Условия формирования и особенности картирования подземных вод молодых плит и сопредельных горных областей (на примере юга туранской плиты и копетдага)

Л.Г.Соколовский (ВСЕГИНГЕО)

В сб. «Формирование подземных вод  как основа гидрогеологических  прогнозов». Материалы  I Всесоюзной гидрогеологической  конференции,

т.I, М.:Наука, 1982 г. – С 372-375.

Туранская плита отличается комплексом гидрогеологических условий, характерных для большинства молодых эпипалеозойских платформ земного шара. Палеозойский фундамент, сложенный изверженными, метаморфическими или сильно дислоцированными осадочными породами, обнажается на дневной поверхности только на ограниченных площадях в осевых частях крупных мегантиклинальных складок (Туаркыр; Султан-Уиз-Даг). В общем глубина его залегания изменяется в интервале от 1,0 до 1,6-1,8 тыс.м в границах тектонических сводов (Карабогазском, Каракумском), до 3,5-4 тыс. м в прогибах и до 6-8 тыс.м - в краевых прогибах (Предкопетдагском, Мургабской впадине). Осадочный чехол сложен мезокайнозойскими  отложениями большей частью водонасыщенными. На рассматриваемой части Туранской плиты отмечается определенное отличие гидрогеологических условий разных районов (Карабогазский, Центрально-Каракумский, Питнякский, Приамударьинский, Мургабский). Оно выражается в различном сочетании водоносных комплексов и водоупорных толщ. При этом происходит увеличение глинистости разреза по мере приближения к современным горным сооружениям. Регионально выдержанными водоупорными толщами являются мергельно-глинистые отложения сенона-палеогена мощностью до 440 м, соляно-ангидритовой толщи верхней юры (180-220 м). На большей части региона водоупорными являются также глины нижнеальбского возраста (40-60 м). Грунтовые воды практически повсеместно распространены в песчаных неоген-четвертичных отложениях.

В геологическом разрезе советской части Копет-Дага - сложного альпийского сооружения, представленного системой горных хребтов субширотного простирания, участвуют в основном морские отложения от верхнеюрских до четвертичных включительно. Мощность мезокайнозойской толщи пород по результатам геофизических исследований достигает 10 тыс. м. Высота гор в основном 1,2-1,5 тыс. м, отдельных вершин свыше 2,0 тыс. м. В формировании мезокайнозойских структур Копет-Дага определенную роль играли Передовой и Внутрикопетдагский глубинные разломы. Они являются своеобразными металлогеническими зонами и характеризуются повышенной сейсмической активностью. Основные скопления подземных вод приурочены к зонам диагональных взбрососдвигов и к участкам их пересечения с зонами глубинных разломов.

На территории Туранской плиты отмечается возрастание минерализации пластовых вод по мере увеличения глубины их залегания от 10-15 г/л в верхних горизонтах разреза до 120-150 г/л и выше - в более глубоких. Рост минерализации идет до некоторой глубины, различной для каждого структурного поднятия. Ниже этой глубины изменение минерализации происходит в определенном, часто узком интервале. Рассолы с минерализацией, превышающей 50 г/л, достоверно отсутствуют только в центральной части Карабогазского свода, где мощность мезозойских отложений наименьшая. Грунтовые воды обычно отличаются повышенной минерализацией. На соленых и солоноватых водах "плавает" несколько крупных линз пресных вод. На участках эрозионных врезов (в бессточных впадинах и сухом русле Узбоя) широко распространены соленые озера и залежи антропогеновых солей мощностью от 1-5 до 10-15 м. Довольно быстро с увеличением глубины залегания возрастает минерализация подземных вод и в Копет-Даге: от 0,6-2,2 г/л в источниках,  приуроченных к верхней гидродинамической зоне, до 5-20 г/л - на глубине 800-1000 м. В передовых складках Копет-Дага под толщей глин на глубине около 200 м скважиной вскрыты воды с минерализацией 57 г/л.

Пропорционально увеличению минерализации возрастает концентрация хлора, натрия, магния, калия, брома. Та же закономерность свойственна и кальцию. Однако в ряде случаев в водах более древних (пермо-триасовых) отложений, залегающих на кристаллических породах палеозоя, содержание кальция резко возрастает даже при некотором уменьшении минерализации (Центрально-Каракумский свод, Приамударьинский вал).

При относительно невысоком содержании йода в пластовых водах (средневзвешенное значение его увеличивается от 0,4-0,8 мг/л в водах верхнемеловых отложений до 13-17 мг/л в водах отложений юры) в зонах разломов, запечатанных мощными водоупорными толщами, оно увеличивается до 32-50 мг/л (Гаурдакский, Байрамалийский районы) и 470 мг/л (Западный Копет-Даг).

Пластовые воды региона отличаются преимущественно метановым составом водорастворенных газов, исключая зону Красноводского свода, где состав газов - азотный. В общем для газов характерна высокая концентрация гелия (до 0,2-0,5% и даже 0,8-1%). Установлено три типа зональности  гелиеносных газов:

 I) постоянное возрастание и увеличение глубины залегания; 2) резкое увеличение в верхних горизонтах; 3) изменение в узком интервале без четкой закономерности. Повышение  концентрации гелия происходит там,  где палеозойский фундамент представлен  изверженными породами кислого состава.

 Карта температур по срезу - 1000 м иллюстрирует высокую прогретость недр  (51-670). При этом термические условия резко неоднородны в разных частях  региона. Это отличие обусловливается литологическими  особенностями разреза, глубиной залегания палеозойского фундамента и его составом. В каждом отдельном районе величина температур на выбранном срезе отражает рельеф кровли палеозойского фундамента.

Гидродинамическая структура характеризуется наличием нескольких зон высоких напоров, пограничных с предгорными или крупными внутри - платформенными прогибами. Ряд геологических показателей позволяет считать маловероятным дальний транзит пластовых вод (наличие мощных зон разломов, играющих роль экранов, литологическая неоднородность пластов-коллекторов, резкое ухудшение фильтрационных свойств в зонах прогибов).

Приведенные сведения отражают особенности гидрогеологических условий Туранской плиты, которые выражаются в следующем:

- слабой проницаемости региональных водоупорных толщ, препятствующих интенсивной миграции наиболее активных водорастворенных компонентов - гелия, йода, а вследствие этого и открытой разгрузке подземных вод (исключая участки эрозии водоупоров и пересечения зон региональных разломов);

- более высокой прогретости недр в сравнении с древними плитами, способствующей процессам метаморфизации пластовых вод, дегазации недр и вод, вертикальному движению флюидов на участках отсутствия водоупорных толщ или их высокой нарушенности;

- высокой роли зон разломов в активизации и перераспределении подземного стока;

- отсутствии или весьма ограниченном масштабе процесса восполнения запасов пластовых вод за счет современной инфильтрации атмосферных осадков в границах сопредельных горных стран;

- активном влиянии неотектоники и современной тектоники на изменение параметров водовмещающих емкостей, в том числе и водоносных зон разломов (геометрии, пористости, проницаемости, степени гидрогеологической закрытости), а вследствие этого - интенсификации элизионного режима артезианских бассейнов;

- влиянии палеозойского фундамента на температурный режим артезианских бассейнов и их гидрогеохимическую структуру.

Анализ приведенных сведений, а также результатов изучения природных изотопов подземных вод (дейтерия, кислорода-18, изотопов урана, в меньшей степени трития) позволяют предложить следующую схему формирования пластовых вод. Основным источником солей пластовых вод являются соленосные толщи верхнеюрского и, возможно, неокомского возраста. Региональный размыв на границе юры и мела, а также континентальный период в неокомское время определили предпосылки для проникновения в недра значительных объемов соленых вод. В последующем в горизонты верхнего мела соли попали в результате диффузионного массопереноса, а также с инфильтрационными водами, растворяющими соленосные отложения в горных областях в плювиальные эпохи.

Формирование солевого микроэлементного и газового состава асинхронно во времени. Легко мигрирующие элементы (йод, гелий) более интенсивно  поступали в воды в период активизации тектонических движений. Воды верхнемеловых отложений преимущественно древнеинфильтрационные, что объясняется близкой концентрацией дейтерия и кислорода-18 в них и водах современной инфильтрации.

Сопоставление значений отношения 234U/238U позволило установить ограниченность масштабов вертикального перемещения подземных вод в зонах разломов Копет-Дага, а также глубину циркуляции в недрах вод, разгружающихся в бессточных впадинах и сухом русле Узбоя (от десятков  до первых сотен метров).

Региональные гидрогеологические исследования должны обязательно сопровождаться опережающим комплексом ландшафтно-индикационных исследований (включающих дешифрирование космоснимков), гидрогеологическую переинтерпретацию ранее проведенных геофизических исследований, широкого комплекса гидрогеохимического опробования. Изотопные исследования целесообразно осуществлять на заключительной стадии работ для  детализации уже полученных результатов или для решения спорных  вопросов.

Авторы: 

Тематические разделы: