Карстовые воды

Карстовые воды. Воды, приуроченные к подземным каналам и большим пустотам, образующимся в результате выщелачивания водами осадочных горных пород, называют карстовыми.

Схемы залегания трещинно-карстовых вод

а — массив известняков с обособленными водотоками; 6 — массив со сплошным общим уровнем подземных вод; в — мульдообразное залегание (трещиноватость и водообильность приурочены к долинам); д — магматические породы, прикрытые корой выветривания

Ниже указаны особенности карстовых подземных вод:

• воды пресные, обычно ненапорные, грунтового типа, как пра­вило, имеют связь с поверхностными водотоками, из-за отсут­ствия водоупорной кровли часто легко загрязняются;
• уровни вод в мелком карсте залегают высоко, а в глубоком — низко, вблизи меженного уровня рек; междуречья обычно дре­нированы до уровня местного базиса эрозии;
• режим вод крайне неустойчивый, наблюдаются очень резкие ко­лебания уровня, расхода и температур; глубина водной поверх­ности изменяется от 30 до 100 м;
• связь карстовых вод с водами рек довольно своеобразна: реки исчезают в закарстованных породах и, появляясь вновь, обра­зуют мощные родники;
• движение вод сложное и разнонаправленное: в области питания вод — вертикальное, а в зоне полного насыщения — обычно го­ризонтальное, по уклону пластов к участкам разгрузки.

В карстовых массивах в зависимости от гипсометрического по­ложения по отношению к базису дренирования выделяют три яруса карстовых вод, различающихся режимом и условиями движения:

1. верхний ярус — от поверхности земли до уровня грунтовых вод (зона аэрации). Здесь происходит вертикальное, гравитаци-он мое движение дождевых и снеговых вод, а при наличии местных нодоупоров образуются «висячие» карстовые воды;
2. промежуточный ярус, или ярус периодического полного на­сыщения. В зависимости от времени года колебания глубины уровня достигают больших величин (после выпадения дождей не­сколько десятков метров). Здесь благодаря вертикальному и гори- юнтальному движению вод формируются так называемые пе­щерные горизонты, обычно имеющие в длину сотни метров;
3. ярус постоянного полного насыщения, где движение вод преимущественно горизонтальное. Здесь происходит питание не­которых рек и родников. Карстовые воды в глубоких пещерах цир­кулируют много ниже уровня различных местных базисов эрозии. Температура вод более или менее постоянная, близкая к среднего­довой температуре.

Карст сильно влияет на гидрологию местности, уменьшая зо­нальный поверхностный сток и превращая его в подземный сток. Растворимые осадочные породы (карбонатные, сульфатные) ши­роко развиты в природе, поэтому с различными карстовыми явле­ниями часто встречаются при строительстве. Известняково-доло- митовые массивы с карстом часто являются основанием различных гидротехнических сооружений (крупных плотин), поэтому служат объектом тщательного инженерно-геологического изучения, так как наличие карста крайне осложняет строительство, а карстовые воды из-за повышенной жесткости обычно агрессивны по отно­шению к бетону. Карстовые воды широко распространены в России (Крым, Северный Кавказ, Приуралье, Ленинградская и Свердлов­ская области), Прибалтике, Средней Азии, Центральном Казах­стане, Югославии, Чехии, Испании.

Подземные воды зоны многолетней мерзлоты.

Зона отрицательных многолетних температур занимает около 14% площади суши. В СНГ она охватывает огромную площадь — более 10 млн км², или 49% ее территории.

Многолетняя мерзлота не представляет собой единого щита, а носит то островной, то слоистый (ярусный) характер, иногда она пронизана участками глубоких, сквозных таликов, составляющими в целом большие площади.

Многолетнемерзлыми называют горные породы, длительное время сохраняющие отрицательную температуру (минус 3—4°С), содержащие прослойки льда, иногда значительной мощности. На­личие многолетнемерзлых пород вносит много особенностей в при­родные и, в частности, в гидролого-почвенно-мелиоративные условия. В этих породах значительно уменьшается испарение.

Распространение многолетней мерзлоты на территории стран СНГ

1 — сплошная мерзлота; 2 — мерзлота с талыми грунтами; 3 — мерзлота с преоб¬ладанием таликов; 4 — мерзлота островного характера

Схема формирования многолетнемерзлых пород с севера на юг

1 — многолетнемерзлые породы; 2 — сквозные талики; 3 — движение подземных вод

По мнению некоторых ученых, присутствие мерзлых пород способ­ствует в сухих районах Сибири накоплению влаги. Все подземные воды описываемой территории подразделяются на над-, меж- и подмерзлотные.

Надмерзлотные воды.

Воды сезонно-талого слоя (верховодка) зимой промерзают. Значение этих вод для водного режима почв и их плодородия исключительно велико. Верховодка приурочена к опесчаненным разностям глин, супесям и пескам; она широко развита в понижениях рельефа на водораздельных пространствах, реже — на склонах. Водоупором служат мерзлые породы, залега­ющие на различной глубине.

Межмерзлотные воды.

Морфология массива мерзлых пород весьма разнообразна. В одних случаях они образуют сплошную толщу мощностью до 500 (п-ов Таймыр) и даже 1100—1300 м (вер­ховье р. Мархи за Полярным кругом), в других — представляют собой отдельные значительные острова, часто пронизанные тали­ками, иногда глубокими, сквозными.

Подмерзлотные артезианские воды.

Они широко распространены, по минерализации разнообразны — от пресных, используемых для водоснабжения (Якутск, Вилюйск), до рассолов. Однако вскрытие и эксплуатация этих вод связана с рядом трудностей.