Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Формирование подземных вод Кегено-Каркаринской и Текесской межгорных впадин в Восточной части Северног Тянь-Шаня

ВАК РФ 04.00.06, Гидрогеология

Автореферат диссертации по теме "Формирование подземных вод Кегено-Каркаринской и Текесской межгорных впадин в Восточной части Северног Тянь-Шаня"

АКАДЕМИЯ НАУК КАЗАХСКОЙ ССР Институт гидрогеологии и гидрофизики им. У.М.Ахмедса$ина

На права* рукописи

УДК 556.3.01 (043.3) (235.216.2)

ОСИПОВ Сергей Владимирович

ФОРМИРОВАНИЕ ПОДЗЕМНЫХ ВОД КЕГЕНО-КАРКАРИНСКОЙ И ТЕКЕССКОЙ МЕЖГОШЫХ ВПАДИН В ВОСТОЧНОЙ ЧАСТИ СЕБЕШОГО ТЯНЬ-ШАНЯ

Специальность 04.00.06 - Гидрогеология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата ге олого-мине ралоги те ских наук

Алма-Ата - 1990

Работа выполнена в лаборатории региональной гидрогеологии Института гидрогеологии и гидрофизики им.У.М.Ахме дсафина АН КазССР.

Научный руководитель - кандидат геолого-минералогических наук

Б.Ф.Шлыгина

Научный коноультант - кандидат геолого-минералогических наук "

Ю.С.Лукьянчиков

Официальные оппоненты - доктор геолого-минералогических наук

С.М.Шапиро, г.Алма-Ата

кандидат геолого-минералогических наук Э.К.Ким, г.Алма-Ата '

Ведущее предприятие - гидрогеологический отдел КазИМСа,г.Алма-

Ата

Защита оостоится "27" декабря 1990 г. в 10 час. на ва-оедании специализированного совета К.008.19.01 при Институте гидрогеологии и гидрофизики иы.УЛ1.Ахмедсафина АН КавССР по адресу: 480100, г.Алма-Ата, ул.Красина,94.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института гидрогеологии и гидрофивикц им.У.М.Ахыедсафина АН КазССР.

Автореферат разослан ноября 1990

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат геолого-минералогических наук М.Х.Джабасов

ОБ^'Л ХЛРА;СГЕгаСТК(А РЛБ01Ы

Актуальность исследований. Кегено-Каркаринская и Текссская меягорнне впадины являются крупньш хранилищами запасов высококачественных пресных подземных вод и мощным регулятором поверхностного стока в бассейнеозера Балхаш. С каждым годом они всо более вовлекаются в интенсивную хозяйственную деятельность. В настоящее вре;дя в стадии осуиествления здесь находятся два крупных водохозяйственных проекта. Один из них - переброска части стока рЛСаркарн С в объеме 260 млп.м3/год) ч бассейн озера Иссык-Куль, другой - строительство Бествб«некого водохранилища на р.Чарын (Кегень). Все это ведет к увеличении безвозвратного изъятия водных ресурсов и ухудшению экологической обстановки.

В перспективных планах развития народного хозяйства Казахстана на ХП и последующие пятилетки подчеркивается необходимость научной обоснованности рационального использования водных ресурсов, предохранения поверхностных и подземных вод от загрязнения и истопения, поддержания экологического равновесия. Однако, повышение научной обоснованности проектов водохозяйственной деятельности, долгосрочного прогнозирования изменения гидрогеологических условий и их корректировки для поддержания экологического равновесия невозможно без детального изучения условий распространения, залегания, формирования подземных вод, их связи с поверхностными, оценки влияния хозяйственной деятельности человека на природную гидрогеологическую обстановку. Выяснению этих вопросов для одной из частей водосборного бассейна оз.Балхаш, отличающегося крайним дефицитом водного баланса, в пределах Кегено-Каркаринской и Текесской иеягорних впадин к посвяшена данная работа.

Целью работы является выяснение основных закономерностей формирования подземных вод Кегепо-Каркзряпсхой. и Текесской межгорных впадин в условиях усиления антропогенного воздействия и в связи с перспективами комплексного использования вод земных вод в народном хозяйстве.

Основные задачи исследований: I) всестороннее изучение условий залегания и распространения подзеуш« вод, их режима и химического состава ; 2) выяснение роли естественных и искусст-

ьешшх факторов в процессах формирования водной массы, химического состава подземных вод; 3) количественная оцвнка элементов водного баланса, взаимосвязи подземного и поверхностного стока;1*) уточнение ресурсов и запасов подземных вод, перспектив их использования в народном хозяйстве.

Методика ис следован иК основана па: I) обобщении, систематизации и анализе имеющегося фактического материала; 2) проведении полевых экспедиционных исследовании по изучению к детализации'условий ([оршрования подземных вод, их питания к разгрузки, взаимосвязи с поверхностными водами ; Э) применении комплексного reoлого-гидрогеологического анализа при обработке материалов, воднобадапсовых расчетов, гидродинамических расчетов с обработкой данных на ПКЗй.1 "Искра-ггб".

Научная новизна работы заключается в следу те lí: I) предложена новая схема гидрогеологической 'стратификации разреза' Кегено-Харкарпнского, Текесского артезианских бассейнов и их горного обрамления, выявлен ряд пород по степени консолидации С водопроницаемости); 2) выявлены региональные закономерности распространения, формирования водной массы и химического состава подземных вод, их связи с поверхностными; 3) проведено районирование территории по условиям формирования подземных вод; 'О уточнен обций водный баланс территории, оценены ресурсы подземных вод и даны перспективы их использования ; 5) объяснено образование рассолов в высокогорных районах в зоне активного водообмена.

Практическая значимость работы определяется тем, что в ней подробно осьесдащ условия формирования подземных вод, на основе kotojux Даны гидрогеологические прогнозы. Уточнены их эксплуатационные запасы и разработаны рекомендации по их рациональному использовании. Оценено изменение экологических услоьий при интенсивной эксплуатации подзешшх вод и введены ограничения на ыаоаяйбы их использования. Предложены участки, для поисков минерах.ьнах вд. Разработанные нау-.ло-иетодичео- . кие положения шгу« быть использованы при изучении других медгорних вцаадн 1 »¡нь-Заня и примэкени дов разработка коыиег оных планов исаользования водных ресурсов, к;; охраны от загря-

гиепия и нстовеьия. Полученные материалы дают исходам» инчорма-цию для гидрогеологического обоснования внЗора участков размещения хозяйственных объектов, сропэемкх земель, экологической экспертизы проектов водохозяйст^.енно й деятельности на 'территории Кегснского, Н а р'школь с ко го районов г. снсгшлс с иччя территорий.

Реглизагяя_д2аботн. Результаты научных исследований, отраженные в диссертант, внедрены при составлении комплексного плана охрани природы Алма-АткнскоЛ области в ГПИ "Алмаатаген-план" с экономическим эффектом''¿Ь,9 тыс .руб.

а пробаш;л раоот». Основные положения диссертации были доложены на расширенном заседании лаборатории региональной гидрогеологии и гидрофизики АИ КазССР (Алма-Ата, ЕВ5 г.), республиканской научной конференции "Научно-технические проблемы освоения природннх ресурсов и комплексного развития производительных сил Прибалхашья" (Алма-Ата, 15й8 г.), гидрогеологическом, семинаре Института гидрогеологии' и гидрофизики АН КазССР (Алма-Ата, 1950 г .) .

Публикации.. По теме диссертации опубликованы 3 научных статьи, одна находится в печати.

Структура и объем уаботн. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав к заключения, изложена на 164 страницах ыатипю-писного текста, иллюстрируется 3-1 рисунками и 9 таблицами Список литературы включает 74 наименования.

Представляемая к защите работа выполнена под научным руководством кандидата геолого-минералогических наук В.З.Шлыгиной. Большую помощь и всесторонние консультации в процессе написания работы оказывал научный консультант, кандидат геолого-ыинерало-гических наук Ю.СЛукьянчиков. Много ценных советов и критических замечаний получено автором от члена-корреспондента ВАСХНИЛ С ЛЛухамедтанова, кандидатов геолого-минералогических наук О .В. Подольного, Р Л.Курмангалиева. Всей им автор выракает искреннюю благодарность.

СОДЗР1АНИЕ РАБОТЫ

В первой главе дан краткий обзор геологической и гидрогеологической изученности района исследований. Большой зклад в

- ц -

геологическое изучение района Бнесли Н.Г.Кассин, Г.ЦЛедоев, С.С.Щульц, О .В .Баканов, Н.М.Чабдаров, С.И.Григорьев, И.Л.Захаров к др. Вопроси гидрогеологии изучали МЛалискч, А.А.До-лесников, В.И.Порядин, А .А .Калмыков, В.Д.Малахов, В.И. Гох -штейн и др. Крупные обобщающие работы по гидрогеологии Казахстана, включающие и данный район, составлены У.Ц.Ахмедсафи-ным, Е.С.Сидиковыы, С.М.Шапиро, С.!Л.Уухамеддаковым, В.Ф.Шлц-гкной, М.ХЛкабаеовым и др. В изучение ие.йгорних впадин Юго-Восточного Казахстана внесли большой вклад В.Н.Островский, И.С.Соседов, В.Ф.Шлыгина, В.В.Вес^лов, И .Д.Малахов,Ю .0 Лукь-янчиков, ВЛ.Мирлас, 0. В.По дольний и др.

Несмотря на значительный объем иееладоханий, изученность района весьма неравномерна. Геологическая изу юнпость соответствует масштабу 1:20и000 и на отдельна:-: учапт;;ах 1:^0000. Гидрогеологическая изученность для всей территории отвечает масштабу 1:5СС0С0 . Центральна«! часть Негеиэ-Каркаркиской и западная часть 'хекесской впадин схвачена гидрогеологической съемкой цаеттаба 1:200СС0. На остальной территории проводились разрозненные работа по оценке '.запасов подиа;ляих код для водоснабжения районных центров Кеп.нь и Иарыпкол,для дзлей орошения оеыель, поисковые работ для обводнения ипст-

бвд и водоснабкеш1Я хозяйственных цзиароь. Все ;>ти работы были сосредоточены в прадедах артезлансьих бассейнов н не охватывали горное обращений. Цра »зд змубииа йробурзкннх схва-апи т превышала чСО ы. Более глубокие горизонты практически не изучены. В региональных гидрогеологических работах аыеюхея только очень общие, отрывочные съемник га дмшо:*/ рсийиу. Остались не изучошмда вопросы гидрогеологического райоиироианая территории, взаимосвязи подземного и поверхностного стока, гидрогеологической зональности, охранч подоемакк вод, их радао-нальнсго использования.

Во "второй г лаг« охарй^чрчзойыни оиководз ^ироднне Факторы, определимте: услоьвя ¡¡ор-'цуоьаииг: иодае." •.« вод. Территория исследований охватывает систему горных: хребтов восточной части Северного 'Гянь-Яана а айсодшиш отиеткаии до 7010 и С пик Хан-Тенгри}, {тзододч* м^ернша впадаиаия, ла&а!ц«ма на высотах 1600-2500 м. Отличительной чьргой района пълначея

контрастное сочетание крутосклонного, сильно расчлененного рельефа горных хребтов слаборасчлсиенног'о, равнинного рельефа мет.горних впадин. Из обшей площади исследований, составлявшей II тис. к?/", Кегено-Каркарпнскал впадина занимает 3,2 тис .км2, а ее горное обрамление - 2,9 тыс.кь£. Площадь Текесской впадины равна 2,2 тыс.к;/, а ее горного обрамления - 2,7 тыс.ккг »на территории СССР) .

Климат района резко континентальный, с ярко выраженной вц-зотно-климатической зональностью: от умеренно влажного до повального. Годовое количество атмосферных осадков изменяется от $50 до 850 и более ш в год. Гидрографическая сеть района при-тдлежит бассейну оз.Балхаш. Наиболее крупными рекам: являются Сегень, Каркара и Текес. Среди рек по положению истоков и обла-•<тей питания, определяющих их гидрологический режим, выделены: О горний тип с преимущественно снекно-ледниковыи питанием; О предгорный - со сметанным атмосферно-родниковым питанием ; О равнинный - с преимущественно родниковым питанием.

Высотно-климатическая зональность выражена в последовательной сменз ландиафтов от альпийских, лежащих на отметках бо-:ее 3500 и, к субальпийским, располагающимся на высотах 3000500 и,и далее г. горно-лугово-лесным на отметках 2200-3000 и, меняющийся горными степнши - нихс 2203 и.

Геолого-структурные условия района, приуроченного к Северо-янь-Шанскоиу сводово-глыбовому поднятию, осложненному внутра-рогенными впадинами, выполненными мощной С до 3000 ц) толщей ыхлообломочных континентальных мезо-кайиозойских отложений и редставляющему собой область каледонской консолидации, отли-1ются сложностью и разнообразием. В его пределах развиты ме-аморфизованные отложения среднего и верхнего протерозоя.зул-шогекные и осадочные породы кембрия, ордовика, силура, девона, 1рбона, перми и вры. Межгорные впадины выполнены юрскими С?), шеогеновши (?), неогеновый! и четвертичные осадками. Широко «виты магматические породы докембрия, нижнего и верхнего па-юзоя. Сложность тектонического строения территории обусловле-I многократными проявления!,® тектонических импульсов, сопрово-.анпихся-магматической деятельностью. В тексте работы приведе-краткое описание стратиграфических подразделений, интрузивных

комплексов, тектонических структур и истории геологичеокого развития.

В третьей главе охарактеризованы подземные воды района в связи с основным» факторами, определяющими их формирование, и произведено структурное гидрогеологическое районирование. В гидрогеологической отношении Кегено-Каркаринская и Текесская цежгорние впадины представляют собой замкнутые артезианские бассейны, ограниченные выходами скальных пород палеозоя.Большая, восточная часть Текесской впадины лежит за пределами СССР и в настоящей работе не рассматривается.

В основу выделения таксономических единиц гидрогеологической стратификации разреза был положен геолого-гидродина -кический принцип, учитывающий следующие основные признаки:

- форму и структуру геологических тел

~ тип .проницаемости пород

■ - градации величин проницаемости пород

- пространственную изменчивость проницаемости пород

- характер обводненности пород по площади и во времени

- условия гидравлической взаимосвязи гидрогеологических подразделениб. '

Гидрогеологический анализ стратиграфического разреза проведен отдельно для горного обрамления впадин, представляющего собой обособленные гидрогеологические пассивы, и артезианских бассейнов - собственно межгорных впадин. В основу выделения таксономических единиц в горном обрамлении был положен структурно-тектонический и литолого-генетическик подходы, при которых стратиграфическая основа отступает на второй план. За основу выделения таксонов приняты отепень консолидации, диалогический состав л величина проницаемости водовмецакцих пород, В соответствии с этиц выделены:

- водоносный комплекс разновозрастных интрузивных пород

с а )

- сдабоводоиосный комплекс протерозойских иетаморфизоваа-ных пород С Рй )

- водоносный комплекс палеозойских вулканогенных юрод. (Ь№ )

- водоносный коцплекс аадеозойоких вулкаяогенно-осадочиых породСВ-ОР*)

- водоносный комплекс палеозойских осадочкых пород СОРЕ)

- водоносный комплекс палеозойских карбонатных пород (КР2)

- водоносный комплекс палеозойских карбонатно-эвапоритовых пород ( К-Э РI )

- водоносный комплекс юрских отлоаений ( 3 )

- водоносный комплекс кайнозойских отложений ( К )

В артезианских бассейнах выделение таксонов основано на стратиграфо-литологическом принципе, в соответствии с которым выделены гидрогеологические этажи: домезозойский, мезозойский, кайнозойский. В кайнозойском водоносном этаже выделены водоносные серии неогеновых и четвертичных отложений. В пределах этажей и серий обосновано выделение водоносных горизонтов и комплексов.

Гидрогеологическое районирование территории произведено в соответствии с ее гидрогеолого-структурннм строением и выражено в выделении областей, подобластей и районов. Детальное описание выделенных водоносных горизонтов и комплексов для межгорных впадин (область артезианских бассейнов) и их горного обрамления (область гидрогеологических массивов) приведено в тексте работа в соответствии с гидрогеологическим районированием. Преобладающее распространение имеют пресные гидрокарбонатные кальциевые воды. Наибольшей водообильностыэ отличаются водоносный комплекс палеозойских карбонатных пород, где дебиты родников достигают 360 д/о и водоносный комплекс четвертичных аллювиальных отлонений, где дебита скважин достигают 20,5 л/с при пони -жении уровня на 1,2 м, а коэффициенты фильтрации составляют 52-98 м/сут.

В четвертой главе рассматриваются палеогидрогеологические и современные условия формирования подземных вод, иллюстрируемые 9 палеогидрогеологическими схемами, отражающими условия формирования подземных вод для последовательных гидрогеологических циклов, составленными на основе Атласа литолого-палеогра -фических карт СССР под редакцией Д.В.Наливкина. Описывается методика, принятая при составлении палеогидрогеологических схем, • и история гидрогеологического развития территории.

В палеозое на фоне сложных тектонических движений происходило формирование преимущественно седиментационных вод нормаль-

ной солености на фоне активной гидротермальной деятельности, связанной с периодическими проявлениями мощной вулканической деятельности. С мезозоя район превратился в область формирования подземных вод инфильтрационного типа, вытеснявших се-дииентационные. В кайнозое, вследствие усиления тектонической активности, происходит углубление ранее заложенных иежгорных впадин и формирование в них артезианских бассайюа. В кияне-миоценовое гремя в прогибах происходило накопление седииен -тационных вод в озерных бассейнах переменной солености.вытесненных впоследствии инфильтрациоиными. Состав этих вод колебался от пресных гидрокарбонатных до хлоридных натриевых рассолов, с минерализацией более 300 г/л. Для неогена и четвертичного времени характерно нарастание амплитуды тектонических дхикений, приведпее к увеличение расчлененности рельефа и усложнения; строения ранее заложенных впадин. Активность водообмена такяе нарастала, что приьело к усилению процзосов ьыноса растворимых содей седиментаодониого происхождения в направлении местных областей разгрузки и за пределы района. Обцая направленность и харахтер гидрогеологического развития региона способствовали благоприятный условиям для формирования и накопления к настоящему времени' пресных подземных зод инфильтрационного проиохокдения. Палеогидрогеологические условия в известной мере предопределят- степень активности современного водообмена, распределение минерализации подземных вод, находящуюся в зависимости от продолжительности и интенсивности последнего периода ««фильтрационного режима и гидрогеологическую зональность.

Фотгшлование подземных вод на современном этапе обусловлено в основной современными факторами, но несет в себе некоторые особенности, унаследованные от проилых эпох. Подземный сток в горком обрамлении артезианских баосейнов формируется за счет атмосферных осадков и снеготалых вод. Величина подземного, стока в горном обрамлении, идущего на питание подземных вод артезианских бассейнов, оценена по формуле Дарси.Прк средней иокнооти потока з породах палеозоя 50 а, коэффициенте фильтрации 0,1 ц/еут, гидравлической уклоне 0,05 его величина составляв?: для Кегеио-Каркаринской впадины на периметр 410км - 1,2 и3/е, а для Тзкесской на периметр 226 км - 0,65 мэ/с.

В артезианских бассейнах основным источником его формирования является фильтрация воды из рек и ручьев, а атмосферные осадки и приток вод со стороны горного обрамления имеют важное, но подчиненное значение. По величине меженного стока основных дренируемых рек и площади питания подземных вод оценены средние модули подземного стока. Они составили: для Кегено-Каркаринскэй впадины - 3,7 л/с о I ка^, а для Текессхой, с учетом подземного стока на территорию Китая, оцененного по формуле Дарси в объема 1,0 и3/о - 3,6 л/о с I кит. Величина слоя стока составила соответственно 116,7 и 113,5 цц/год.

Особенности питания, накопления, транзита и разгрузки отражены на карте, составленной по методике, разработанной в Институте гидрогеологии и гидрофизики АН КазССР, учитывающей существующую гидрогеологическую зональность. По характеру и активности процессов формирования водной массы выделены три области: область основного питания подземних вод, область.слабо? го витания подземных вод а область разгрузки, в которых наблюдается четко выраженная гидрогеологическая зональность. В области активного (основного) питания подземних шд выделены:

• - зона интенсивного формирования подземного и поверхностного стока в горных районах - охватывает горные хребты, обрамляющие впадины, и характеризуется болыпим-количеством атмосферных осадкон, благоприятными условиями для их инфильтрации и модулями подземного стока в реки от 3 до 23,5 д/о с I к^ ;

- зона интенсивного поглощения поверхностных вод и атмосферных осадков в предгорных районах и формирования подземного стока - охватывает конусы ьыноса рек и ручьев, занимающие периферийную часть впадин и характеризуется благоприятным условиями инфильтрации поверхностных вод, больной емкостью водовмещаюаих отложений к модулями подземного стока 5-10 д/с с I км2 ;

- зона активного поглощения атмосферных осадков и формирования подземного стока - занимает приподнятые участки конусов выноса, глубоко раочленеяные долинами временных водотоков. Для нее характерны благоприятные условия инфильтрации атмосферных ооад-ков, глубокая дренированноеть и юдулк га р.зе иного стока 3-10 д/а с I км?.

В области слабого питания подземного стока выделано 5 зон:

- зона формирования незначительного поверхностного и слабо-

-То-

го подземного стока в горном обрамлении - охватывает низкогорные хребты в северо-западной части района и характеризуется отсутствием постоянных поверхностных водотоков, малым количеством атмосферных осадков и модулями подземного стока до 0,2 л/о о I ки ;

- зона очагового питания подземных вод атмосферными осад-каыи-охватывает центральную часть гор Шольадыр, где инфильтрация происходит в основном на участках развития карста. Модули подземного стока здесь составляют 0,2-0,25 л/с о I к^;

- зона ограниченного поглощения атмосферных осадков и формирования слабого подземного стока - включает в себя предгорную ступень и внутрибассейновые поднятия в пределах впадин, где питание затруднено вследствие относительно низких фильтрационных свойотв отложений. Модули подземного стока составляют до 0,2 л/о с I ;

- зона затрудненного питания подземных вод - выделена в сводовых частях внутрибассейновых поднятий, где отложения отличаются наиболее низкими фильтрационными свойствам!!. Модули подземного стока не превышают 0,1 д/о с I га/ ;

- зона развития современного оледенения - выделена на отметках более 3700 и в горном обрамлении Текесской впадины, где распространена многолетняя мерзлота и питание подземных вод очень незначительно.

Область разгрузки подземных вод приурочена к центральный, . наиболее пониженным участкам мекгорных впадин, где развиты обширные заболоченные участки с выходом родников преимущественно восходящего типа, изобилующие руслами ручьев и рек типа "кара-су" , Модули подземного стока составляют здесь до 50-75 л/с о I .

Важную роль в формировании годземных вод играют неотектонические поднятия, создающие гидрогеологические экраны на пути потоков подземных вод и разделяющие артезианские бассейны на обособленные части, имеющие свои области питания и разгрузки. В связи о относительно небольшими размерами рассматриваемых впадин и тесной взаимосвязью подземных и поверхностных вод в них практически отсутствует область рассеивания подземного и поверхностного стока, а выделена облаоть концентрации суммарного (поверхностного и подземного) стока в долине базисной реки.

Анализ составленного уравнения общего водного баланоа на изучаемой территории позволил сделать вывод о тон, что доля атмосферных осадков, участвующих в питании подзецных вод, составляет около 20$ от их годовой суммы, в поверхностной стоке она равна 15$ и в испарении - Такое соотношение подземного и поверхностного стоков позволяет сделать заключение о той, что поверхностный сток за пределы впадин на 60$ обеспечивается разгрузкой подземных вод. Что подтверждает ранее сделанный вы» зод о той, что подземные воды имеют основное значение а формировании речного стока на исследуемой территории и служат мощный его регулятором.

Формирование химического состава подземных вод в большинстве случаев вполне согласуется с основными законоиерностяыи,известными для изучаемого района и горно-складчатых сооружений Юго-Восточного Казахстана по литературный данный. Однако на рассматриваемой территории они з существенной мере уточнены, & выяз -ленадо аномалии минерализации н макрокомпонентного состава существенно нарушают их общую картину. Анализ происхождения посла-даих позволил выделить два их гидрохимических типа, ин(герпрети-рувщгеоя в одном случае, как обогащение подземные вод сульфата-до и хлоридами натрия при растворении солекосных отложений, а в другом - как разгрузку глубинных подземных вод тектонических разлоиов. Эти воды по химическому а'газовому составу имеют сходство с минеральными водами известного курорта Дяеты-Огуз в Киргизии, Формирование химического соотава подземных вод иллюстряг-руегся картой генетического гидрогеохимического районирования, составленной по методике К.Е.Питьевой впервые для данного района. В его пределах выделены следующие генетические типы подземных вод:

Тип I - оложного взаимодействия о породами и газами в гидродинамически и геохимически активных условиях. В этом типе выделены два подтипа: 1а - гидролитического выщелачивания к 16 -углекисдотного выщелачивания.

Тип П - сложного физико-химического взаимодействия о породами а концентрирования.

Тип Щ - сложного физико-химического взаимодействия о породами при преобладании концентрирования в переходных от окис ля -тельных к восстановительным условиям.

Тип 1У - сложного физико-химического взаимодействия о породами при преобладании концентрирования в восстановительных условиях.

Тип У - растворения. В нем выделена подтипы: Уа - растворения засоленых отложений и Уб - растворения соленосных отложений.

Тип У1 - континентального засоления и тип УШ - седимента-ционные воды не характерны для изучаемого региона.

Тип УП - смешения вод различного химического состава.

Гидродинамическая зональность территории характеризуется развитием трех зон: активного, затрудненного и весьма затрудненного водообмена. В центральных частях артезианских бассейнов эти зоны, последовательно сменяют друг друга в направлении сверху вниз по разрезу. В периферийных частях бассейюв нижняя зона затрудненного водообмена отсутствует. Горное обрамление имеет однозональяое строение и характеризуется наличием только зоны активного водообмена. Мощности зон составляют: активного водообмена 50-500 ы, затрудненного водообмена - до 1200 и, весьма затрудненного водообмена - более 1000 и. В зоне активного водообмена преобладает газы атмосферного происхождения. Зона затрудненного водообмена обогащена газами эндогенного происхождения. Их содержание составляет: гелий - до 15?, углекислый газ - до 8,7$, метан - до 35,3$, тяжелые углеводороды - до 2,1$.

Гидрохимическая зональность артезианских бассейнов и их горного обраыдания имеет нормальное распределение гидрохимических зон. Зона пресных вод (зона А по И.К.Зайцеву) пространственно совпадает с зоной активного водообмена. В ней выделяютоя подзоны: Ад I - охватывает водораздельные участки горного обрамления на отметках более ЗОСО м. А^ 5 - пользуется повсеместный развитием. А^ д - выделена в вертикальном разрезе артезианских бассейнов и залегает под зоной Ад 5 на глубине от 100 до 300 и. Зона соленых вод (Б) приурочена к подземным водам миоценовых отложений на периферии артезианских бассейнов и залегает на глубине более 200 и. Подзона Б|0 - развита в центральных частях вяут-рибассейновых поднятий на глубинах 200-400 ц. Подзона Бз5 -вскрыта только на крыльях антиклинали гор Айгыржал в Текесскоц артезианском баосейне на глубинах 300-350 и. Зона раосолов (В) выделена предположительно в наиболее глубоких частях бассейнов, в зоне весьма затрудненного водообмена, на глубинах более 1500 и.

Подземные воды высокой имнерализадаи и специфического химического состава, связанные с соленоснши отложениями в воде глубоких водоносных горизонтов, разгружающиеся по тектонический разломам на поверхность, отнесены к азональным.

Геотерлическне условия теориторш характеризуются средним гзотермическим градиентом от 2,5 до 3,3°С на IOO и, глубиной залегания нейтрального слоя от 20 до 30 ;:,его температурой, со-ставляюсой б,3-7,0иС. Расчетная температура подземных вод на кровле палеозойского фундамента составляет в Кегено-Каркаринс-кой впадине от (А до 82иС на глубине около 2300 и, в ТекесскоЙ - от 78 до ТО1°С на глубине 2S00 и. Сопоставляя температурный pesum с гидродинамической и гидрохимической зональностью,можно прогнозировать, что чернильные воды имеют высокую, вплоть • до рассолов .минерализацию.

в пятой главе приводятся оценка ресурсов подземных вод на осноиг зточшш»« д-чначч, полученных в ходе полевых рзбс~. Вековые запасы рассчитаны для артезианских бассейнов и для их горного обрамления. Общие вековые запасы пресных подземных вод составляют: для лсг<::т-К;-скаринской впадины - 22.2.10® ц4, а

Тек«зскоЗ - 16,9 •10"' и3. Ежегодно возобновляемые ресурсы соотйбютченно T.¿ ,'j п í.7,6 ii[s/c. Прогнозные эксплуатационные рефрен ¡)0Д20!.-';1ьл год, ошиенниз по методике ¿'Л.Лхмедса^ана из расчета сработки 50$ вековых запасов и 60;? ежегодно возобно-изяшнх pscyr.ee:>. при -'О-лстнгм сроке непрерывно» эксплуатации составляют: ?дя Кегено-Каркаркнской впадины - 19.9 и3/с, для Текзсской - В ,9 mVc. При 100-летнем сроке эксплуатации 15,4 н II ,9 и^'/ъ состзетсг'.ешю.

■ Б настоящее время подземные воды используются для ьодосна-tí гения населчнных пунктов Кегеиь, Нарынкол, отагдьаых Ферм н оогоднения пастбищ в оЗ^-зае околу 0,'J uVo, т.е. около I% от гцхнчшзшк эксплуатационных шсувсов, что свидетельствует о па-личин крупных неиспользуемых резарьоз подземных вод, которые íioíут бить '.шпильзовакч х 5я ороиенич se¿ьскохозяйитаеникк угодий. Предлагаемая осупптельно-оросительиач система мелиоративного улусная заболоченных земель, площади которых ъ Кегено -Кчркс-рййокой «ийраяс иьс^лвляьт 2-4 ;¡>o.ra, а 5. ЪядесскоЛ -.II, 1'; -зыс .га, msowtv сократить потери влаги ьа хс партию к www u сеаьохг«оз-л?.«; гмчъий oüoi^r wv. у&гюльыъкч* 'muau боа

ущерба речному стоку. Проводится многовариантный расчет дренажной системы на перспективном участке в пределах доверительного интервала значений гидрогеологических параметров: КГП = 21003000 ь^/сут, а* «= 2,0-2,4-Ю5 к^/сут, выполненный на 11КЭШ "йскра-226" по программе "ДР-06" , разработанной автором. В основу программы положены аналитические формулы расчета дренажных систем. Выполненная оценка экономической эффективности мелиоративного освоения заболоченных земель позволяет сделать вывод о рентабельности проведения мелиоративных работ.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ I ■

В представленной работе автор стремился отразить условия и характер протекания процессов формирования подземных вод во всем их многообразии и сложности на примере одного из наиболее интересных горных районов Казахстана, сделать на основе установленных закономерностей гидрогеологические прогнозы и разработать рекомендации по рациональному использованию подземных вод, земельных уг.одий и охране окружающей среды.

I. Исследованиями, проведенными в Кегено-Каркаринской и Те-кесской межгорных впадинах, приуроченным к альпийским тектоническим прогибам, а также в их горном обрамлении установлено, что подземные воды пользуются повсеместным распространением-. В работе на основе комплексного анализа природных факторов формирования последних установлены основные закономерности их распространения, питания, разгрузки и изменения химического состава. Наилучшими коллекторскими свойствами обладают четвертичные и плиоценовые отложения, представленные грубообломочнши фациями и приуроченные к предгорным прогибам у подножия наиболее крупных горных хребтов. Области основного питания подзешшх вод артезианских бассейнов расположены по их' периферии, а области разгрузки - в цзнтралышх частях. Между этими областями практически отсутствует переходная зона (зона транзита подземных вод). На большей части территории развиты пресные гидрокарбонатные кальциевые воды, изменяющие свою ьинерализацию из областей питания

- 1:3 -

к областям разгрузки от 0,2 до 0,4 г/л. Горное обрамление артезианских бассейнов является внесшей областью питания, а ат>-тезианские бассейны, в свою очередь, областью разгрузки подземных вод горного обрамления.

2. На основании анализа геолого-структурных условий района выполнена гидрогеологическая стратификация отложений артезианских бассейнов, существенно отличающаяся от ранее предлагавшихся, а такие проведено структурно-гидрогеологическое районирование ар-тезиачекпх бассейнов по глубине залегания палеозойского фундамент:!, мощности и характеру геологического р-лзроьа, позволаьяее выделить артезианские бассейны второго порядка, слабо связанные меаду собой, ицгюсие свои обособленные области питания и разгрузки. Установлено, что фильтрационные свойства кай;050к^л.их отложений закономерно ухудшаются по' направлении к центральным частям впадин, что согласуется с характером диф^ергнцлации обломочного материала, сносившегося с горного обрамления. Выдвинуто предположение о наличии мезозойского гидрогеологического этажа в наиболее глубоко опущенных частях Кегено-Карклряпского и Текесского артезианских бассейнов.

3. о перше для данного района составлена карта формирования подземных вод с выделением и описанием областей питания и раз"рузки. Проведено районирование территории по интенсивности водообмена, вырхшпюго модулем подземного стока. Определены количественное параметры взаимосвязи подземного и поверхностного стока, выраженные величиной потерь стока рек или его прироста зз счет грунтового питания в л/с на I ют.км русла. Наиболее интенсивное поглощение поверхностного стока наблюдается на конусах выноса у подножия хр.Терскей Алатау, где оно достигает 300-360 л/и на 1 по г .км русла река. Противоположное явление наиболее характерно для рек Кегень а Текео, где грун-ювое питание достигает 300-Л00 л/с па I пог.км русла. Количественно определены основные элементы общего водного баланса территории. Оснокюй «го праходкез статьей яддявтея атмосферные осадки. Расходование водных ресурсов происходи путем испарения ц г&зерхиос^'оло стока 1'а продели впадлн. Подэшиий сток за пределы Кзгсно-':<:грй11рикокой ъдадиаы имеет иезначяте-льнун величину, полземкы,; етток на ггг.рямрм: КНР ка Т'екесской

впадины оценен в I мэ/с. В обкем объеме поверхностного стока подземный сток в реки составляет около 60,о.

4. Анализ условий формирования химического состава подземных вод позволил установить, что для всего района характерно развитие пресных гидрокарбонатных кальциевых вод с минерализацией до 0,5 г/л. и зоне активного водообмена и нормальное распределение гидрохимических зон. Исключение составляют поды, отнесенные к азональным и имеющим специфический химический состав. Среди них наибольший интерес представляют воды, приуроченные к тектоническим разломам, отделяющим артезианские бассейны от горного обрамления и характеризующиеся хлорндным кальциево-натриевал и натриевэ-кальциевкм составом при мииерализаши 0,7-1,4 г/л, с содержанием радона до НО эман. Участки выхода этих вод на поверхность могут быть рекомендованы для постановки поисковых работ как перспективные' на выявление минеральных вод, сходных с водами известного курорта Джеты-Огуз в Киргизии, расположенного к западу от территории исследований.

5. Уточненная оценка эксплуатационных ресуроов подземных вод межгорных впадин и их горного обрамления позволила установить, что имеются значительные возможности увеличения масштабов их использования в народном хозяйстве как для хозяйственно-питьевого водоснабжения, так и для нужд сельского хозяйства. Предлагаемая осушительно-оросительная система мелиорации земель позволит ввести заболоченные земли в сельскохозяйственный оборот й вместе с этим уменьсить величину естественного испарения на 0,35 км°/год, что эквивалентно увеличению естественных ресурсов подземных вод на эту же величину, без существенного ущерба речному стоку. При этом следует учитывать, что при очень тесной взаимосвязи подземных и поверхностных вод, коротких путях фильтрации опасность загрязнения их при такой эксплуатации очень велика и должна быть сведена до минимума.

6. Дальнейшие исследования в районе должны быть направлены на: а) более точную количественную оценку параметров водоносных горизонтов и изучение степени их защищенности от

загряанения; б) проведение специальных раЗо* по поискам к разведке минеральных и термальных вод; в) изучение влияния- во до-отбора подземных вод на режим подземного и поверхностного стока.

РАБОТЫ, ОПУБЛИКОВАННЫЕ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Гидрогеологические структуры для иагазинирования вод в районе гДорт-Шевченко, Известия АН КазССР. Серия геологическая. Я I, 1964. С .20-28.

2. Гидрогеологические и экономические аспекты мелиорадаи земель в Текесской и Кегено-Каркаринской впадинах Юго-Восточного Казахстана. - Деп. в ШНИТИ, » 5069-86 , 1986 г.

•

3.0 Формировании аномалий химического состава подземных вод Кегено-Каркаринокой и Текесской мекгоркых впадин я их горного обрамления. - Деп. в ЕИКИТИ, Л 4478-089, 1989 г.

4. Взаимосвязь подземных и поверхностных вод в Или-Балхаш-оком бассейне Сна примере Кегено-Каркаринской а Текесской пек-горных впадин). Алма-Ата: Наука, 1990, в печати.

Поцшсию в печать П.П.199П [?аказ 197, тща;- 100. Усрицт бПхР-4 ¿/16, о&ем 1,1 кеч. даст.

Отпечатало на рстслр;ште ИШ АН КазГСР