Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Динамика геокриологических и гидрогеологических условий Южной Якутии под влиянием изменений климата

ВАК РФ 25.00.08, Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение

Автореферат диссертации по теме "Динамика геокриологических и гидрогеологических условий Южной Якутии под влиянием изменений климата"

На правах рукописи

005534956

Завадский Феликс Романович

ДИНАМИКА ГЕОКРИОЛОГИЧЕСКИХ И ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ЮЖНОЙ ЯКУТИИ ПОД ВЛИЯНИЕМ ИЗМЕНЕНИЙ КЛИМАТА

Специальность 25.00.08 - инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение

17 ОКТ 2013

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата геолого-минералогических наук

Якутск - 2013

005534956

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждение науки Институт мерзлотоведения им. П. И. Мельникова Сибирского отделения Российской академии наук (ИМЗ СО РАН).

Научный доктор геолого-минералогических наук Железняк

руководитель: Михаил Николаевич.

Официальные Алексеев Сергей Владимирович,

оппоненты: доктор геолого-минералогических наук, Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Институт земной коры Сибирского отделения Российской академии наук», заведующий лабораторией гидрогеологии; Сергеев Дмитрий Олегович,

кандидат геолого-минералогических наук, Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Институт геоэкологии Российской академии наук», заведующий лабораторией геокриологии.

Ведущая Федеральное государственное автономное образо-

организация: вательное учреждение высшего профессионального образования «Северо-Восточный федеральный университет им. М. К. Аммосова» (ФГАОУ ВПО «СВФУ им. М. К. Аммосова»), геологоразведочный факультет.

Защита состоится «24» октября 2013 г. в 9.00 ч. на заседании диссертационного совета Д 003.025.01 при ФГБУН Институт мерзлотоведения им. П. И. Мельникова СО РАН по адресу: 677010, г. Якутск, ул. Мерзлотная, 36, ФГБУН Институт мерзлотоведения им. П. И. Мельникова СО РАН.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБУН Институт мерзлотоведения им. П. И. Мельникова СО РАН.

Автореферат разослан « сентября 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат географических наук А. А. ^¿'¿'¿'-^ис-/^

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Территория Южной Якутии богата природными ресурсами. Здесь сосредоточены целый ряд крупных разведанных месторождений каменного угля, железной руды, золота, урана, молибдена и других полезных ископаемых, которые начали интенсивно осваивается в последние годы.

В связи с расположением в пределах горных систем юга Сибири, Южная Якутия характеризуется весьма разнообразными микроклиматическими и ландшафтными условиями и находится в зоне прерывистого и островного распространения криолитозоны. Многолетнемёрз-лые породы являются климатически уязвимым элементом природной среды, особенно на южной окраине их распространения. В связи с фиксируемым в последнее 50-летие потеплением климата на планете появилось много работ и публикаций о деградации многолетней мерзлоты в целом ряде регионов земного шара, в том числе на территории России.

Мерзлотные ландшафты криолитозоны по-разному реагируют на происходящие климатические изменения. Изучение динамики геокриологических и гидрогеологических условий за период с 1980 по 2011 годы на основании имеющихся фактических материалов, позволяют уточнить целый ряд вопросов связанных с прогнозом различных компонентов природной среды, в том числе динамики температурного поля горных пород и многолетнего режима подземных вод основных водоносных комплексов на территории района исследований.

Основная цель работы заключалась в изучении тенденций изменения основных элементов климата и оценке реакции температуры горных пород и параметров многолетнего режима подземных вод на наблюдаемые изменения климата на территории Южной Якутии.

Исходные материалы. В диссертации обобщены результаты многолетних наблюдений за температурой горных пород, уровнями залегания и химическим составом подземных вод, величиной естественной разгрузки подземных вод, полученные непосредственно автором или при его участии. Проанализированы данные климатических наблюдений по метеостанциям Чульман, Алдан и Канку, расположенным в различных геоморфологических условиях. В работе были использованы имеющиеся литературные данные и фондовые материалы Южно-Якутской геологоразведочной экспедиции и Института мерзлотоведения

им. П. И. Мельникова СО РАН, характеризующие вышеприведенные параметры по району исследований.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- выявлены особенности и количественно оценена реакция средней годовой температуры горных пород на подошве слоя годовых теплообо-ротов в различных геоморфологических и ландшафтных условиях на изменения климата за 1980 - 2011 гг. на территории Южной Якутии;

- установлено увеличение средних годовых уровней подземных вод архейского и юрского водоносных комплексов в связи с изменением количества выпадающих атмосферных осадков на территории района исследований. Получена характеристика динамики средних годовых уровней подземных вод в многолетнем разрезе;

- впервые по данным систематических многолетних наблюдений дана оценка динамики средней годовой величины естественных ресурсов подземных вод на участках их сосредоточенной разгрузки.

Защищаемые положения:

1. Температура горных пород в слое годовых теплооборотов формируется в сложном взаимодействии природно-климатических факторов. При повсеместном повышении средней годовой температуры воздуха в регионе реакция температуры горных пород в различных ландшафтных условиях (за период с 1980 по 2011 гг.) имеет существенные различия: от стабильного состояния (с трендом 0,0 — 0,1° С/10 лет) до интенсивно изменяющегося (с трендом 0,6 - 0,7° С/10 лет). Столь широкий диапазон тепловой реакции горных пород в регионе обусловлен условиями теплообмена на поверхности горных пород.

2. Несмотря на фиксируемое в последние десятилетия потепление климата и изменения геокриологических и гидрогеологических условий в районе исследований, отмечается стабильность средней годовой величины естественных ресурсов подземных вод основных водоносных комплексов. Эта стабильность подтверждается постоянством дебита крупных источников подземных вод и объёмов формирующихся наледей.

3. Связь химического состава подземных вод основных водоносных комплексов с величиной атмосферных осадков имеет слабовыраженный характер с незначительным трендом их минерализации.

Практическая значимость. Выявленные закономерности многолетней изменчивости основных элементов природной среды на территории Южной Якутии необходимо использовать в процессе освоения территории при проведении проектно-изыскательских работ, разработке

рекомендаций по строительству крупных промышленных объектов, при обеспечении мероприятий по рациональному природопользованию и охране окружающей среды, совершенствовании методов прогноза инженерно-геокриологических условий.

Апробация работы. Результаты исследований представлялись на пяти различных конференциях, в том числе: «Теория и практика оценки состояния криосферы Земли и прогноз её изменений» (Тюмень, 2006), Всероссийской конференции «История, проблемы и перспективы развития Южной Якутии» (Нерюнгри, 2010) и региональной конференции «Геокриология в XXI веке (Якутск, 2001).

Личный вклад автора. Диссертация базируется на результатах многолетних исследований мониторинга подземных вод и геотемпературного поля на территории Южной Якутии, проведенных лично автором или при его непосредственном участии. Результаты многолетних исследований приведены в 16 производственных отчётах. На протяжении 24 лет автор являлся главным гидрогеологом режимной гидрогеологической партии (1986 -1998 гг.) и режимного гидрогеологического отряда (1998 -2010 гг.) Южно-Якутской геологоразведочной экспедиции.

Объём работы и публикации. Диссертация состоит из введения, шести глав и заключения. Содержит 150 страниц компьютерного набора, в том числе: 100 страниц текста, 84 рисунка, 5 таблиц, 3 текстовых приложения. Список использованной литературы включает в себя 94 наименования.

По теме диссертации подготовлено 5 публикаций, в том числе 2 статьи в рецензируемых журналах и раздел в коллективной монографии «Мониторинг подземных вод криолитозоны» (2002). Диссертационная работа выполнена под руководством д.г.-м.н. М. Н. Железняка, которому автор выражает глубокую признательность за систематическую помощь и содействие.

Автор благодарит д.г.-м.н. В. В. Шепелева, к.г.н. Ю. Б. Скачкова, к.г.-м.н. Н. А. Павлову за методическую помощь на разных этапах работ, советы и полезные замечания в период написания диссертации, а также других сотрудников Института мерзлотоведения им. П. И. Мельникова СО РАН за участие в сборе фактических данных и помощь при систематизации и обработке полученной информации по району исследований.

Особую благодарность автор выражает С. И. Серикову, В. Г. Новикову, Е. Н. Максимовой, С. В. Решетникову, Н. Н. Пашковой за участие в полевых исследованиях на территории Южной Якутии.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследований, показана её практическая значимость, изложены три защищаемых научных положения.

Глава 1. Природные условия.

Рассмотрены природные условия района исследований и дана характеристика административного и географического положения, орогидро-графии, основных параметров климата. Детально охарактеризованы геологическое строение территории и её геоморфологические, ландшафтные и мерзлотно-гидрогеологические условия.

Глава 2. Геокриологическая и гидрогеологическая изученность района исследований.

Первые сведения о мерзлоте и подземных водах Южной Якутии были получены М. И. Сумгиным, В. Г. Петровым, Г. О. Лукиным в середине 20-х годов XX столетия. В 1950 - 1960 годах сотрудниками СОПСа и АлНИМС института мерзлотоведения им. В. А. Обручева СССР Н. А. Вельминой, В. В. Узембло, П. И. Мельниковым, С. М. Фотиевым, И. Г. Артеменко, С. Е. Суходольским, В. Р. Алексеевым, И. Д. Белокрыло-вым, А. И. Ефимовым и другими получены первые фактические данные и выявлены некоторые региональные особенности гидрогеологических и геокриологических условий территории. В 1961 — 1975 годах эти исследования были продолжены сотрудниками МГУ им. М. В. Ломоносова Н. И. Труш, А. Б. Чижовым, К. А. Кондратьевой, М. В. Пиотровским, В. С. Мелентьевым, Н. И. Чижовой и др.

Начиная с конца 1970-х годов геотермические (в глубоких скважинах) и площадные геокриологические исследования выполнялись сотрудниками Института мерзлотоведения им. П. И. Мельникова СО АН СССР В. Н. Девяткиным, В. Ю. Шамшуриным, А. И. Левченко, И. В. Дорофеевым, М. Н. Железняком и другими.

Изучением гидрогеологических условий в пределах месторождений полезных ископаемых и геолого-съемочных площадей, начиная с 1980-х годов занимались гидрогеологи Южно-Якутской геологоразведочной экспедиции ПГО «Якутскгеология» С. В. Решетников, В. Я. Щербаков, Л. Н. Петелина, М. Л. Кротов, Е. Н. Максимова и др. В настоящее время мерзлотно - гидрогеологические исследования, в том числе режимные наблюдения, на территории Южной Якутии продолжаются работами ИМЗ СО РАН и гидрогеологами ГУП «Якутскгеология».

Глава 3. Методика исследований.

Содержит информацию о методике проведенных исследований. В ней охарактеризованы основные приборы и оборудование, применяемое для проведения геотермических измерений температуры горных пород, уровней подземных вод, температуры воды, расходов воды в водотоках и на выходах источников и т.п. Изложена методика проведения наблюдений, то есть частота замеров различных параметров природной среды (температуры горных пород и подземных вод, расходов воды в водотоках и источниках, интервалы изучения геотермического разреза, частота отбора проб воды на химический анализ и т.д.).

Глава 4. Современные изменения климата Южной Якутии.

Температура воздуха. Температура воздуха является одним из ключевых климатических факторов, который определяет температуру почвы и, соответственно, влияет на температурный режим горных пород района исследований.

Многолетнее значение средней годовой температуры воздуха изменяется от -5,5 (метеостанция Алдан) до -9,4° С (метеостанция Канку). Тренд температуры в пределах района исследований положительный и варьирует от 0,10 до 0,33° С/10 лет, в среднем составляя 0,23° С/10 лет (табл. 1, рис. 1 и 2).

Таблица 1

Характеристика температуры воздуха в районе исследований

Метеостанция Годы наблюдений Среднее многолетнее значение Величина тренда

Год, °С Сумма летних температур, ° С Сумма зимних температур," С Год, ° С/год Сумма летних температур, 0 С/год Сумма зимних температур, ° С/год

Алдан 1980-2011 -5,5 54,2 -119,7 +0,01 +0,161 -0,04

Канку 1980-2009 -9,4 36,7 -149,1 +0,033 +0,182 +0,22

Чульман 1980-2011 -6,9 51,7 -134.2 +0,025 +0,168 +0,082

с \

V Л ь Г г

У i i А -1

V

\J l 1

Средняя теь шерат ура-5 ,5°С Трен Д+0,1 °С/10 лет

1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012

Годы наблюдений

Рис. 1. Межгодовая изменчивость средней годовой температуры воздуха (метеостанция Алдан)

а | i

п \ i /

1

Средняя температура -6,9 °С Тренд-0,25 °С/10 лет

1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012

Годы наблюдении

Рис. 2. Межгодовая изменчивость средней годовой температуры воздуха (метеостанция Чульман)

Атмосферные осадки. Сумма осадков в летний период времени является одним из факторов, определяющих величину инфильтрации осадков, идущих на пополнение естественных ресурсов и запасов подземных вод основных водоносных комплексов района исследований.

Многолетнее значение суммы осадков за год изменяется от 575 мм (метеостанция Канку) до 708 мм (метеостанция Алдан). Тренд суммы осадков в пределах района исследований варьирует от +3,67 до 5,04 мм/год, в среднем составляя 4,48 мм/год (табл. 2, рис. 3 и 4).

Таблица 2

Характеристика величины атмосферных осадков в районе исследований

Метеостанция Годы наблюдений Среднее многолетнее значение, мм Величина тренда, мм/год

Год Теплый период Холодный период Год Теплый период Холодный период

Алдан 1980-2011 707,7 454,2 253,5 +3,67 +3,24 +0,36

Канку 1980-2009 574,6 440,6 134,0 +5,04 +3,88 +0,97

Чульман 1980-2011 584,6 424,1 160,5 +4,72 +3,55 +1,07

1200 1100 1000 900

% г

«Г 800 §

|| 700

| 600 >>

и

500 400 300 200

1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012

Годы наблюдений

Рис. 3. Межгодовая изменчивость суммы осадков за год (метеостанция Алдан)

Среднее значение 707,7 мм Тренд +36,7 мм/10 лет

f

----

11)00 900 800

I 700 «

0 х

1 600

0

1

В- 500 400

300

200

1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012

Годы наблюдений

Рис. 4. Межгодовая изменчивость суммы осадков за год (метеостанция Чульман)

Снежный покров. Мощность снежного покрова является одним из климатических факторов, который определяет динамику формирования температуры горных пород в слое годовых теплооборотов в зимний период. В районе исследований снежный покров залегает в течение 210 -240 дней. Максимальная мощность снежного покрова устанавливается в конце марта - в начале апреля. Разрушение и таяние снежного покрова происходит в конце апреля - в начале мая.

По метеостанциям Алдан и Чульман средняя многолетняя величина максимальной мощности снежного покрова составляет соответственно 79 см и 49 см, тренд мощности снежного покрова составляет соответственно +1,9 см/10 лет и —1,4 см/10 лет. За последние 30 лет средние многолетние значения мощности снежного покрова по району исследований практически не изменились.

Глава 5. Многолетний режим температуры горных пород.

Основными факторами, определяющими формирование температурного режима горных пород в пределах рассматриваемой территории, являются климат и рельеф местности, под воздействием которых формируются микроклимат, снежный и растительный покровы, состав горных пород (теплофизические параметры), величина инфильтрации

V/

Среднее значение 584,6 им Тренд + 47,2 мм/10 лет

атмосферных осадков, влажность грунтов в зоне аэрации. Именно эти факторы в наибольшей степени определяют наличие и характер распространения многолетнемёрзлых пород в районе исследований.

Анализ многолетнего режима температуры горных пород на подошве слоя годовых теплооборотов проведен с учётом геоморфологического и ландшафтного районирования территории района исследований. В диссертационной работе рассмотрены 5 природных комплексов, в пределах которых расположен 21 участок исследований с 53 наблюдательными скважинами.

На 9 участках выявлены положительные тренды средней годовой температуры горных пород на подошве слоя годовых теплооборотов, величина которых варьирует от +0,28 до +0,7° С/10 лет, а на 12 других участках изменений температуры не отмечено. Многолетняя изменчивость температуры горных пород представлена на рис. 5 и 6.

Глава 6. Многолетний режим подземных вод.

Дана характеристика основных закономерностей формирования режима уровней и химического состава подземных вод, а также величины естественной разгрузки подземных вод за период с 1980 по 2011 годы.

1 \

/ / / \ \

! / к 0м1 \

А а / / / \

/ 1 1 1Л ч кч д ¥ / / |20м| \

1 \—М** — ч |а 7 ---- ......1

- —|30м|-

1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2013

Годы

Рис. 5 Изменения температуры горных пород в слое годовых теплооборотов на пологом водоразделе (уч-к Пионерка, скв. 17)

0,4

0,2 0,0 -0,2

и

« -0,4

та

& -0,6 п 3 о

Н -0,8 -1,0

-1,4

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014

Годы

Рис. 6. Изменения температуры горных пород в слое годовых теплооборотов в долине мелкого водотока (уч-к Беркакит, скв. 31-6)

Уровенный режим подземных вод. На территории района исследований расположен крупный, сложно построенный Алданский гидрогеологический массив с целым рядом структур второго порядка. Уровенный режим подземных вод в скважинах в течение года зависит от многих факторов, в первую очередь от типа наблюдаемого режима (водораздельный, склоновый, долинный), наличия многолетнемёрз-лых пород и их мощности, количества выпавших атмосферных осадков и т.д.

Парный корреляционный анализ между суммами летних осадков и величиной средних годовых уровней подземных вод позволил установить корреляционные связи между данными параметрами. В четырёх режимных скважинах выявлены слабые корреляционные связи (Я от 0,52 до 0,66), а в двух скважинах эти связи не являются статистически достоверными (Я от 0,29 до 0,33).

Режим источников и дебит самоизлива подземных вод. На северо-восточной окраине Чульманского ад артезианского бассейна расположен участок выхода Тимптонских источников. В период стационарных режимных наблюдений (1984 - 2000 гг.) средний годовой расход воды в наиболее крупном ист. 8 изменялся от 870 до 1103 л/с, составляя в

среднем 994 л/с. На востоке Чульманского ад артезианского бассейна, в долине руч. Семёновского проводились наблюдения (1994 - 2012 гг.) за режимом самоизлива подземных вод юрского водоносного комплекса (уч-к Еловый, скв. 5123). Средний многолетний дебит самоизлива составил 14,0 л/с, тренд дебита составил + 0,75 л/с за 10 лет.

Режим формирования наледей подземных вод. В центральной части Чульманского адартезианского бассейна проведены наблюдения (1983 - 2003 гг.) за динамикой формирования наледи подземных вод юрского водоносного комплекса (уч-к «Локуучакит»), Объём наледи менялся в широких пределах (от 189 тыс. м3 до 498 тыс. м3), среднее значение составило 318 тыс. м3. Тренд объёма наледи оказался положительным и очень небольшим (всего 5,0 тыс. м3/10 лет) по сравнению со средним объёмом наледи.

На контакте Чульманского адартезианского бассейна с Южно-Алданским гидрогеологическим массивам проведены наблюдения (1992 -2012 гг.) за динамикой формирования наледи подземных вод архейского водоносного комплекса (уч-к «Верхняя Нерюнгра»), Объём наледи менялся в широких пределах (от 896 тыс. м3 до 2481 тыс. м3), среднее значение составило 1560 тыс. м3. Тренд объёма наледи оказался отрицательным и очень небольшим (всего 50 тыс. м3/10 лет) по сравнению со средним объёмом наледи.

Режим химического состава подземных вод. Приведена характеристика изменчивости химического состава подземных вод архейского, юрского и нижнекембрийского водоносных комплексов в многолетнем разрезе в пределах территории исследований по трём режимным скважинам и одному участку сосредоточенной разгрузки подземных вод. Средняя величина минерализации подземных вод архейского водоносного комплекса составила 49 мг/л, юрского - 210 мг/л и нижнекембрийского -179 мг/л.

ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ, ПРЕДСТАВЛЯЮЩИЕ ПРЕДМЕТ ЗАЩИТЫ

1. Температура горных пород в слое годовых теплооборотов формируется в сложном взаимодействии природно-климатических факторов. При повсеместном повышении средней годовой температуры воздуха в регионе реакция температуры горных пород в различных ландшафтных условиях (за период с 1980 по 2011 гг.) имеет существенные различия: от стабильного состояния (с трендом 0,0 - 0,1° С/10 лет) до интенсивно изменяющегося (с трендом 0,6 -0,7° С/10 лет). Столь широкий диапазон тепловой реакции горных пород в регионе обусловлен условиями теплообмена на поверхности горных пород.

Оценка изменений многолетнего температурного режима горных пород проводилась методом сравнительного анализа средней годовой температуры на подошве слоя годовых теплооборотов за весь период наблюдений. Далее приводится характеристика произошедших изменений температуры горных пород в разных геоморфологических и ландшафтных условиях территории района исследований (табл. 3).

Амгинское плато. В пределах среднетаёжного склонового ландшафта отмечено увеличение температуры горных пород с 1983 по 2010 гг. почти на 1,0° С. Тренд температуры горных пород составил +0,3° С/10 лет.

Алданское плоскогорье и Эвотжская гольцовая группа. В центральной части Алданского плоскогорья исследования динамики средней годовой температуры горных пород были выполнены в пределах склонового и подгольцового горнотаёжного типа ландшафта. В пределах водоразделов с каменистыми россыпями (гольцы) на участках «Таёжный» и «Эвота» отмечен довольно высокий положительный тренд температуры горных пород, который составил +0,6 - 0,7° С/10 лет. В склоновом типе ландшафта чаще всего реакция средней годовой температуры горных пород не наблюдается. Это отмечено на участках «Дёсс», «Алданское месторождение подземных вод (АМПВ)», «Аян», «Таёжный». Положительный тренд температуры горных пород (+0,43° С/10 лет) зафиксирован лишь в скв. 312, расположенной в средней части склона южной экспозиции (уч-к «Таёжный»).

Тимптоно-Учурское нагорье. В пределах склонового и долинного горнотаёжного типа ландшафта исследования динамики средней годовой

Таблица 3

Тренд температуры горных пород на ключевых участках Южной Якутии

Геоморфологическое районирование Участок исследований Номер скважины Местоположение Установленный тренд температуры, ° С/10 лет Наличие ММП

Чульманская впадина Эрге 18 Выпуклый водораздел +0,55 Талые породы

Унгра 31-у Склон южной экспозиции +0,28 Талые породы

13-г Долина +0,60 Талые породы

Чульман 13 Долина +0,50 Мерзлые-талые породы

Беркакит З-б Долина +0,36 Талые породы

32-6 Склон восточной экспозиции +0,40 Талые породы

34-6 Долина +0,36 Мёрзлые-талые породы

Амгинское плато Модут 2 Склон южной экспозиции +0,30 Талые породы

Эвотинская гольцовая группа Эвота 59 Голец +0,70 Мёрзлые породы

Алданское плоскогорье Таежный 312 Склон южной экспозиции +0,43 Талые породы

345 Голец +0,60 Мёрзлые породы

Тимптоно-Учурское нагорье Горбыллях 8-гр Склон южной экспозиции +0,36 Мёрзлые-талые породы

9-гр Склон северной экспозиции +0,64 Мёрзлые-талые породы

Иенгра 37-и Склон южной экспозиции +0,36 Мёрзлые породы

температуры горных пород были выполнены в долине реки Горбыллях, долинах мелких ручьёв, выпуклом водоразделе и на склонах различной экспозиции. В долинах реки Горбыллях и мелких ручьёв не выявлено заметной реакции температуры горных пород. Это объясняется сильным теплоизолирующим влиянием мощного мохового и торфяного покровов.

На водоразделе и склонах отмечен положительный тренд температуры горных пород, который варьирует от +0,36 до +0,64° С/10 лет.

Чулъманская впадина. В пределах склонового, приводораздельного и долинного горнотаёжного типа ландшафта были проведены исследования динамики средней годовой температуры горных пород на нескольких участках. Чаще всего реакция температуры горных пород не отмечается. В долинном типе ландшафта положительные тренды температуры горных пород (от +0,36 до +0,6° С/10 лет) зафиксированы на участках «Чульман», «Унгра» и «Беркакит». На склонах положительные тренды температуры горных пород (от +0,28 до + 0,4° С/10 лет) зафиксированы на участках «Унгра» и «Беркакит». На водоразделах положительные тренды температуры горных пород (+0,55° С/10 лет) зафиксированы на участке «Эрге».

Выполненными исследованиями установлено, что за период 1980 -2011 гг. отмечена различная реакция средней годовой температуры горных пород на подошве слоя годовых теплооборотов на фиксируемые изменения климата. Положительные тренды средней годовой температуры горных пород (от 0,28 до 0,7° С/10 лет) были выявлены в 25% скважин, в остальных 75% реакции температуры горных пород не отмечено. Участки с выявленным положительным трендом температуры расположены по всей территории района исследований в пределах Чульманской впадины, Амгинского плато, Алданского плоскогорья и Тимптоно-Учурского нагорья. Наиболее ощутимая реакция на изменения климата за период с 1980 по 2011 гг. отмечена в подгольцовом типе ландшафта, склонах южной экспозиции и в некоторых долинах крупных водотоков.

2. Несмотря на фиксируемое в последние десятилетия потепление климата и изменения геокриологических и гидрогеологических условий в районе исследований, отмечается стабильность средней годовой величины естественных ресурсов подземных вод основных водоносных комплексов. Эта стабильность подтверждается постоянством дебита крупных источников подземных вод и объёмов формирующихся наледей.

Участок выхода источников подземных вод нижнекембрийского водоносного комплекса (около 50 отдельных источников и их групп) прослеживается по левому берегу реки Тимптон в районе устья ручья Ба-рылас. Суммарная величина родникового стока в период летней межени достигает величины 5400 - 6200 л/с. Областью питания Тимптонских источников является бассейн реки Хатыми и её притоков, где отмечены мощные зоны поглощения поверхностного стока рек и ручьёв на

участках залегания закарстованных доломитов и известняков нижнего кембрия.

В период наблюдений (1984 - 2000 гг.) средний годовой расход воды в наиболее крупном ист. 8 изменялся от 870 до 1103 л/с, составляя в среднем 994 л/с (рис. 7). Выявлен незначительный положительный тренд дебита источника, который составил всего 27,1 л/с за 10 лет, но он может не приниматься во внимание в связи с его очень маленькой величиной (менее 2,5% от средней многолетней величины расхода воды). На основании проведенных режимных наблюдений можно констатировать, что дебит Тимптонских источников обладает удивительным постоянством в многолетнем разрезе.

12UÜ

1150 1100 1050 -g 1000

eso 800 750 700

1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001

Годы наблюдений

Рис. 7. Многолетний ход величины разгрузки подземных вод (ист. 8)

Характеристика динамики разгрузки подземных вод юрского водоносного комплекса (Чульманский адартезианский бассейн) дана по результатам изучения дебита самоизлива скважины 5123 (уч-к «Еловый»), По характеру циркуляции подземные воды являются трещинными, напорными. В районе расположения скважины многолетнемёрзлые породы имеют мощность 30 - 35 м. Проведенными исследованиями установлено, что среднее годовое значение дебита составляет 14,0 л/с с трендом + 0,75 л/с за 10 лет. Максимальные значения величины дебита самоизлива наблюдались в 1997,2005 и 2007 годах, а минимальные - в 1995 и 2001 годах.

В центральной части Чульманского адартезианского бассейна в долине реки Локуучакит изучалась динамика формирования средней

Нмжнскембрийский водоносны В комплекс (нст.8)|

-2,7133 • 4424,2 0154

\

—

\

СреднемноголетннИ расход 994 л/с +27,1 л/с за Шлет

Ip"" ---

по размерам наледи подземных вод юрского водоносного комплекса. По данных режимных наблюдений за 1983 - 2003 гг. суммарная величина разгрузки в пределах участка наледеобразования изменялась от 26 до 82 л/с. Объём формирующейся наледи изменялся от 189 тыс. м3 до 498 тыс. м3. Выявленный тренд объёма наледи оказался очень небольшим (всего 5,0 тыс. м3/10 лет) по сравнению со средним многолетним объёмом, что говорит о постоянстве величины наледеобразующего источника и объёма формирующейся наледи.

В зоне контакта Чульманского ад артезианского бассейна с Южно-Алданским гидрогеологическим массивом в долине реки Верхняя Нерюнгра изучалась динамика формирования гигантской наледи подземных вод архейского водоносного комплекса. По данных режимных наблюдений за 1992 - 2012 гг. суммарная величина разгрузки в пределах участка наледеобразования изменялась от 65 до 121 л/с. Объём формирующейся наледи менялся от 896 до 2481 тыс. м3. Выявленный тренд объёма наледи оказался очень небольшим (всего 50 тыс. м3/10 лет) по сравнению со средним многолетним объёмом, что говорит о постоянстве величины наледеобразования и объёма формирующейся наледи.

Решающая роль в формировании наледей на территории исследований принадлежит подмерзлотным и межмерзлотным напорным трещинным подземным водам, функционирующим в подрусловых таликах водотоков. Исследованиями не установлено статистически достоверных корреляционных связей (Я от 0,05 до 0,24) между количеством выпавших осадков предшествующего года, суммой отрицательных температур воздуха за сезон и объёмом формирующихся наледей.

3. Связь химического состава подземных вод основных водоносных комплексов с величиной атмосферных осадков имеет слабовыражен-ный характер с незначительным трендом их минерализации.

В 1985 - 2008 гг. режимные наблюдения за химическим составом подземных вод архейского водоносного комплекса проводились на участке «Таёжный» (скв. 246). По химическому составу подземные воды являются гидрокарбонатными смешанного катионного состава. Средняя годовая величина минерализации подземных вод составляет 48,9 мг/л. Установлен тренд минерализации, который составил -8,8 мг/л за 10 лет.

В режимные наблюдения за химическим составом подземных вод юрского водоносного комплекса проводились на участках «Локуучакит» (скв. 435) и «Еловый» (скв. 5123). На участке «Локуучакит» (1994 -

2008 гг.) подземные воды являются гидрокарбонатными кальциево-натриевыми. Минерализация подземных вод изменялась в пределах от 203 до 214 мг/л, средняя годовая величина составила 212,8 мг/л. Установлен тренд минерализации, который равен 12,7 мг/л за 10 лет. На участке «Еловый» (2002 - 2012 гг.) подземные воды являются гидрокарбонатными кальциево-магниевыми. Минерализация подземных вод изменялась в пределах от 187 до 223 мг/л, средняя годовая величина составила 203,3 мг/л. Установлен тренд минерализации, который составил 10,1 мг/л за 10 лет.

На участке выхода Тимптонских источников в 1984 - 2000 гг. режимные наблюдения за химическим составом подземных вод нижнекембрийского водоносного комплекса проводились по ист. 8. По химическому составу подземные воды являются гидрокарбонатными кальциево-магниевыми. Минерализация подземных вод изменялась в пределах от 142 до 200 мг/л, средняя годовая величина составляет 179,3 мг/л. Установлен тренд минерализации, который составил +15,3 мг/л за 10 лет.

Таким образом, наиболее существенные изменения минерализации подземных вод отмечены в архейском водоносном комплексе, воды неглубокой циркуляции (участок «Таежный»), Тренд минерализации оказался отрицательным и довольно существенным (18% среднего значения минерализации), то есть отмечается уменьшение минерализации подземных вод за период наблюдений. Менее существенные изменения минерализации отмечены в подземных водах юрского водоносного комплекса, воды глубокой циркуляции. Тренды минерализации оказались отрицательными и малосущественными (5 - 6% среднего значения минерализации), минерализация подземных вод остаётся стабильной. В подземных водах нижнекембрийского водоносного комплекса (ист. 8) отмечается малосущественное повышение минерализации (8% среднего значения минерализации), минерализация подземных вод остаётся стабильной.

В целом по району исследований можно сказать, что за 20-летний период минерализация подземных вод основных водоносных комплексов остаётся очень стабильной.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Анализ полученных данных позволяет сделать следующие основные выводы о многолетней изменчивости геокриологических и гидрогеологический условий на территории района исследований под влиянием наблюдаемого потепления климата за последние 30 лет (1980 — 2011 гг.).

1. В результате обработки данных по метеостанциям Алдан, Канку и Чульман проведена количественная оценка тенденций изменения средней годовой температуры воздуха, суммы атмосферных осадков и мощности снежного покрова на территории района исследований. Установленные положительные тренды средней годовой температуры воздуха изменяются в пределах от 0,01 до 0,033° С в год и обусловлены вкладом как летних (60%), так и зимних (40%) сезонов.

2. На территории исследований отмечается повышение суммы годовых атмосферных осадков с трендом от 3,67 до 5,04 мм/год при среднем значении 4,48 мм/год. Эта тенденция обусловлена в основном вкладом летних (66 - 82 %) сезонов. Данные о динамике максимальной мощности снежного покрова свидетельствуют о том, что его величина практически не изменилась.

3. Дана оценка влияния наблюдаемого потепления климата на среднюю годовую температуру горных пород на подошве слоя годовых теп-лооборотов. Установлено, что на большинстве участков исследований (12 участков) температура горных пород остаётся неизменной, но на отдельных участках (9 участков) отмечены положительные тренды температуры. Наиболее ярко тенденция повышения температуры горных пород отмечена в подгольцовом (тренд +0,6 - 0,7° С /10 лет) и в долинном типе ландшафта (тренд +0,5 - 0,6° С /10 лет).

4. Многолетняя динамика естественной разгрузки подземных вод (Тимптонские источники, нижнекембрийский водоносный комплекс) говорит об исключительном постоянстве средних годовых расходов воды в многолетнем разрезе.

5. Установленные тренды объёма формирующихся наледей очень незначительные, что говорит о постоянстве объёма формирующихся наледей за период наблюдений. Не выявлено чётких корреляционных связей (И. менее 0,4) между количеством осадков предшествующего года, суммой средних месячных отрицательных температур воздуха в зимний период и объёмом формирующихся наледей.

6. Химический состав и минерализация подземных вод архейского, нижнекембрийского и юрского водоносных комплексов за период наблюдений не претерпели существенных изменений и остаются весьма стабильными в многолетнем разрезе. Не выявлено чётких корреляционных связей (Я менее 0,4) между минерализацией подземных вод и суммой атмосферных осадков за летний период времени.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1. Завадский, Ф. Р. Динамика формирования гигантских наледей в бассейне р. Верхняя Нерюнгра в условиях работы крупного водозабора / Ф. Р. Завадский, М. Н. Железняк // Вестник ИрГТУ. - 2013. -№ 6. - С. 55-60.

2. Завадский, Ф. Р. Динамика формирования наледей на территории Южной Якутии / Ф. Р. Завадский // Наука и образование. -2013.-№2.-С. 36-40.

3. Завадский, Ф. Р. Динамика гидрогеологических и геокриологических условий Чульманской впадины Алданского щита / Ф. Р. Завадский, М. Н. Железняк, Ф. В. Митин // Материалы Международной конференции «Теория и практика оценки состояния криосферы Земли и прогноз её изменений». — Тюмень, 2006. — С. 224—227.

4. Завадский, Ф. Р. Влияние изменения климата и техногенеза на динамику геокриологических условий Чульманской впадины Алданского щита / Ф. Р. Завадский, М. Н. Железняк // Материалы Всероссийской научно-практической конференции «История, проблемы и перспективы развития Южной Якутии». - Нерюнгри, 2010. - С. 140—145.

5. Максимова, Е. Н. Мониторинг подземных вод в Южной Якутии / Е. Н. Максимова, Ф. Р. Завадский // Мониторинг подземных вод криоли-тозоны / По ред. В. Т. Балобаева и В. В. Шепелёва. - Якутск: Изд-во ИМЗ СО РАН, 2002. - С.140-158.

Выделены работы в изданиях из списка ВАК.

Феликс Романович Завадский

ДИНАМИКА ГЕОКРИОЛОГИЧЕСКИХ И ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ЮЖНОЙ ЯКУТИИ ПОД ВЛИЯНИЕМ ИЗМЕНЕНИЙ КЛИМАТА

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Редактор Н. А. Устюжина. Компьютерная верстка А. А. Фёдоровой.

ИД 05324 от 09 июля 2001 г. Подписано в печать 27.06.13. Формат 60x84 1/16. Усл. печ. л. 1,25. Уч.-изд. л. 1,22. Тираж 100 экз. Заказ № 27.

Издательство и типография ФГБУН Институт мерзлотоведения им. П. И. Мельникова СО РАН.

677010, г. Якутск, ул. Мерзлотная, д. 36, ИМЗ СО РАН.

Текст научной работыДиссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Завадский, Феликс Романович, Якутск

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт мерзлотоведения им. П.И. Мельникова

Завадский Феликс Романович

ДИНАМИКА ГЕОКРИОЛОГИЧЕСКИХ И ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ЮЖНОЙ ЯКУТИИ ПОД ВЛИЯНИЕМ ИЗМЕНЕНИЙ КЛИМАТА

Специальность 25.00.08 - инженерная геология, мерзлотоведение и

грунтоведение

Диссертация на соискание учёной степени кандидата геолого-минералогических наук

Сибирского отделения Российской академии наук (ИМЗ СО РАН)

04201 363000

На правах рукописи

Научный руководитель - д.г.-м.н Железняк М.Н.

Якутск - 2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение..............................................................................................................................................................3

Глава 1. Природные условия................................................................................................................7

1.1. Административное и географическое положение................................7

1.2. Геологическое строение................................................................................................7

1.3. Орогидрография........................................................................................................................И

1. 4. Климат..............................................................................................................................................12

1.5. Геоморфологические условия..................................................................................16

1.6. Ландшафтные условия....................................................................................................29

1.7. Мерзлотно - гидрогеологические условия......................................................33

Глава 2. Геокриологическая и гидрогеологическая изученность........................45

Глава 3. Методика исследований................................................................................................51

Глава 4. Современные изменения климата Южной Якутии................................57

4. 1. Анализ изменения климата на юге Восточной Сибири................58

4. 2. Температура воздуха........................................................................................................60

4.3. Атмосферные осадки........................................................................................................71

4. 4. Снежный покров..................................................................................................................84

Глава 5. Многолетний режим температуры горных пород....................................88

Глава 6. Многолетний режим подземных вод..................................................................99

6. 1. Уровенный режим подземных вод......................................................................99

6. 2. Режим источников и дебит самоизлива подземных вод......................109

6.3. Режим формирования наледей подземных вод........................................115

6. 4. Режим химического состава подземных вод..............................................122

Заключение......................................................................................................................................................131

Приложение 1 ..................................................................................................................................................133

Приложение 2..................................................................................................................................................141

Приложение 3..................................................................................................................................................143

Библиография....................................................................................................................................................145

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. На территории Южной Якутии расположен целый ряд крупных разведанных месторождений каменного угля, железной руды, золота, урана, молибдена и других полезных ископаемых, которые начали интенсивно осваивается в последние годы. Район исследований находится в зоне прерывистого и островного распространения многолетнемерзлых пород и характеризуется очень пёстрыми микроклиматическими и ландшафтными условиями. По данным различных исследователей [Балобаев и др., 1983, Анисимов, 1989, Варламов и др., 1990, Анисимов. 1994, Варламов и др., 1998] известно, что криолитозона является климатически уязвимым элементом природной среды, особенно на южной окраине её распространения. В последнее 50-летие в связи с фиксируемым потеплением климата на планете, появилось много работ и публикаций о деградации многолетней мерзлоты в целом ряде регионов земного шара, в том числе, на территории России [Гаврилова, 1981; Варламов и др.. 1993. Влияние климата ..., 1996; Варламов и др., 1998; Спасская падь ...., 2006].

Мерзлотные ландшафты криолитозоны по разному реагируют на климатические изменения. Изучение тенденций изменения геокриологических и гидрогеологических условий на территории Южной Якутии за период 1980 - 2011 годы под влиянием потепления климата и на основании имеющихся фактических материалов позволили уточнить целый ряд вопросов по прогнозу изменения различных элементов природной среды, в том числе динамики геотемпературного режима горных пород в слое годовых теплооборотов и особенностей многолетнего режима подземных вод основных водоносных комплексов на территории района исследований.

Цель исследования. Основной целью настоящей диссертационной работы являлся анализ тенденций изменения основных параметров климата и оценка реакции температуры горных пород и многолетнего режима подземных вод на наблюдаемые изменения климата в Южной Якутии.

Задачи исследования. Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

- создан банк данных замеров температуры горных пород, срочных и среднегодовых уровней подземных вод, химического состава подземных вод, динамики формирования наледей, величин естественной разгрузки подземных вод, охватывающий наиболее изученные районы Южной Якутии;

- проведен сравнительный анализ основных климатических факторов (годовая сумма осадков, среднегодовая температура воздуха, мощность снежного покрова) и

оценено их влияние на многолетнюю изменчивость температуры горных пород в слое годовых теплооборотов и режим подземных вод на территории исследований.

Исходные материалы. В работе обобщены результаты многолетних режимных наблюдений за некоторыми параметрами природной среды (температура горных пород, уровни залегания и химический состав подземных вод, величина естественной разгрузки подземных вод). Проанализированы данные многолетних климатических наблюдений но метеостанциям района исследований (Чульман, Алдан и Канку), расположенными в различных геоморфологических условиях. В работе были использованы имеющиеся литературные данные и фондовые материалы Южно-Якутской геологоразведочной экспедиции и института мерзлотоведения СО РАН, характеризующие вышеприведенные параметры по району исследований.

Защищаемые положения:

1. Температура горных пород в слое годовых теплооборотов формируется в сложном взаимодействии природно - климатических факторов. При повсеместном повышении средней годовой температуры воздуха в регионе, реакция температуры горных пород в различных ландшафтных условиях (за период с 1980 по 2011 гг.) имеет существенные различия от стабильного состояния (с трендом 0,0 - 0,1° С/10 лет) до интенсивно изменяющегося (с трендом 0,6 - 0,7° С/10 лет). Столь широкий диапазон тепловой реакции горных пород в регионе обусловлен условиями теплообмена на поверхности горных пород.

2. Несмотря на фиксируемое потепление климата в последние десятилетия и изменения геокриологических и гидрогеологических условий в районе исследований отмечается стабильность средней годовой величины естественных ресурсов подземных вод основных водоносных комплексов. Эта стабильность подтверждается постоянством дебита крупных источников подземных вод и объёмов формирующихся наледей.

3. Связь химического состава подземных вод основных водоносных комплексов с величиной атмосферных осадков имеют слабовыраженный характер с незначительным трендом их минерализации.

Практическая значимость. Выявленные закономерности многолетней изменчивости отдельных элементов природной среды на территории Южной Якутии необходимо использовать в процессе освоения территории при проведении проектно-изыскательских работ, разработки рекомендаций по строительству крупных промышленных объектов, обеспечению мероприятий по рациональному природопользованию и охране окружающей среды, совершенствованию методов прогноза инженерно - геокриологических условий.

Апробация работы. Результаты исследований представлялись на пяти различных конференциях, в том числе: международной конференции «Теория и практика оценки состояния криосферы Земли и прогноз её изменений» [Тюмень, 2006]; Всероссийской конференции «История, проблемы и перспективы развития Южной Якутии» [Нерюнгри, 2010] и региональной конференции «Геокриология в XXI веке» [Якутск, 2001].

Личный вклад автора. Диссертация базируется на результатах многолетних исследований мониторинга подземных вод и геотемпературного поля на территории Южной Якутии, проведенных лично автором или при его непосредственном участии. Результаты многолетних исследований приведены в 16 производственных отчётах. На протяжении 24 лет автор являлся главным гидрогеологом режимной гидрогеологической партии (1986 - 1998 гг.) и режимного гидрогеологического отряда (1998 - 2010 гг.) ЮжноЯкутской геологоразведочной экспедиции, а с 2010 года научным сотрудником института мерзлотоведения им. П. И. Мельникова СО РАН.

При работе над диссертацией обобщены и проанализированы данные метеорологических, геокриологических и гидрогеологических наблюдений за период 1980 - 2011 гг. Выявлены закономерности изменения основных климатических факторов на территории района исследований в многолетнем разрезе. Оценено влияние наблюдаемых изменений климата на многолетний режим температуры горных пород и подземных вод. Анализ характеристик многолетнего режима, графика и рисунки выполнены лично автором.

Объём работы и публикации. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения. Содержит 151 страницу компьютерного набора, в том числе 100 страниц текста, 84 рисунка, 5 таблиц, 3 текстовых приложения. Список использованной литературы включает в себя 94 наименования.

По теме диссертации подготовлено 5 публикаций, в том числе 2 статьи в рецензируемых журналах и раздел в коллективной монографии «Мониторинг подземных вод криолитозоны» [2002]. Диссертационная работа выполнена под руководством д.г.-м.н. М. Н. Железняка, которому автор выражает глубокую признательность за систематическую помощь и содействие.

Автор благодарит д.г.-м.н. В. В. Шепелева, к.г.н. Ю. Б. Скачкова, к.г.-м.н. Н. А. Павлову за методическую помощь на разных этапах работ, советы и полезные замечания в период написания диссертации, а также других сотрудников Института мерзлотоведения СО РАН за участие в сборе фактических данных и помощь при систематизации и обработке полученной информации по району исследований.

Особую благодарность автор выражает С. И. Серикову, В. Г. Новикову, Е. Н. Максимовой, С. В. Решетникову, Н. Н. Пашковой за участие в полевых исследованиях на территории Южной Якутии.

1. Природные условия 1.1. Административное и географическое положение

Территория исследований охватывает обширную часть Южной Якутии и в административном отношении относится к Нерюнгринскому и Алданскому районам Республики Саха (Якутия). Географически это площадь, простирающаяся от водораздела рек Алдан и Амга - на севере до долины реки Иенгра - на юге, от долины реки Унгра -на западе до долины реки Тимптон - на востоке, с координатами на топографической карте: 124° 007 - 127° 0(У восточной долготы и 56° ОО7- 59°00; северной широты (рис. 1.1). Протяженность территории исследований с севера на юг составляет 460 км. с запада на восток - 180 км. Большая часть участков исследований расположена в непосредственной близости от Амуро - Якутской автомобильной дороги и железнодорожной магистрали Беркакит - Томмот - Якутск.

1.2. Геологическое строение

В тектоническом отношении площадь исследований расположена в юго-восточной части Сибирской платформы в пределах Алдано - Станового щита (рис. 1.2). На севере, в районе реки Алдан, архей-раннепротерозойские метаморфизованные толщи фундамента перекрыты чехлом платформенных отложений, а на юге, по одноимённой системе разломов, они граничат с Монголо - Охотской складчатой областью. С запада щит отделён по Жуинскому и Витимо - Нечерскому разломам от протерозойской Байкало -Патомской складчатой области. На востоке по Нельканской и Билекчанской системам глубинных разломов он граничит с Кыллахским и Юдомо - Майским сводово -глыбовыми поднятиями [Мокшанцев и др., 1964; Геология СССР, 1972; Реутов, 1981; Ранний докембрий, 1986].

Алдано - Становой щит является крупнейшим раннедокембрийским выступом фундамента Сибирской платформы. Состав разновозрастных докембрийских образований, слагающих тектонические структуры щита, включает выходы кристаллических пород, которые метаморфизованы в широком диапазоне температур и давлений. На основании имеющихся к настоящему времени геологических и изотопно-геохронологическпх данных установлен архейский и раннепротерозойский возраст породных ассоциаций, слагающих структурно-вещественные комплексы фундамента [Реутов, 1981].

В соответствии с этими принципами наиболее существенные различия выявлены между двумя крупными тектоническими структурами Алдано - Станового щита - Чаро - Алданским доменом и Становым доменом. Границей между двумя этими доменами раннедокембрийской коры является Становой структурный шов, который по геофизическим данным считается глубинным разломом (рис. 1.2).

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

Якокит

Населённые пункты

Автодороги

• Участки исследований

Томмот

Верхний к'урани

Канку

Название участков

I -Модут

2-АМПВ

3-АЯН

4-Керак

5-Таёжный

6-Эрге

7-Эвота

8-Пионерка

9-Дёссовский

10-Унгра

II -Раздольный

12-Чульмакан

13-Якокит

14-Локуучакит

15-Чульман

16-Денисовка

17-Омули

18-Нерюнгри

19-Беркакит

20-Горбыллях 21 -Иенгра

22-Верхняя Нерюнгра

23-Тимптон

Рис. 1.1 Обзорная карта района исследований

?

\

Алданская антеклиза ^ммот ^ .. —" **

Алдан

♦

/

*

Нимнырский блок

Центрально-Алданский мегаблок

Чаро-Алданский домен

<эч.

4 N

• ♦

\ \ ■

I \

I

Учурский блок

Сеймский блок

Омолокитский

Сутамский блок *

---- -ф-'".— •

Становой домен

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

Тыркандинский разлом Становой шов

© — Амгинский разлом © ■

© ■ Ш ■

н ■ ш ■

Давангро-Хугдинский грабен Атугей-Нуямский грабен Чульманская впадина

— Населённые пункты

— Участки исследований

Рис. 1.2 Фрагмент схемы тектонического районирования Алдано-Станового щита (Докембрийская геология..., 1998)

Чаро - Алданский домен, в свою очередь, делится на мегаблоки. В пределах Центрально - Алданского мегаблока выделены Омолокитский, Нимнырский, Сеймский, Учурский и Сутамский блоки. Севернее Алдано - Станового щита Алданская антеклиза перекрыта палеозойскими и мезозойскими осадочными толщами чехла. Далее в работе подробно будет рассмотрено геологическое строение Алданской антеклизы и Центрально - Алданского мегаблока Чаро - Алданского домена, где расположены участки исследований (рис. 1.1 и 1.2).

Северный склон Алданской антеклизы перекрыт довольно мощными толщами осадочных пород. По представлениям геофизиков кристаллический фундамент и перекрывающие его породы рифейского, вендского и нижнекембрийского возраста полого погружаются на северо - запад, северо - восток и север соответственно к Березовской впадине, Учуро - Майской впадине и Вилюйской синеклизе. В этих же направлениях возрастает мощность осадочного чехла, которая в Учуро - Майской впадине превышает 2800 м. Северный склон антеклизы представляет собой чередование поднятий (Алдано -Ленское, Якутское), выступов (Туолбинский), впадин (Учуро - Майская), которые осложнены более мелкими структурами третьего и четвёртого порядков. Кембрийские отложения, повсеместно развитые на северном склоне Алданской антеклизы, представлены преимущественно карбонатными породами. Чаще всего встречаются доломиты, реже известняки и мергели [Геология СССР, 1972].

Наиболее древние (архейские) образования Алдано - Станового щита подразделены на иенгрскую, тимптонскую и джелтунинскую серии, в составе которых преобладают гнейсы и кристаллические сланцы различного минерального состава. Магматические тела этого возраста представлены аляскитовыми и биотит -амфиболовыми гранитами, гранито - гнейсами и сильно гранитизированными породами. Породы нижнего протерозоя широко представлены различными гнейсами, кристаллическими сланцами, кварцитами, кварцито - песчаниками и конгломератами, а также мраморами и кальцифирами. Магматические тела слагают лейкократовые, биотитовые и биотит - амфиболовые граниты, а также массивы габрро - анортизитового ряда [Ранний докембрий..., 1986].

Отложения верхнего протерозоя, развиты в краевых частях щита, над его северным погружением, представлены терригенными и карбонатными осадочными породами. В нижней части разреза преобладают кварцевые и кварц - полевошпатовые песчаники, часто с конгломератами в основании, а в средней и верхней части разреза залегают известняки и доломиты [Геология СССР, 1972; Мокшанцев и др., 1964].

В мезозойский период на Алдано - Становом щите широко проявились процессы тектономагматической активизации. Эта активизация выразилась в оживлении движений по древним разломам, что впоследствии привело к формированию на территории