Роль рифтогенеза в формировании структурно-гидрогеологических условий Байкальского региона

Природные условия формирования подземных вод. Ландшафтные факторы: орография, гидрография, климат. Структурно-гидрогеологическая роль рифтогенеза. Гидрогеологические бассейны и массивы. Физико-химическое моделирование процессов формирования подземных вод.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Введение

Уже более трех столетий ученые самых различных направлений изучают уникальнейшее внутриконтинентальное озеро - Байкал (рис.1) . За этот не малый отрезок времени изучена флора и фауна Байкала; геология его берегов, дна и сопредельных территорий; исследованы структуры Байкальской рифовой зоны (БРЗ); описано множество источников подземных минеральных вод, изучен их состав и бальнеологические свойства; с прошлого столетия начали активно изучать пресные подземные воды Байкальского региона. Однако, структурно-гидрогеологические условия региона, как следствие процессов рифтогенеза, еще нуждаются во всесторонних исследований.

Рисунок 1 - Космоснимок оз. Байкал в мае 2002 года

Однако, в свою очередь, рифтогенез и сопровождающая его флюидная геодинамика, оказывает огромное влияние на условия формирования ресурсов и состава подземных вод в регионе. Исследования микрокомпонентного состава подземных вод методом ISP-MS и физико-химическое моделирование, проводимые Скляровой О.А., Диденковым Ю.Н., Ломоносовым И.С., Бычинским В.А.,Вергуном А.В., Даниловой М.А. и другими [11,13, 15, 17] позволяют говорить о недостаточности исследований, а также отсутствии обобщенной и проанализированной теоретической базы о роли рифтогенеза в формировании структурно-гидрогеологических условий в целом, и на условия формирования подземных вод в частности.

Целью работы является изучение влияния процессов рифтогенеза на формирование структурно-гидрогеологических условий региона, а также дальнейшее построение моделей формирования подземных вод с учетом новых полученных данных.

Анализ проведенных ранее исследований с привлечением нетрадиционных воззрений в геологии (Ларин В.М.), а также структурно-гидрогеологический анализ с учетом результатов предыдущих исследований, на наш взгляд, позволит наиболее полно раскрыть роль рифтогенеза в формировании структурно-гидрогеологических условий Байкальского региона.



1. Структурно-гидрогеологическая изученность

Структурная гидрогеология базируется на знаниях геологии, структурной геологии, тектоники и, конечно же, гидрогеологии. Наличие достаточной информации по данным направлениям на любой территории может стать основой структурно-гидрогеологического анализа (СГГА), цель которого выявить геологические тела с едиными условиями формирования коллекторских свойств горных пород и состава подземных вод, а также прогноз изменения состава и свойств подземных вод в этих структурах, вследствие их эпигенетических преобразований.

Фундамент представлений в области СГГА был заложен в работах Семихатова А.Н., Васильевского М.М., Зайцева И.К., Толстихина Н.И. А как теоретический раздел, структурная гидрогеология была сформулирована Степановым В.М.

Таким образом, для СГГА главную роль играет положение блока земной коры в пространстве и его история развития от формирования, до современного состояния.

Здесь, на территории БРЗ, работали многие выдающиеся геологи России - В.А. Обручев, М.М. Тетяев, Е.В. Павловский, Л.И. Салоп, Н.А. Флоренсов, В.В. Ламакин, В.П. Солоненко и др., а позднее геологи и геофизики следующих поколений - Н.А. Логачев, А.П. Булмасов, А.А. Бухаров, Ю.А. Зорин, С.В. Крылов, А.С. и А.А. Кульчицкие, М.М. Мандельбаум, В.Д. Мац, С.И. Шерман, Г.Ф. Уфимцев, Н.В. Суханова и многие другие.

Среди обобщающих работ по геологии и тектонике следует назвать исследования Е.В. Павловского [1948], Н.А. Флоренсова [1960], Н. Салопа [1967], Н.А. Логачева и др. [Нагорья Прибайкалья..., 1974], В.Г. Беличенко [1977], С.И. Шермана [1977], а также многие другие коллективные монографии и сборники [Байкальский рифт, 1968, 1975; Очерки..., 1977; Континентальный рифтогенез, 1977; Основные проблемы рифтогенеза, 1977; Роль рифтогенеза..., 1977 и др.]. Результаты этих работ явились основополагающими для дальнейшего изложения данных о геологическом строении, глубинной структуре и геологической эволюции рассматриваемого региона [28].

В настоящее время для всей исследуемой территории составлены и изданы листы Государственной геологической карты масштаба 1:1 000 000 и 1:200 000, а на значительную часть площади имеются карты крупного масштаба, хранящиеся в фонде геологических рукописей. На этой основе составлен ряд сводных обзорных и мелкомасштабных геологических карт Байкальского региона (Атласы Иркутской области [1962], Забайкалья [1967]; геологические карты м-ба 1:1 500 000 Иркутской области [1962]; геологическая карта юга Восточной Сибири и северной части МНР м-ба 1:1 500 000 [1980] и созданные на ее основе карта разломов [1982] и тектоническая карта [1988] юга Восточной Сибири; карты новейшей тектоники юга Восточной Сибири [1979], неотектоники Прибайкалья и Забайкалья [1982] и др.). Все это определило высокую степень общегеологической изученности региона.

В связи с проблемой Байкальской нефти в 30-х, а затем в 60-х гг. прошлого века были проведены стратиграфические, литологические, палеонтологические исследования кайнозойских отложений впадин Байкальской системы. Была разработана основа их стратиграфии.

Большой вклад в эти исследования внесли сотрудники Института земной коры, со второй половины 60-х годов 20-го века включившегося в международную кооперацию по разработке проблемы континентального рифтогенеза. У истоков исследований находятся Е.В. Павловский и Н.А. Флоренсов. Первый из них еще в 40-х годах прошлого века сравнил разломы и впадины Прибайкалья с рифтами Африки и Аравии, а Н.А. Флоренсов возглавил иркутских геологов и геофизиков при изучении Байкальского рифта в 60-х годах прошлого века по международному проекту «Верхняя мантия Земли». С этого времени данные о строении, истории и геодинамике Байкальского рифта стали входить в мировой информационный оборот, а в Иркутске сформировалась признанная научная школа по проблемам континентального рифтогенеза. На этом поприще наиболее крупных результатов и международного признания добились доктора наук Н.А. Логачев, Ю.А. Зорин, С.И. Шерман, С.В. Рассказов, С.А. Кашик, В.Д. Мац, Г.Ф. Уфимцев, А.И. Киселев, С.В. Лысак [26].

Исследования подземных вод Прибайкалья начались еще в XVIII в. В основном исследователи занимались описанием минеральных источников, а изучению пресных подземных вод практически до середины XX в. не уделялось должного внимания.

В лечебных целях минеральные воды применяются с 70-х годов XVIII в., т. е. с того времени, когда врачи организовали медицинские наблюдения над больными, лечившимися на Тункинских (Горячинский тип) минеральных водах. Здесь возник первый курорт в Сибири. В 30-40-х годах XIX в. стали использовать Ниловский источник, а в конце XIX в. появилась здравница в Аршане-Тункинском.

Первые сведения о минеральных водах Прибайкалья мы встречаем у Э. Лаксмана и И. Георги. В начале XIX в. исследованиями минеральных источников занимались И. Реман (Горячинский источник), Н. Семивский (Котельниковский и другие источники) и Н. С. Щукин (Ниловский источник). Сводные работы о минеральных водах Восточной Сибири выпустили Н. С. Щукин (1848) и А. М. Ломоносов (1868).

Исследованиями И. Д. Черского и В. А. Обручева заложены основы региональной гидрогеологии Прибайкалья. В 1890 г. В. А. Обручев дал геологический очерк района минеральных вод Ниловой Пустыни. В дальнейшем он рассматривал также общие гидрогеологические условия Западного Забайкалья, указав на связь минеральных вод с тектоникой и вулканизмом (Обручев, 1897).

Широкий размах гидрогеологические исследования получили в 50-х годах. В 1953-1959 гг. сотрудники Восточно-Сибирского филиала АН СССР под руководством В.Г. Ткачук совместно с Иркутским геологическим управлением, Центральным институтом курортологии и физиотерапии, Геологическим институтом АН СССР и Иркутским государственным университетом приступили к планомерному изучению минеральных вод Прибайкалья. Полученные материалы нашли отражение в многочисленных публикациях и монографии «Минеральные воды южной части Восточной Сибири», которая дает всестороннюю характеристику минеральных вод Прибайкалья [23, 24].

В 1955-1956 гг. сотрудники ВСЕГЕИ опубликовали Гидрохимическую карту Сибири и Дальнего Востока с объяснительной запиской. В конце 50-х и начале 60-х годов появились сводные гидрогеологические карты Иркутской области (В.Г. Ткачук и Л.В. Муравьева, Е.В. Пиннекер, Н.Н. Шуранова, И.Н. Угланов) и Бурятской АССР (Г.Г. Скворцов, А.А. Буслаева, В.Г. Ткачук и М.А. Волкова, Р.Я. Колдышева). В 1965 г. И.С. Ломоносовым и С.В. Лысак составлена гидрогеотермическая карта Восточной Сибири. В 1968 г. закончен том монографии «Гидрогеология СССР» по территории Иркутской области (том XIX под ред. В.Г. Ткачук) и Бурятской АССР (том XXII под ред. А.И. Ефимова).

Подземные воды Восточной Сибири и Монголии изучались Н.И. Толстихиным, В.Г. Ткачук, Е.В. Пиннекером, Б.И. Писарским, В.Г. Ясько, А.А. Дзюбой, И.С. Ломоносовым, Н.А. Мариновым, В.М. Степановым, Ю.И. Кустовым, Ю.И. Блохиным, Б. М. Шенькманом, В.Н. Борисовым и другими.

Детальные исследования химического и изотопного состава термальных вод Байкальской рифтовой зоны проведены И.С. Ломоносовым, также изучением изотопов благородных газов в водах Байкальского региона занимались Б. Г. Поляк, В.И. Кононов, С.В. Козловцева, М.Д. Хуторской и коллектив ученых Института земной коры: Е.В. Пиннекер, Б.И. Писарский, С.Е. Павлова, В.С. Лепин, Б.О. Шкандрий, С.Б. Брандт.

Известно, что процесс рифтогенеза оказывает огромное влияние не только на формирование рельефа, осадконакопление, магматизм, образование месторождений рудных,...