Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Формирование подземных вод Кегено-Каркаринской и Текесской межгорных впадин в восточной части Северного Тянь-Шаня

ВАК РФ 04.00.06, Гидрогеология

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

— о

АКЛДЕМШ НАУК РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН Институт гидрогеологии и гидрофизики им.У.Ы.Лхмедсафина

На правах рртописи

УДК 556.3.01 (043.3)(235.216.2)

ОСИПОВ Сергей Глодимирошгч

20РШ1Р0ВАБИЕ ПОДЗЕШНХ ВОД КЕШО-КАРКАРШСКОЙ И ТЕКВССКОЙ Г,ИГОРНЫХ ШАДИН в восточной тети СЕВЕРНОГО ТЯНЬ-ШЛНЯ

Специальность 04.00.06 - Гидрогеология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Алма-Ата - 1992

Работа выполнена в лаборатории региональной гидрогеологии Института гидрогеологии и гидрофизики им.У.М.Ахмедса$.на АН Республики Казахстан.

Научные руководители - Академик АН Республики Казахстгн, •

доктор геолого-минерало! ических наук, профессор К.С.Сыдыков

- кандидат геолого-минералогических наук

B.Ф.Шлыгина

Официальные оппоненты - доктор геолого-мнералогических наук

C.М.Шалпро, г.Ална-Ата

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

Загата состоится "II" марта 1992г в час на заседании специализированного совета К.003.19.01 при Институте гидрогеологии и гидрофизики им.У.М.Ахмедсафина АН Республики Казахстан по адресу: 480100. г.Апма-Ата, ул.Красина, 94.

С диссертацией ыокно ознакомиться в библиотеке Института гидрогеологии и гидрофизики им.У.М.Ахмедсафина АН Республики Казахстан.

Автореферат разослан "10" февраля 1992г.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат геолого-минералогических наук

у

о •

М. А. Мухвмедканов

ОБЩАЯ ХАРДКТЕРЖтЛ РАБОТЫ

Актуальность дсследоцаццй. Кегено-Каркаринскьл и Текесская мекгорние впадины располокены - восточной части Северо-Тяныпан-ской горной системы и на крайнем юго-востоке Алма-лтинской области Республики Казахстан. Эти иекгорные впад: и явлгэтся крупными хранилищами ресурсоз. высококачественных пресных подземных вод и мощным регулятором поверхностного стока в бассейне озера Балхап. С какдки годом эти ресурсы все больше вовлекаются в интенсивную хозяйственную деятельность.-В настоящее время здесь в стадии осупествлсн"я находятся два крупных водохозяйственных проекта. Один из них - переброска части стока р.Каркары (в объеме ¿60 }.1лн.ы3Угод) в бассейн озера Иссык-Ку.-ь, а другой - строительство Еестйбинского водохранилища на ^Ларин (Кегень). Эти мероприятия, безусловно, ведут к увел::чению безвозвратного изъятия водных ресурсов впадин и изменению их экологической обстановки .

В перспективных направления развития народного хозяйства Республик:; Казахстан, отсеченное обстоятельство требует настоятельного научного обоснования виявления новых и рационального использования имеющихся во1нкх ресурсов территории, в особенности, подземных вод, предотвращения от •загрязнения и истощения поверхностных и подземных вод, поддергания экологического равновесия. Однако, повышение научной обоснованности водохозяйственной деятельности в районе невозмокно без детального изучения, обоснования и прогноза условий распространения и формирования подземных вод, их связи с поверхностными, оценки влияния хозяйственной деятельное? человека на природнуо гидрогеологическую обстановку. Выяснении этих и связанных с ними других вопросов для одной из частей водосборного бассейна оз.Балхаш, обличающейся крайним дефицитом водного баланса - в пределах Кегено-Каркарпн-ской к Текесской мекгорных впадин и посвящена данная работа.

Целью „работы является выяснение основных закономерностей формирования, территориального распределения и оценка ресурсов подземных вод Кегено-Каркаринской и Текесской мекгорных впадин в условиях усиливающегося антропогенного зоздействня на них и в связи - расширением перспектив их комплексного и рационального использования в народнохозяйственных объектах территории.

Основные задачи исследований: I) всестороннее изучение ловпй залегания и распространения подземных вод, их реюша и химического состава; 2) выяснение роли естественны:! и искусственных факторов в процессах формирования волной пассы, химического состава водземных вод; 3) количественная оценка элементов водного баланса, взаимосвязи подземного и поверхностного стока; 4) уточнение естественных и эксплуатационных ресурсов и запасов подземных вод, а такса обоснование перспектив их использования в различных отраслях.

.Методика „исследований основана на: I) обобщении, систематизации и анализе имеющегося фактического материала; 2) проведе,-нии полевых экспедиционных исследований по изучению и детализации условий формирования к территориального распределения подземных вод, их питания н разгрузки, взаимосвязи с поверхностными водами; 3) применении комплексного ге слог о-гидр оге ол огиче с кого анализа при обработке материалов, воднобалансовых расчетов, гидродинамических расчетов с обработкой данных на ПКЭВМ "Исгфа-226".

Научная новизна работы заключается в следующем: I) предло-кена новая схема гидрогеологической стратификации разреза Кеге-но-Каркар:щекой и Текесской мекгорных впадин, составляющих гидрогеологические артезианские бассейны и 1а горного обрамления, выявлен ряд пород по степени консолидация (водопроницаемости); 2) выяснены региональные закономерности распространения, формирования водной массы и химического состава подземных вод н их связи с поверхностными; 3) проведено районирование территории по условиям формирования подземных вод и их генетическим гидрохимическим типам; 4) уточнен общий водный баланс территории, оценены ресурсы и запасы подземных вод и перспективы их использования; 5) объяснено образование рассолов в высокогорных районах в условиях активного водообмена.

Практическая значимость -работы определяется тем, что в ней подробно освеиены условия формирования подземных вод, на основе которых даны гидрогеологические прогнозы. Уточнены их прогнозные эксплуатационные ресурсы и разработаны рекомендации по их рациональному использованию. Оценено изменение экологических условий при интенсивной эксплуатации подземных вод и введены ограничения на маспггабы их использования. Предлокены участки для

поисков минеральных вод. Разработанные научночлетодзыескьа поло-кения могут быть использованы при изучении других меягорных впадин Тянь-Шаня и поженены для разработки комплексных планов использования ио.~шх ресурсов, их охраны от загрязнения и истощения. Полученные материалы дают исходнуп инфоры-цию дл;. гидрогеологического обоснования выбора участков раэмеиения хозяйственных объектов, орошаемых земель, доставления экологической экспертизы проектов водохозяйственной деятельности на территории Кегенского, Нарынкольского районов и смекных с ними территорий.

Реализация .работы. Результаты научных исследований, отра-иенные в диссертации, внедрены при составлении комплексного плана охраны природы Алма-Атинской области в 1ТСИ "Алмаатагенплан" с экономическим эффектом 25,9 тыс.руб.

Апробация работа. Основные полокения диссертации были доло-кены на расширенном заседании лаборатории региональной гидрогеологии и гидрофизики АН РК (Алма-Ата, 1985), республиканской научной конференции "Научно-технические проблемы освоения природных ресурсов и комплексного развития производительных сил Прибалхашья" (Алма-Ата, 1988), гидрогеологическом семинаре Института гидрогеологии и гидрофизики АЧ РК (Алма-Ата, 1990).

Публикации. По теме диссертации опубликованы 4 научных статьи.

Сть^ктура ц объем работы. Диссертационная ррбота состоит из введения, 4 глав и заключения, изложена на 168 счраницах мгсинописного текста, иллюстрируется 35 рисунками и 16 таблицами. Список литературы включает 75 наименований.

Представляемая к защите работа выполнена под научным руководством Академика АН Республики Казахстан К.С.Сыдыкова и канди- • дата гсолого-минералогических наук В.Ф.Шлыгиной. Болыгта помощь и консультации в прогчссе написания работы оказывал кандидат геолого-минералогических наук Ю.С.Яукьянчиков. Много ценных советов и критических замечании получено автором от члена-корреспондента ВАСХЯИЛ С.М.Мухамэдканова, докторов геолого-шнералогн'чес-ких наук О.В.Подольного и Р.М.Курмангалиева. Всем им автор выра-кает искреннюю благодарность.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОта

В _пет)воД главе охарактеризованы основные природные факторы, определяющие условия формирования подземных вод. Территория исследований охватив^-т систему горных хребтов восточной част.; Северного Тянь-Шаня с абсолютный« высо-ам:; до 7010 м (пик Хан-Телгри), разл^чек.^к мекгорными впадинами, лекаппмп на отметка.. 1600-2500 и. Отличительной чертог, района является контрастное сочетание крутосклонного к сильно расчлененного рельефа горных территорий со слаборасчлененным, равнинным рельефом шггорнкх впадин. Из общей гтлспад;; исследований, составляющей II тыс.км^, Кегено-Каркагтшскги. впадина занижает 3,2 тыс.п.^ и ее горное обращение - 2,9 тыс.га/". Площадь Текесской впадины равна 2,2 тыс. км2. а ее горного обрамления - 2,7 тыс.км^ (на территории Казахстана) .

Климат района резко, континентальный с ярко выракенной вы-сотно-климатической зональность-?: от умеренно влакного до нива-льного. Годовое количество атмосферных осадков изменяемся от 3^0 до 850 и более мм. Гидрографическая сеть района принадлежит бассейну с .Балхаш. Наиболее крупными реками являются Негень, Каркара и Текес. Среди -ек по полокению истоков к областей питания, определяющих их -•ндрогеологнческий река.!, выделены: горний тип - с препмущесавенно снекно-ледниковым питанием; предгорный -со смепаннш-атмосферно-роднкковш питанием; равнинный - с преимущественно подземным (родниковым) питанием.

Еисотно-клпматическая зональность терр!..'орпи выракена в последовательной смене ландшафтов от альпийских, лежащих на высотах более 3500 и, к субальпийским, располагающимся на отметках 3000-3500 1.:, к горно-лугово-лесным на отметках 2200-3000 м, сменяющимся горными степными на отметках ниве 2200 м.

Характеристике геолого-структурных условий предшествует краткий обзор геологической изученности района исследований. Большой вклад в геологическое изучение района внесли Н.Г.Кассин, Г.Ц..',!едоев, С.С.ГЧчьц, О.В.Е канов, Н.Н.Чабдаров, С.И.Григорьев, И.Л.Захаров, Л.Н.!!озс..ев, С.П.Сударчиков и др.

Несмотря на значительный объем исследований, изученность района ^{пзодлоь во...»-! :.сраБ!юмер::.Т1. Геологическая изученность ■.•.сответетвуот масштабу 1:200000 и на отдельных участках 1:50000.

Геолого-структурные условия района, приуроченного к Северо-Тянь-Шанскому сводово-глыбовому поднятию, ослояне?п-гому внутриоро-геннкми впадинами, выполненными мощной (чо 3000 м) толцэй г'тхло-обломочных континентальных мезозой-кайнозойски.. отлосений и пред-ставляюсэму собой область каледонской консолидации, отличаются значительной слс иостьа и разнообразием. В его пределах развиты метаыорсизованные породы сре; чего и верхнего протерозоя, вулканогенные и осадочные отлогения кембрия, .рдовика, силура, девона, карбона, перми и юры. !.!екгорныэ впадины выполнены црс:ст'.и (?), палеогеновкг: (?/, неогеновыми 'и четвертичными осадками. Широко разв!5ты магматические породит докембрия, .»ивнего и верхнего пал^ >-зоя. Сложность тектонического строе.ля территории обусловлена многократны?.!!! проявления?"! тектонических импульсов, сопривокдав-пихся магматической деятельностью. 3 тексте работы прнидеко згоаткое описание отратлграй'чесгсих подразделений, интрузивных комплексов, тектонических структур и истории геологического развития, нллострируешо сводкш.и схематизированными слати1^аго;ч'-'>-кими колонками с характеристикой водоносности стратиграфически подразделений.

приводится характеристика- гидрогеологической изученности территории и ее краткий анализ. Изучением гидрогеологических услозий района в разное врем" зашатались Г-.Г.Кассин, Е.В.Посоха, 'М.Мая'тмч, А.А.Колесников, В.И.Порядик, Л.А.Калмы-коп, В.Д.Малахов, В.И.Гохште,ч1, Д.М.Лосев, А.С.Попрг.-ин, П.Т. Шиндакова, А.Н.Бурова, В.А.Аксененко, В.Н.Гуленин, А.Л.Калмыков, М.Н.* овенский, А.Н.Поляков, О.Н.Сндчхов, Э.К.Ким, А.К.Лгакелов, : С.В.Дмитровский, М.Г.Тимофеев и др. Крупные обобщающие работы по гидрогеологии Казахстана, вклгочавпие и ^аняЕЙ раГ-'-н, составлены У.М.Ахмедсафинш.1, Н.С.Сндыкоиа С.М.Шапиро, г'.И.Цухамедкановкм, В.й.Шшгиной, Н.Х.,"-»басовым и др. В кзу эние мепгорных впадин п-1-восточного 1Сазахстана внесли больсой вклад В.Н.О- тровский, И.С.Соседов, В.Й.Шшгина, В.В.Веселов, В.Д.'1ал. :ов, Ю.С.Лукьян-чиков, В.М.Мирлас, О.ВЛодолькый, О.Н.Сыдыкоэ и др.

Гидрогеологическая изученность -ля всей территории отвечает масштабу 1:500000. Центральная часть Ке^ено-Каркарикской и запад?, ля часть 'Гекесской впад,,н охвачена гидрогеологический съемкой масптаба Т:20000т1. На остальной территории проводились разрозненные работы ло оцэш:е ресурсов и запасов иодземньк вод для

водоснабг-ения районных центров Кегень и Нарынкол, для целей орошения зе: ;ль, поисковые работы для целей, обводнения пастбищ и водоснабкешя сельских хозяйственных центров. Все эти работы были сосредоточены в пределах артезианских бассейнов, приуроченных к неигорным впадинам,- они не охватывали горное обрамление. Во • впадинах глубина пробуренных сквашш не превышала 7С0 м, в результате чего более глубокие горизонты оказались практически не изученным. В региональных гидрогеологических- обобщениях в основном приводятся общие сведения по данному району. Ост&чись не разработанными вопросы гидрогеологического районирования территории, взаимосвязи подземного и поверхностного стока, гидрогеологической и гл др охгал'лч о с к ой зональности, охраны подземных вод и их рационального использования.

В гидрогеологическом отношении Кегено-Каркаринская и Текес- ■ екая мекгорные впадины представляют собой замкнутые артезианские бассейны, ограниченные выходами допалеозойских и палеозойских скальных пород. Больиая, восточная часть Текесской впадины легат за пределами территории Казахстана и в настоящей работе не рассматривается.

В основу выделения таксономических единиц гидрогеологической стратификации разреза и его гидрогеологического расчленения, составляющих первое, задцщаемоа .положение в данной работе был полотен геолого-гидродинамический принцип, учитывавший следующий комплекс основных признаков:

- форму и структуру геологических тел как водовмещаюией среды;

- типы проницаемости пород как коллектора подземных вод с выделением градации их величин и пространственной ::змо:шивости;

- характер обводненности пород по площади и во времени; •

- условия гидравлической взаимосвязи основных гидрогеологических подразделений (водоносных этакей, горизонтов и комплексов) ыекду собой.

Гидрогеологический анализ стратиграфического разреза территории проведен отдельно для горного обрамления впадин, представляющего собой обособленные гидрогеологические массивы, и артезианских бассейнсв - собственно мепгорных впадин. В основу выделения таксоно;.::!ческ:пс единиц в горном обрамлении был полокен структурно-тектонический и литолого-генетический подходы, при |

которых стратиграфическая основа отступает на второй план. За основу выделения таксонов принят*' степень консолидации, литолого-петрографический состав и степень проницаемости водовмещагощих по род. В соответствии с этим в пределах горлего обрамления впадин выделены:

- водоносныГ комплекс разновозрастных интрузивных пооод

- слабоводоносный комплекс протерозойских метаморфизован-ных пород (РЯ);

- водоносный ка.ллекс палеозойских вулканогеннк. Пирод (ВР2);

- водоносный комплекс палеозойсипс вулканогенно-осадочных пород (Б-0 РI );

- водоносный комплекс палеозойских осадочных пород (ОРЕ );

- водоносный комплекс палеозойских карбонатных пород (КР2 );

- водоносный комплекс палеозойск и карбонатно-звапор:'товьзх пород ( К-Э Р2 );

- водоносный комплекс юрских отлотений ( 3 );

- водоносный комплекс кайнозойских отлокен'гй ( К^ ).

В артезианских бассейнах выделение г. л£со.:ов основано на с . стрьгиграфо-литологнческом принципе, в соответствии с к о торы.! как наиболее крупное гидрогеологическое подразделение выделены гидрогеологические этажи: домезозойский, мезозойский и кайнозойский. Кайнозойский водоносный этак расчленяется на водоносные серш. неогеновых и четвертичных отлокений. В пределах зтаией и серий выделен р..д водоносных горизонтов и комплексов.

Детальное гидрогеологическое- районгрование рассматриваемой территории произг дено на основ« учета особенностей ее гидрогео-лого-структурного отроения и выраг-ено в рыделении районов "эрвого, второго и третьего порядка. Обстоятельное описание выделенных водоносных, горизонтов и комплексов для ыееторго": .¡падин (область артезианских бассейнов) и их горного обрамления (область ги, догеологических массивов) приведено в тексте работы в соответствии с I.¡дрогеологическим районированием. Преобладашее распространение 1 районе ..меют пресные гндрокарбонаткые 1..л: девые воды. Наибольшей вочообильностью отличается -одоносный комплекс палеозойских карбонатных лород, где дебитн роднике- достигав.

360 л/с и водоносный комплекс четвертичных аллювиальных отлове-1Г'й, где дебиты сквакин достигают 20, С л/с при поникании уровня ьоды на 1,2 м, а коэффициенты филмрацич водоносных образований составляют 52-98 ы/сут.

В .третьей хлева, рассматриваются палеогидрогеологические и современные условия формирования подземных вод.

Палеогидрогеологическая реконструкция условий, рассматриваемой в работе территории, иллюстрируются впервые нами составленными 9 палеогидрогеологическиш схемами, которые отражают условия формирования подземных вод для последовательных гидрогеологических циклов. В работе обоснована методика составления палеогидро-геологических схем л освещена история гидрогеологического развития территории более подробно с начала мезозоя.

В палеозое на фоне проявления слоеных тектонических движений происходило формирование прекмуцествекло седиментационных вод нормальной 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 седимен-тационные в разных зонах с различной интенсивностью. В кайнозое, вследствие усиления текинической активности, происходит углубление ранее заложенных ы-игорных впадин и формирование в них артезианских бассейнов с напорными водами в более никних горизонтах. В нккнемиоценовое время в прогибах происходило накопление седиментационных вод в озерных бассейнах переменной солености, выте-сне^ьк впоследствии инфильтрационными. Состав этих вод колебался от престо гидрокарбонатнах кальциевых до хлориднчх натриевых рассолов с минерализацией не менее 300 г/л.

Для неогена и четвертичного времени характерно нарастание амплитуды тектонических движений, праведное к увеличению расчлененности рельефа и улопнению строения ранее заложенных впадин. В это время структурно-морфологическое полокение рассматриваемой территории принимает современный облик. На возвышениях активность водообмена нарастсоа, что приюло к усилению процессов выноса растворимых солей в составе водоносных образований седиментаци-онного происхокдання в направлении местных областей разгрузки подземных вод и за продеты района. Общая направленность и характер гидрогеологического развития территории создали в целом благоприятные условия для формирования и накопления к настоящему

времени пресных подземных ъоя инфильтрационного происхождения. Патеогидрогеологические условия з известной мере предопределяют степень активности современного водообмена, распределение »"ше-рализации подземных вод, находящуюся в зависимсзти от продолки-тельностп и интенсивности последнего периода инфильтрационного рекима и гидрогоологиче скую зональность.

Формирование? подземных год.в современных условиях обусловлено многими факторами, которые несут^г себе некоторые особенности, унаследованные от простых эпох. Подземный сток в горном обрамлении впадин, .1ро..сходяций по- трещинной зоне скальных пород, хорошо промытых в прошлом, образуется в результате инфильтрации атмосферных осадков я сьзготалых во;.. Величина подземного стока в этой части территории, "дущэго на питание подземных вод артезианских бассейнов, оценена нами по формуле Дарси. При ..редней мощности потока в породах палеозоя 50 м и их коэффициенте фильтрации 0,1 ц/сут, гидравлическом угюне подземною потока 0,05, величина подземного стока составляет: для Кегено-Ка;каринс^ой рпа-дины при периметре потока 410 км - 1,2 м3/с, а для Текесской впадины при лер:!метре 9.2б зал - 0,65 м3с.

В самих артезианск;:х бассейнах основным источники.« формирования подземного стока является филт траци* воды ио рек и руч:эв, а инфильтрация атмосферных осадков и приток вод со •гороны горного обращения име*>т вакное, но подчиненное значение. По величине мекенного стока основных дренируемых рек и площгдо питания подземных вод оценены средние модули подземного стока. Они составили: для Кегено-Каркаринокой впадины - 3,7 л/с с I км , а для Текесской, с учетом подзешого с.ока на территорию Китая, эценешого по формуле Дарси в объеме 1,0 м3/с - 3,6 л/с с I кн£. Величина слоя сто..д составила соответственно 1тб,7 и 113,5 мм/год.

Особенности шгчния, накопления, тре зита и разгрузки подземных вод отражены на карте, составленной по методик , разработанной в Е.ититуте гидрогеологии и игдрофизики, учитывающей су-таствуюп$о гидрогеологическую зональность. По характеру и активности процессов образования вопной ыг-сы выделены трг области фс>-;рования подземных вод: основного питания, слабого питания и рвг^зки, в которых наблюдается четко выракенная гидродана-мическая зонагмюсть.

В области аг~!вного (основного) питания по^емшх вод

выделены следуйте три зоны:

- зона интенсивного формирования подземного и поверхностного стока. Она охватывает горные хребты, обрамляющие впадины, где выпадает довольно большое количество атмосферных осадков

( 800 км в год), которые имеют здесь благоприятные условия дчл их инфильтрации; характеризуется значениями модуля подземного стока в реки от 2 до 20 л/с с I км2;

- зона интенсивного поглощения поверхностных вод и атмосферных осадков в предгорных районах и формирования подземного стока. Она охватывает конусы выноса рек и ручьев, занимающие периферийную часть впадин и характеризуется благоприятными условиями фильтрагни поверхностных-во,., большой емкостью водовмещаю-щих отлокений и значениями модуля подземного стока от 5 до

10 л/с с I км2;

- зона активного поглощения атмосферных осадков и формирования подземного стока. Она занимает приподнятые участки конусов выноса и глубоко расчлененные долинами временных водотоков. Дли нее характерны благоприятные условия инфильтрации атмосферных-осадков и относительно глубокая дренированьость, величина модуля подземного -:тока составляют 3-10 л/с с I км2.

В области слабого питания подземных вод выделяются 5 гидрогеологических зон:

- зона формирования незначительного поверхностного и слабого подземного стока в горном обрамлении. Она охватывает низкогорные хребты в северо-западной части района и характеризуется отсутствием постоянных поверхностных водотоков, малым количесчвом атмосферных осадков. Здесь величина модуля подземного стока не про впишет 0,2 л/с с I га.!2;

- зона очагового питания подземных вод атмосферными осад-'ками - охватывает центральной часть гор Шольадьго, где инфильтрация осадков происходит в основном на участках развития карста. Модули подземного стока здесь составляют 0,2-0,25 л/с с I км2;

- зона ограниченного поглощения атмосферных осадков и формирования слабого гозземного с. ока - включает в себя предгорную ступень и внутрибассе;.новие поднятия в пределах впадин, где питание подземных вод затруднено вследствие относительно низких фильтрационных свойств отлокений. Модули подземного стока не пре-:игшэт 0,2 л/с с I км2;

- зока затрудненного питания подземных вод - выделена в сводовых частях гчутрибассейновых поднятий, где водовмещавцие отлоасения обладают низкими фильтрационными свойствами, .'.'одули подземного стока здесь не более 0,1 л/с с I км^;

- зона развития современного оледенения; она выделена в районах с гипсометрической отметкой более 3700 м в пределах горного обрамления Текесской впадины, где распространена многолетняя мерзлота и питание подземных вод очень незначительно.

Область разгрузки подземньх вод приурочена к центральным, наиболее пониженным ;гчасткам мекгорных впадин, где развиты обширные заболоченные уи^ст:.л с еыходом родников преимущественно -восходящего типа и изобилующие руслчмк ручьев и рек типа "карасу'.' Модули подземного с ока достг^епт здесь 50-75 л/с с I км^.

Вакнута роль в формировании подземных вод играют неотектонические поднятия, создающие гидрогеологические экраны на пути потоков подземных вод и разделяющие артезианские .'лссейны на обособленные части со своими областями питания и разгрузки. В связи с относительно небольшими размерами рассматриваемых впадин и тесной взаимос-язью цодземных и поверхностных вод в них практически отсутствует рассеивание подземного и поверхностного стока. Эти участки выделены как зоны концентрации слад/арного (поверхностного и подземного) стока в долине базисной реки.

Отмеченные факты и процессы, устанавливаемые на их основе, позволят на рассматриваемой территории выделить три гидродинамические, зоны: активного, затрудненного и весьма затрудненного водообмена. Они прослеживаются как по площа;:': с горного обЪамяе-0 ния к центральным частям впадин, так и с глубинной - в пределах этой части впадин - артезианских бассейнов, где эти зоны последовательно сменяют друг друга в направлении сверху вниз-по разрезу. В периферийных частях бассейнов нипняя зона (затрудненного водообмена) отсутствует, и само горное обрамление имеет лишь од-нозональное строение и характеризуется наличием только 301:1. активгого водообмена. Мощности зон составляют: активного водооб- ^ мена 50-500 м, затрудненного водообмена - до 1200 м, веста за-) трудненного водообмена - более 1000 м. В зоне активного водообмена в составе растворенных в подземных водах газов, преобладают газы атмосферного происхождения, и зоне затрудненного г особенно сильно затрудненного водообмена воды обогагены газами метаморфизованными, в которых содержатся: гелий - до 1%%

углекислый 1'аз - до 8,755, метан - до 35,3% и тякелые углеводороды - до 2,1%.

Анагчз составленного уравнения общего видного баланс:, на изучаемой тпритории позволил определить, что доля атмосферных • осадков, участвующих в питании подземных вод, составл: .¡т около Z% от та годовой суммы, в поверхностном сток« она равна и в испарении - 655?. Такое соотнопение подр-змного и поверхностного ctokol позволяет сделать вывод о том, что большая "асть (порядка 60%) поверхностного стока за пределы -падин обеспечивается разгрузкой подземных вод. Это ьодтворкдает ранее отмеченное полокение о vom, «то подземные воды имеют основное значение в формировании речного стока нг исследуемой территории и слу ят мощным его регулятором.

Установление региональных закономерностей формирования и распределения водной массы применительно к специфическим условиям рассматриваемой -эрритории у. обоснование ее подробного гидрогеологического районирования по условиям формирования подземных вод (в заключительной части второй главы) составляют суть второго.защищаемого .полокения.в диссертации.

£ор;.г.гровантле химического состава подомных вод изучаемого района в целом вполне согласуется с основный! закономерностями, характерными для гот -оскладчатых областей юго-восточногс Кагах-стана с их леггориыш эладинзш. Однако, в условиях рассматриваемой территории они в существенной степени уточнены, выявлены участки с аномалы_1ми значениями мпнера-мзащ:.! и макрокоыпонент-ного состава подземных вод, в значительной степе.л нарушающие их общую картину. Установление условий гроисходдения этгас аномальных явлений позволило рыделить "х два типа с точки з_ эн::я гидрохшягаесысс особенностей их образования; в одном случае они являются результатом обогащения подземных вед сульфатами особен-'о, хлоридами натрия при выщелачивании соле- юных отлиез-ний, а в другом - как разгрузк.; глубоко залегающих подземных вод на локальных зонах тектонических разломов. Эти веда г*> хи-ыкческ-му и газовому оставам имеют сходство с минеральными водами известного курорта Дкеты-Огуз в Киргизии.

йормцровь.ле химического состпва подземных вод иллюстр:.ру-ется картой генетического гидрогеохимического районирования, г составленной впервые для паннего раРчна^ В его пределах выделены

сле;твдие семь генетических типов подземных вод по К.Е.Питьевой:

Тип I характеризует качественное формирование подземное вод в результате их слокного взшаюдействия с водовмепаяпими породами и газам» в гидродинамически и геохимически активных условиях. В этом типе выделены два подтипа: 1а - гидролитического выщелачивания и 16 - углекислотного выщелачивания;

Тип П - слокього физико-химического взаимодействия подземных вод с водовкещашими породами и концентрирования их вещественного состава;

Тип Ш - слоаного физико-химического взаимодействия подземных вод с породами при преобладании концентрирования их вещественного состава в переходных от окислительных к восстановительным условиям;

Тип 1У - слокного физико-химического взаимодействия подземных вод с породами при преобладании их концентрирования в восстановительных условиях;

Тип У, образующийся при преобладании процессов растворения. В нем вцпелены два подтипа: Уа - растворения засоленых отлоке-ний и Уб - рагтвореьия солсносных отлокений;

Тип Л, образующийся в условиях континентального засоления;

Тип УП, образующийся в результате смешения вод различного химического состава.

Гидрох^лидскэд зональность артезиански бассейнов и их горного обрамления характеризуется нормальным распределением гидрохимических зон по- площади и с глубиной. Зона пресных вод (зона А, по И.К.Зайцеву) пространственно сс-падает с гидродина-о мической зоной активного водообмена. В ней выделяются тр;: лод-зоны: подзона Aq j с минерализацией подземных вод до 0,1 г/л -охватывает наиболее высокие водораздельные участки горного обрамления на отметках более 3000 и; подзона Aq 5 с минерализацией подземных вод до 0,5 г/л - пользуется повсеместным развитием; подзона Лт g с шнерализац :ей подземных вод до I г/л -выделена в верхней части вертикального разреза артезианских бассейнов и залегает под зоной Aq 5 на глубине от 100 до 300м; w Зона солоноватых вод (Б) характеризует подземные вс,-ч миоценовых отлокений на периферии артезианских бассейнов и залегает п глубине более 200 м. В этой зоне выделяется две подзоны: подзона Бд, заключающая подземные воды с ?линерализацией ди 3 г/л и

подзона Е10 с минерализацией подземных вод 3-10 r/л-, развита в центральных частях внутрибассейновых поднятий на глубинах 200-400 v. Зона В - соленых вод, представленная, главным образом, подзоной Бд^ с минерализацией подземных вод 10-35 г/л, вс1фыта только на крыльях антиклинали гор Айгыркал в Текесско.'; артезианском бг. сейне на глубинах 300-350 м. Зона расколов (Г) выделена предполокнтгльно в наиболее глубоких частях бассейнов, в зоне весьма з^уднанного водообмена, на глубинах более IF^O м.

Установление в условиях рассматриваемой территории особенностей фор:...;рования химического состава подземных вод и их гидрохимической зональности, а такке выделение впервые для данной территории с обоснованием гидрггеохимического районирования.~о их генетическим, гидрогеох: мическпм типам составляют ¿£§ть§ защищаемое положение в диссертации.

Подземные воды высокой минерализации (от 40 до 300 и Jtwiee г/л) хлоридного и сул-^атно-хлор:-иного натриевого состава, связанные с солен^сньми отлокениями гор Шольадыр, а такке слабосолоноватые подземные воды с минерализацией до 1,5 г/л, хлорк,¿лого кальциево-натриевого состава, связанные с тектоническими разломами, отнесены к азональ.шм.

Геотермические условия территории рассматриваемого района характеризуются сре. ihm геотермическим градиентом от 2,и до 3,3°0 на 1и0 м, глубиной залегания нейтрального слоя от 20 до 30 и его .емпературой, составляющей 6,3-7,0°С. - Расчетная температура подземных иод на кровле палеозойского фундамента в Кеге-но-Каркарннск й впадине составляет от 64 до 82°С на глубине около 2300 м, в Текесской - от 78 до 1011 на глубине 2900 м. Сопоставляя температурный ретам с гидродинамической и гид; тхиыиче-ской зональностью с проявлением в ней аномальных явлений, моено прогнозировать, что аномальные термальные годы (с температурой , свыше имеют высокую, вплоть дг рассолов-минерализацию.

Выявление зон разгрузки ..эдземдах вод глубоких горизонтов, характеризуюпхся аномальными гидлохимиче скиш и,-отчасти, ги-дроте чическими показателя«!!, а такке обоснование формирования подземных рассолов с мине^ализациеи до 300 и С.лее г/л в условиях активного водообмена определяют основное содеркание чет^зр-TOCQ .ааздщ^ИОЮ.ПО^ВДЦИЯ лиссдртаци^. •

В четвертой .главе приводится г-'^нка ресурсов подземных вод

о

о

района на основе уточненных данных, полученных наш в ходе полевых работ. Естественные (вековые) запасы подземных вод определены не только в пределах артезианских бассейнов, но и для их горного обрамления, которые соответственно составляют 20,2 и 2,4 млрд.м3. Естественные ресурсы пресных подземных вод оценены только по артезианским бассейнам и составляют: для Кегено-Карка-ринской впадины 22,5 м3/с, а для Текесской - 17,6 м3/с, или всего 40,1 м3/с. Прогнозные эксплуатационные ресурсы подземных вод, оцененные по методике У.М.Ахмедсафина, из расчета сработки половины естественных (вековых) запасов и 60$ естественных(е£се-годно возобновляемых) ресурсов подземных вод при 30-летнем сроке их непрерывной эксплуатации составляют: для Кегено-Каркаринской впадины - 19,9 м3/с, для Текесской - 14,9 м3/е. При 100-летнем сроке эксплуатации - 15,4 и 11,9 и3/с соответственно.

В настоящее время подземные воды используются только для , водоснабжения населенных пунктов Кегень, Парынкол, отдельных ферм и обводнения пастбищ в объеме около 0,3 м3/с, т.е о:соло от прогнозных эксплуатационных ресурсов. Этс свидетельствует о слабом современном использовании подземных вод и наличии крупных неиспользуемых резервов их. В перспективе этот резерв позволяет не только значительно улучшить условия водоснабкення населений пунктов и обводнения пастбищных земель, но и использовать их для орошения сельскохозяйственных угодий. Предлагаемая в работе осу-пмтельно-оросительная система мелиоративного улучшения заболоченных земель, плопади которых в 1Сегено-Каркарннской впадине составляют Ы тыс.га, а в Текесской - 11,15 тыс.га, позволяет с одной стороны, существенно сократить потери подземной влаги на испарение с поверхности эт:!х переувлажненных площадей" и, с другой - ввести в сельскохозяйственный оборот не используемые земли путем привлечения имеющихся. ¡: вновь привлекаемых ресурсов подземных вод, не нанося ущерба речному стоку. В работе такте приводится шоговариантный расчет дренаотой системы на одном из перспективных участков в пределах доверительного интервала значений гидрогеологических параметров: = 2Ю0-ЗС0С м'Усут, а = 2,0-2,4. Ю5 м2/сут, выполненный на ПКЭВ." "Лскпа-Я:^" по про-гра!",'е 1Д>-06И, разработанной автором. В основу программы поло-теш аналитические формулы расчета дрена-лик систом. й•полненная оценка экономической эффективности мелиоративного освоения заболоченна: земель позволяет сделать вывод о рентабельности проведения мелиоратившк работ.

Установлений общего водного баланса рассматриваемой территории (гл.З), оценка региональных естественных и прогнозных ресурсе., подземных вод с обоснование I перс;.зктиз их боле-:- широкого и г. .цис-:олького использования не только для водоснабжения населенных пунктов и обводнения пастбищ, но и д.\л орошения новых осушаемых площадей, не нанося упер б а ;тественному речному стою,' - пятое .затираемое полопеь'не .1 диссертации.

ОСНОНШЕ вывода И ЗЩЧТ/ ДАЖЕЕЕКХ

1'ЕСЛЕДОВАШЙ . . .

В представленной работе ?втор стремился отразить услс 1я и характер протекания прпессов формирования поеземых вод в" вес:.: ..х многообразии и сложности на примере одного из экономически наиболее ваккьк горных районов Казахстана, сделать на основе установленные закономерностей гидрогеологические прогнозы и разработать рекомендации по рациональному использованию подземных вод, земельны;: угодий и охране окрукахвдей среды.

I. Исследованиями, проведенными в Кегено-Каркаринской и Те-кесской мвкгорных впадинах, приуроченные к альпийским тектонически,! прогибам, а текке в их горном обращении, установлено, что подземные водг пользуются повсеместны:.; распространением. В работа не. основе комплексного анализа природных факторов фор-ш-р-ьания последних установлены основные закономерности их распространения, п: :анлл, разгрузки и изменен!.: химического состава. Каплучиг*.:: коллекторскини свойствами обладит четвертичное и плиоцэковио отлокекия, представление грубооСло.мечшми отложениями и приуроченные к предгорн"\! прогибам у поднос. наиболее крупны., горных хребтов. Области осн^ього 'питания подземных вод артезианских бассейнов располокены по -.:х периферии, а облает- разгрузки - в центральных частях впадин, ''экду этим.. областями практически отсутсти^эт переходная зона (зона транзита подземных в^ч). Ка большей части территории развить прежние гидр "карбонатные кс..ьциевые воды, изменяющие свою минерализа-ц;ш из областей питания .. областям разгрузки ;>т 0,2 до 0,4 г/л. Горное обращение артезианских бассейнов является внешней областью пи ания, а артезианские бассейны, в своп с ередь, обла ■ стьи разгрузки подземных вод горного обрамления.

2. На основании анализа геолого-структурных условий района разработана гидрогеологическая стратификация достаточно Ы(г чой толии отлокений рассматриваемых иекгорных впадин, существенно отличающаяся от ранее предлагавс.чхся, а такке проведено структурно-гидрогеологическое районирование артезианских бассейнов по глубине залегания палеозойского фундамента, мощности и характеру геологического разреза, позволившее выделить артезианские бассейны второго порядка, сло'о связанные г.:о:;яу собой, имеющие сбои обособленно облас-та питания и разгрузки. Установлено, что фильтрационные свойства кайнозойских отлокений зпконо-ыерно ухудшаются по нэпра. :ен;пэ к центральны;,! частил впаппн, что соответствует характеру дилеренциацик обломочного материала, сносивкегося с орного обрамления. Выдвинуто предпологенне

о наличии мезозойского гидрогеологического этапа в наиболее глубоко опущенных частях Когено-Каркаринского и Текесского артезиански: бассейнов.

3. Впервые для данного района составлена карта формирования подземных вод с четким выделением и описанием их питания и разгрузки. Проведено районирование территории по интенсивности водообмена, выраженного различными значениями модулей под энного стока. Определены количественные пг/гчетрн взаимосвязи подземного и поверхностного стока, вкратенные величиноП потерь стока рек или его прироста за счет грунтового питания. Наиболее интенсивное поглощение поверхностного стока наблюдается на конусах выноса у подножя хр.Терскей Алатау, где оно достигает 300-360 л/с на I пог.км русла pc.itt. Противсолонное явленно характерно для долин рек Кегень и Текес, где грунтовое mm;v.:e достигает 300-4С0 л/с на I пог.км русла. Количественно определены основше рлементы общего водного баланса территории. Основной его приходной статьей являете.! инфильтрация атмосферных осадков. Расходование еодных ресурсов происходит п;-тем испарения и поверхностного стока за пределы впадин. ПодземныП с.'зк

за пределы К-егено-Каркарннской впадины имеет незначительную величину, подземный отток на территорию К1Р из ТекесскоЯ впадины оценен в I м3/с. В общем объеме поверхностного сока подземный сток в роки составляет около 60^.

4. Анализ услсвий формирования химического состава подзем-кых вод позволил установить; что для всего района характерно

развитие пресных гидрокарбонатных кальциевых вод с минерализацией до 0,5 г/л в зоне активного водообмена, а таксе нормальное ° распределение гидрохимических зон по площади и в вертикальном разрезе. Исключение составляют воды, отнесенные к азональным и имеющим специфический химический состав. Среди них наибольший интерес представляют хлориддае рассолы с повышенным содерншнием брома гор Шольадыр, для которых поисковыми работай! установлена бальнеологическая ценность, а такке подземные воды, приуроченные к тектоническим разломам, отделяющим артезианские бассеМны от горного обрамления и характеризующиеся хлорндньы кальциево-на-триевым и натриево-кальциевым составил! при минерализации 0,71,4 А'/л, с содёргсанием радонг, до НО эман. Участки выхода этих вод на погерхность могут быть рекомендованы для постановки поисковых работ как : зрспективные на выявление подземных минераль-к .х вод, сходных с водами известного курорта Дкеты-Огуз в Киргизии, располокенного к западу от территории исследований.

5. Уточненная оценка региональных эксплуатационных ресурсов пресных подземных вод мекгорных впадин и их горного обрамления позволила установить, ч^о имеются значительные возмокности увеличения масштабов их использования не только для хозяйственно-питьевого водоснаба-ения и обводнения пастбищ/ но и для орошения ныне заболоченных площадей с осуществлением мелиоративных мероприятий. Предлагаема: осушительно-оросительная система мелиорации земель позволит ввести заболоченные земли в сельскохозяйственный оборот, одновременно уменьшая расходование подземных вод на испарение с поверхности их в количестве около

0,35 км3/год. Это эквивалентно увеличению использования-естественных ресурсов подземных вод на эту ке 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 достаточно высока М долкны быть приняты соответствующие природ охранные меры.

6. Дальнейшие исследования в районе долины быть направлена • на: а) более точную количественную оценку параметров водоносных горизонтов и изучение степени их защищенности от загряг-нення; б) проведение специальных работ по поискам и разведке гг.!неральн1 : и термальны., вод; в) изучение влияния водоотбора

подземных вод на регам подземного и поверхностного стока; г) расширение экологических исследований по изучении влия водохозяйственной деятельности на природную обстановку.

1. Гидрогеологические структуры для магазинирования вод в районе г.Форт-Шевченко. Известия АН КазССР. Серия геологическая. № I, 1984. С.20-28.

2. Гидрогеологические и экономические аспекты мелиорации земель в Текесской и Негено-Каркаринской впадинах Юго-Восточного Казахстана. Деп.в ВИНИТИ, I? 5069-86, 1986.

3. О формировании аномалий химического состава подземных вод Кегено-Наркаринской и Текесской мекгорных впадин и их горного обрамления. Деп.в ВИНИТИ, I? 4478-В89, 1989.

4. Взаимосвязь подземных и поверхностных вод в Или-Балхаш-ском бассейне (на примере Кегено-Каркаринской и Текесской мекгорных впадин). В кн.Научно-технические проблемы освоения природных ресурсов й комплексного развития производительных сил Прибалхашья. Материалы научной конференции. 2 секция. Алма-Ата, "Наука", 1990.

РАБОТУ, ОПУБЛИКОВАННЫЕ ПО ТЕМЕ Д1ССЕРТАЦИИ

/

Подписано к печати 29,01.92г

Заказ 719, тираж 100экз Отпечатано ротапринт КОМЭ, г.Алма-Ата, пр.Ленина,65