Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Подземный водообмен суши и моря и его закономерности

ВАК РФ 04.00.06, Гидрогеология

Автореферат диссертации по теме "Подземный водообмен суши и моря и его закономерности"

и и ь 9 1!

ГОСУДАКЕЕНШЗ КО'ЛТЕТ ЕСФСР ПО ДЕ1Ш НАУКИ И БЫСП2Й ШКОЛЫ

ЛШ5БТРАДСШЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА,ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИЙ й ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНЛКЕКИ ГОШЙ ИЕСТИОТ. Ю.Г.В.11ШД.Е0М

На правах рукояяел

ДШШЮВ Рсзльд Гыгщозгл -

подземный водообмен сот н ?:оря

!! ЕГО ЗАКОНОМЕРНОСТИ

Специальность 04o00.CS - Гидрогеология

ДИССЕРТАЦИЯ аа соясяшшз ученоЗ степепз доктора гволого-^лпералогачесашс наук в форма научного доклада

Ленинград

1931 . -

/

Работа выполнена в Институте водных проблем Академии ваук СССР.

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ :

Доктор геолого-минералогетеских наук, профессор

Коротков А.И.

Член-корр. АН УССР, профессор Шестопалов В.М.

Доктор геолого-шнералогпческах наук, профессор

Язвин Л.С.

Ведущее предприятие - Институт земной ко pi СО АН СССР

Залита диссертанта состоится 19 игня 1991 года В 15 час. 30 мин. на заседании специализированного совета Д.063.15.07 при Ленинградском горном институте им. Г.В.Плеханова по адресу: 199026, Ленинград, 21-я линия дом 2, ауд. Ц58

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан " мая 1991 г.

Ученый секретарь специализированного совета доцент

А.В.Кузьшн

ВВЕДЕНИЕ

В научном докладе сбоблегш оспозпно результаты исследовянлЯ автора по проблема подземного водообмена оуш и моря с целы) вн-лзласгя роли оуб?:арлляого подземного стока а обцем водное балая--сэ к водгепс ресурсах Зэгига. Работы проводились с IS75-IS90 гг. :: продолжаются в кастояпса врегш в Кпстптуго яодшх проблей ill! СССР в соответствии о шшвеш научных псолэдовашгй гяотатута.

Актуальность тот обусловлена тем, что раоЕчиш исследований гидрологического цякла, водного баланса и пз*енг ресурсов отдал?-ппх ргеопоз, бассейнов порей, хоптинентов п Зг.члх :s излом в екп-пптедькоЯ степени сдергивалось из-па отсутствия обссшзягтгах к ozrt чзствэшшх данных о подземном г.одооб;:епэ сусп и :.:оря. Воокпаязл в послйдипо десятилетия проблема ваутрэзпих корзй п озэр такте етх-пауха на порзый план задачу кэпоерэдеявзпкего взизрзпкя и гол— чзствэпной оцэнзп роли субмарпиаого лодаеетого стока п годяои г: сояе&оп балансам этих водоемов. Слабая изученность субмцкшнсго зодосго п всякого стоха обуслсшгегя тэм, что оп агтезпги водного баланса обшито нельзя непосредствен;;!.: '¿гхзрять. До поэхвдхого пг* mza спи опрэделились 'по кэвязхв воднобалансового угазизккя, т.з. оэдзрсрдп эсз яогрзспоотя язкзрзкйГсоталымх era члелав. Прогдо-ояровапо пзмзпесгсЗ водного, солевого я гэдробкологтоокого psz::-кгсоторых водоемов к обосровасгте пзрзпртатрЛ но их сохряпзггг п охрана трэбуг-т всестороннего изучения водообглэка сут п горл.

Успеет корской гзологиа и геофяепшх, паг.сшгзнгз уюзитяп: даястх глубоководного бурешм поставляя задачу onajcisa s обобез— кхя этих матерчалоз с позяцзй распространения а условчЗ за.тах'актя суб'-лрляпах вод, :<у, свойств, оообэвгссгзй цпряуляцп, уточкашге параметров их взаа?яэдзйствяя о горзигя порода.»".!, города?^ ч по;;— езстл.'я водамз оупл, a Taics о пх атапшя р.а условия суг^сгво^л^сл бяота. Вез это обосяовшшзт необходимость иэучатм роля суб".ярш-пих подззг'шх вод по только а водном балансе корзЗ :i оизагссв, ко к и геологических процессах иа пх дда. Итаки словам сейчас форст руется саиостоятольпоз направленно общзЯ гидрогоологнп - корокал гидрогеология. В настоящей работа разрабатываются научние осяош крупного раздела горской гидрогеолог:^, связанного о изучением Еодоекиого водообкзва супя а горя. Дра этеп основное внпкзяга уде лепо рзгиопальпоЛ оцедае и шялтеиио заг.опсгоряостзЗ суб.чар'л.чного подзешюго стиса т> '-¡оря я окезгга, так кая этот процзсс носат праг:

гегчоскл повсеместный аврал тор в иожег оказывать существенной влияние ва водный и солевой баланс отдельных водоемов пли их частой. Внедрение морских вод в берега такая является элементом подземного водообмена суши п коря, во носкт ограниченный характер и активизируется под влиянием хозяйственной деятельности. Учитывая, что сам этот процесс, изтода его оценки и кзропршгпш по предотвращены! yse разработали в трудах советских в зарубежных ученых /В.М. Гольдберг, М.Г. Хубларян, А.П. Фролов, Г. Гло-вэр, X. Купер, Я. Бэр и др./, он в дацаой работе на рассматрп— вазтел.

Цель исследований - изучение и количаственная оценка под— вешого водообмена суки ц моря для выявления закономерностей отого природного процесса и уточнения его ролл в регионально:: и глобальной водно:: ы солевом балансах иорей и океанов.

Для достижения цели роиэки следующие задачи:

- предложена концепция взаимодействия субмаришшх к коре— юте вод;

- разработаны вовне и уоовершовствоваш существующие метода для региональной опенки субмаринвого подземного стока;

- выполнена количественная оценка подземного стока в {¿провой океан и отгдтия субмаринних оедиментационных вод;

- исследованы региональные и глобальные закономерности фоо Ешрования распределения подзешого стока в моря и поступления седшентащюняых вод в '¡провой океан.

Научная.новизна. В трудах автора разработаны теоретические и котодпчеенлз основа изучения п количественно! оценки подзекно го водообкша суша и шря как самостоятельного направления ис— следовашШ ьюрскей гидрогеология. Научная новизна полученных рю зультатоа состоит в следующем:

I. Обоснована концептуальная модель подземного водообмена суш и коря, которая отраааэт и объясняет особенности гид родина мического и гидрохимического реаика субшрзшшх подзешшх вод о учетом их генетической природы и взаимодействия с подземными во дамп суш®, . водокззщаицгши породами и морскими. водами. IIa основании модели установлено:

а/ разгрузка напорных субмарпншх вод происходит преимущественно перетеканием;

б/ субиаргшЕие вода инфильтрационкога тша распространены

только в пределах ¡¡¡эльфа;

в/ субыаришше вода седамеятациониого rana ара уплотпешз горских осадков на глубинах в первые сотни метров движутся прзд мущественно снизу вворх в гатернпскай морской бассейн. Эти боди отличаются постоянством химического постава я отсутствие:.! раита нальной гидрохимической зональности:

г/ гидрогеологические структура шельфа п ложа океана текто пнчески п гидродинамически разобщены, и граница гладу ниш проходят по континентальному склону и зона субдукщт. В зокз ops— диннооксаничеоких хребтов происходит гидротергапальная конвен— цця морской воды, что вызывает активное внщалачнванко я разруюэ пае молодых базальтов. В связи с этим, по условиям формирования субмаряиннх вод, особенностям лх гидродинамического и гидрохкет ческого рейсов в пределах океанов выделяется шзльф, лозе л срз дшшоокеанические лробти.

Получошшз па основании коделз теоретические выводи подт— Езрздаются фактическими данными глубоководного бурзния и иогут сдуяать основой при разработке региональных ыатемагзческлх код*5 лзй подземного водообмена суки а корт. Кроме того, разработан— пая модель позволила сформулировать и конкретизировать таете со новниэ понятия как ".морская гидрогеология", "годзеншШ водсоб— г.ан сули я моря", "субмаршиша подзекныэ воет", "субиарапшй подземный сток", а такзе ряд других тарошов а определений.

2. Уточнена роль субмаршшого подземного стока ц отзатяа седкментациоявнх вод в водном а солевом балансе а общем кругово рота води па Земле. На ооновашш региональной количественной оцеокп подземного стоха в коря н Царовой океаи впзрви-з пахучей результат!!, которое позволяет пересмотреть слсзлеежся прздстап ло!шя о незначительном влияния подземных вод па водносолевой ба лашг отдзлышх иорей я прябреядах частей акваторий. Ото обосновывает необходимость независимой оценки и обязательного учета подзеизой составлявшей, при исследовании современного и перспективного балансов шрей и океанов.

3. Установлено существенное влияние субьшрагшого ионного стока на солевой а гидробиологический рехпм прябрегяых частей морей и океанов. Поступление солей с цодзешшки водами в Lüpo-Bofl океан составляет более 50$ от прзвноса содей роками, что подтверждает весг значительную роль подземных вод в фориарово

ник первичной биопродувдии океанов к масштабы биогенного осадко-нахоплекия.

4. Выявлено зональное распределение величии подземного стока к отжатия седаментадионкых вод в ¡¿яровой океан. Полученные значения подземного водообмена суш и коря позволили установить: а/ распределение подземного стока в Мировой океан на континентальном уровне и в глобальном масштабе подчиняется широтной физико-географической зональности;

б/ захономвраое распределение зон различной интенсивности отг£атдя седикенташокпых вод обусловлено взаимодействие« циркуль континентальной, <4нзкко-географической и тектонической зоцалыюс тей.

Установленные заколомершотп п распределении удельных и сух корнях величин подземного водообмена суш и «орк является осно— вой научного прогноза с изучеш;я условий формирования подзешого стока Земли в целом.

Практическое значение работа определяется тем, что ока со— дердит научно-методические основы изучения и количественной оцек ки роля субааряввого водного и ионного стока в водном и солевом балансах отдельных иорей или кх частой. Предлогекние мзтодачес— кие разработки апробированы при региональной оценке поезокного стока в Кастйсиоо шро, Затем они балл использованы при рзагш:л наиболее крусвоН задачи морской гидрогеологии - изучение условии формирования п распределения величин подземного стока б Мировой охеак. Выкслнзппие игхучно-котодические разработки включена в Це-тодическис ракоыовдаязк ко гидрогеологическому изучзшш аквато— рай морей г: крупных езэр, утвержденные ?>йкгео СССР /18/.

Получс ппкз результаты позволили уточнить и детализировать роль подзаллше вод в общем круговороте води на Земле, замшуть каровой водный баланс и балансы отдельных морей и озер для реез-шт региональных и глобальных гадролого-гидрогеологкчеоких и водохозяйственная проблей. На основа проведенных количественных оценок составлена Карта подземного стока в Мировой океан /Атлас природных ресурсов Земяи/, а тахг.е Карта гидрогеологических уело вий и подзешого стока Мира.

Апробация работы. Результаты исследований представлялись и докладывались на международных, всесосзкых и региональных конференциях, совевдниях е семинарах, в том числе на П Мзадународной

симпозиуме по взаимодействии вода-порода /Страсбург, 1977/, Х1У Тихоокеанском научном конгрессе /Хабаровск, 1979/, Международном симпозиуме по расчету баланса подземных вод /Варна, 1932/, Всесоюзном совещании по подзеыгаш водам Востока СССР /Иркутск, 1982/, Меядународном симпозиуме по роли подземнмх вод при планировании водных ресурсов /Кобленц, 1983/; Международном симпозиуме "Подземнне вода и человек" /Сидней, 1983/, Кеядународ ной конференции "Вода в 2000 году" /Афиш, 1984/. ХХУП Международном геологическом конгрессе /Москва, 1984/, П съезде совэтс— кях океанологов /Ленинград, 1987/, У Всесоюзном гидрологическом съезде /Ленинград, 1983/.

Публикации. По тема диссертации опубликовано 25 работ, из которых 4 монографии.

СОДЕРЖАНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ I. ПРОБЛЕМА ИЗУЧЕНИЯ ПОДЗЕШОГО ВОДООБМЕНА СУШИ И 1.50РЯ

Данная проблема тесно связана с общим учением о подземном стоке и стала развиваться в качестве направления в гидрогеологии с середины текущего столетия. Конечно, конкретные исследовашм по оценка субкаршшой разгрузки подземных вод и особенно вяедрз-пяя /интрузии/ морских вод в барега проводились гораздо ранила при разведке месторождений подземных вод на поберэяьа ::орзй и океанов. Однако изучение процессов водообмена супа п моря в ре— гиокальнсм и глобальном маситабах качалось сравнительно недавно в связи с необходимостью достоверной оценкл роля подзешшх вод в водном и солевом балансах отдельных морей и океанов я глсбаль-нсм круговороте вода.

Учение о подзешюм стоке било заложено я пзроко развито советской гаолой гидрогеологов. Больной вклад в исследования этой проблем внесли В.Г. Глупков, Б.В. Поляков, Ф.А. Макаренко, Б.И. Куделпн, М.И. Львович, И.С. Зекцер, В.А. Всеволоаский, B.U. Шес-топалов, И.ф. Фидолли, О.В. Попов, У. Уолтон, Д. Бердон, 2. Марта, И. Тот, Р. Фриз. Среда работ по подземному отоиу особого вет манил заслухаваот те, в которых заработаны метода его рзгяокаль ной количественной одеша с учзгеи конкрзтгах гидрогоологпческнх условий взаимодействия подземных я поверхностных вод /Б.И. Кудэ-лыи, Ф.А. liaitapem», И.С. Зекцор, Л.С. йзван, В.А, ВсеволияокнЗ,

Б.Q. EopeBCKKfi, И.К. Гавич. и др./. К настоящему времени накоплен значительный опыт региональной оценки и картирования подземного стока крупных территорий, выявлены закономерности этого пронес— са, издан целый рад карт и монографических описаний. Все это поз водило решать задачи по оценке субыаринного подземного стока в озера, моря и Мировой океан в целом 'на новой методической основе с использованием yso апробировании подходов п приемов регионалъ ной оцешш подземного стока суш.

Наиболее крупные исследования субкаршшого подземного стока в отдельные коря проведет советскими, французскими, аглзршсалсид га, югославским::, итальянскими п австралийскими специалистами. К настоящему времени у нас в стране проведена оценка подземного стока во внутренние и окраинные пэрл: Каспийское /И.С. Зекцер, Р,Г. ДгкаыалоЕ, A.B. Месаетеж, С.А. Брусиловский, H.<S. Глазово— кий/, Аральское /И.С. Псекобски!, E.G. Сздаков, H.H. ХодшЗаев/, Азовское /В.Н. Клименко, И.В. Диордиев/, Балтийское, со стороны Прибалтики /И.С. Зекцзр, В.И. йодказис, Р.В. Мокрик/, Черное, с Кавказского поберекья /Т.Vi. Буачидзе, Ю.Г. Юровский/; в крупные озера: Байкал /Б.И. Писарский, А. Хаустоз/, Балхаш /С.М. Шапиро, O.E. Подолышй, A.B. Месхетэлп/, Исаак-Куль /A.B. Кесхетеяк, Г.М. Бергслъсог*/, Севан /£.В. БоревскяИ и др./, Ладожсксс /Б.И. Куделна, íi.C. Зеицар/.

Следует ответить, что в указанных работах величина субш«— рпнного подземного стока определялась непосредственными гцдрогео логическими, гидрохимическими и изотопными катодами, а аналогичные исследования последних лет проводятся ухе с учетом специальных корохих гидрогеологических работ /18/. Это обстоятельство представллогся довольно важным, так как. достоверность опредзле— еия подземного стока в море во многом зависит от кетода расчета и надеаиости исходных материалов. Независимая оценка субмарикно-го стока нередко позволяет уточнить другие составляющие водного и солевого балансов внутренних морей и крупных озер, а тшеяе более обосновано прогнозировать возможные изшнеиия подземного водообмена суш и коря при возрастающем влиянии хозяйственной деятельности на водосборах /5,15/.

Среда зарубежных специалистов, внесших существенный вклад в развитие исследований подземного водообмена суши и моря, следует отеатить Р. Нейса, С. [¿актине с са, Ф. МаихеЁма, Ф. Кохоута, Е.Кус

а

тодио, Р. Иохинзса, И. Гискеса, С. Браудо, д. Млрга, Е. Дегеяса, Д. Росса, Д. Ли, Л. Потье, П. Динтриха и др. Более подробный ана лиэ становления я развития морских гидрогеологических исследований приводится в работах /5.15.23/.

Вместе стен следует отметить, что современные достижения морской геология и геофизики позволили провести гидрогеологическое районирование дна шрей и океанов. Принципы такого районирования предложены В.А.. Кирюхиным и H.H. Толстпханым, а также Е.В. Пиннекером, К.П. Караваяовым, Е. А. Басковнм. Выделяются гидрогео логические структуры, имеющие и непмекцие аналогоз на сутпе. Прсс атом особый интерес представляет наиболее изученные структур) шельфовых областей морей и океанов, где наглядно проявляется reo лого-структурные, гидродинамические и гидрохимические особенности подземного водообмена суш л порч. Шельфам посвящена обаирпая литература, гидрогеологические аспекты этой частя акваторий, рассматриваются в работах А.И. Короткова, А.Н. Павлова, Ю.Г. Юровского, В.И. Лялько я др.

Бурное развитие морских геолого-геофязическнх исследований ставит перед наукой, в том числе и перед гидрогеологией, все новые задачи. В связи с этим в настоящее время на стшсе ензяшх на ук сформировалась новая отрасль знаний - шрекая гидрогеология, имеющая свой, предает, объект, цель и задачи исследовапий/17/.

Различные аспекта морской гидрогеологии, особенно вопроси подземного водообмена суш и моря, разрабатывалтея: в течение ряда лет в ИБП АН СССР. Автор благодарит И.С. Зенцера за многолетний поддержку и цешше совета, A.B. Месхетелл и Т.Н. Сафронову за цло дотБоряое сотрудничество, а также всех сотрудников отдела гидра— геологии ИБП за помощь в проведения исследований и обработка их результатов.

I.I. Основные понятия и определения морской гидрогеологи! в настоящее время только разрабатываются. Яамя предлагается пока епз не полная понятийная система основных тершяоз я соответствую п{их пи определений. В дальнейшей эта поаятиЁао-термлкологкческая основа будет совериеяствоваться в соответствии о развитием самой наука и общим улучшением понятийной базы гидрогеологии в цалсм. В связи с тем, что в настоящее вревд отсутствует стройная система понятий а определений в корскоИ гидратеологан, arsa остаковгися лишь па тех из них, которые широко используются в кашах работах и прэдложенная фот*«улиравка котори позволит избежать разлзиш«

толкований. При этом при определении некоторых понятий использованы отдельные положения из сравнительно разработанной термкколо гической базы в области изучения подземного стока /Б.И. Куделив, В.А. Всеволожский, И.С, Зевдер, И.Ф. «вдедли, О.В. Попов, Н.М. Фролов/.

Морская гидрогеология - наука о субмаринвых подземных водах, их свойствах, циркуляции и распространении, имеющая цельп исследований изучение подземного водообмена суши и моря и процессов взаимодействия субмаршпых вод с морскими водами, водовмещаадими породами и биосферой. Ока имеет собственный объект исследований - субмаринные подземные воды и обладает радом самостоятельных нз тодов.

К наиболее общим понятиям? морской. гидрогеологии относятся: субаквальные или субмаринные подземные воды- вода, находящиеся в горных породах, слагающих дно крупных озер, морей и океанов; суб-цараввый поток подземных вод - движение подземных вод в горных породах под дксы озер, морей и океанов, осуществляемое в результате общего круговорота воды и геодинамических процессов в зем— ной коре; суОмаридпый ионный или химический сток - вынос в озера, моря и океаны солей, растворенных в субмаринных подземных водах.

Общее понятие субмаринный поток подземных вод. как это следует из его определения, включает водообмен между горными порода мл, слагашшия дно, и морским басссейном, а также субмаринннй подземный сток, под которщ понимается поступление /разгрузка/ непосредственно в иоре подземных вод, сформировавшихся на суше. Противополо&пш по направленности процессом является внедрение а® интрузия иорскнх вод в берега к водоносные горизонты суши под влиянием естественных и искусственных факторов. Сочетание этих ирсцосооь и определяет понятие подземный водообмен суш и моря.

Количественными характеристиками подземного водообмена суш г ыоря когут слугшть такие удельные величшш, как модуль и линей шгй расход подземного стока в море и также модуль субмаршшой разгрузки подземных вод. Под модулем подземного стока в море пони шется расход подземного потока в море, отнесенный к I км2 водо— сборной плочада, сток с которой направлен непосредственно в море. Модуль субмаринноЁ разгрузки подземных вод характеризует собой раоход подземного потока, отнесенный к I км2 площади разгрузки во

допосного горизонта на два моря. Линейный расход подземного стока в море - это расход подземного потока па единицу ширины его фронта или береговой линии моря;. Линейный расход может характера зевать также я интрузию морских вод в берега /15/.

По аналогии со стоком подземных вод в море целесообразно ввести уделыше характеристика для субмаршного ионного стока. Конечно, термин "ионный сток" недостаточно полно и точно отражает сущность физико-химических процессов выноса растворенных со— лей с подземными водами. Однако это понятие уже используется в литературе и замена его нежелательна. В этом случае количество раотворенных солей, поступавшее с подземными водами непосредст— венно в море с I км2 водосборной площади рекомендуется называть модулем, а отнесенное к единице ширины фронта потока или береговой линии - линейным расходом субшрянного ионного стока /5, 15, 23/.

1.2. Концептуальная модель подземного водообмена суши и моря. Подземный водообмен суши и моря - один из элементов общего круговорота воды в природе. Он включает в себя разнонаправленные а неравнозначные процессы: подземный сток с суши в море и внедре ние морских вод в берега, а также поступление субмарияшх седи— ментационных вод в материнский морской бассейн.

Подземный сток в моря формируется из зовы водокасыденкыг горных пород, находящихся в сфере дренирующего влияния морей. Оя осуществляется практически постоянно и повсеместно за исклвченаем ряда районов Арктики я особенно Антарктики, где, развиты в основной многолетнемарздыа порода. .Исследования подземного стока в моря и океаны позволяют уточнить основные закономерности формнро вания подземной ветви общего круговорота воды на Земле.

Внедрение морских вод в берега /интрузия морских вод/ в естественных условиях имеет локальное распространение. Однако этот процесс значительно интенсифицируется в нарушенных условиях, там, где под влиянием крупного отбора подземных год водозаборами на морском побережье создаются условия для подтягивания морских вод.

Автором, совмеотно о И.О. Зевдером /15/ рассмотрены следующий источники поступления подземных вод в моря а Мирово! океан г I/ в виде свенидьных вод, образующихся в результата процеооов дв газации мантии Земли; 2/ в результате отжатая се дименгацронных вод за счет процессов литогевева морских осадков; 3/ о рачяш* стоком как. подземная составляющая расхода воды рек в А/ в вид»

подземного стока, формирующегося на суше и разгружающегося непосредственно в моря, минуя речную сеть.

Поступление в океан ивенмьных вод представляет собой "подземную" составляющую водного баланса морей и океанов. Этот про— цосс тесно связан с-обвей проблемой формирования гидросферы и происхождения вода. Количественная оценка поступления ювеиильных вод в моря в настоящее время весьма затруднительна. По данным ря да исследователей /Д. Уайт, П.П. Тимофеев, В.П. Зверев, В.Н. Холодов, Б.Г. Поляк, В.К. Кононов и др./ количество ювенильной води обычно не прешааег от общего расхода гкдротерд вулканичес кия областей. А.П. Виноградов счнтат, что ежегодное количество ювекклхной вода, шступавкой из вулканов, горячих источников и глубинных разломов, не превышает - 1,0 км3, т.е. является вз личиной крайне малой дая.оовремнног-о баланса Мирового океана.

Методика расчета дренируемого реками подземного стока в нас тоящее время хорошо разработана. В воднобалансовых построениях он входит в общий речной сток. При этом следует учитывать, что около трети расхода рек, впадагдше в коря, формируется за счет" дренирования подземных вод зоны интенсивного водообмена /3,23/.

Води подземной ветви гидросферы по условиям их распространю пил и залегания модно разделить на подземные вода суш, иыекцпе в верхней части гидрогеологического разреза ненасыщенную зону и связанные с атмосферой, и субаквальные подземные вода, распространенные под дно*.; но рей и крупных озер и гидравляческл связанные с водами этих водоемов. Наиболее распространенный вид субакваль-шгх вод - это субшрипше воду, залегагщие под дном морей и океа нов, гидродинамика к гидрохимия которых во многом определяются их взаимосвязью с морскими водами. Генетически субкаршкые воды подразделяются на шгфзльграшоипие, формарутщиеся ка суше за счет атмосферных осадков и поверхностного стока, седимзнтацион— 1шо, образующиеся непосредственно в пределах акватории за счет процессов накопления осадков к их последующего диагенеза, катаге неза и метагенеза, к ювенплыше, связанные с дегазацией мантии /5,15/.

Потоки иифшьтраоаонных вод, поступавших с суши, распростда яоеы в основном в кельфовой зоне. Современное их фильтрационное питание в единицу времени намного превышает объем элизиониого пи тания. Поэтому при благоприятных условиях языка напорных фильтра

циоиних вод могут внедряться далеко в пределы акватории моря, достигая континентального склона и внтесшая на своем пути седи-ментационвые води. Результаты бурения горского дна, полученные в последние годы, слупат хорошим доказательством внедрения пресных ила слабоминервлнвовакных подземных вод, формярувгцлхся на суше. В результате постоянного взаимодействия икфильтрациояннх вод о седшлентациояными и непосредственно о морскими водами происходит за счет конвективко-ди|фузиоявых процессов и физико-химических реакций постепенное выравнивание химического состава и минерализации суймарингах подземных вод различного гаиезиса. В связи с этим на определенных глубинах возможно существование переходной зоны, пространственные характераотшсл которой во шагом определяются величинами гидродинамических и фпзихо-хишгтеских градиентов встречных потоков субиаринных подземных вод. В зависимости от геофальтрационных свойств водовмещащих пород в разрезе возможно послойное залегание подземных вод различного генезиса.

Кратко рассмотрим особенности взаимодействия безнапорного фильтрационного потока с морскими водами. Теоретически грунтовый потек в случае однородных фильтрационных условий должен полно-стьг разгружаться на урезе морских и грунтовых вод. При тесной гидравлической связи грунтового горизонта достаточной мощности с дарскини водами в береговой зоне обычно формируется противопо-ток морских вод, который сокращает хивое езтанке грунтового пото ка я препятствует его разгрузке. В этой зоне скорость разгружающихся грунтовых вод может превышать ерэднш скорость фильтрациоя ного потока выше берегового уреза или приливной зоны в несколько раз. Такие представления справедливы для идеальных гомогенных во доносных горизонтов. Обычно в природе встречаются гетерогзнЕые в фильтрационном отнесении горизонты грунтовых вод. По мэре прнбли хення к береговой линяя фильтрационные свойства таких осадочных налорно-безнапорных горизонтов, как правило, ухудпзагтея за счет преобладания глинистого материала, и поток приобретает все боль-шй напор. В связи с этим полная субмаринная разгрузка грунтового янфильтрационаого потока происходит вэ только в узкой береговой или приливной зоне, но и прослеживается на расстоянии до нес кольких километров вглубь акватории моря /озера/. Вместе с тем, наблюдения показывай, что до 90% общего расхода фильтрационного потока разгружается в прибрежной полоса в несколько сот иэтров

шириной.

Грувтовие вода суши как и напорные при субмаринной разгрузке трансформируют свой состав к шнарализацав за счет смешения и фазшсо-хииических реакций с шрскиив водши. Однако за счет сельскохозяйственного а промшлекяого освоения многих прпброгиых районов, состав природгых, в том число грунтовых вод, нретервева €1' сукасквсшаз Езшяеязя. Тшс, содергсанкс нитратов в грунтовых годах при их суйларшкой разгрузке ta некоторых участках поберегся в США, Австралии, с-вои u iya;,¡ колс&тся от 20-80 до 120-350 к?/л. C'xo;;¿ «vccisíg i:c;:r,e»;rpoit:.i: биогенных ажайнтов в

кодах шзывеог asc,£¿sxi£& рас.' б,:с..иесц ь корокоИ in до, етсци&гсцлх хлдсз j£s:po0ica«a;?,-.:oi> к водорослей, «¿set

б свой счлр-да, иахзг сяужагь jsqcxsokcku; пркшаксвд сусЬарпа— noíi разгрузая содгсизаз: вод опт. состава. Казак словам:,

пихевюзшая хосайствзипал дат/л-лши-п. га прнбргхшх водосборх: ва счег Еапраглзадж еспскзшй! £ соои^з груктошх вод окагигааг1 существе íiüos ыккасо на юогогсчссх;» сосгозппс ворошк воя; в erras с ашваои Сзогонои, йбсзгщздо^, тлхелих гзтсялов в другк.

lOlCCUKüiirOi.

jKsrjgrao кгиорсх: додасмггк год прогсходас un. cymr.:: I/ в гиде суб^рпсиж всгчктаяв, ирурочсвок обычно it тгитокпчаскш в г. prJioi::?:i р-лкшз; «грздзвакашх и

ськарсховшсас пород; 2/ за счг? нроцзесоз верзтокшгсг чсрса бопрошщаогс^в крэи&э еодокосшх гор;:со::тс1> л иорсгло допиг; отго декпя /1,4/. Круи^:*.» сз"б:;лрипгщс ссючшищ яодотся калбсгес йот лядаш, со £:з ccuosklvx ktjskí разгрузки кодзеглш;; год в иорл. Каг. вошювгог ata sus Е.х»йг>:сл шхориаюв, преобладает рассрздото— чсепзк p-vpvssa подзеглд'х сад gspse берега к корскоз дно, которая ссуц^'Гл ¿лястся глаггааг образов а рзультагс первтекагс:.-! чс— peo слааопра;г:дасг„'а опнхзгвея корз«.

Перетакаяпо аодгвпод. год п|шсходпт в той части гаря, гдо пюаоцзхр-чосака уровня еодошоксго горизонта располагается настолько biíss поверхности иориах год, что существует напорный rjn даенг для ьосходя^гй фильтрации суб;гаракных вод. В прзбрежной но лосе артезианских структур разЕлгп, как повило, водоносные систем с прж^аа соотношением гидростатических напоров. В этом случае происходят последовательное перетекание из някелеяащлх в волегащпе ьодокосние горизонта, и затем сукулрпяй вертикально

поте» подзеил« вод разгружается песоордстверпо в глорз. При кисой схеме взсь фхльтрацяоппчй коток, фортругляЯся па оугсе " погругаизиЛся под дно моря, должай разгрузиться в его етсатор:-Этог/.у процессу з значительном степей способствует подпор, со:;— Д2вав?.и3 потоку агфзльтрасдагта водггивн?: вод сэдтазнтакдошз:: л суС1.;аг^!П:к:лл вода!я, залегш^чмч аа сарздодааэтх кзуб'лрэх под дном горл /5/,

В это*.: от;зо:;'оотя вадко расспотрзть пр/тщдяг:ггяьмуп есср'ол-•гость тектокзчаскоЕ а гпдуозрнюшпгскоЯ взягчоеггт глдрогоолох'з "гс:слх структур суш п пр-ггег.'чгд^х "асаой сигапов. Изеоство, гзльф ~ ;та?епкоЕзЗ село:! язлг.тггея чгс'ггга оусгд» ?„п„ п г.х язх прсслэтсаятся структур т'~»тер"коэ. В га гл эрг"д огп сур*! гл до::1'"! гаепла пй лгодой^яэтся г! хз:: би ероза:~;;:оя с'т^г"'^

дрем, ?«г^иссгнЛ с5«ои езчпо пкздехопп:;,' еосо! ?ет;гонт1'<?г1 куо в пг-хтгз.:: ;:с-:эр->А осч^оч^н г;оро.";! розпо

'¡у: с г с.о »х д.гость до полного ; мггллггггпл ч гогз^гсгзл^л от:;о:;т— ьтс елгпп /Л,П. Л;:с::пг:и 1974/, П.'шш слоог>": г::дрогослог:;чэспг": струглугп г'-'-тзрт/.пп а схваттс?.*Г. т-тг^дти :; гзггтонлчаспо^ от;:?---'

г; грппгпп гагте Л'У! лрогодчт лонтлг^глг^с^ стс:о7.7. В г-тсч слу"ап поте::1: субгатпа:.-'.;: лог;.

с;'0г:"грзЕаг:.:'"с;я са оу.п, пте •^•игдзгея а прэделзг. езгя^л " -тгеогого с::;:с:1а 15 .чэ дохо^т:' .'¡гг'. ого:::::?.. Р.ззгрусу:7:;рг:;~ гл:г г-гз.та;?' год га ¡-.'ллч"1? ^гтор'тиоп"" ехдегз з .¡:с.,

очссобсхв/эт рдпгггмо ^.глсь подаодяпз чгдю.тч - о-

вр-ззаппис- грозколшо дохиг;: , гсгг;;ег"м:13 >:э га.гчю го п гпзозоЗсгаи» о-глодветя.

Вопрос:! гзаггюдэЗсгзлл т: седтг-ткгаи^сглс;

год пл гтэ.гг^о до сп;с геп от''о:пг4т:;лг-::о зз р:.: о::.:. Ргд олугоггй сгг-ПОДТГЕ ЭДЯЗЯОЯК'П ЯрОГЭСС.''М, Т.О. ОТ.ГЗГПЭ 1?0.Т;;Д аз гд;ип!стн5 острая прч уплотпешп я даагггозо, вэдушуэ рои. па везх этапох -»ор-гаровапдя артезианских бассгИаоп. Однако «одолпроваю;^ ироцзсса хЧИЕптсдаошюа коисолздапта глкетстах пород, заполноквев В.А.Всо г.очеохзттм и В.И. показало, что прп роальгах зпячоших

походных пара'.-зтров распрздоленлз в глшисто'! тстз^.э

контролируется условиями иа ез верхней п язапеА грянацах. При атска рекаЕщза вляяпиа на распределение порозого давленая окагива ют прояпцяеггость глин и сглрость ях осадяопалошгояхэ. В роальяых условиях морэй :т океанов скорость ваколлегия глинистых осадгюв

обычно не превышает 10-3м/год, а лх проницаемость более 10~7гл/сут и может возрастать с глубиной, за счет формирования макро- и мезо-трецяноватостп при процессе литогенеза. В этих случаях по данным моделирования распределение порового давления в глинистой тсшда косит практически линейный характер и зависит от соотношения давлений на верхней и нижней границе глин. Учитывая, что гидростатическое давление в глинистой толще возрастает с глубиной и на ах подошве оно практически всегда больше, чем на кровле, преобладающим направлением движения отхикасщпхся при уплотнении глин седи— кентадаощшх субкаряшшх вод будет снизу вверх в материнаслй морской бассейн /В.Л. Всеволожский, В.И. Нянин/.

Следует отактить, что верхняя адсть разреза морских донках отложений представлена преимущественно глинистыми осадкам с аномально высокой влажностью и порястостхз /до 80-85^/ и соответст— веняо низкой плотностью /1,2-1,3 г/cí.;''/. Последующее изменение их физических свойств с глубиной обусловлена, главным образом, ком— прессяонкым /гр&витациошшц/ уплотнением. При этом сокращенна пористости п ьлоекосте глипистах пород наиболее интенсивно происходят в первые десяти! к сотки метров и постепенно затухает с глубл ной. Так, на первых 100 м глубины глдкы теряют болкпе порсвой вода, чем на дослодухздих 100 и; а прх погружении осадка до 300-500м пз него выделяется 70-80?-' всей первоначальной влагк. Зате:,! теши уплотке.'шя глас прогрессивно ааиеда/штся. Следовательно, сс:-:с-гс;а-ккв порпстостл к влазвостс глин с глубгкоЗ происходит по экспопон цаальвой завасзкостд. яра которой осковгше объезд пороках сед£_'зн тадаонных вод от;.сг,:ахтс;: ка первых этапах уплсткзкхя occsxa. я кос тупают ¡¡азах з катерипекп; бассейн. В цело:: ксыпресс^сц-хий tx»;r: уплотиокх:'' горах пород загасит ог их диалогического со стаза, а 5£Utss ос».'" -ззшк дззлеггся я xsíiispaiyíH па опроделсашх глубинах, которас л сво?> онордл ^хзхг.о-хизстесхле í: г-згззх. логш8С:ктй процсоси дг.агепооа я; J2rxy<i;ax5'-x осадка.

В яхол с-1?чйо горгакушзая ¿хльтгпл::^ седазЕтапхЗйДах к.: обуславливает пх постоякаув сеязь с мэрскхыз еодаь^;. всдгсбгзг швду уплопшсЕхклся осадкада в дорожа.' бассзхисм coxporczxaerc." солзобненси, в котором одредсдониая роль ппикадл-згаг даффузаа. Постояндкй ссшгсбг..еа г гарсххг.::

вода;,!;; !.;с:т,ег хззшгать ирг сср^хслеьлн:; углозхлх блдггтх üs.Típsaa-заца» этих coz е сходки;: хх сэлггг.г созтах. "-ti оянтой Суровых работ с сухха "гд^-ар-Ч-зллзги^зт", гегх.-г c:-j.z¿zr...

пройденные на океаническом дне вскршзала на глубинах до нескольких сот метров от поверхности дна воды, близкие как по обцей солености, так и по содерташш основных компонентов современно!! морской воде / 5 /.

Своеобразная и весьма интересная отличительная особенность субмармняых седиментациопЕых подземных вод - исключительное постоянство их химического состава. Если в субмарииных подземных во дах инфильтроционвого типа можно проследить изменение химического состава и минерализации как по площади, так я в разрезе, то в седиментационкых водах региональной гидрохимической зональнос-тз в общепринятом в гидрогеологии смысле, видимо, ¡ют. Эта весьма важная отличительная особенность субмаранкых седкмзктационкых вод /15, 21/.

Данные морского бурения свидетельствует о том, что сходство химического состава субкарнкких и морских вод наиболее отчетливо проявляется на участках о весьма низкой скоростью седиментации. В остальных районах глубоководных частей океанов нередко наблюдя ется заметное изменение содержания некоторых компонентой хишчес кого состава субмаришшх седиментациошшх вод. В этих случаях концентрация кальция обычно повышаемся, а магния и кагал - скижа ется с глубиной. Р. Макдафф я Дж. Гискес считает, что рзакция из менения /разрушения/ базальтов в глубоководных частях окешгачес-1сих впадин я в меньшей степени разрушение рассеянного вулканнчео кого материала и карбонатов в осадочных породах служат причиной увеличения растворенного кальция а уменьшения содержания магния в субмаришшх водах. Градиент изменения кальция в зависимости от глубины опробования изменяется в пределзх лоза Ейрового океана от 25 до I нмоль/100 м и в о се днем составляет 4 ммоль/ЮО м илп 160 мг/л на кахдаа 100 м / 15 /.

Наиболее интересными в гвдрсгвохимзческсм отнотацпз являются районы проявления современного подводного вулканизма в зонах срединных океанических хребтов, где происходит, видимо, основной поступление ювенилышх субмарянных вод. Здесь магма изливается на дао океана или до приближается к нему, вызывая мощный тепловой поток. Молодая океаническая кора здесь сильно трещиновата в результате процессов охлаждения, сжатия п растяжения. Морская во да насыщает трещиноватуо зону, охлаждает и разрушает магматическое тело. Этот процесс происходит прзкаряо по схемз: охлаадетто-

- растрескивание - проникновение вода - конвекция - охлаждение. Формирующиеся по такой схеме гидротермальные растворы р!фтовых зон обычно обогащены СХ^, 3Не, металлами и другими компонен томи. Температура этих растворов может быть близка к точке затвердения магмц /980°С/, однако у поверхности дна за счет процео сов перемешивания она обычно составляет Ю-30°С и лишь в отдель цых случаях достигает 350°С. При высоких температурах вода имеет низкую плотность и вязкость, что приводит к активной конвекции и повышенной способности проникновения в породы, растворе— кия и выщелачивания водовкецаючих пород. Обогащенные различными химическими элементами термальные газоводные флюиды служат ос— новкнм источником долииеталличесддх и других месторождений. Изо топяый состав углерода и гелия гидротермальных растворов нередко указывает на ювеиияьйосгь от::.: компонентов. Однако это ка да ет полного основания для заключения о гвенильности гидротермаль ных растворов как таковых. Флюида океанических р^фтовах зон представляют собой, видимо, смесь »ванильных и в основном мор— ских под, последние из которих за счет контакта с магмой приобретают повышенную температуру и своеобразный химический состав.

Таким образом, разработанная концептуальная модель водообмена суши и моря позволяет сформулировать следующие основные теоретические вывода, которые могут служить методической осяо— вой разработки региональных математических моделей формирования, распространения п миграции субмаринных подземных вод:

- генетически субмаринные воды подразделяются на ен$ильг{й ционные, седиментационаке и ювенилвные, Икфильтрационные воды распространены только в пределах шельфа к полностью разгружаются по мере их движения к континентальному склону. Седиментацион ные вода Т.орккрухлся практически повсеместно на дна морей и ок£ анов, однако доминируют в пределах лока Мирового океана. Юве-нильные вода проявляются в основном в зоне орединноокеанкческях хребтов и их роль в современном водном балансе Мирового океана крайне мала;

- преобладающим видом разгрузки субмаринных подземных вод является перетекание снизу вверх. При этом постоянное взаимодей ствие седиментационных и морских, вод за счет вертикального водо обмена вызывает их близкую минерализацию и сходный солевой состав /без дополнительных источников солей/ и обуславливает отсут

ствие региональной гидрохимической зональности;

- по условиям формирования и распростарнеиия различных типов субмаранкых вод в пределах дна океанов выделяются шельф, ло же и срединкоокеанические хребты, отличающиеся своеобразным гид родинамичёским и гидрохимическим режимом взаимодействия субка— ринных вод с подземными водами суки, горными породами и морскими водами;

- субмарянные вода служат основным агентом и средой миграции химических элементов земной норн. Учитывая более высокую ми нерализацию подземных вод по сравнению с речными, влияние субма ринного ионного стока на солевой баланс морей /особенно внутрен них/ может быть весьма существенным. Миграция химических элемзн тсв с субмаринными водаш наиболее рельефно проявляется в зопе срединноокеанических хребтов, где в результате конвекция морс— кой вода происходит активное выщелачивание молодых базальтов и обогащение термальных газоводных флюидов различными компонентами.-

2. МЕТОЛУ ОЦЕНКИ ПОДЗЕМНОГО СТОКА И ОШТИЯ СЕДИМШТАЩОНШХ ВОД В МОРЕ

В основе изучения и количественной оценки подземного стока в моря должны лежать надежные методы исследования, позволяющие обнаружить субмаранные выходы подземных вод и определить их рас ход. Эти метода достаточно четко могут быть разделены на две группы: I/ методы, основанные на количественном анализе условий формирования подземного стока в море в пределах водосборной и прежде всего прибрежной части суши и 2/ метода морских гидрогво логических исследований.

Методы, основанные на изучении водосборной площади, примыкающей к морю, предусматривает анализ геологических и гидрогеологических условий прибрежной части. Сюда относятся: гидродинамический метод расчета расхода потока /аналитическим путем и (.го делярованяем/, комплексный гндролого-гндрогеологнческяй метод а метод среднемноголетнего водного баланса областей питания под— земных вод,

Гидрогеодинаыический ыегод является основным при количественной оценке субкарянного подземного стока. На основе анализа геологоструктурных н гидрогеологических условий прабреызой чао-

ти артезианских бассейнов выделяются водоносные горизонты /комплексы/, сток которых направлен непосредственно в море, минуя речную сеть. По выделенным горизонтам строятся карты уровенной поверхности и водопроводакостя, отражающие общие закономерности формирования субмаринного подземного стока. Суммарная величина субыарияного стока на протяжении всей береговой линии моря опрй Является с помощь» основной расчетной зависимости Дарси по выд£ лепным лентам тока. Этот традиционный метод при всей его просто те дает возможность получить достаточно кадех£!ую величину под— земного стока в морс из каждого водоносного горизонта. При этом особое внимание следует уделять достоверности к репрогепгатнв— поста исходных гидрогеологических параметров и построенных на их основе гадрогеодикамнческих карт / 5 /.

Помимо суммарной величины субмлркнного подземного стока при детальных исследованиях болизоИ интерес представляет картина его распределения в пределах црибрегшой полосы ерш и моря. Основная разгрузка субыараяных вод происходит в пределах то& части шельфа, где пьезометрические уровни напорных водоносных горизонтов располагаются значительно выше уреза морской воды. Для выделения етой частя коря предложен способ, который позволл ет на осново соответствуввдс карт распределения напоров в водоносном горизонте построить пьезометрические профили по нескольким линиям тока. Затем эта профили продаеЕаются в пределы акватории моря, для чзго требуется найти функцию У = ^ А/. описи— ващую кх с достаточной точностью. Такую аппроксимации пьезомет рическнх краьнх различного вода ыохко осуществить по стандарт— ей срограгйгам на ЭВМ. '

Аппроксимирующую зависимость следует выбирать с тем условп ем, чтобы ее график: а/ как кояно меньше реагировал на случай— нке ошибка наблюдения; б/ о достаточной точность» определял закономерность изучаемого язвления внутри диапазона изменения значений х; в/ сохранял выявленную закономерность внутри фактического диапазона изменения х ¡к за его пределами.

Используя уравнения аппроксимирующих кривых, пьезометричес кие профили могут быть продолжены в пределы акватории до любой заданной отметки или максимального приближения к урезу морских вод, т.е. до границы зоны возможной разгрузки подземных вод путем перетекания. Этот способ позволяет построить достаточно обо

споваинул карту пьезометрической поверхности водоносного горизонта в пределах прибрежной полоси поря. Такие карты могут бить использовав 1 для определения величины перетекания подземных вод в пределах акватории методами математического моделировшшя пг

■Таким образом, рассмотрэиный выше метод позволяет на осяо-20 анализа и обработки материалов по динамике подзейшх вод артезианских бассейнов, прилегающих к ыорэ, достаточно обоснованно выделить область субмаршшой разгрузки напорных вод цпфильт-рационного типа. Следует, однако, подчеркнуть, что выделение п интерпретация этих областей должны бить тесно увязаны с геолого-структурныш! особенностями рассматриваемых регионов.

При наличии достаточных данных, характеразующи региональ— пые условия фильтрации подземных вод, для оценки подземного стока в моря применимы различные способа расчета и моделирования. Наиболее подходящим для такого рода расчетов следует считать методы оценки взаимосвязи водоносных горизонтов артезианских бас— сейнов. Эти методы позволяют при известном распределении по площади величнп напора и водопроводимости получить в каздсй расчетной точке горизонтальную и вертикальную составляющие подземного потока, т.е. дать количественную оценку перетекания подземных вод /10 /,

При этажнач расположении водоносных горизонтов /что в большинстве случаев отражает природную гидрогеологическую обстановку прибрежных районов/ процесс стационарной фильтрации с достаточ— ной точноотью можно описывать известными дифференциальвдкя уравнениями в частных производных с граничными условиями:

ЭВМ /I, 5/.

д

Т.

где H¡ - напор в i - том от поверхности земли горизонте, м;

T¿ - водопроводимость t - го горизонта, л^/сут; V/ -интенсивность питания кли расхода грунтовых вод через их свобод кую поверхность, м/сут; Q - интенсивность питания /разгрузки/ чераз подошву последнего расчетного горизонта, ы/сут; Gt - коэ ффицкент перетекания через разделяющий слабой рогащаешй слой, I/сут; jL, сд- usBecTirjo функция координат; Гц , - грана-ra; 1 к П рода i -го пласта; D - область фильтрации в плана.

Д:ш подучоякя устойчивого ревеппя необходимо сглатдвать по лк расаределекхя напоров к годонроьопжостх. В обау» случаз да: усграшвкя BOí'pecKocteL распрздслэкко ссг:овшгс касодтпс шракзт ров по расчетной области слодуе? задышать г впдз фувкдаоиальшк üubzciü.octoí., Одзако опродслэнпа пс>:;лю.\\з, описш>аиаего с доста точной точностью искевешю п^р;.:.^;:-'-^ ио расчетной области, соя рлхево с гзвестшмз трудности:.*... До сарсделзишх пределов сгла-гзлзанио полай исходных napay.osrws пропоходит при питорцоляцда. дапшас пх аамэрокий. Кро:..а '¿его, щя оедаша параметров в дне-— крзтном вида кэейходако стропиться к васлишему вагу сока, т.е. сгушгшш рагбшах областей фильтрации в тех «остах, где фугасцли Б/х,у/ и Т/х,у/ заведомо немонотонны /значительные ук— допи потока, резкая емзпа диалогического состава Еодовкещающих пород или их шдкоепт'. В связи с этпи маситаб раз бикса области фильтрации следует выбирать в соответствии с плотностью распределения экспериментальных точек /скватан/ с исходной информацией, а также с учетсм анализа наиболее слогилх участков геофильт рационных карт.

Рассматриваемая задача может быть ресека методами конечных разностей /ЬКР/ к конечных элементов /МКЭ/. Главное отличие ШЭ от МКР состоит в том, что разбивка области фильтрации осуществляется произвольными треугольниками, где расчетные узлы совпада ют с их вершинами. Такую разбивку следует производить по лентам тока водоносных горизонтов, что позволяет лучшим образом учитывать структуру фильтрационного потока. Кроме того, этот метод позволяет сгущать разбивку на участках с наиболее интересными и сложными условиями движения подземных вод, с тем чтобы выполнялась посылка о монотонности поведения функций исходных параметров. Однако МКЭ требует задания дополнительной информации о reo метрии сетки. Этот недостаток метода можно устранить путем ис—

пользования специальной программ автоматической разбавки расзе? ной области фильтрации и подготовки информации.

Применение таких численных методов, кок 1!КР и ЯЧЭ, отарпп-от широкие возможности при количественной оценке подземного стока в морп и практически ограничивается степенью изученности прпй р-злных территорий л достоверностью неходких гидрогеологичесзшх параметров /15/.

Комплексный гндролого-гидрогеологическиА метод состоит в том, что в пределах всей прибрежной зоны исследуемого бассейна моря путем генетического расчленения стока рэя за многолетний по рлод определяются среднемноголетето значения модулей подземного стока для основных водоносных горизонтов. Затем, используя метод аналогий, полученные значения модуле,! подземного стока распространяются на сходные по гидрогеологическим условиям участки прлб-рэянсД гены, сток с которгх направлен иепоерздетвонпо з г:оро, ми пул речную сеть. Путем умножения модуля подземного стока на соот вотствугзде плояддз прибреглой зога рассчитывается приток подзем пых вод п морз из зогм интенсивного водообмена. Описанный метод применим только для бассейнов с хорспо развитой речной езтыз. В этом случае оценивается не весь подземный сток в морэ, а только сток из зоны интенсивного водообмена, вкличакятй в основном прес кые подзешмо воды. Поэтому рассматриваемый метод целесообразно использовать совместно с другими, например, с методом ерзднокно-голетнего водного баланса или гидрогеодинагаческин методом.

Следует иметь в виду, что комплексный гидролого-гвдрогеоло-гический метод разработан и применяется правда всего для оценки подземного притока в реки. Поэтому, как неоднократно отмечалось автором совместно с И.С. Зекцером, использование названия этого метода применительно к количественной оценке подземного стока непосредственно в моря до известней степени является условные и предполагает, строго говоря, обязательное сочетание комплексного гидролого-гидрогеологического метода о методом аналогий /15/.

Метод средиемноголетнего водного баланса может быть использовав для оценки подземного стока в моря из глубоких артезиавс— кнх водоносных горизонтов, которые имеют четко выраженную область питания. Для области питания, составляют уравнение средие—• многолетнего водного баланса и по разности между осадками, испарением и речным отоком определяют величину глубокой инфильтрация,

т.е. ту часть осадков, которая расходуется па питаю» артезианских вод. Однако применение этого кэтода ограничено несколькими обстоятельствами. Во-первых, он пригоден для расчета расхода тех водоносных горизонтов, которые надежно изолированы водоупо-раш от выше- и нижележащих водоносных горизонтов, во-вторых, этот метод используется в случаях, когда оцениваемая величина глубокой инфильтрации превышает точность определения других сос тавдяацих уравнения водного баланса /осадки, испарение, речной сток/.

рассмотренные методы региональной количественной оценки подземного стока з кора позволяет с достаточной точностью определить как суммарную величину субкарпнного стока из всех расчет ¡пя водоносных горизонтов, тан и получить картину его распределения в прнбреикой части суш и моря с учетом взаимосвязи водоносных пластов. Полученные одни« ез методов величины подземного стока следует в дальнейшей проверять и контролировать другим мэ тодом расчета. Совместное использование методов позволяет получить наиболее надежные результаты.

Как уже отмечалось, важной составляющей водного баладса ко рей и океанов является поступление /разгрузка/ субмаринных седп ментационных поровых вод при литогенезе глинистых осадков. Метод расчета объемов отжимающихся поровых вод основан на анализе зависимости изменения пористости глин от глубины из залегания. Данные буровых работ как в пределах суши, так и в морях /глубоководное бурение/ показывают, что зависимость пористости глин от глубины может быть аппроксимирована экспоненциальной функцией. Иными словами основной обгем субмаринных поровых вод отжима ется при уплотнении глин в пределах первых сотен метров. Вели считать, что на глубинах до 250 м не происходит существенных па ианений «жпзралогического состава глин и они уплотняются только за счет потери поровых вод, то кожно записать

ЧО'п) - Уо (1-*°), тде Уо и V - объема глины до и после уплотнения, м3;

По и п - порлстость глипы до и после уплотнения. Объем отнимающихся субмаринных поровых вод / Ь/ / будет равен разности между Уо и V :

Отсюда следует, что для расчета объемов седнмептациоягагх поро-внх вод, поступащих в материнский морской бассейн при уплотнэ-ешя глинистых осадков, необходимо располагать давшая об объеме я пористости глш на расчетной глубине и их первоначальной по— рястостн. Эти даяяыэ обычно маяло получить нэ матарлалов глубоководного бурения.

3. ОЦЕНКА ПОДЗЕМНОГО СТОКА И ПОСТУПЛЕНИЯ СУБМАРИНШХ СЕДИМЕПТАЦЦОНШХ ЕОД В МИРОВОЙ ОКЕАН

Региональная оценка подземного стока в моря з океаны доля-на быть основана на количественного анализе условий формирования и дважешш подземных вод в прибрежных районах суш. Наиболее приемлемыми для эгах целей являются гидрогеодннштэскнэ катода расчета латерального потока подземных вод, а также комплексный гпдролого-гидроге алогический метод сценки региональных величия подземного стока в сочетании о методом аналогий. Однако недоста точная или весьма слабая изученность гидрогеологических условий прзбрэжных районов отдельных континентов существенно ограгсгтава ет, а нередко исключает использование гадрогеодинамяческих глето дов из-за отсутствия походных фильтрационных параметров. В связи с этим за оонову был принят комплексный гадролого-гидрогеоло гическнй метод. Он позволяет дать достаточно обоснованную рэгпо пальну» оценку подземного отока в Млровой океая по уже извест— гам удельным характеристикам подземного стока в регш из осиовпых водоносных комплексов зоны интенсивного водообьина. Подземный сток в моря я океаны оценивается с водосборных площадей, на дрз кируешх реками. Эти площади занимают определенные небольше участка речных долин л междурачий. Они приурочены к региональ— ной зоне разгрузки транзитного стока, формзрувдегося в пределах основных и местных облаотей питания подземных вод гидрогеологических структур, открытых в сторону моря. Иными словами, в этой прибрежной полосе условия формирования подаогаого стока зоны ня тенсивного водообмена площадей, дренируемых как реками, так и норем, во многом ядентичиы. Это дает основание распространять удельные характеристики подземного стока в реки на соседние ана логичные з геолого-гидрсгеологнческоы отношении районы, дрзкя— руеете иорем.

Детальные исследования а оценка подэеияого стока в отдель-

шв юря и к рупии с озера показывают, что основная часть подзеы-тх вод поступает в моря именно пз Бережней гидроданамячсской эо кы. Это связано с более активным водообменом в верхних водоносных горизонтах, благоприятными условиями их питания и, как правило, высокими значениями фильтрационных параметров. Вхспад глубоких водоносных горизонтов зон замедленного и весьма замедленного водообмена в общуи величину подземного стока в Кировой око ан незначителен. Движет« подземных вод в этих горизонтах весьма замедленное ц сроки водообмена здесь достигают сотен тысяч или миллионов лет. В связи с этш прл региональной оценке годовой величины подземного стока с суии в коря и океаны разгрузкой глубоких вод шшгах гвдродкнагстеских зон шжна пренебречь. Но в некоторых районах при изучена?: влияния подземного стока на геохимические процессы в докеыз: отложениях, роль спльноыинсршш зеванных подземных вод глубоких водоносных горизонтов суши следует принимать во внимание /2,7/.

Прежде чем приступить к расчетам яодэемпого стока в моря ж океаны с конкретных прибрежных водосборных площадей следует оце 1шть возможные масштабы этого природного процесса, что позволят определить обоснованность полученных гидролого-гидрогеологичес-ним методом величин. Теку» ориентировочную оценку мояно выпол— нить даумя путяг.и: определить общую величину подземного стока в Мировой океан по выбранным экспертным путем средним значениям гидрогеологических параметров или же получить некоторое количественное представление об этом процессе из обидах воднобалаисо— вах построений. В литературе известны лить единичные работы, посвящеяшэ изучению подземного стока в Мировой океан. Р.Гарре-льс к Фхгтккензн, исходя из общих соображений, оценивают величи ну разгрузгш подземных вод в моря примерно в 10% суммарного поверхностного стока. Первые попытки оценить этот процесс в глобальном масштабе с гидрогеологических позиций были сделаны Р. Нейсом. В первой работе Р.Нейс без каких-либо обоснований утверждает, что подземный сток в моря Земного шара составляет 1600 км3/год, шш прикаряо 4$ поверхностного стока, В следующей работе Р.Нейс снижает это значение в 7 раз /до 230 кмз/г0д/ и приводит некоторое обоснование расчетов. Однако данные Нейса нельзя рассматривать как достаточно обоснованные /5,15/.

Выполненные автором совместно с И.О. Зекцароы ориентировок

газ расчета подземного стока в Мировой окзап гадродгшш.ячссктл »лзтодом праведен в работе "topacoiî водяыа баланс" и сос-газллгт 2200 ям3/год. Расчеты водного баланса, проведенные для тэррито рли СССР, показали, что величина подземного стока в моря, oicpjr яавщие СССР, составляет около 300 ш3/год. Экстраполируя зтп данные на зеккой шар пропорционально соотношения стока, можно предположить, что общая величина подземного стока в Мировой океан составит около 2500 км3, т.е. величину, близкуи к приведенной ранее /3,5/.

Представляет известный интерес сопоставление характерно— тик подземного стока в Мировой океан с данными их расчета з не которые моря и крупные озера. Несмотря на то, что эти моря и озера находятся в различных климатических и геолого-гидрогеоло гяческих условиях, величина подземного стока непосредственно з коре ила озеро в процентах от притока речных вод колеблется в небольших пределах и составляет в среднем 2-3%. Если принять такое не соотношение характерным и для Мирового океана, то no^j земный сток составит около 1000 юдэ/год. Однако эта величина может рассматриваться только как нижний предел подобных оценок, поскольку формирование подземного стока в Мировой океан происходит со значительно больней площади и охватывает практически весь гидрогеологический разрез суши.

Ташш образом, ориентировочные оценки подземного стока о суш в Мировой океан показывает, что он находится в пределах от 1000 до 2500 югУгод. При всей условности приведенных величин они, видимо, правильно отражает масштаб явления.

Применение комплексного гидролого-гпдрогеологичеокого метода позволяет получить более обоснованные величины подземного стока в моря и океаны по. отдельным водосборнш площадям всей прибрежной части континентов и крупных островов. Вся прибрел:— ная часть суши была разбита на отдельные водосборные площади -расчетные участки, сток о которых направлен в моря, минуя речную сеть. Гранады подземных водосборов, сток с которых направлен непосредственно в море, в практике гидрогеологических расчетов обычно определяется по картам уровенной поверхности подземных вод. Однако для большей части прибрежной терраторая морей и океанов такие карта отсутствует. В то же время известно, что водораздела повархноотных вод и подземных вод зоны ннтен— сивкого водообмена в больпннстве случаев совпадают. В свяаа о

этим площади водосборов подземного стока в моря определялись каш по национальным гидрогеологическим картам и уточнялись по гипсометрической карте Мира масштаба I : 2 500 ООО. Всего было выделено 480 расчетных участков. Модули подземного стока для расчетных участков снимались с изданных карт подземного стока отдельных континентов, территории СССР и некоторых европейских стран, а также с подготовленной в ИБП АН СССР к изданию карты гидрогеологических условий и подзешого стока Мира /9,15,22/. По каждому участку рассчитывалась ко только общая величина при тока подземшх вод в КдрошЙ океан, но и удельные показатели -кодуль подземного стока кепосродствопно в море с I ¡сы2 водос— борной площади суши и линейнкй расход подземных вод на 1 юл бо раговоЁ линии. Это позволило сопоставить копкраткые участка между собой, связать велпчшш подземного стока с различным природными факторами и шявиг7> ойдио закономерности формирования этого процесса. Результата расчетов, сведенные по отдельным океанам, континента;,; и острогай представлены в таблице I. Та— ш образом, общая величина подземного стока в Мировой океан, рассчитанная гвдролого-гвдрогеологвческим методом, составляет около 2400 кгл3/год, в тоы числе подземный сток с континентов -1485 км3/год, а с крупных островов - 915 кы3/год. Столь значительная величина, подземного стопа в океаны с островов - более трети от общей величины субмаринного подземного стока - кокет быть объяснена рядом причин. Прекде всего, наиболее крупные океанические острова /Новая Гвинея, Ява, Суматра, Сахалин, Мадагаскар, о-ва Взст-Индаи и др./ расположены в тропических и гуывдных районах Земли, где болызое количество атмосферных осадков создает благоприятные условия питания вод. Кроме того, гористый рельеф, высокие фильтрационные свойства трешнощ тых скальных пород и терригенных образований, слабо развитая речная сеть обуславливают формирование значительного субмаринного подземного стока.

Сравнение общей величины подземного стока в Мировой океан, расчитанаой двумя методами - гидродинамическим /2200 км3-/?од/ и гидролого-гидрогеологическим /2400 ю^/год/ показывает их весьма незначительное расхождение. Это свидетельствует о доста точной надежности полученной величины подземного стока в Мировой океан, которая должна учитываться при исследова!шях мирово

Таблица I

Подземный сток о континентов и крупных островов

Океаны, кон- Водный сток Иоппый сток

тиненты п Модуль-, Расход. Общая Модуль, Расход. Обгдя

острова д/о-кгг тыо.м / вели- т/год- тас.т/ велнчи

! 1 сут-та ку2 год-км на, млп.т/

год год

I 2 3 4 к 5 6 7

Тихий

Австралия 1,1 4,6 7,1 24,9 1,2 5,0

Азия 4.8 27,2 254,3 38,2 6,5 165,2

Северная 124,6

Америка 5,4 31,9 £0,1 2,4 33,7

йшая

Америка 11,5 58,7 199,6 64,1 3,3 35,5

Крупные 13,0

острова 51,0 714,7 159,8 7,3 278,1

Всего 1Е00.3 520,5

Атлантический

Африка 3,9 40,4 208,7 99,9 12,0 169,2

Европа 4,2 15,4 71,2 47,8 2,0 25,8

Северная

Лмзрпка 4,6 31,9 219,4 74,6 6,0 112,2

Шгая

Америка 3,0 28,2 185,3 40,2 3,3 77,7

Крупные 4,4 12,0

острова 77,7 75,0 2,4 42,9

Средиземное

море

Африка 0,4 3,1 5,1 24,4 2,2 9,9

Азия 2,4 7,0 8,3 по,з 3,6 11,9

Европа 4,0 10,9 33,9 63,4 2,1 18,4

Крупные

острова 2,8 8,1 5,7 34,9 1,2 2,3

Всего 815,3 470,3

Индийский

Австралия 0,2 3,7 16,4 20,4 5,5 66,7

Африка 0,6 5,1 22,1 38,7 4,1 49,0

Азия 1,7 10,7 65,3 97,2 7Д 119,2

I 2 П 3 4 5 6 7

Крупные 5,1

острова 27,7 115,6 84,7 5,3 60,6

Всего 219,4 295,5

Северный

Ледовитой

Европа 5,в 17,8 47,5 26,6 1.0 7,2

Всего по

а емиому кару 2382,5 1293,5

го водного баланса.

Мировой океан, окраинные и внутренние моря являются основным Оазисом дренирования поверхностного и подземного стока. В связи с этим их солевой баланс формируется под воздействием выноса солей речными и подземными водами. Из этих двух основных источников поступления растворенных веществ в моря достаточно изучен и легко определяется ионный речной сток. Оценка влияния ионного подземного стока осложнялась отсутствием до недавнего времени данных о региональном подземном стоке непосредственно в моря. Рассчитанные нами значения подземного стока в моря и Миро вой океан позволили количественно оценить ионный подземный сток, выяснить основные закономерности его формирования н роль в осле вой балансе Корей /6,14,16/.

Вынос растворенных веществ с подземным стоком является одним из наиболее важных процессов миграция химических элементов в земной коре. По данным Ф.А. Макаренко и В.П. Зверева, ежегодно на территории СССР подземным стоком перераспределяется около 280 ьиш.т растворенных веществ, в то время как поверхностным стоком выносится в среднем 161 ылн.т. Установлено, что подзем— вый сток непосредственно в моря /минуя речную сеть/ по отноше— то к общему речному стоку незначителен я обычно не превшает первых процентов. В то же время роль ионного подземного стока в солевой балансе внутренних морей существенна и достигает десятков процентов по сравнению о привнооом солей реками.

В распределении водного и ионного подземного стока в моря проявляется общая вертикальная гидродинамическая и гндрохишгчес к&я зональность подземных вод, которая обусловливает увеличение

суммарного выноса солей с глубиной, несмотря на общее снижение модуля подземного стока. Это объясняется значительно большей минерализацией подземных вод глубоких водоносных горизонтов по сравнению о водами верхних горизонтов. Такая общая закономер— ность иногда нарушается за счет влияния местных гидрогеологичес ких условий, связанных с широким развитием карстусдихся пород, процессам континентального засоления и распространением солености отложений. Следует отметить, что роль ионного подземного стока в формировании солевого реяима морей может существенно возрастать при снижении общего речного стока за счет естест венных факторов и в результате деятельности человека.

Расчеты ионного подземного стока в Мировой океан проводились по тем же расчетным водосборным участкам, по которым опре делились значения водного стока. • Значения минерализации подзем ных вод зоны интенсивного водообмена брались из опубликованных отечественных и зарубежных работ. При этом за расчетное принималось среднее значение минерализации из всех ииеицихся данных по химическим анализа!« подземных вод для каждого участка. Кроме суммарного значения ионного стока для каждого участка определялись модуль и линейный расход лонного подземного стока. Это дало возможность сопоставить роль различных участков в солевом выносе и выявить основные закономерности этого процесса /14,15/.

Суммарный вынос солей с подземными водами в Мировой океан достигает 1300 млн.т/год, что составляет 52$ поступления солей с речным стоком - 2480 млн.т/год? Соотношение выноса солей с подземными и речными водами по континентам приведено в таблице 2.

Распределение расчетной минерализации подземных вод по всем выделенным водосборным площадям свидетельствует о том, что в подавлявшем числе случаев она колеблется около I г/л и только в единичных случаях достигает 4-6 г/л. Высокие значения минерализации подземных вод /15-40 г/л/ характерны только для отдельных районов Африки и Австралии. При указанных выше знача няях общего водного и суммарного ионного субмаршшого подзеыно х

В суммарном значении поиного речного стока не учтен выпоо солей с речными водами с крупных островов.

го стока срздзяя шнерализацся разгрукавдахсл в коря подземных вод на превышает 0,6 г/л /табл. 2/, что также свидетельствует о надежности выполненных расчетов и реальности подученных значений.

Таблица 2

Соотношение ионного речного и подземного стока по континентам

Континент

Ионный речной стск, илн.т

Средняя минерализация речных вод, г/л

Ионный подземный

с toe,

ылн.т

Средняя минерализация под. земных вод, г/л

Европа 240 0,077 60 0,4

Азия 850 0,056 296 0,9

¿фрака 310 0,072 228 1.0

Северная Акэржа 410 0,069 143 0,4

Шпая Амзрииа 550 0,053 ИЗ 0,3

Австралия /ваичая

острова- Га сиашш. 120 0,030 199 0,5

Новув Зеландии е -

Новую Гепнзп/

Всего по Земвацу

пару 2480 0,063 1045 0,6

% речного ионного

стока 42

Проведенные расчеты свидетельствует о той, что субыарлн— цая разгрузка пэдзешшх вод может оказывать существенное влияние на солевой и гидробиологический режим морей н океанов, про цессы биогенного осадко накопления a формирование месторождений полезных ископаешх. Установленная существенная роль поступления солей о подземными водами в Каровой океан /52Í привноса со лей реками/ вносит коренные изменения в сложившееся представле шш о том, что первичная биодродужщл океанов а морей и масшта бы биогенного осадконакоолекая лимитируются поступлением солей только о рочшш стоком /15,23/.

При образовании осадочных пород на дне морей и океанов форсируется больше количество субиаранных седиментацаондах по

рових вод, которне при уплотнении осадков отжимаются назад в материнский бассейн. Для расчета количества отжимагдихся суб нарпнннх седшентационных вод по приведенной в разделе 2 методике необходимо располагать данными об изменении пористости при уплотнения глинистых осадков. Эти дашше били получены из материалов первичных отчетов по Проекту глубоководного бурения. Всего било рассмотрено свыше 300 скважин, пробуренных в Атлантическом, Тихон, Индийском океанах и окраинных ко рлх. Помимо пористости анализировались литологический состав и мощность осадочных пород.

Анализ данных глубоководного бурения показывает, что по рпстссть сагах молодых осадочных илов в верхней части лзтоло гяческого разреза обычно составляет 0,8-0,7, реже 0,6. По из рз погружения осадков до глубины в среднем 200 м происходит постепенное сокращение их пористости до 0,4. При этем литоло гнчески С!гп представлены в основном глинистыми илами различного состава и плотности. Начиная с глубины 200-250 м, проис ходит более резкое, иногда скачкообразное, изменение пористо стн до 0,30-0,25. Это свидетельствует об изменении физичес— ких свойств осадочных пород, в составе которых с этих глубин начинают преобладать аргиллиты и известняки. Пористость этих литнфицированных пород определяется в основном их трещинова-тостью. Стратиграфически верхняя часть разреза, сложенная рыхлыми глинистыми осадками, охватывает плейстоцен, шшоцея а миоцен, т.е. возраст этих отложений 20-25 шхн» лет.

Региональная оценка количества отжимающихся субглрзнных содимзнтацрошшх вод выполнена для верхней части разреза код яоетью до 200-250 м. Это обусловлено следуюцими пргшвз!ля. Во-первых, основная задача данных исследований - оценить мае птабы этого процесса, дать картину распределения полученпых величин в пределах Мирового океана и выявить основные законо мерности. Во-вторых, верхняя часть разреза пройдена практи— чески всеш скважинами глубоководного бурения и пал более под но изучена сейсмическими исследованиями, что позволяет с большим основанием интерполировать п экстраполировать давнав по скважинам по плопадз океана с учетом геоморфологического а геологотектонического строения его дна. В результате аяает за имеющихся материалов и проведенных расчетов получены

удельные величины отжатая субмаринных седяментацноншх вод при уплотнении каждого кубометра глинистых осадков при известном распределении пористости на глубинах до 250 ы. Эти величины ид меняется от 0,2-0,3 хю6 до 2 ХЮ6, реже 3 х ю6 м5с I кы2 площади океана. Характер их распределения в пределах Мирового океана отражен иа Карте-схеме отжатая субмаринных седименташ-ошшх поровых вод в масштабе I: 50 ООО ООО, где наряду о мощностью осадочных пород показано площадное изменение удельных величин откатил. Ка основании этой Карты была проведет региональная оценка количества отжимающихся седошептадаошшх вод в пределах Тихого, Индийского, Атлантического океанов и Мирового океана в целом /табл.3/.

Сушарноо количество отжимающихся субмаринных седимента— тонких вод в пределах расчетной площади Мирового океана 283 шн.км2 и средней мощности уплотняющихся осадков 150-200 ы сос тавляет примерно 35 х 10б юл3 или 0,37 х Ю23 г. Возникает воп рос: насколько полученная величина соответствует масштабам из£ чаемого процесса? Для ответа на него сопоставим полученное зна чекие с уке известными из литературы суммарными оценками масс вода, выделяоднмася из осадочных пород океанов при их литогено зе. Наиболее обоснованной в этом отношении паи представляется величина, полученная П.П. Тимофеевым, В.Н. Холодовым и В.П. Зверевым /1988/, которая составляет 0,41 х Ю23г п хорошо согласуется с праведавной выше. Кроме того, масштабы изучаемого процесса могут быть определены из экспертной оценки суммарных шсс воды,. выделящнхся из осадочных пород океанов, исходя из следуидих представлений. Площадь Мирового океана 360 х Ю^ки2, средняя скорость осадкоаакопления 0,01 щ/год, плотность молодух глинистых осадков 1,2 г/сы3. В этом случае суммарная масса отлагающихся за год осадков составит 4,3 х Ю^^г. Есла принять первоначальную пористость осадков 0,7 и за 20 шш»лот она уменьшается вдвое, то суммарная масса выделявшихся при уплотш сши субмаринных седамаитациошшх вод достигнет 0,38 х Ю23 г, что также согласуется с полученной наш; величиной. Представляет также интерес соотношение скоростей захоронения субмаринных свднкейтацнонных вод и последующего их отжатая при уплотнении осадков. Из приведенных выша значений суммарной кассы отлагаю-

3-4

итасся осадков и их пористости видно, что скорость захоронения сода/енташонгад вод в среднем составляет 3 • 10*° г/год, годовал ко величина их отнятия - Т,8-Ю15г/год.Иннг.«1 слопаш, более 60^5 фор'.пфусщихся с осадкани порока вод поступает назад в мате рчнекий морской бассейн из верхней зоны разреза /200-250 ?*/. Следует ответить, что приведенные цифр! являются ориентировочны г,;\ п :гагут варьировать в различиях частях Мирового океана в са-евснгости от скорости ссадконакоплеття и интенсивности уплотне-Е-пя морских осадков. Однако приведенные величины являются вполне рсалъвшяг и правильно отражают кзештайи изучаемого явления и г.огут бить исиолкзовиы при исследованиях водного баланса н roo лспческс'1 история океанов.

Таблица 3

Отгатао- суб?.арзшшх селите ктшяотшх вод на дне [fiipororo океана

0::оая

Расчетная)Удельная во- {Расчетная площадь, ¡личина отап- ¡мощность 2 ¡raí субмарин- ¡отле.т.енпй, ¡инх седамеи-¡таииошшх вод,

Iх JO6'/«

MJU1.

м

Суммарная геля-чина отлатия субмарпниюс седимоптацнол-

tea 24,9 0,5 НО 800

52,4. 0,5-1 170 6700

53,4" 1-2 160 12800

Всего 130,7 20300

Индийский 25,2 0,5 140 1100

23,2 0,5-1 170 2900

18,3 1-2 130 3500

Всего 66,7 7500

Атлантический 57,3 0,5 150 2600

12,7 0,5-1 200 1900

15,6 1-2 160 3700

Всего 85,6 8200

4. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПОДЗЕМНОГО СТОКА В МОРЯ И ОТ5ЕАТИЯ СУНЛАРШНЫХ СЕДИЫЕНТАШОННЫХ ВОД

Полученные удельные характеристики подземного стока в отдельные коря и океаны даст возможность проанализировать и срав цать особенности его формирования в различных физико-геогрсф;-ческкх и структурно-гидрогеологических условиях. Анализ уоло— вай формирования суС:,:ар;:икого стока проводится по континентам. Это дает возможность рассматривать каждый континент как единый магарегион формирования подзешого стока, где особенности расп ределения суммарных и удельных величин субмаринного стока позволяют выявить закономерности его формирования в региональном и глобальном масштабах.

Распределение значений подземного стока в Тихий и Нядий— ский океаны с территории Азии и близлежащих островов показывает, что они минимальны в субарктических районах, постепенно увеличиваются в умеренной зоне, резко возрастают во влажных субтропиках и тропиках, а затем опять снижаются в полуаредных и аридных районах Ближнего Востока. Следовательно, климатический фактор оказывает основное влияние' на условия формирования субмаринного подземного стока и определяет его зависимость на континентальном уровне и в глобальном масштаба от общей широтной физико-географической зональности. На этот общий фон распределения подземного стока в шре накладывается влияние мест— шх факторов п природных особенностей прибрежных территорий, которые приводят к значительному колебанию удельных значений субмаринного стока в пределах одной климатической зоны. Сущаст веияое влияние структурно-гидрогеологических 8 гидродинамических особенностей на условия формирования подземного стока в но ря отчетливо проявляется при сопоставлении удельных характерно так стока равнинных и гористых водосборных площадей, находящих са в одних климатических условиях /9,11,15/.

Ярким примером влияния горных сооружений на условие форма рования субмаринного подземного стока служат гористые водосбор нив шгсэдздн Иго-Восточной Азии. Здесь выделяется несколько гтщ рогеалогических массивов и сравнительно мелкюс артезианских ст руктур. Модуль субмаринного подземного стока доотигает 6л/сек-•км2, а расход подземного потока ва I км береговой линии колеб-

летел от 30 до 60 тыс.^/сут. Экранирующее влияние горных хребтов на атмосферный влагоперенос, высокое количество атмосферных осадков /свыше 2000-2500 !®/год/ и.сравнительно низкая испаряемость /700-1200 мм/год/ создают в этих субтропических и тропи— ческих горных районах весьма благоприятные условия для питания подземных вод. Подземные воды связаны в основном с хороио про mi цаемыми эффузивно-осадочными породами неоген-четвертичного и ре же мезозойского возраста. По долинам крупных рек водоносные горизонты приурочены к водообилышм аллювиальным четвертичным образованиям, мощность которых достигает 300 м. Весы,а благопрлят ные условия питания и хорошая прогатость пород обуславливают низкул минерализацию подземных вод, которая почти повсеместно в пределах этого крупного региона не превышает I г/л. Модуль ионного подземного стока в зависимости от водообалыюсти водовкэ— ¡дающих. пород и интенсивности субмаратгсИ разгрузки подземных вод колеблется от 80 до 180 т/год . км^, а удельный вынос солей на I км береговой ляшш изменяется от 8 до 15 тыс.т/год /20/.

Исключительно благоприятные условия формирования подземного стока наблюдаются на островах Вго-Восточной Азии. Постоянное влияние муссонов Тихого и Индийского океанов в этой тропической . зоне приводит к почти круглогодичному увлажнении островов. Здесь в среднем выпадает 2000-3000 мм/год осадков, а на наветренных склонах гористых побережий о-вов Филиппин и Индонезия их коли— чество иногда достигает 4000-5000 вд/год. Низкая испаряемость /до 1000 им/год/ при такой величине осадкоз приводит к интенсив ному поверхностному и подземному стоку. Величины последнего изменяется здесь от 4-6 до II—15 д/сек.км2, достигая на о-ве Мап-данао 33 л/сек . км2. Интенсивный подземный сток в Тихий л Ин— дийский океаны с о-вов Лусон, Минданао в Ява обусловлен не толь ко высоким увлажнением их гористых территорий, но и широким pao пространешем здесь легкопронвцаекых закарстованпых карбонатных пород и трещиноватых вулканогенных образований, а также слабым дренирующим воздействием небольших речных долин. В то же про мл преобладание равнинных территорий с хорошо развитой эрозионной сетью в пределах крупных островов /Калимантан, Суматра/ и широкое распространение здесь менее проницаемых терригенннх песча— но-гликистых образований приводит при той же структуре водного баланса к снижению модуля субмаринного подземного стока до

4 л/сек . км^ и менее. Вынос солей с островов Юго-Вооточной Азии /117 млн.т/год/ обусловлен превде всего интенсивным суб-маринным стоком слабошшерализованных подземных вод из верхней части хорошо проницаемых неоген-четвертичных отложений. Незначительная водосборная площадь островов и интенсивный до|$ земный сток обеспечивают высокие модули ионного стока, которые на некоторых островах достигают 200-300 т/год.км2 /8,21/.

В аридных районах Азии маломощные потоки грунтовых вод расходуются в основном на испарение и не фэрмируют субыарин-ный сток, и только подруеловые потоки немногих водотоков иног да разгружаются непосредственно в море. Поэтому основную, весьма значительную часть подземного стока /до 0,1 л/сек-км2/ здесь составляет региональный сток напорных подземных вод, приуроченных к карбонатным и осадочно-вулзсаногеншш образованиям развитых здесь артезианских бассейнов различного порядка. Отличительной особенностью этих артезианских структур является наличие в их разрезе соленосных пород. Средняя минерализация подземных вод постепенно возрастает с востока на запад от 2-3 г/л (Индакий артезианский бассейн )до.40 г/л (Красномо^ ский артезианский бассейн). В связи .о этим ионный подземный сток увеличивается в этом же направлении от 10 до 55 млн.т/ год/15,21/.

Подземный сток в океаны и моря с болшей части территории Африки довольно незначительный, что связано прежде всего о жарким засушливым климатом многих прибрежных районов этого континента. Минимальными модулями субмаринного подземного сто ка характеризуется побережья Красного моря, п-ова Сомали, Западной Сахары и пустыни Нашб. Эти районы отличаются весьма неблагоприятными климатическими условиями питания подземных вод. Грунтовый сток здесь почти полностью отсутствует. В результате субыаринная разгрузка подземных вод почти целиком формируется за счет напорных вод глубоких горизонтов. Региональные области питания артезианских водоносных горизонтов находятся обычно вдали от побережий. На своем пути к океану большая часть артезианского стока расходуется за счет процессов естественной а искусственной разгрузки /21,24/.

, Особо следует остановиться на формирования субмаринного вонного стока в Красное море. В тектоническом отношении этот

район расположен в рифтовой зоне, борта которой представляют систему грабенов различного заложения и возраста. Грабены выполнены в основном осадочными породами /известняки, песчаники, глины, мергели/ с широким распространением эвапоритов. Основные тектонические элемента районов продолжают свое активное развитие в настоящее время, о чем свидетельствуют повышенные значения теплового потока, проявления вулканизма и высокая сейсмичность. В связи с этим здесь наблюдаются выходы на поверхность термальных вод пошпеяной минерализации, основная разгрузка которых происходит во впадинах Красного моря. Такое сочетание природных условий делает этот район уникальным и весьма интересным в гидрогеологическом отношении. Вопросам происхождения термальных рассолов Красноморского рифта посвящена обширная литература. Исследования многих авторов подтверждают наиболее распространенную точку зрения, что высокого; нералнзовашше термальные воды имеют инфильтрационное происхождение. На это, в частности, указывают сформировавшиеся в пределах суки площадная и вертикальная гидрохимические зональ ности: по мере приближения к береговой линии Красного моря и вниз по разрезу минерализация подземных вод возрастает от 4-7 до 30-50 г/л и от 4 до 380 г/л соответственно. Неблагопри ятные условия питания обуславливают весьма незначительный модуль субмаринного подземного стока. Вместе с тем высокая мппе рэлязация подземных вод вызывает существенный ионный сток -22 млн.т/год при модуле до 150 т/год.км2 /15,23/.

Наибольшие величины субмаринного подземного стока о территории Африки наблюдаются на побережье Гвинейского залива /Нигерийский артезианский бассейн/, где модули достигают 13 л/с.км2. В этих тропических районах высокого увлажнения ко личество осадков достигает 3000-4000 мм/год, а испаряемость обычно не превышает II00-I200 мм/год. Это приводит к формированию весьма значительного подземного стока, чему способствует широкое развитие хорошо проницаемых песчаных почв я рогули руюцее влияние вечнозеленых тропических лесов. Водоносвне горизонты в песках, песчаниках и известняках неоген-четвертачно го, палеогенового и мелового возраста отличаются высокой водо обильностью /удельные дебита скважин до 8 я/о/. Минерализация вод не превышает 0,6 г/л. На общем фона низких величин подзем

кого стока с территории Африки в Индийский океан и на большей части побережья Атлантического океана район Гвинейского залива резко выделяется весьма интенсивным субкарннным подземным стоком. Если обдал величина субмаринного подземного стока с Африканского континента достигает 236 км3/год, то с побережья Гвинейского залива ежегодно стекает 170 км3, а расход подземного потока на I км береговой линии колеблется от 60 до 100 тыс. км3/сут. Суммарная величина ионного стока здесь составляет 85 млн.т/год, а его модули изменяются от 160 до 180 т/год. га.!2. Этот район расположен во влажной тропической зоне, которая пов семестно отличается высоким подземным стоком в Мировой океан. Однако столь значительные-величины субмаринного подземного сто ка позволяет рассматривать этот регион как уникальный в масшта бах всей Земли.

Особо следует остановиться на условиях формирования подземного стока в Средиземное море. Субмаринный подземный сток в него формируется в пределах прибрежных районов трех континентов и внутреннее положение этого моря позволяет сопоставить ва личину субмаринной разгрузки подземных вод о другими приходными статьями водного баланса. Среди элементов водного баланса основная роль принадлежит испарению с водной поверхности /3200 км3/год/ и водообмену через проливы с Атлантическим-океа ком и Черным морем. Годовая величина испарения значительно пре вышает атмосферные осадки /980 км3/год/ и речной сток /280 км3/ год/, что приводит к дефициту в "пресном" бюджете вод ка протя жении всего года. Некошенсированность испарения вызывает снижение уровня Средиземного моря, что пр!водит к постоянному при току морских вод из соседних бассейнов. Однако в существующих воднобалансовых построениях абсолютно не учитывалась роль подземного стока. Б то же время известно, что в Средиземном морс процессы субмаринной разгрузки подземных еод развиты весьма ин тенсивно. Здесь наблюдается множество сосредоточенных выходов подземных вод ка дне моря, образующих субмаринные источники со значительным дебитом. По количеству таких источников Средиземное море является, пожалуй, уникальным морским бассейном. Общая величина подземного стока в Средиземное море достигает поч ти 53 км3/год, что составляет около 20% от речного стока /16/.

Основная часть подземного стока в Средиземное море формируется в пределах европейского континента. Это связано о благо

пряятшия кллматлческигя, орографическими к геодаго-гидрзгеало-гическими условиями. Количество с сад:; с-в здесь нередко превышает 1000 ет/год. Максимум ш приходится на , что споссйптпуст более активному оттаяли подземных вод. ГорпстаЗ рэлъер побзрз-ззй оказывает знранируяг;ее влияние на атг.ссфзряуз цпр:суляцга и способствует большему увлажнению лрпбрегзнх районов. Но основным фактором, газнвагщпн интенсивный подзеглай сток, является сироксе развитие карста. Карстовне пустота потлозаст ссадкн и поверхностные воды п нередко выводят их кепссрздстзеяно з море. Дебита субгларпшпиг карстовых источников зостггаят 10-15 и3/с. 3 связи с зтитл г.одулл субиаринпого подзет.:яого стека составляет 5-0 л/с-7Z.?-, возрастая в района Хнкарсклх гор почти до 13л/с• г /19,25/.

ПодзешпЗ стсз в Атлантическая: екзая с территории Езрзпа зоотесэянэ угэнхсается с ста на север от 4,5 д/сек-яи? в прпб-рггаз paîicssz Пзргязйсксго пслусстрсла до 2,5-3 л/сек-кп~ с по бэрезьл Балтийского глерп. Здесь су^есггенясе влиппие ка усгагая форярогаягл -т распределения субмзринзогс дедзехного стела o:ta-зазагт релгефЕэ особенности зодссборзпз площадей. Равндннд-з территории на северо-западе хсгптшеята хергго дрэязщЕтез крутт-пйст ре^зюз дсяззггл, и только негначптэдхпая часть яодзеглого стогл. разгружается кепоерздеттешто з порз. В прэд-злах ~з гогпг-rjs ПдрепэНекого пелуосгрки задзяясгая гогдс-сглагта

г ai сбдзсга з гддрсгэслоглчесипе "зссшл, з дрздолгк ::этоагх -едззтгае 2одн связана з ссдовяся с ос.тдсгггп пагео^с:': :ci'7tï. ~.дк:сд2? встссгидзшеа дл.тявтся пезглел

" _ _ ^ ^ , , о

. . • ••••.- :":;i::fcr'; гго"е:шсгэ стс::а с !Ьтгз'_:::С::::-сго п^—оеггаг-г .•■птадд-тст т/гаг. Лютея сзпоплзя -деть /до 0,3 г„-пт,г/

T;'.:ïC7:a.T-i:i ггэг^д ~г:плз-

тггт^з тгг-ге^пгзв: емдглз. ^гготгщзегтг. стсль С.-дгсз-тяг::с:

природных фаг.торов поводит к аномально высоким значениям суб-каринного подземного стока /6,5 - 11,5 л/с • км2/, на характер нш для этой переходной зоны от умеренного к субарктическому поясу. Региональное распространение в этом районе имеет водоносный горизонт, связанный с трещиноватой зоной кетаиорфичес-ких пород архей-протерозойского возраста. Экзогенная трещинова тость этих пород в значительной степени усиливается в зонах многочисленных тектонических нарушений, глубина заложения кото рих варьирует в широких пределах. Существенное гвдрогеологичео кое значение здесь также имеют различные по фор:;е тектонические и эрозионные понижения, выполненные флювиогляцаалышми и ледниковыми образованиями мощностью до 100 м, с которыми обычно связаны крупные скопления подземных вод. Суммарная величина ионного стока составляет 9 шш.т/год, а его модуль sa счет интенсивного субу.аркцного стока достигает 60 т/год.км2 /22,25/.

Следует особо остановиться на условиях формирования суб-маринкого подземного стока с островов Великобритании и Ирландки. Субмаринные источники здесь известил с древности. Они евя заны, как правило, с водоносными комплекса!,а закарстовашшх ::s взстняков. Подземные води в пределах островов приурочены ко всей толще отдалений от четвертичного до докембрийского возрал та. Но шзкко кзвестиякн юрского, мелового и каменноугольного возраста повсеместно оглачаотся высокой водообшшюстью и формируют значительный•субмаршшнй сток, модули которого прагыаавт о л/с-км2. Так, по оценкам аагшИсккх. специалистов в иго-восточном Кенте на участке от Дувра до Фолкстона субмаринный подземный сток достигает 23 тыс.и3/сут, что составляет 42/2 от естест венных ресурсов подземшх вод юго-восточного Кента. СумдариШ ионный'сток с обоих островов составляет почти 30 шн.т/год, i;o дуль изменяется от 100 до 140 т/года линейный расход дос тигает 7 тыс.т/год-км.

Американский континент отличается от Евразии больпвш ув-лажнегием за счет обширного проникающего влияния океанических воздушных масс. В связи с этим о торриторвн Америки наблюдается оашй зпачителышй субыариншй подземный сток в океаны /730 ю^/год/. Благоприятное сочетание природных факторов способствует формированию интенсивного подземного стока в Тихий

океан с водосборных площадей канадских Кордильер, где за счет влажного климата средний модуль субкаринного стока достигает 13 л/сек-юл2. Подземные воды в этих районах приурочена, как правило, к верхней трэщиноватой зоне кристаллических пород различного возраста, а такте к сильподислоцированным осадоч-!шп отложениям, среда которых наиболее водообилыш:.я являются песчашгки и конгломерата. Суцественное гидрогеологическое зна чонпс имеют эрозионные и тектонические доли1Ш, выполненные хо рошо про*,отыми галзчгппсаг.я, сортированными песками аллпвиаль-по-ледшисового генезиса, мощность которых иногда достигает паскольких сот метров /8,21,23/.

Срэлаяш величинами подземного стока характеризуется уме рэлпея so'ia Атлантического побережья Северной Америки. Эти во лзгшпн стока шхпо рассматривать. кал наиболее характерные для у).:сг~шых сирот Зеигаго шара с тппичшма для этих районов ус-ловлями Формирования субмарлшюго подземного стока. Вместе с чей превалирование какюс-якбо природная факторов формирования стс.'а vxnvt приводить к аномально низким идя шеонш значениям субкзрлппоЛ разгрузки подземных вод. Призером азонально ¡шзкпх веллчян модуля подземного стока в океан /до 1,5 л/сек* 'K;,î2/ может служить побережье йюсисипской низменности. Здесь разгрузка подземных вод происходит в основном в долине реки и до М-эксиканского залльа доходит лтааь часть подземного стска. В то ze врзмп широкое развитие карстуюплхсл карбонатных пород л трещиноватых, песчаников на п-ове Флорида приводят к аэональ но в«сохо:>у подземному стоку с полуострова в океан, модуль ко торого на отдельных участках достигает G л/о-га2. Клин пресных и солоноватых подземных вод, формирующихся на полуострове в известняках палеогена и частотно мела простирается под дном Атлантического океана иа расстояние более 120 км л до глубин ск.та ООО м. Этот район, наряду с островом Лонг-Айленд, стал классическим примером субмаринноД разгрузки подземных вод. Ши рохсо развитие пресных подземных вод на всем побережье Атлантического океана США обуславливает незначительный йошшй под-зеыный сток, модули которого постепенно возрастают к полуострову Флорида от 10 до 40 г/год-ir^/IS, 21/.

Благодаря вытянутоста Американского континента с севера

па юг здесь наиболее отчетливо прослеживается широтная зональность в распределены удзлышх величин подземного стока в моря. Это указывает на активное влияние на подземный сток клиштичес ких и об'^х фхзшсо-географпчаснях факторов, которые определяют потепциальцув вазкатость питания подземных вод. Полученные ве личины субиаришаго подззгшого стока зависят не только от указанных фаетороз, а в значительной степени определяются конхрот екш структурао-гхдрогеологическпя условиям! водосборных бассейнов, фпльтрациоанши и емхост;ил,п; свойствами водовмгщшвдас пород. Активное воздействие собственно геолого-гидрогеологичес ках фахторов ¡гожат обуславливать азональные величины подземного стоЕа в коря. Ионный подземный сток зависит от интенсивности субаараняого водного стока, выщелачивающей способности подземных вод, раотБоркшстн водосодеркацих пород, процессов континентального засола ¡шя и других условий формирования хкшчес-еого состава садзекшх вод. В среднем шдуль ионного подземного стока в пределах континента изменяется от 40-60 т/год. га/\ умеаьЕаксь в маловодных засушшвых районах до 10 т/год. км^ и ¡¿гаге. Наиболее васоааа значениями конного подземного стока /100-200 т/год'Ш2/ характеризуются влажные субтропические и грсшгческиз районы, где водоносные горизонты прадставлегш легко растворимыми карбонатными породами.

Засухишшй юпшат Австралии и преобладание равнинных пустынных территорий ке способствуют форьированию значительного подземного стохса в океакы, суммарная величина которого с конти цента в целом не преЕшгает 25 га^/год. Удельные величины стока в Индийский океан редко достигают 0,5 л/с-км2 /плато Кимберли/ и обычно составляют 0,2-0,3 л/с-га.!2. В то яз время субмаришшй сток в Тихнй океан с водосборных пловдцей Большого Водораздель

стралкйсшос Альп достиг_________ . _ ,13/.

Экранирующее влияние Большого Водораздельного хребта визы вает увеличение количества атмосферных осадков на его склонах до 2000 кд/год, что способствует более активному питанию подвезших вод. В структурно-гидрогеологическом отношении здесь вы деляются крупные гидрогеологические шссжш, сложенные трещино ват® вулканоге, метаморфическими и осадочными породами, а такЕа насколько сравнительно небольших артезианских бассей-

кого хребта возрастает

отдельных районах Ав-

нов, раскрытых в сторону Тихого океана. Наиболее крупными артезианскими структурами восточного побережья являются бассейны Сидней, Моретон-Кларенс и Лаура. Водовмещаюцими породами служат трещиноватые песчаники, аргиллиты и сланцы пермского и мезозойского возрастов. В целом они отличаются низкими фильтрационными свойствами и слабой водообильностью. Подземные воды имеют пеструю минерализацию, которая обычно возрастает вниз по разрезу, и на глубинах порядка 200-800 м непригодны для хозяйствеяно-питье вого водоснабжения. В связи с изметизой минерализацией подземных вод полученную суммарную величину ионного подземного стока /5 млн. т/год/ можно рассматривать как нижний предел выноса солей с подземными водами в Тихий океан.

Среда артезианских структур на побережье Индийского океана Австралии следует выделить бассейны: Муррей, Шла, Перт, Карна£ вон, Каннинг, Дейли-Л.'шрд??лна и Карпентария.

Не останавливаясь на описании этих структур, отметил, что в осадочном чехле бассейна Сила, занимающего равнину Натларбор и п-ов Эйр, наиболее водообилышй водоносный горизонт связан с зоцен-миоценовыки кавернозными известняка;,-л сум;,гарной мощностью 150 м. Этот бассейн является типичным призером артезианских структур засушливых пустынных районов Австралии, когда потепцпаль но водообильные хорошо проницаемые водонос!ше горизонта практически не получают питания, т.к. сумма атмосферных осадков не превышает 180 мм в год. В связи с этим субмарзнныЗ подземшй сток здесь весьма незначителен. Модуль ионного стока за счет еч сокой минерализации подземных вод достигает 75 т/год.км2.

Подробный анализ особенностей формирования и распределегам подземного стока в моря и океаны со всех участков побережья кал дого континента праведен в работа "Подземный водообмен супа и моря". Поэтому здесь целесообразно остановиться на общих закопо мерностях этого природного процесса.

Анализ условий формирования подземного стока в Мировой оке ан в пределах основных континентов показывает, что этот глобаль пый процесс зависит от слоеного сочетания различных природных факторов, среди которых основная роль прягадаеяит климату, рэхь ефу п структурно-гидрогеологическим особенностям прзбрежных tojd рнторий. Существенное воздействие на субкарянпый сток оказывают

также гидродинамика подземного потока, фильтрационные и емкостные свойства зоны аэрации к водовмещаюцих пород. Все эти факторы тесно связаны между собой и определяют условия питания, движения и разгрузки подземных вод в различных природных зонах. Подземный сток зависит от структуры приходных и расходных ста— тей водного баланса водосборных площадей, которые в свою оче— редь определяются соотношением тепла и влаги как основного пока зателя природной физико-географической зональности. В связи с этим распределение удельных значений подземного стока в Мировой океан в глобальном масштабе подчиняется широтной физико-географической зональности. Они постепенно увеличиваются от субарктических районов до умеренной зоны, резко возрастают во влажных субтропиках и тропиках и снижаются в полуаридных и аридных райо нах. Местные орографические, геолого-структурные, гидрогеологические и гидрогеодинамические особенности прибрежных водосбор— ных площадей усложняют эту общую картину распределения значений стока и иногда могут вызывать значительные их отклонения от характерных для данной широтной зоны средних значений.

Геолого-структурные и гидрогеологические условия прибреж— ных территорий существенно влияют на формирование субмарикного подземного стока и нередко обуславливают азонально низкие или высокие его значения. Вше отмечалось, что весь подземный сток, формирующийся в пределах суши, разгружается на шельфе и конти— нентальноы склоне, которые служат конечным базисом дренирования береговых артезианских структур. При этом интенсивность субма— {инного стока в значительной степени зависит от близости региональных и местных областей питания к береговой зоне. В случае значительного удаления областей питания от побережья,подземный сток разгружается в основном в пределах суши и до моря доходит незначительная его часть. Иными словами,обширные прибрежные рев нины, являющиеся обычно крупными артезианскими структурами, характеризуются, как правило, средними и малыш удельными вначе— ншши субмаринного стока. С другой стороны, близооть горных сооружений в береговое линия морей в океанов обуславливает интен— сявяое питание небольших гидрогеологических структур, раскрытых в сторону моря, и соответственно существенный субмариквый сток. Последнее наиболее часто наблюдается в пределах крупных и средних океанических островов.

Влияние структурно-гидрогеологических условий значительно усиливается при наличии водопроводами или экранирующих тектонических нарушений. Крупные разломы и рифтовые зоны обычно сл][ кат коллекторами подземных вод и с ними связан более интенсивный подземный, в т.ч. субмаринный сток. Так, в рифтовых зонах Африки и Азии модули субмаринного стока возрастают в несколько раз по сравнению с фоновыми значениями. Кроме того, крупные разломы способствуют миграции термальных вод, обогащенных различными компонентами, что вызывает более интенсивный субмарин-ный ионный сток.

Существенное влияние на условия формирования субмаринного стока оказывает широкое развитие карста, который является, пожалуй, ведущим фактором, обуславливающим азонально высокие удельные и суммарные величины субмарянной разгрузки подземных вод. В гумидных районах умеренных, субтропических и тропических широт закархзтованные водоносные горизонты артезианских структур и гидрогеологических массивов являются основными аккумуляторами подземных вод и с ними обычно связаны многочислен ные субмаряикые источники, дебита которых могут достигать десятков литров в секунду. Модули субмаринного стока в районах развития карста достигают 5-10 л/с . км2 п более, что особенно характерно для европейского побережья Средиземного моря, прибрежных районов Англии, Ирландии, островов йго-Восточной Азии, п-ова Флорида и т.д.

История геологического и гидрогеологического развитая прибрежных районов морей и океанов также активно влияет на сов ременные условия формирования и распределения субмаринного ото ка. В результате обширных трансгрессий и регрессий на побережье Атлантического океана, Средиземного моря, внутренних морей СССР и других районах Мира сформировались пере углубленные палеодолины, которые заполнены отсортированным материалом. Эти долины нередко прослеживаются на шельфе и выводят туда крупные потоки субмарянных вод.

Азонально высокие или низкие значения субмаринного стока, связанные с влиянием на его формирование геолого-структурных, гидрогеологических и палеогидрогеологических условий приурочены к отдельным участкам побережий, что усложняет общую завиол-

ыость подземного стока в Мировой океан от широтной физико-географической зональности, не нарушая ее в целом.

В распределении суммарнык значений субмаринного ионного стока также можно проследить зависимость от широтной физико-географической зональности, так как вынос солей с подземными вода ми определяется прежде всего субмариной разгрузкой подземных вод, В Кировой океан из верхней гидродинамической зоны выносятся в основном пресные и слабосолоноватые подземные воды, ионный сток которых целиком определяется широтной физико-географичес— кой зональностью их распространения в глобальном масштабе. Повн шейная минерализация подземных вод зависит прежде всего от нага чкя в разрезе соленосных пород, процессов континентального засо ления, застойного режима фильтрации или слабой промытости водоносных горизонтов. Такие условия формирования химического соста ва подземных вод наиболее часто встречаются в пределах побережий Африки и Австралии, что приводит здесь на отдельных участках к азонально высоким значениям субмаринного ионного стога. Характер распределения значений ионного стока указывает на то, что зтот природный процесс в значительной степени усложняется геолого-гдцрогеологическими палео- и .современными условиями фо,£ мировашя подземных вод. Иными словами, региональное влияние ищ ротной физико-географической зональности на распределение основ кшс стокообразующих факторов нивелируется или усложняется на от дельных участках побережий конкретными условиями формирования химического состава подземных вод.

Полученные удельные величины отжатия субмарпнпых седшлзнта даонных вод при уплотнении глинистых осадков и характер их распределения по площади дна !, 1л ров ого океана позволяет выявить основные' закономерности этого природного процесса. По сравнению с приведенными выше закономерностями формирования и распределения подземного стока о континентов в моря и океаны рассматриваемый процесс изучен менее подробно и полученные выводы будут детализированы в дальнейшем по мере накопления фактического материала. Вместе с тем уже на данном этапе исследований глобальные задоно ыорвости отжатая субмаринных седиментационных вод проявляются достаточно отчетливо.

Как следует аз построенной Карты - схеш максимальные значения удельных величин отгатвя поровых вод приурочены, как пра-

вило, к периферическим частям океанов, прилегавшим к материкам, а также к срединноокеаническим хребтам и другим тектоническим поднятиям на дне Мирового океана. Следовательно, динамика уплот нения осадков и соответственно отаатия поровых вод контролирует ся двумя ведущими факторами - скоростью седиментации и тектоническими особенностями строения дна океанов; Исследованиями морских геологов и литологов /Н.М. Страхов, А.П. Лисицын, П.Л. Без руков, В.Е. Хаин, К. Змери, Дх. Эринг, Л1«. ¡Санг и др./ установлено, что осадконакопление в океанах подчиняется физико-географической, цяркумконтинентвлькой, батиметрической и тектонической зональностям. Наиболее ярко выраженными из них являются фа зико-географическая и циркумконтинентальная.зональности, взанмо действие которых обуславливает повышенные скорости седиментации и значительные мощности осадков по мере приближения к материкам, особенно в гумидных зонах умеренных и экваториальных иирот. Учи тнвая значительное количество терригенного материала, поступающего с материков и крупных островов, в периферических частях океанов в гукядкых зонах скорости седиментации достигают 0,1 11'/ год и более, а сум,гарная мощность осадков кайнозоя - нескольких сотен метров. В связи с этим здесь наблюдается максимальные удельные величины отжатая субмаришшх седшентационннх вод / 2 - 3 • 10й м3 с I км2/, а в целом эти зоны характеризуются весила значительными объемами отжшшшхся поровых вод.

Вторая рзгиональная зона повшкшных значений удельных вели чин отжатая поровнх вод /1-2 «Ю6 м3 с I км2/ связана со сре-динноотсеаническими хребтами и другими тектоническими подвятаями на дне океанов. Средивноонеанические хребты отличаются каломощ-пым /до 100 ад/ осадочным покровом. Однако это наиболее активные зоны Мзрового океана, характеризующиеся высокой сейсмичностью, проявлениями вулканизма, крупными неотектонкческими подвижками, повышенными значениями теплового потока, гидротермальной деятельностью и т.п. Все это в совокупности вызывает более быстрый литогенез осадочных пород и соответственно интенеявное,отжатие седиментационных поровых вод по сравнению с тектонически опокой инки прилегающими частями абиссальных равнин. Последнпе в свою очередь отличаются наиболее низкими значениями удельных величин отлагал седиментационных вод /до 0,5 • Ю5 м3 с' I км2/ и разделяют два региональные зоны более интенсивного отгатия поровых вод.

Таким образом, получению удельные и суммарные величины отжатая субмаринных седимектащюнных вод и установленные региональные закономерности этого слабоиэученного процесса хорошо согласуются с известными особенностями осадконакопленяя в океанах и тектоническим их строением и могут служить основой для дальнейшего уточнения и детализации.

Основы учения о зональности распределения основных компонентов географической среды, включая подземные воды, заложил Б.В, Докучаев. Это учение имеет принципиальное методологическое значение для познания общих закономерностей в природных процессах и явлениях. В настоящее время представление о зональном рас пределении подземных вод в земной коре прочно вошло в регисналь ную гидрогеологию. Проведенные исследования подземного стока в Мировой океан, полученные результаты и выявленные закономерности отжатая субыаринных седимектационннх вод являются вкладом в раз витае гидрогеологической науки. Это тем более важно, что зональ ное распределение значений субмаринного водного и ионного стока впервые получило количественное выражение в глобальном масштабе.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ '

Совокупность полученных результатов представляет собой гео ретическое обобщение с целью решения крупной научной проблемы -разработки научных основ нового самостоятельного направления об щей гидрогеологии - морской гидрогеологии, формирующейся на ста ке смежных наук: гидрогеологии суши, морской геологии, геофизики, океанологии и гидрологии. На защиту выносятся следующие результаты исследований и положения:

1,- Выполненные исследования являются дальнейшим развитием учения о подземном стоке. В работах обоснована необходимость не зависимой оценки и обязательного учета роли подземных вод при исследованиях современного и перспективного водно-солевого баланса морей. Предложена понятийная система основных терминов и определений морской гидрогеологии, разработаны метода ее исследований, обоснована концептуальная модель взаимодействия подзем ных вод суши, субмаринных и морских вод.

2. Количественная оценка подземного водообмена суши и моря расширяет и уточняет представления об общем круговороте воды на Земло. Установлено, что распределение подземного стока в Миро-

вой океан в глобальном масштабе подчиняется широтной физико-географической зональности, обуславливающей постепенное увеляче— нке уделышх значений субмарпнного стока от субарктических райо нов до умеренной зоны, резкое их возрастание во влажных субтропиках и тропиках и снижение в полуаридных и аридных районах. Местные орографические, геолого-структурные и гидрогеологячес— кие особенности прибрежных водосборных площадей усложняет .оту обцую картину распределения значений субмарпнного стока, не нарушая ее в целом.

3. Субмаринкый ионный сток существенно влияет на солевой и гидробиологический режим прибрежных частей морей и океанов, процессы биогенного осадконакоплепия и формирование месторождений полезных ископаемых. Установленная существенная роль поступ ления солей с подземными водами в !Лтровой океан /52^ привноса солей река?,и/ вносит кардинальные изменения в сложившееся представление о том, что первичная бпопродуккия океанов и масштабы биогенного осадконакошгенм лимитируются поступлением солей только с речным стоком.

4. Интенсивность отжатая субмардшшх содикентациокных вод при уплотнении осадков контролируется скоростью седиментации и особенностями тектонического строения дна Мирового океага. В связи с этим максимальные удельные и сукмарпые величина отжимая пихся вед наблюдаются з периферийных частях океанов л вдоль ерз диипоокеанических хребтов. СледоЕательногзакокомзрное распределение в прзделах ¡йрогого океана зон различной интенсивности от катая седзмептацяонных вод обусловлено взаимодействием шркум— континентальной, физико-географической и тектонической зояаль— ностей,

5. Региональная количественная оценка подземного водообмена суши и моря позволила замкнуть I,провой водный баланс а батан сы отдельных морей.п озер и уточнить роль субкарлнпых подземных вод при решении региональных и глобальных гидролого-гидрогеологических и водохозяйственных проблем. На основании полученных результатов составлены Карта подземного стока в Мировой океан п Карта гидрогеологических условий и подземного стока ¡¿ира.

Таким образом, полученные значения подземного водообмена суши и моря и основные закономерности этого природного процесса позволяют считать выявленные зональности основой научного прогноза и изучения условий формирования подземного стока Земли.

СПИСОК

ОПУБЛИКОВАННЫХ АВТОРОМ РАБОТ ПО ТИЛЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Выделение областей разгрузки подземных вод в морях. "Водные ресурсы", 1976 Jé 2, стр. I0I-I09 /соавторы И.С. Зекцер, Л.И. Секендяев/.

2. Особенности формирования подземного стока аридных районов восточного побережья Каспийского коря. Труды ХХУ Международ ного геологического конгресса. М., "Наука", 1976, стр, 372 -375 /соавторы И. С. Зекцер, A.B. Месхетели/.

3. Роль субмаринной разгрузки подземных вод в водном балан се морей и океанов. Сб. "Исследования формирования водных ресур сов". Ротапринт Ин-та географии АН СССР, 1976, стр. 62-76 /соав тор И.С. Зекцер/.

4. Изучение и каптирование субмаринных источников подземных вод. "Разведка и охрана недр", 1977 № 7, стр. 71-74 /соавтор В.А. Иванов/.

5. Подземный сток в моря и Мировой океан. М., "Наука", 1977, 94 с. /соавторы И.С. Зекцер, A.B. Месхетели/.

6. The role of subsurface ionic run-off in the aalt balance of inland seas. 2nd international вушр. of water-rook interaction. Struabourg (with Zekteer 1.3., Meekhetely A.V.), 1977,p.47-54.

7. Основные закономерности формирования и распределения подземного стока в Мировой океан. "Водные ресурсы", 1978 & 6, с. 32-47 /соавтор И.С. Зекцер, A.B. Месхетели/.

8. Groundwater discharge to the world's ocean. Nature and reeources, vol.XVII, N3, 1961, p.18-20 (with Zektaer 1.3.).

9. Groundwater discharge to the Pacific ocean. Bulletin Hydrological Sciences, -vol. 26,113, 1981, p.271-279 (with Zektserl.)

10.Оценка субмаринной разгрузки подземных вод в Каспийское норе гидродинамическими методами.. Труда симпозиума по расчету балансов подземных вод, Варна, 1982, о. 45. /соавторы И.С. Зекцер, A.B. Месхетели/.

П.Иояшй подземный сгок в Тихий океан с восточного побе— роьья СССР. Труди X Совещания по подземным водам Сибири и Даль-

наго Востока, ч. I, Иркутск, 3982, о. 18 /соавтор И.С. Зекцер, Т.И. Сафронова/.

12. The role of submarine groundwater discharge In the water balance of Australia. UHE3C0-IAJI-1AHS GreuniTrater in Water Reseursee Planning Syap. Koblenz, 7.1, 1983, p.209-219 (with Zek-taer I.S., Safronova T.I.)

13. Groundwater discharge to oceans from the area of Australia. International Confer, on groundwater and nan, Sydney, IT8, VI, 1983, p.385-392 (with Zektser 1.3., Safronova T.I.).

14. The effect of groundwater on the salt balance of веаэ and oceans. Water Quality Bulletin« (Canada), vol.9, П1, p.64-69, 1984 (Tilth Zektser I.S., Safronova T.I.).

15. Подземный водообмен суши п моря. Л., Гвдрометесиздат, 1984, 207 стр. /соавтора И.С. Зекцзр, А.В. Песхетели/.

16. Submarine groundwater discharge in the xiediterranean aea. International Conference on Water Resources Planning and "¡anagenent, "Water in the year 2000", Athens, 1984, p.294-301 (with Zektser I.S., Safronova Т.1.).

17. Проблемы морской гидрогеологии. Труды ХОТЧ'эяд.геол. конгресса, Посква, 1984, с. 544-545 /соавтора И.С. Зекцер, А.В. Г.есхетела/.

18. Методические рекомендации ш гидрогеологическому пзу— чепи» акватории морей а крупных озер. Ротапрзнт ЕСШЖТЯ, ISB7, 66 стр. /соавтора А.В. Месхетели, И.С. Ззкцзр, Л.И- Ташгова, В.Н, Островский, В.И. Иодказпо, Ю.Г. Юровский/.

19. Particularities of groundwater runoff generation in karst regions in .Europe. IAH 21-st Congress, y.XXt, p.2,

pp.1232-1236, Quilin,China, 19Q8 (with DiesOiev I.V., Lebede-va H.A., Safronova 7.1.).

2Q. Подземный.водообмзн судгп в моря. Груда У Всесовзн.гяд-ролог. съезда, т. П, Водные рэсурсн а водаый баланс, Л., Гпдро-мзтеоиздат, 1988, с. 3S0-365 /соавтор! И.С. Зекцер, А.В. L'scxo-телп/.

21. Role of Ground Vfater in the Hydrelcgical Cycle and in continental Water balance. IHP III Project 2.3, Uassco, Parle, .1968, 133p.(with Zektser I.S.).

22. Естественные расурсн пресных к солоноватых подземных вод. В ен. Гидрогеология Европы, т. Ü, К., Кодра, 1989, с. 159-174 /соавторы И.В. Днордасв, И.О. Зекцар/,

23. Подземные води в водном балансе крупных регионов. Ц., Наука, 1939, 124 о /соавтор Л.С. Зекцер/,

24.liain Principles of Compiling Groundwater flow Пара of Coatinento. I.le^olraE of the International Sjmpeciua on Hyfl.rc>-geological Иг.рз ao ioolo for Econoaic anü Social Dovelopaont. Hannovar, 1989, pp.79-02 (with Zekteer I.S).

25. Hap cf groundwater flo>? cf Europe.Konolreo of the International S^Epoaiua on Hyirogeologicsl Пара as Toole for Econcaic and Social Dsvolcpasnt. Hannover, 1939, pp.332-336 (with Dicrdi-ev I.V., lebsdeva Ii.A., Safronova T.I).

\