Классификация подземных вод по отношению к мерзлым толщам

В основе классификации подземных вод как в криолитозоне, так и за ее пределами лежит принцип единства (Романовский, 1983). В первую очередь по единым признакам выделяются гидрогеологические структуры (см. разд. 10.1), а подземные воды в них подразделяются на водоносные слои, горизонты, комплексы, водоносные трещиноватые зоны и т.д. Только в рамках этих единиц гидрогеологического разреза подземные воды подразделяются по их отношению к мерзлым породам.

Первое подразделение подземных вод по их отношению к ММП было предложено Н.И. Толстихиным (1941). Им выделено три категории подземных вод: надмерзлотные, межмерзлотные и подмерзлотные. В дальнейшем, по мере накопления фактического материала мерзлотно-гидрогеологических исследований и его анализа, предложенная классификация была доработана Н.Н. Романовским и в настоящее время она выглядит следующим образом (рис.9.1):

– надмерзлотные воды сезонноталого слоя (СТС);

– надмерзлотные воды несквозных таликов;

– воды сквозных таликов;

– подмерзлотные воды;

– межмерзлотные и внутримерзлотные воды.

Рис.9.1. Схема различных категорий подземных вод.

А – СТС; Б – сквозного дождевально-инфильтрационного талика; В – несквозного (надмерзлотного) подозерного талика; Г – сквозного подруслового талика; Д – внитримерзлотные; Е – межмерзлотные; Ж – подмерзлотные неконтактирующие безнапорные; З – подмерзлотные неконтактирующие напорные; И – подмерзлотные контактирующие напорные; К – надмерзлотного радиационно-теплового талика.

Надмерзлотные воды СТС существуют сезонно, в течение летне-осеннего периода и промерзают зимой. Они циркулируют как в пористых, так и трещинных породах. Надмерзлотные воды СТС могут рассматриваться как «мерзлотная» разновидность верховодки, хотя некоторые авторы «надмерзлотной верховодкой» называют подземные воды, формирующиеся вверху оттаивающегося сезонномерзлого слоя в начале теплого периода и исчезающие к зиме. Надмерзлотные воды СТС распространены практически повсеместно, мощность обводненного слоя может изменяться от нескольких см до 1.0-1.5 м, редко больше. Наибольшая мощность наблюдается на пониженных участках рельефа, а на склонах и нешироких водоразделах сезонноталый слой часто бывает обводненным только в дождливый период. Подземные воды СТС питаются преимущественно атмосферными осадками, поэтому это в основном пресные и даже ультрапресные воды разнообразного химического состава, легко поддающиеся антропогенному загрязнению.

Надмерзлотные воды несквозных таликов существуют на участках глубокого многолетнего протаивания мерзлых пород. Они развиты в четвертичных отложениях и в верхней зоне коры выветривания. В летний период воды обычно имеют свободный уровень, а зимой в процессе сезонного промерзания кровли водоносного горизонта приобретают временный криогенный напор, величина которого может значительно превосходить отметки поверхности земли. Более детально условия формирования и режим вод надмерзлотных таликов рассмотрен в разделе 10.2.

Воды сквозных таликов охватывают разнообразные категории подземных вод, имеющие различный характер и направление движения, химический состав, гидродинамический режим и пр. В сквозных таликах движение воды имеет преимущественно вертикальное направление: в зонах питания глубоко залегающих водоносных горизонтов – нисходящее, на участках разгрузки – восходящее. Сквозные талики широко распространены в южной геокриологической зоне.

Подмерзлотные воды – воды первого от подошвы мерзлой толщи водоносного горизонта, комплекса или водоносной трещиноватой зоны (Романовский, 1983). Эти воды подразделяются на собственно подмерзлотные, контактирующие и неконтактирующие (разделенные литологическим водоупором) с мерзлой толщей, и глубинные, взаимодействия которых с мерзлыми породами не происходит. Неконтактирующие подмерзлотные воды имеют, как правило, положительную температуру и являются напорными. Они могут быть как пресными, так и солеными. Контактирующие подмерзлотные воды всегда обладают напором. Они могут иметь положительную температуру – пресные и слабо соленые и отрицательную температуру – соленые и рассольные воды. Соленые воды с отрицательной температурой называют криогалинными (по Романовскому, 1983) или криопэгами. Криогалинные воды вместе с вмещающими их горными породами входят в состав криолитозоны.

Межмерзлотные водоносные горизонты (слои, пласты и пр.) находятся внутри мерзлой зоны и ограничены в кровле и подошве мерзлыми породами. Последние могут окружать водоносную зону не только по простиранию, но и с боков. Собственно межмерзлотные воды всегда имеют гидравлическую связь с другими категориями вод мерзлой зоны.

Внутримерзлотные воды, находящиеся в различных слоях или линзах, в отличие от межмерзлотных окружены со всех сторон мерзлыми породами и не имеют гидравлической связи с другими водами.

Условия формирования и особенности режима подземных вод выделенных категорий достаточно детально рассмотрены Н.Н. Романовским в учебном пособии (1983).

[1] Этот и следующий параграфы подраздела 9.2 составлены по работе О.Н. Толстихина «Изменение гидрогеологических структур под воздействием глубокого промерзания недр» (Мерзлотно-гидрогеологические условия…, 1984).