Закономерности формирования подземных вод в горно-складчатых и платформенных областях Верхнего Приамурья, разнообразие типов гидрогеологических систем, их многоступенчатая иерархия, особенности строения и обводненность являются следствием геологического развития региона, отражением его неотектонической активизации, сейсмических процессов и проницаемости разломов.

Локализация подземных вод в гидрогеологических системах Верхнего Приамурья имеет дифференцированный характер. В гидрогеологических массивах наиболее обводненные емкости приурочены к зонам разломов и узлам их пересечений, развивавшихся в условиях растяжения, в платформенных областях ? к осевым (центральным) частям малых артезианских бассейнов, совпадающих с русловыми ложбинами палео-Амура и палео-Зеи.

Выявление проницаемых и обводненных зон наиболее эффективно на основе комплексирования традиционных и нетрадиционных методов: гелиеметрических, атмохимических, анализа сейсмичности в сочетании с геофизическими исследованиями, оценкой геодинамических напряжений, а также реконструкции палеогеографических условий и др.

Неотектонические процессы, особенно сейсмичность, усиливают дегазацию и флюидодинамику недр и отражаются в подземной гидросфере очагами разгрузки минеральных вод, аномалиями водорастворенных и сорбированных в породах газов, среди которых гелий в условиях Верхнего Приамурья признан наиболее информативным.

Исходные материалы и личный вклад в решение проблемы. В основу диссертационной работы положены фактические материалы, полученные непосредственно автором в 1968-1980 гг. при среднемасштабном гидрогеологическом картировании Зейско-Буреинского артезианского бассейна, поисков подземных вод для станций БАМ и городов Амурской области.

Данная работа является итогом многолетних исследований по планам НИР лаборатории водных проблем Института геологии и природопользования ДВО РАН, которые выполнялись лично автором с 1981 по настоящее время. Автор принимал участие в научных исследованиях по региональным программам «Амур», «Комплексное освоение минерально-сырьевых ресурсов Дальнего Востока», «Качество питьевых вод Приамурья». Аналитические работы выполнялись в лабораториях Дальневосточного геологического управления (г. Хабаровск), Испытательном центре природных лечебных ресурсов (г. Москва), Дальневосточного института минерального сырья (г. Хабаровск), в Институтах РАН (гг. Хабаровск, Владивосток, Черноголовка), ЗабНИИ МинГео РФ (г. Чита), ВСЕГЕИ (Санкт-Петербург).

Практическая значимость. Выявленные закономерности формирования, распространения и локализации подземных вод, рассмотренные для двух генетически и морфологически разнородных областей: горно-складчатой (Байкало-Алданской) и платформенной (Амуро-Охотской), составляют основу научного гидрогеологического прогнозирования и регионального водохозяйственного планирования. Они позволяют более целенаправленно решать проблемы, связанные с поисками и разведкой подземных вод, рациональным их использованием, охраной от загрязнения, разрабатывать программы комплексного освоения природных ресурсов.

Результаты работ автора отражены в «Комплексной региональной программе обеспеченности населения Амурской области ресурсами подземных вод для хозяйственно-питьевого водоснабжения», на картах современного состояния подземных вод и условий их использования, отчетах по поискам и разведке подземных вод для водоснабжения городов Амурской области (Благовещенск, Свободный), станций БАМ (Олекма, Усть-Нюкжа, Дюгабуль, Чильчи), сельскохозяйственных объектов в южных районах Амурской области, оценке качества подземных вод и разведки минеральных вод.

Апробация работы. Результаты исследований и основные положения диссертации опубликованы в одной монографии, в 29 печатных работах, в том числе в 7 статьях в ведущих рецензируемых российских журналах из Перечня ВАК. Кроме этого, автором, в процессе подготовки диссертации проработано более 200 единиц фондовых материалов. Теоретические положения по вопросам районирования, типизации гидрогеологических систем нашли отражение при составлении автором и в последствии изданных пяти Государственных гидрогеологических карт масштаба 1:200000 территории Верхнего Приамурья.

Материалы исследований докладывались на Всесоюзных и Всероссийских совещаниях по подземным водам Сибири и Дальнего Востока (Хабаровск, 1970; Улан-Удэ, 1976; Южно-Сахалинск, 1988; Томск, 1991; Новосибирск, 2000; Красноярск, 2003; Иркутск, 2006, Томск, 2007), Всесоюзных гидрогеологических конференциях (Москва, 1982, 1985), региональных совещаниях (Свободный, 1975; Благовещенск, 1978; Хабаровск, 2001; Владивосток, 2003).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав и заключения, 292 стр. текста в т.ч. 61 рис., 17 табл. Список литературы включает более 200 наименований.

Диссертация выполнена в Институте геологии и природопользования ДВО РАН (г. Благовещенск).

Автор выражает искреннюю признательность своему научному консультанту д.г.-м.н., профессору Б.И. Писарскому. На разных этапах отдельные положения работы плодотворно обсуждались с докторами г.-м.н. К.П. Каравановым, В.А. Кирюхиным, В.В. Кулаковым, И.С. Ломоносовым, С.И. Шерманом, В.И. Флешлером. Существенная помощь а интерпретации геологических и геофизических материалов была оказана чл.-корр. А.П. Сорокиным. Особая признательность О.А. Бушковской и Т.В. Артеменко за техническую помощь на всех этапах подготовки диссертации. Всем вышеуказанным коллегам автор выражает самую глубокую благодарность.

Глава 1. Природные условия Верхнего Приамурья,

определяющие распространение и формирование

подземных вод

Природные условия Верхнего Приамурья определяются его положением в зоне перехода от Тихого океана к континенту и особенностями, присущими как Забайкалью, так и Дальнему Востоку. Северную часть его занимает Становой хребет с абс. отм. до 2255 м, южнее которого расположена 500-километровая цепь хребтов: Янкан, Тукурингра, Соктахан, Джагды высотой до 1600 м. Они разделены Тында-Зейским слабо расчлененным холмогорьем с Верхнезейской заболоченной равниной. На южной половине Верхнего Приамурья находится Зейско-Буреинская равнина, окруженная системами выровненных низкогорных и холмогорных поднятий.

Речная сеть принадлежит в основном бассейну Амура. Западную часть территории дренируют верховья рек Олекмы и Нюкжи, относящиеся к бассейну р. Лена, и лишь крайняя восточная часть - бассейну р. Уда. В осевых частях Станового хребта развита сплошная многолетняя мерзлота, на остальной территории она прерывистая или островная. Климат района умеренно континентальный с муссонными чертами. Годовое количество атмосферных осадков колеблется от 430 до 800 мм. Наименьшее их количество выпадает на Зейско-Буреинской равнине, наибольшее - в бассейне р. Селемджа и в пределах хр. Ям-Алинь. Все перечисленные факторы находятся во взаимосвязи и определяют условия формирования подземных вод.

Основные геологические структуры. Итоги изучения геологического строения Верхнего Приамурья и прилегающих к нему районов за более чем столетний период были подведены в коллективной монографии «Геология СССР», т. 19 [1966]. Начиная с 70-х годов прошлого столетия, сторонники плитно-тектонической модели [Зоненшайн и др., 1976, 1990, 1993; Парфенов, 1984; Кузьмин, 1985; Ханчук и др., 1995; Геодинамика…, 2006] связывают образование крупнейших структурных элементов Верхнего Приамурья (Становая складчато-глыбовая, Амуро-Охотская складчатая системы и Амурский (Буреинский) массив) с позднемезозойскими аккреционно-коллизионными процессами, проходившими в зоне взаимодействия Сибирской платформы и Амурской плиты. Это тектоническое районирование принято в работе.

Современный морфоструктурный облик. Формирование современного облика Верхнего Приамурья началось в позднем мезозое [Худяков, 1977; Тащи, Никонова, 1980; Сорокина, Сорокин, 1985; Сорокин, 1990; Сорокин, Глотов, 1997; Флора… 2001 и др.]. и особенно интенсивно протекало в кайнозое. На месте Становой складчато-глыбовой системы возникло одноименное сводовое поднятие, а Амуро-Охотская складчатая система была преобразована в Янкано-Тукурингро-Джагдинское сводово-глыбовое сооружение. В это же период сформировалось Тында-Зейское межгорное понижение. Указанные орогенные морфоструктуры с юга контрастно сочленены с Амурским (Буреинским) массивом, в теле которого расположена крупнейшая на Дальнем Востоке Зейско-Буреинская впадина. Современный морфоструктурный план Верхнего Приамурья представлен двумя областями: горно-складчатой и платформенной.

Горно-складчатая область объединяет основные орогенные структуры северной половины Верхнего Приамурья. Становое сводовое поднятие сопряжено с Тында-Зейским, представляющим собой денудационную равнину и холмогорье с останцами низковысотных гор. В составе этих сооружений выделяются выровненные Западно-Предстановой, Гилюйский, Восточно-Предстановой блоки, образующие пьедестал Станового свода, в который вложена Верхнезейская межгорная впадина.

Южнее рассмотренных орогенных морфоструктур расположено Янкано-Тукурингро-Джагдинское сводово-глыбовое поднятие, состоящее из Янкано-Тукурингрского и Джагдинского сооружений. Янкано-Тукурингрское поднятие характеризуется четко выраженной блоковой структурой, обусловленной сочетанием горстов и разделяющих их узких погруженных зон, освоенных реками района. Джагдинское поднятие имеет асимметричное строение с крутым северным и более пологим южным крыльями. Основу его составляют узкие линейные блоки, различной высоты с развитием согласных и поперечных грабенов.

На восточной окраине Тында-Зейского поднятия находится Верхнезейская аккумулятивная равнина, поверхность которой полого наклонена с юга на север, что во многом определяет общее северо-западное и близмеридиональное направления левых притоков Зеи.

Платформенная область. Центральное положение рассматриваемой области занимает Зейско-Буреинская аккумулятивная равнина, которая в значительной мере расчленена современной гидросетью с серией надпойменных террас высотой до 150 м. Вдоль ее обрамления расположены системы поднятий с выступами домезозойского фундамента, одни из которых выровнены и полого сопряжены с аккумулятивной равниной (Гонжинское, Октябрьское), а другие (Туранское) отличаются контрастными формами сочленения. Промежуточное положение между указанными поднятиями занимает пенепленизированные терригенные (Верхнеамурский и Депский прогибы) и вулканогенные (Умлекано-Огоджинский, Малохинганский и др. пояса) структуры.

Глава 2. Тектонический режим Верхнего Приамурья – основа формирования и эволюции гидрогеологических систем

Тектонический режим является основой образования морфоструктур и, соответственно, определяет особенности формирования, эволюции, строения разнообразных водоносных систем. Современный облик морфоструктуры региона приобрели в неотектонический этап, проявившийся в Приамурье и в сопредельных районах от эоцена (олигоцена) до голоцена, в плиоцене, антропогене и т.д. [Яншин, 1973; Карта неотектоники…, 1983; Парфенов и др., 1987; Новейшая тектоника…, 1997; Флора…, 2001; Современная геодинамика и …, 2002; и др.]. Эти преобразования были обусловлены вертикальными и горизонтальными движениями земной коры, первые из которых в основном присущи южной окраине Сибирской платформы и Амурской плите, вторые – пограничным структурам, образующим Байкало-Становой и Монголо-Охотский – сдвигово-надвиговые пояса.

Вертикальные неотектонические движения земной коры. Анализ нисходящих движений в зонах устойчивого прогибания Зейско-Буреинской впадины свидетельствует об общем снижении их интенсивности с мезозоя по кайнозой и о колебательном характере процесса. Амплитуды восходящих новейших движений в Верхнем Приамурье оценены лишь для крупных морфоструктур. Наиболее высокие амплитуды роста (1500-1700 м) были присущи Янкано-Тукурингро-Джагдинскому, Туранскому и Малохинганскому горно-складчатым сооружениям, от которых существенно отличаются таковые (500-800 м) в области внутренней денудации Зейско-Буреинской впадины.

Контрастность нисходящих движений Зейско-Буреинской впадины привела к пологим и крутым формам сопряжений аккумулятивных депрессий с внутренними и внешними горно-складчатыми сооружениями, изменчивости палеогеографических условий, различию в морфологии прогибов, мощности осадочных комплексов и их коллекторских свойств.

Горизонтальные неотектонические движения земной коры. Современные представления об этих движениях на Дальнем Востоке сложились в процессе изучения взаимодействий Амурской, Охотской и Евразийской плит. Судя по модели, разработанной Л.М. Парфеновым с соавторами, Становой блок движется в северо-западном направлении относительно Сибирской платформы и Амурской плиты, а последняя смещается к северо-востоку. При этом, современные движения Станового блока обусловили условия сжатия в его фронтальной части и растяжения в тылу. По мнению Ф.Г. Корчагина, Амурская плита смещается в целом к востоку, а Охотская – в западном направлении. При этом он отмечает, что на фоне общего совпадения модельных векторов, в районе г. Хабаровска наблюдается резкое их отклонение направления к югу, что связано с условиями растяжения территории Среднеамурской впадины.

Данные, полученные Институтом земной коры (ИЗК) СО РАН и Институтом геологии и природопользования ДВО РАН, свидетельствуют, что пункт BLAG-Благовещенск (как часть Северо-Китайского блока) смещается в юго-восточном направлении, а Баджало-Буреинско-Малохинганский блок – на юго-запад. Этими движениями создаются правосторонние северо-северо-восточные сдвиговые смещения вдоль восточной окраины Зейско-Буреинской впадины и растяжение для разломов северо-западного и близширотного направления на юге Амурской плиты.

Материалы по горизонтальным движениям вдоль разрывных нарушений не велики. Л.М. Парфенов с авторами (1982) указывает, что в Южно-Алданской системе надвигов амплитуда смещений достигает 15-ти километров. По мнению Е.Б. Бельтенева (1982), перемещение по Становому и Северо-Тукуринскому швам исчисляется многими километрами, а К.Г. Леви и С.И. Шерман исчисляют скорость позднечетвертичных смещений по системе разломов Танлу, равной 2 мм в год.

Приведенные данные о современных движениях блоков Верхнего Приамурья свидетельствуют о том, что литосфера региона находится в напряженном состоянии. Выделение областей растяжения и сжатия дает возможность дифференцировать эту территорию по степени изменения внутреннего состояния субстрата - горных пород (наличия участков раздробленности, трещиноватости, милонитизации и др.) в зонах разрывных нарушений.

Разрывные нарушения. Роль разломов в формировании структурных неоднородностей Забайкалья и Дальнего Востока неоднократно подчеркивалось многими исследователями [Лишневский, 1968; Забродин, Турбин, 1970; Красный, 1980; Бельтенев, 1982; Саркисов, Ермаков, 1982; Шерман и др., 1983, 2001; Геологическая карта…, 1999; Сорокина, 2005, 2006; и др.]. С учетом этих материалов, в зависимости от глубины заложения, протяженности, структурного положения и других особенностей Верхнего Приамурья, выделены четыре группы разрывных нарушений: структурные швы, генеральные, региональные и локальные разломы. Первые из них (протяженностью более 500 км) ограничивают крупные элементы земной коры, вторые (50-250 км) разделяют отдельные блоки, третьи (до 50 км) – осложняют блоковые структуры, четвертые - преимущественно оперяющие крупные тектонические нарушения. Структурные швы в горно-складчатых сооружениях представлены Становым, Северо-Тукурингрским и Южно-Тукурингрским, Призейским, Западно-Туранским преимущественно широтными и долготными разломами. В отличие от них генеральные, региональные и локальные разрывы более разнообразны по ориентировке.

Активность неотектонических процессов. Среди нетектонических процессов важнейшее место принадлежит сейсмическим, которые можно рассматривать как позднюю стадию новейшей активности. С ней связано омоложение рельефа, подновление и формирование новых разрывных нарушений, приразломных впадин и грабенов, а также перераспределение речной сети и проявление вулканической деятельности.

Верхнее Приамурье характеризуется высокой сейсмичностью. На северной его половине располагаются крупнейшие на Дальнем Востоке Олекмо-Становая и Амазаро-Джагдинская сейсмические зоны, а на южной в пределах хребтов Большого и Малого Хингана – их аналоги. Высокая сейсмичность определяет современную тектоническую подвижность Станового, Северо-Тукурингрского и Южно-Тукурингрского структурных швов. В их пределах локализованы многочисленные эпицентры землетрясений: Нюкжинское (1958 г.), Гилюйское (1972 г.), Огоронское (1973 г.). Районы с 8 балльными магнитудами известны в предгорьях хребтов Янкан, Тукурингра, Джагды.

Зейско-Буреинская впадина традиционно относилась к слабо сейсмическим районам с землетрясениями до 5 баллов. Однако обзор материалов последних десятилетий по российской части Приамурья и северной части КНР существенно меняет представления по сейсмичности приграничных районов России и Китая. Очаги землетрясений формируют сейсмогенные зоны, которые контролируются системами трансрегиональных разломов: Ундуршули-Синлунгоу-Аргунским, Сюньхэ-Бирским, Нэньцзян-Селемджинским, Намуэрхэ, Лермонтовско-Белогорским, Танлу (терминология по Геологической карте…, 1999).

Глава 3. ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ВЕРХНЕГО ПРИАМУРЬЯ

Гидрогеологические условия определяются геологическими, геоморфологическими, тектоническими и физико-географическими природными особенностями. Их можно рассматривать как связанные между собой элементы, создающие единую целостность, которую принято называть системой. По современным представлениям, гидрогеологическая система – это обособленный участок земной коры, состоящий из взаимосвязанных гидрогеологических тел, образующих целостную структуру и характеризующихся определенными отношениями с внешней средой. Вопросы типизации гидрогеологических систем на протяжении многих лет оставались весьма дискуссионными. Решению их предшествовало совершенствование принципов гидрогеологического районирования, которые в последующем были положены в основу вначале классификации гидрогеологических объектов, а затем и типизации природных емкостей подземных вод.

Существенный вклад в развитие этого направления внесли советские гидрогеологи [Овчинников, 1960; Зайцев, 1961; Толстихин, 1962; Маринов, 1971; Швецов, 1973; Пиннекер, 1977, 1980]. В дальневосточном регионе такие работы [Кирюхин, 1980; Караванов, 1980; Кулаков, 1990; Сорокина, 1992, 2005, 2006] были направлены на совершенствование принципов гидрогеологического районирования. Ранее они нашли отражение в монографии «Гидрогеология СССР» [Хабаровский край и Амурская область, 1971].

Ведущими гидрогеологами в определение терминов: гидрогеологическая «структура», «резервуары» подземных вод, «водоносные системы» вкладывался широкий спектр гидрогеологических понятий, среди которых А.М. Овчинников (1960) отдавал предпочтение водонапорным системам, А.А.Карцев (1969, 1971) и Б.А.Тхостов (1966) — геогидродинамическим, П.Ф.Швецов (1973) — водообменным, К.П.Караванов (1980) – водоносным, С.Л. Шварцев (2003) – системе «вода-порода», а Е.В. Пиннекер (1980) термину «резервуар подземных вод» - как более собирательному понятию водовмещающей среды.