Руденко Ф.А.
Підземні води, їх походження та значення в народному господарстві

Підземні води районів багаторічної мерзлоти

Підземні води районів багаторічної мерзлоти. Багаторічна («вічна») мерзлота — зональне географічне явище, зумовлене охолодженням гірських порід верхнього шару літосфери і замкнутих у них підземних вод до мінусових температур, яке продовжується безперервно від кількох років до десятків тисячоліть.
У середніх та північних районах земної кулі спостерігається чотири категорії мерзлоти: короткочасна, сезонна, багаторічна та «вічна». Під «вічною» розуміють мерзлоту, що триває багато десятків і сотень років. На практиці багаторічну та «вічну» мерзлоту звичайно об'єднують під загальним терміном багаторічна мерзлота. Будучи елементом географічної зональності, вона змінюється разом із зміною фізико-географічної обстановки. Саме тому термін «вічна» не відображає суті явища.
Наявність багаторічної мерзлоти визначається не тільки сучасними кліматичними умовами. Певною мірою вона є реліктом суворого клімату, що існував на початку четвертинного періоду (зледеніння). Про це свідчить наявність островів багаторічної мерзлоти в деяких районах з позитивними середньорічними температурами.
Є докази того, що нині багаторічна мерзлота зазнає температурних змін. В Якутії спостерігається інтенсивне танення великих мас льоду, південний край мерзлої зони за століття перемістився в північному напрямку на 40-50 км (м. Мезень та інші ділянки).
Багаторічна мерзлота охоплює обширні території на північному сході Радянського Союзу та Канади, нею зайнята Гренландія і Антарктида. Загальна площа, вкрита багаторічною мерзлотою, становить 20-25% всієї суші нашої планети.
Для зони багаторічної мерзлоти характерні специфічні кліматичні явища та своєрідний режим поверхневих і підземних вод. Тут середньорічна температура повітря мінусова, зими — дуже довгі і суворі, літо — коротке, атмосферні опади, особливо в зимовий період, незначні. Середня температура повітря в північних частинах зони становить — 14-16°, товща шару багаторічної мерзлоти вимірюється десятками метрів, а в окремих місцях Північного Сибіру досягає кількох сот метрів. Наприклад, в Іркутській області вона не перевищує 35 м, а в Аидермі становить близько 400 м. Виходячи з температурнихумов пробурених шарів, товща мерзлого шару в деяких північно-східних районах Радянського Союзу, очевидно, перевищує 500-600 м.

Н. І. Толстіхін запропонував поділити підземні води цих районів на три великі категорії:
- надмерзлотні, розташовані вище товщі багаторічної мерзлоти (залягаюча нижче «вічномерзла товща» служить для цієї категорії підземних вод водотривким ложем);
- міжмерзлотні, замкнуті серед товщі багаторічної мерзлоти;
- підмерзлотні — концентруються у гірських породах, що лежать нижче шару багаторічної мерзлоти.

Надмерзлотні води. Найчастіше вони приурочені до діяльного шару, який періодично промерзає і відтає. Виявляються води літом у ділянках річкових долин і на широких плоских вододілах. Надмерзлотні ненапірні грунтові води, як правило, зосереджуються у породах дочетвертинного віку. Поповнення їх запасів відбувається в основному за рахунок інфільтрації атмосферних опадів і відтавання діяльного шару, тому ступінь мінералізації цих вод здебільшого невисокий. Для пиття використовувати ці води не можна через вміст в них різних забруднень — органічних сполук.

Міжмерзлотні води. До цієї групи належать води як у рідкій, так і в твердій фазі, замкнуті в товщі багаторічної мерзлоти. Підземний лід залягає у вигляді компактних прошарків та лінз або у вигляді льодяних кристалів у порах і тріщинах гірських порід.
Значна частина міжмерзлотних вод знаходиться в рідкій фазі і є більш або менш рухливою. Різновидності міжмерзлотних вод зображені на рис. 12.

Рис. 12. Різновидності міжмерзлотних вод (за Н. І. Тодстіхіним). (доступно тільки при скачуванні підручника)

Часткова зміна фаз (вода-лід-вода) цих вод відбувається протягом багатовікового періоду. Ділянки, де серед шарів багаторічної мерзлоти вода знаходиться в рідкій фазі, називаються таликами. В холодні періоди розміри останніх зменшуються, в теплі — збільшуються. В мерзлій зоні вони залягають у вигляді лінз, гнізд і прошарків або у вигляді прохідних каналів, по яких здійснюється зв'язок під-мерзлотних і надмерзлотних вод, а також живлення глибоких підмерзлотних вод.
Рух підземних вод по таликах здебільшого відбувається у вертикальному напрямку, у вигляді висхідних і нисхідних потоків. Перші живлять міжмерзлотні, а другі — підмерзлотні води, які поповнюються інфільтруючими атмосферними водами. Міжмерзлотні води мають температуру близьку до нуля.

Підмерзлотні води — підземні води в рідкій фазі, що знаходяться під шаром багатовікової мерзлоти і в переважній більшості випадків мають напір. За умовами залягання та циркуляції вони мало чим відрізняються від звичайних горизонтів артезіанських вод позамерзлотних районів. Підмерзлотні води істотно відрізняються від напірних вод інших районів тільки умовами живлення і стоку. Проникнення в них поверхневих вод може здійснюватися тільки на ділянках таликів.
У деяких районах підмерзлотні води є єдиним надійним джерелом водопостачання населення та промислових підприємств. Ці води бездоганні в санітарному відношенні і, як правило, мають задовільний хімічний склад.
Глибина їх залягання визначається потужністю мерзлого шару, а водозбагачення залежить від літологічного складу водовмісних порід та структурно-тектонічних особливостей району, співвідношення ділянок поширення напірних підмерзлотних вод і площ області живлення.
Температура підмерзлотних вод на межі з шаром мерзлого грунту, тобто в покрівлі водоносного горизонту, близька до нуля, або навіть має мінусове значення. Це так звані переохолоджені води. З глибиною температура підмерзлотних вод поступово зростає. Специфічні умови циркуляції підземних вод у районах багаторічної мерзлоти визначають утворення оригінальних форм рельєфу та фізико-географічних явищ (рис. 13).

Рис. 13. Схема утворення бугра над виходом джерела (за М. Я. Чернишовим). (доступно тільки при скачуванні підручника)

Скачати повну версію книжки (з малюнками, картами, схемами і таблицями) одним файлом