.о.
Солоноватыеводы в отложениях падунской свиты венда («солоноватые2») (М 2523-10 088 мг/л)
14h 2012 1009 -12,5 -92 Н.о. Н.о. Н.о. 3,5±0,7
Mm 2013 2234 -12,9 -96 Н.о. Н.о. Н.о. 39,2±6,3
B1 2012 3034 -11,9 -89 5,78±0,24 -16,6 27,28±0,63 25,1±0,7b
B1 2016 3047 -11,9 -89 Н.о. Н.о. Н.о. Н.о.
La6 2012 3524 Н.о. Н.о. Н.о. Н.о. Н.о. Н.о.
No1 2014 4057 -12,6 -97 0 Н.о. Н.о. Н.о.
No1 2016 3989 -13,2 -102 Н.о. Н.о. Н.о. Н.о.
Сильно солоноватые и солёные воды в отложениях падунской свиты венда («солёные Vpd») (М 12 725-27 552 мг/л)
VO2013 2013 7327 -9,3 -72 Н.о. Н.о. Н.о. 130е
Vo 2006 2006 19170 -10,1 -69 Н.о. Н.о. Н.о. 130е
I3 2006 21012 -7,1 -59 Н.о. Н.о. Н.о. 130е
I3 2006 21080 -7,9 -64 Н.о. Н.о. Н.о. 130е
I2 2006 21288 -9,4 -66 Н.о. Н.о. Н.о. 130е
I1 2006 26781 -5,7 -48 Н.о. Н.о. Н.о. 130е
I1 2006 27136 -5,7 -44 Н.о. Н.о. Н.о. 130е
I1 2006 27180 -5,2 -38 Н.о. Н.о. Н.о. 130е
Ts 2006 27552 -8,7 -65 Н.о. Н.о. Н.о. 130е
Сильно солоноватые и солёные воды в отложениях мезенской свиты венда («солёные Vmz») (М 15 640-27 482 мг/л)
8mz 2014 7857 Н.о. Н.о. 0 Н.о. Н.о. 307±115d
27 2013 8497 -13,4 -102 Н. о. Н. о. Н.о. 74±74d
La5 2013 8551 -12,3 -96 Н. о. Н. о. Н.о. 65±65d
B2 2014 15147 -11,3 -89 0 Н. о. Н.о. Н. о.
B2 2016 15016 -11, 7 -90,4 Н. о Н. о. Н.о. Н. о.
Рассолы усть-пинежской свиты венда (М 50 117-168 345 мг/л)
Se 1984 31230 Н.о. Н.о. Н.о. Н.о. Н.о. Н.о.
No2 1983 45020 Н.о. Н.о. Н.о. Н.о. Н.о. Н.о.
B3 1983 42710 Н.о. Н.о. Н.о. Н.о. Н.о. Н.о.
Nen 1947 68480 Н.о. Н.о. Н.о. Н.о. Н.о. Н.о.
UP 1955 93800 Н.о. Н.о. Н.о. Н.о. Н.о. Н.о.
Lom 1984 102300 Н.о. Н.о. Н.о. Н.о. Н.о. Н.о.
Примечание. Н.о. - не определялось; М - общая минерализация подземных вод и рассолов; а - по [10]; Ь - скорректированное значение возраста метеорных вод, с исключением примеси морских вод; с - возраст седиментационных вод микулинского моря; d - скорректированное значение возраста подземных вод, с исключением примеси рассолов; е - 81Кг возраст метеорной составляющей, по [8].
Окончание табл. 1
Проба Год опробования Cl- (мг/л) ö18O(%») S2H 14Ca(pmc) S13Ca (%о) 14Ca возраст (calBP, тыс. лет) 234и_238Ца возраст (тыс. лет)
Подземные воды и рассолы из водоносной системы кембрия-венда БАБ (Gerber et al., 2017) (М 5127-143 765 мг/л)
1BAB 2012 11109 -12,63 -92,8 5,1±0,5 Н.о. Н.о. 541±28e
2BAB 2012 3087 -13,61 -100,7 2,8±0,1 Н.о. Н.о. 407±27e
3BAB 2012 64632 -4,79 -42,7 Н.о. Н.о. Н.о. 821±89e
4BAB 2012 63996 -4,44 -40,6 11,8±0,4 Н.о. Н.о. >1227e
5BAB 2012 25531 -7,23 -55,2 Н.о. Н.о. Н.о. 293±21e
6BAB 2012 89664 -5,03 -37,2 Н.о. Н.о. Н.о. >1174e
7BAB 2012 53907 -4,46 -34,7 Н.о. Н.о. Н.о. 1067±195e
(рис. 1, Б) и Белого моря (табл. 1). Основные коллекторы подземных вод представлены четвертичными (Q), каменноугольными (С) и вендскими (падунская (Vpd) и мезенская (Vmz) свиты) отложениями. Для венда характерно хаотичное переслаивание песчаников и алевролитов, для карбона - последовательное чередование терригенно-карбонатных пород каширского и карбонатных - подольского и мячков-ского горизонтов.
Для водоносного комплекса Vpd в центральной части водосбора характерна обратная гидрохимическая зональность со снижением минерализации подземных вод с 28 до 5 г/л. Эта закономерность в первую очередь вызвана опреснением подземных вод ввиду длительного существования континентальных условий в плейстоцене. Опреснение прекратилось после микулинской трансгрессии ~130 тыс. лет назад. Впоследствии в водоносный комплекс Vpd стала поступать сверху солёная поровая вода, отжимаемая под нагрузкой валдайского ледника из морских глин. В процессе формирования долины р. Северная Двина вследствие эрозионной активности воды, вытекающей из тающего ледника, долина прорезала толщу микулинских глин почти до основания. Солёная вода из Vpd начала перетекать в долину реки и была частично замещена пресной водой из областей питания (см. рис. 1, Б). Одновременно происходил подток рассолов из более глубоких частей вендского осадочного чехла. Поэтому химический состав подземных вод можно объяснить смешением солёной морской воды и рассолов с талыми водами древних лед-
ников и современной пресной водой атмосферного происхождения (см. рис. 1, А).
Постледниковые морские трансгрессии оказали значительное влияние только на засоление подземных вод в песчано-глинистых отложениях мощного долинного комплекса р. Северная Двина (см. рис 1, Б, QIII-IV) и в данной статье не рассматриваются.
Тридцать пять проб подземных вод было отобрано в 2012-2014 гг. Также были использованы результаты определений по восьми пробам термальных вод, собранным в 2011 г. на Приполярном Урале [11], и десяти пробам И.В.Токарева 2006 г. [3]. Одна проба слабосолоноватых вод в четвертичных отложениях была взята из холодного источника. Остальные пробы, представляющие собой подземные воды из Q, Vpd, Vmz водоносных горизонтов и «трубок взрыва», отобраны из скважин. Все образцы воды отфильтрованы через 0,45 мкм фильтр в полевых условиях. Измерения 52H и 518O проводились И.В.Токаревым в Ресурсном центре геоэкологических исследований и моделирования Санкт-Петербургского государственного университета. Четыре пробы, собранные в 2016 г., были проанализированы в МАГАТЭ. Для сравнительных интерпретаций использовались результаты по семи пробам из работы [8].
Результаты и обсуждение. Смешение подземных вод. На основе анализа общих гидрогеологических условий и соотношений ионов (см. таблицу в работе [5]) установлено, что происходят следующие основные процессы смешения подземных вод (см. рис. 1, А):
1) смешение плейстоценовой морской воды и подземных вод «солоноватые1» с образованием «солё-наяVpd» вода в верхней части вендских водоносных горизонтов;
2) смешение пресной воды и вышеупомянутой воды «солёнаяVpd» с образованием «солоноватая2» воды;
3) смешение пресной воды и рассолов с образованием воды «солёнаяVmz» в нижней части вендских водоносных горизонтов.
Формулы смешения различных типов воды выглядят следующим образом:
Cl -x+Cl -y+Cl
ледниковая метеорнаяJ i
_ 18Г
рассол (море)
(1-x-y)=Cl
см
8O -x+ 18O -y+18O , , (1-x-y)=18O
я рассол (море) с
ледниковая метеорная рассол (море)
смесь 4 ' смесь4
где С1 (мг/л) и 18О (%о) - содержания хлора
смесь 4 ' смесь4 ' * *
и значения 5 180, принятые по табл. 1 для проб воды, указанных в табл. 2. Конечные элементы смешения показаны на рис. 2.
Конечный член рассола представляет собой С1 -90 000 мг/л и 5 180 - 0%о (см. иР, Р, Ьот, 6 БАБ в табл. 1). Формирование рассолов происходило в палеозое [1, 2, 6]. Конечный член морской воды составляет С1- - 19 354 мг/л-1 [18] и 5180 - 0% ^МС^). Возраст источника конечного члена ледниковой талой воды предположительно средний плейстоцен-голоценовый [8, 10]. В настоящее время значения 518О в снежном покрове Антарктиды составляют на побережье от -18 до -30%, в центральных частях континента до -55% [12, 21]. Значения 5 18О плейстоценовых континентальных ледниковых щитов были оценены в -30% и менее [7]. Для ледниковых талых вод Лаврентийского покрова в Северной Америке и Скандинавского щита в Северной Европе значения 518О были определены в диапазоне от -17 до -25°/% [15, 17] и от -19 до -25°/% [13], соответственно. Подземные воды в системе водоносных комплексов кембрия-венда, сформировавшиеся
Рис. 2. Связь между Cl и 618O , позволяющая идентифицировать концевые элементы на основе модели смешения:
типы вод: 1 - пресные, 2 - термальные, 3 - солоноватые (1), 4 - солоноватые (2), 5 - солёные^р^), 6 - солёные (Vmz), 7 -из (Gerber et al., 2017); конечные элементы смешения: 8-10 - воды: 8 - талые ледниковые, 9 - метеорные (межледниковые), 10 - морские; 11 - рассолы
2. Пропорции смешения метеорных, ледниковых, морских вод и рассолов в подземных водах, вычисленные по модели смешения
ГО Проб ЯП-1 15 14 М1 2 БАБ 27 Ьа5 В2 1 БАБ В1 N01 Мш
Тип воды Термальная «Солоноватая1» «Солёная Ут2» «Солоноватая2»
Метеорная 74 84 78 89 71 77 87 80 63 76 53 78
Ледниковая 25 13 19 8 25 13 3 3 25 8 26 11
Рассол 1 3 3 3 3 10 10 17 12 16 21 11
ГО Проб Та 11 13 УО2006 УО2013 К2 1оа 4а 16Ь
Тип воды «Солёная Урй» Слабосолоноватая вода Q Пресная вода Vpd
Метеорная 0 0 22 0 16 87 78 84 98 91
Ледниковая 51 24 19 46 46 8 15 16 1 7
Морская 49 76 59 54 38 5 7 0 1 2
Примечание. Пробы 1-2 БАБ представляют результаты, полученные на южном склоне Балтийского щита в подземных водах Балтийского артезианского бассейна [8].
за счёт пополнения изотопно-лёгкой подлёдной талой водой из Скандинавского ледникового щита, характеризуются значениями 518О от -18,5 до -23% [16, 20]. Учитывая все обстоятельства, выбранный концевой элемент ледниковой воды характеризуется средними значениями 5180 -24%, а С1- - 20 мг/л [16]. Четвёртый компонент (пресная вода) мог участвовать в формировании состава подземных вод также в среднем плейстоцене-голоцене. 5 180 четвёртого компонента составляет -13,2%, что принимается в соответствии со средневзвешенным значением для станции GNIP (Глобальная сеть изотопов в осадках) Архангельск [9], а С1- 3 мг/л.
Пропорции смешения четырёх конечных элементов, рассчитанные по С1- и 5180 для каждого типа подземных вод, приведены в табл. 2.
Пресные воды в водоносных горизонтах Vpd и в трубках взрыва образовались в результате инфильтрации атмосферных осадков в областях питания (см. рис. 1, Б). В составе старейших пресных вод присутствует талая вода последнего ледникового периода. Около речных долин они увеличивали солёность, смешиваясь с реликтовыми водами микулинской трансгрессии. Пропорции смешения (см. табл. 2) составляют (в %): морской воды до 2, ледниковой воды до 16 и пресной межледниковой воды - 84-98. 14С и 234и- 238и возраст этой воды колеблется от современного до 11,8±1,6 тыс. лет (голоцен).
Слабосолоноватая вода в четвертичном водоносном горизонте образуется аналогичным образом.
Эти воды заключены в слое песчано-гравийных отложений последнего ледникового периода, лежащем на глинистых отложениях микулинского моря и перекрытом моренными валунными суглинками. Они представляют собой смесь (в %): морской воды - 5-7, ледниковой воды - 8-15 и пресной межледниковой воды -78-87. 14С возраст этой воды колеблется от 7,53±0,18 до 16,2±0,26 тыс. лет (голоцен-поздний плейстоцен).
Источником слабосолоноватых термальных вод, отобранных на Приполярном Урале, были метеорные пресные воды, протекавшие через глубокие части системы водоносных горизонтов, где они смешивались с рассолами и впоследствии разгружались на земную поверхность. Пропорции смешения (см. табл. 2) соответствуют полученным по гидрохимическим данным: рассол 1% и пресная вода 99% [11]. Кроме того, по изотопным данным установлено, что пресная вода образуется путём смешения 74% метеорной воды и 25% ледниковой воды, связанной с таянием вечной мерзлоты. 14С возраст термальной воды колеблется от 5,44±0,48 до 6,97±0,9 тыс. лет.
Максимальная доля ледниковой воды характерна для «солёной ^й?» - 19-51%. В этом типе вод метеорная составляющая отсутствует в большинстве проб. Доля морской воды составляет 49-76% (скважина ^2013 фонтанирует с 2006 г., с этим связано опреснение её воды). Кроме того, следует отметить, что если «солёная Vpd» представляет собой смесь морской воды микулинского моря и «солоноватой1», то отсутствие метеорного компонента в ней указывает на то, что
этот компонент также отсутствовал и в «солоноватой!'», а ледниковый компонент в последней составлял 97%. В то же время, согласно табл. 2, «солоноватая!» содержит (в %): рассолов - 3, ледниковых -8-19 и межледниковых вод - 78-89. Это свидетельствует о том, что «солёная Vpd» смешивалась с более древней «ледниковой солоноватой1», аналогичной по составу современной «метеорной солоноватой!». Возраст этой более древней воды должен быть больше возраста воды микулинского моря, то есть относиться к среднему плейстоцену. В пробе 1 БАБ, аналогичной по изотопно-химическому составу, Gerber с соавторами [8] определили его по 81Kr в 07±27 тыс. лет. Возраст же пресноводного компонента в современной «метеорной солоноватой!» воде определён по 14С и 234U-238U и составил от 26,2±3,9 до 32,96±2,3 тыс. лет [10].
Вода «солёная Vmz» образуется путём разбавления пресной водой рассолов, вытекающих из нижележащих водоносных горизонтов (см. рис. 1, Б). Её состав формируется путём смешивания 10-17% рассола, 3-13% ледниковой воды и 77-87% межледниковой воды. И похож на состав воды из скважины 1BAB [8] по солёности и изотопному составу. 234U-238U возраст пресноводного компонента «солёной Vmz» воды может составлять до 307±115 тыс. лет [10] (см. табл. 1), что сопоставимо с датированием лед-никово-метеорного компонента воды в скважине 1BAB - 541±28 тыс. лет [8]. Таким образом, разубожи-вание рассолов с формированием состава «солёной Vmz» воды в опробованной автором в интервале от -160 до -240 абс. метров верхней части мезенской свиты венда происходило начиная со среднего плейстоцена. Более того, в работе [4] установлено, что солоноватые и солёные воды с общей минерализацией менее 35 г/л прослеживаются до глубины -600 абс. метров в западной части Мезенской синеклизы. Вышеприведённые датировки позволяют связывать образование столь мощной зоны опреснения осадочной толщи в первую очередь с проникновением ледниковых талых вод среднего плейстоцена.
Вода «солоноватая2» представляет собой смесь «солёной Vpd» и пресной воды. Поэтому она содержит воды (в %): морской - 11-21, ледниковой -8-26 и межледниковой - 53-78. Возраст формирования наблюдаемого современного состава этих вод составляет от 25,1±0,7 до 39,2±6,3 тыс. лет.
В заключение следует ещё раз отметить, что полученные результаты отражают эволюцию подземных вод в период от среднего плейстоцена до наших дней. В течение среднего плейстоцена из-за таяния ледниковых покровов ледниковые талые воды проникли на глубину до 600 м в западной части Мезенской синеклизы. В это время рассолы разбавлялись прес-
ной водой в нижней части вендской толщи, а талая ледниковая вода доминировала в верхней части. Трансгрессия микулинского моря произошла в начале верхнего плейстоцена. Подземные воды в верхней части вендских отложений под толщей мику-линских глин в настоящее время содержат солёную воду с максимальным обогащением тяжёлыми изотопами. Талая вода последнего ледникового периода видна в пресной и слегка солоноватой воде водоносных горизонтов венда и четвертичного периода.
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проекты 20-05-00045_А,18-05-60151_ Арктика и 18-0501041 А), УрО РАН (проект АААА-А18-118012390242-5) и Министерства образования и науки России (проект АААА-А19-119011890018-3).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Гатальский М.А. Подземные воды и газы палеозоя северной половины Русской платформы. - Л.: Гос-топтехиздат, 1954.
2. Короткое А.И. Гидрогеохимический анализ при региональных геологических и гидрогеологических исследованиях. - Л.: Недра, 1983.
3. Короткое А.И., Потапов А.А., Румынин В.Г. Редкие типы минеральных вод Среднерусского артезианского бассейна. - СПб.: Наука, 2013.
4. Малое А.И. Взаимодействие вода-порода в песчано-глинистых отложениях венда Мезенской синеклизы // Литология и полезные ископаемые. - 2004. - № 4.
- С. 401-413.
5. Малое А.И. Геохимические индикаторы формирования подземных вод Юго-Восточного Беломорья // Отечественная геология. - 2019. - № 4. - С. 75-83.
6. Малое А.И. Формирование рассолов в Мезенской си-неклизе // Водные ресурсы. -2001. - № 6. - С. 677-683.
7. Dansgaard W., Tauber H. Glacier oxygen-18 content and Pleistocene ocean temperatures // Science. - 1969.
- Vol. 166. - P. 499-502.
8. Gerber C., Vaikmae R., Aeschbach W. et al.Using 81Kr and noble gases to characterize and date groundwater and brines in the Baltic Artesian Basin on the one-million-year timescale // Geochimica at Cosmochimica Acta.
- 2017. - Vol. 205. - P. 187-210.
9. IAEA/WMO. Global Network of Isotopes in Precipitation. The GNIP Database. 2019. Accessible at: https://nucleus. iaea.org/wiser
10. Malov A.I. Estimation of uranium migration parame-ters in sandstone aquifers // Journal of Environmental Radioactivity. - 2016. - Vol. 153. - P. 61-67.
11. MalovA. I., Bolotov I.N., Pokrovsky O.S.et al. Modeling past and present activity of a subarctic hydrothermal system using O, H, C, U and Th isotopes // Applied Geochemistry. - 2015. - Vol. 63. - P. 93-104.
12. Masson-Delmotte V. et al. A review of Antarctic surface snow isotopic composition: Observations, atmospheric circulation, and isotopic modeling // Journal of Climate.
- 2008. - Vol. 21. - P. 3359-3387.
13. Olausson E. 1982. Stable isotopes / The Pleistocene / Ho-locene Boundary in South-western Sweden. - Uppsala: Sveriges geologiska undersokning 794E.- 1982.- P. 82-92.
14. Parn J., Raidla V., Rein V., Martma T. et al. The recharge of glacial meltwater and its influence on the geoche-mical evolution of groundwater in the Ordovician-Cam-brian aquifer system, northern part of the Baltic Artesian Basin // Applied Geochemistry. - 2016. - Vol.72.
- P. 125-135.
15. Person M., Mcintosh J.C., Remenda V., Bense V. Pleistocene hydrology of North America: the role of ice sheets in reorganizing groundwater systems // Reviews of Geophysics. - 2007. - Vol. 45. - No. 3007. - P. 1-28.
16. Raidla V., Kirsimae K., Vaikmae R., et al. Geochemical evolution of groundwater in the Cambrian-Vendian aquifer system of the Baltic Basin // Chemical Geology.
- 2009. - Vol. 258. - P. 219-231.
17. Remenda V.H., Cherry J.A., Edwards T. W.D. Isotopic composition of old ground water from Lake Agassiz: implications for late Pleistocene climate // Science. - 1994.
- Vol. 266. - P. 1975-1978.
18. Riley J. P., Skirrow G. Chemical Oceanography. - London: Academic Press, 1965.
19. Saks T., Sennikovs J., Timuhins A.et al. Groundwater flow beneath the Scandinavian ice sheet in the Baltic Basin / High lights of Groundwater Research in the Baltic Artesian Basin.
- Riga, 2012. - P. 75-90.
20. Vaikmae R., Kaup E., Marand A.et al. The Cambriane Vendian aquifer, Estonia / The Natural Baseline Quality of Groundwater. - Blackwell Publishing, 2008.
- P. 353-371.
21. Werner M., Jouzel J., Masson-Delmotte V. et al. Reconciling glacial Antarctic water stable isotopes with ice sheet topography and the isotopic paleothermometer // Nature Communication. - 2010. - Vol. 9. - No. 3537. - P. 1-10.
22. Zuzevicius A. The groundwater dynamics in the southern part of the Baltic Artesian Basin during the Late Pleistocene // Baltica. - 2010. - Vol. 23. - P. 1-12.
REFERENCES
1. Gatal'skiy M.A. Podzemnyye vody i gazy paleozoya severnoy poloviny Russkoy platformy [Underground waters and Paleozoic gases of the northern half of the Russian platform]. Leningrad, Gostoptekhizdat publ. 1954.
2. Korotkov A.I. Gidrogeokhimicheskiy analiz pri regio-nal'nykh geologicheskikh i gidrogeologicheskikh issledo-vaniyakh [Hydrogeochemical analysis in regional geological and hydrogeological studies]. Leningrad, Nedra publ. 1983.
3. Korotkov A.I., Potapov A.A., Rumynin V.G. Redkiye tipy mineral'nykh vod Srednerusskogo artezianskogo bas-seyna [Rare types of mineral waters of the Central Russian artesian basin]. Saint Petersburg, Nauka publ. 2013.
4. Malov A.I. Vzaimodeystviye voda-poroda v peschano-glinistykh otlozheniyakh venda Mezenskoy sineklizy [Water-rock interaction in sandy-clay deposits of the Vendian of the Mezen syneclise]. Litologiya i poleznyye iskopayemyye. 2004. no. 4. P. 401-413.
5. Malov A.I. Geokhimicheskiye indikatory formirovaniya podzemnykh vod Yugo-Vostochnogo Belomor'ya [Geo-chemical indicators of the formation of groundwater in the South-East White Sea]. Otechestvennaya geologiya. 2019. no. 4. P. 75-83.
6. Malov A.I. Formirovaniye rassolov v Mezenskoy sine-klize [The formation of brines in the Mezen syneclise]. Vodnyye resursy. 2001. no. 6, P. 677-683.
7. Dansgaard W., Tauber H. Glacier oxygen-18 content and Pleistocene ocean temperatures. Science. 1969. Vol. 166. P. 499-502.
8. Gerber C., Vaikmae R., Aeschbach W., et al. Using 81Kr and noble gases to characterize and date groundwater
and brines in the Baltic Artesian Basin on the one-million-year timescale. Geochimica at Cosmo-chimica Acta. 2017. Vol. 205. P. 187-210.
9. IAEA/WMO. Global Network of Isotopes in Precipitation. The GNIP Database. 2019. Accessible at: https://nucleus. iaea.org/wiser
10. Malov A.I. Estimation of uranium migration parameters in sandstone aquifers. Journal of Environmental Radioactivity. 2016. Vol. 153. P. 61-67.
11. Malov A.I., Bolotov I.N., Pokrovsky O.S., et al.Model-ing past and present activity of a subarctic hydrothermal system using O, H, C, U and Th isotopes. Applied Geochemistry. 2015. Vol. 63. P. 93-104.
12. Masson-Delmotte V. et al. A review of Antarctic surface snow isotopic composition: Observations, atmospheric circulation, and isotopic modeling. Journal of Climate. 2008. Vol. 21. P. 3359-3387.
13. Olausson E. 1982. Stable isotopes. The Pleistocene Holo-cene Boundary in South-western Sweden. Uppsala: Sve-riges geologiska undersokning 794E, 1982. P. 82-92.
14. Parn J., Raidla V., Rein V., Martma T., Ivask J., MokrikR., Erg K. The recharge of glacial meltwater and its influence on the geochemical evolution of groundwater in the Or-dovician-Cambrian aquifer system, northern part of the Baltic Artesian Basin // Applied Geoche- mistry. 2016. Vol. 72. P. 125-135.
15. Person M., McIntosh J.C., Remenda V., Bense V. 2007. Pleistocene hydrology of North America: the role of ice sheets in reorganizing groundwater systems. Reviews of Geophysics. Vol. 45. No. 3007. P. 1-28.
16. Raidla V., Kirsimae K., Vaikmae R., Joeleht A., Karro E., MarandiA., Savitskaja L. Geochemical evolution of ground-water in the Cambrian-Vendian aquifer system of the Baltic Basin. Chemical Geology. 2009. Vol. 258. P. 219-231.
17. Remenda V.H., Cherry J.A., Edwards T.W.D. Isotopic composition of old ground water from Lake Agassiz: implications for late Pleistocene climate. Science. 1994. Vol. 266. P. 1975-1978.
18. Riley J.P., Skirrow G. Chemical Oceanography. London: Academic Press, 1965.
19. Saks T., Sennikovs J., Timuhins A., et al. Groundwater flow beneath the Scandinavian ice sheet in the Baltic Basin. Highlights of Groundwater Research in the Baltic Artesian Basin. Riga, 2012. P. 75-90.
20. Vaikmae R., Kaup E., Marand A., et al. The Cambriane Vendian aquifer, Estonia. The Natural Baseline Quality of Groundwater. Blackwell Publishing, 2008. P. 353-371.
21. Werner M., Jouzel J., Masson-Delmotte V. et al. Reconciling glacial Antarctic water stable isotopes with ice sheet topography and the isotopic paleothermometer. Nature Communication. 2010. Vol.9. No. 3537. P. 1-10.
22. Zuzevicius A. The groundwater dynamics in the southern part of the Baltic Artesian Basin during the Late Pleistocene. Baltica. 2010. Vol. 23. P. 1-12.
Журнал «Отечественная геология» принимает участие в геологических конференциях, совещаниях, съездах в качестве информационного партнёра, освещая на своих страницах важные события отрасли.
Приглашаем к сотрудничеству представителей геологических, горно-геологических, горнодобывающих организаций и предприятий, отраслевых научно-исследовательских, академических и образовательных институтов по вопросам размещения рекламы или издания целевого номера.
