ФОРМИРОВАНИЕ ПОДЗЕМНЫХ ВОД КРЫМА

Условия современного питания, циркуляции и разгрузки подземных вод Горного Крыма. Химический состав атмосферных вод на Ай-Петринской яйле

Горный Крым, как и всякая горная страна, отличается весьма мощной зоной свободного водообмена. Эта зона охватывает весь верхний структурный этаж — толщу верхне- и среднеюрских отложений и частично даже залегающие ниже сланцы таврической серии. Весьма интенсивный водообмен в закарстованных известняках и других породах верхнего структурного этажа подтверждается распространением в этих отложениях пресных вод с минерализацией преимущественно ниже 0,5 г/л до глубины 1000 м от поверхности. Зоны замедленного и весьма замедленного водообмена располагаются в пределах таврической толщи.

Подземные воды верхнего структурного этажа пополняются исключительно за счёт атмосферных осадков. Воды обильных дождей и тающих снегов тут же поглощаются пористыми, часто грубообломочными четвертичными образованиями и обнажающимися на поверхности на значительных площадях трещиноватыми и закарстованными известняками и другими плотными породами верхней и средней юры и дают начало трещинно-пластовым и трещинно-карстовым водам. В питании подземных вод верхнего структурного этажа некоторое участие могут принимать и конденсационные воды.

В пещерах, карстовых шахтах и других карстовых полостях в известняках и в пределах развития известняково-глыбового навала у подножия горных массивов наблюдается образование конденсационной влаги. Однако имеющиеся в настоящее время данные показывают, что роль конденсации в питании подземных вод невелика. Специальные опыты по определению величины конденсации на Ай-Петринской яйле (Дублянский, 1961) показали, что конденсационные воды составляют не более 1—1,5% от годовой суммы атмосферных осадков. Данные по величине конденсации Т. И. Устиновой и J1. Г. Резниковой по району Караби-Яйлы, а также результаты исследований конденсации в районе Кучук-Коя (Глухов,1948) сходны с данными В. Н. Дублинского.

Изучение химического состава атмосферных вод на Ай-Петринской яйле показало, что общая их минерализация колеблется в пределах от 3,7 до 73 мг/л. При этом осадки, выпадающие в виде снега, как правило, отличаются значительно меньшим содержанием всех компонентов, кроме йода. Сухой остаток снеговых вод обычно вдвое меньше сухого остатка дождевых вод. Наблюдается отчетливая зависимость химического состава метеорных вод от направления ветров, принесших дождевые или снеговые тучи.

По данным В. Н. Дублянского, выщелачивающее воздействие атмосферных осадков на породы Горного Крыма особенно сильно сказывается до глубины 100 м от поверхности. При дальнейшей инфильтрации вод в глубину такое воздействие постепенно уменьшается почти в 10 раз.

Пройдя длительный подземный путь по массивам известняков и других пород, воды, выходящие на дневную поверхность в виде источников, имеют .минерализацию несколько сот миллиграммов на литр. Верхняя гидродинамическая и гидрохимическая зона в Горном Крыму имеет повсеместно непосредственную связь с атмосферой. В этой зоне происходит интенсивное течение вод, процессы карбонатного выщелачивания и окислительные процессы. Снос солей водами из этой зоны, вследствие ее гипсометрически приподнятого положения и интенсивных глубоко проникающих процессов денудации, происходит от внутренних частей горной области к ее окраинам. При выщелачивании пород и выносе морских солей из верхнеюрских известняков вымываются галоиды, в том числе соли йода (Альбова, Альбов, 1961).

Резко выраженный рельеф Горного Крыма и его большая расчлененность, особенно на северном склоне, способствуют интенсивному дренированию горной области. Подземные воды описываемой зоны, особенно карстовые, отличаются большой динамичностью и постоянно обновляются.

В нижнем структурном этаже, сложенном сланцами таврической серии, в основном расположены зоны замедленного и весьма замедленного водообмена. Воды нижнего структурного этажа получают питание за счет просачивания атмосферных вод на склонах, инфильтрации поверхностных и аллювиальных вод в речных долинах, а также перелива вод из вышележащих верхне- и отчасти среднеюрских отложений. Однако значительная дренированность верхнеюрских отложении, водоупорный характер таврических сланцев и другие факторы обусловливают незначительное пополнение подземных вод нижнего структурного этажа. Наиболее интенсивно движение подземных вод происходит только в выветрелой, сильно трещиноватой части таврических сланцев; глубже это движение возможно только в зонах тектонических нарушений и частично в прослоях трещиноватых песчаников и алевролитах.

Замедленное течение подземных вод определяет незначительную степень промытости пород таврической серии и состав вод. Даже в верхней части таврической толщи с наиболее активным водообменом редко наблюдается карбонатная среда выщелачивания; чаще пресные воды здесь содержат значительное количество сульфатов. Хлоридная фаза выщелачивания в коре выветривания в пределах склонов гор, возвышающихся над морем, уже закончена, но, возможно, она еще имеет место в глубине гор, ниже уровня моря. Пресные воды в таврических сланцах особенно широко распространены на северном склоне. Здесь таврическая толща промыта по сравнению с южным склоном интенсивнее и глубже. Например, содержание сульфатов в водах источников таврических сланцев северного склона составляет от 50 до 800 мг/л, а южного — от£ 200 до 2500 мг/л.

Гидрохимическая асимметрия Крымского горного массива объясняется прежде всего общим преобладанием поверхностного и подземного стока в северном направлении, а также большей протяженностью области стока и большим количеством атмосферных осадков на северном склоне по сравнению с южным. Северный склон отличается также облесенностью и транспирацией влаги, в то время как на южном преобладает испарение. Поэтому на южном склоне процессы растворения и выщелачивания солей в породах более замедленны по сравнению с северным склоном. Кроме того, таврические сланцы могли промываться на северном склоне и в предыдущие геологические эпохи, так как на отдельных участках северного склона гор юго-западной части Крыма наблюдается некоторая унаследованность современными речными долинами древних эрозионных ложбин (депрессий). Присутствие в нижней и средней частях южного склона сульфатных, а иногда гидрокарбонатных натриевых вод, местами довольно значительно минерализованных, вероятно, свидетельствует о недавнем выходе толщ горных пород на поверхность, т. е. о молодом возрасте этой площади и ее довольно непродолжительной еще денудации. Этот вывод вполне увязывается с геологической историей южного склона Крымских гор.

Следует упомянуть об особенностях формирования вод в контактных зонах таврической толщи с массивами изверженных пород. Примером может служить источник Ай-Иори, выходящий в зоне контакта таврических сланцев и изверженных пород в районе Алушты. В паводок вода этого источника гидрокарбонатная кальциевая, в межень — хлоридная магниево-натриевая. Очевидно, в паводок источник выносит дождевые и талые воды и частично воды известнякового горного массива Бабугана.

Исключительный интерес и большое практическое значение имеет решение вопроса о природе сульфатных и хлоридно-сульфатных вод в таврических сланцах Горного Крыма. О наличии таких вод ниже коры выветривания таврической толщи можно судить уже по выходам отдельных источников (например, источника Козий в районе г. Ялты).. Воды такого типа (сульфатные воды сложного катионного состава с температурой до 17,2° С, гидрокарбонатно-хлоридные воды с содержанием H2S около 40,0 мг/л) были встречены со стороны южного портала Ялтинского гидротоннеля. Характерно, что такие водопроявления установлены только с южной стороны Ялтинского горного хребта и в его центральной части. В северной части гидротоннеля на расстоянии почти до 3,5 км от северного портала воды пресные (гидрокарбонатные натриевые с температурой 7—9° С в интервале, равном 2800 м, сульфатные с минерализацией 0,4—0,9 г/л и температурой 17,5° С в интервале 2900—2940 м, гидрокарбонатные кальциевые с температурой 13° С в интервале 3500 м).

В коре выветривания сланцевой толщи сульфатные воды могут образоваться в результате разложения колчеданов. В Ялтинском гидротоннеле воды этого типа залегают на большой глубине, в зоне контакта средне- и верхнеюрских отложений. Растворение гипса, присутствующего в породах контактовой зоны, карстовыми водами известняков также может приводить к образованию сульфатных вод. Возможно, что гипс здесь связан с диагенетическими процессами и отложился из напорных вод, поднимавшихся по тектоническим трещинам не только из среднеюрских, но и из таврических отложений. Такое поступление вод возможно и в настоящее время.

Крепкая сероводородная вода в гидротоннеле имеет иной химический состав, чем сульфатная, — она гидрокарбонатно-хлоридная натриевая с минерализацией 7,7 г/л. Содержание H2S до 40,0 мг/л в воде зоны контакта средней и верхней юры указывает на наличие здесь восстановительной обстановки. На глубине эти воды, видимо, формируются в толще среднеюрских или, вероятнее, таврических сланцев и по тектоническим нарушениям поднимаются под напором в контактовую зону средней и верхней юры. О том, что крепкая сероводородная вода формируется в других условиях по сравнению с сульфатной водой может свидетельствовать присутствие в ней хлора, йода и брома (см. таб. 57).

Глубокая зона весьма замедленного водообмена, а возможно, и полного его отсутствия установлена по данным бурения Ялтинской и Алуп- кинской опорных скважин, встретивших воды хлоридного натриевого типа на глубинах соответственно 1300 и 462 м от поверхности, а также на основе данных по источнику «Чёрные воды» (см.  8). Приуроченные к этой зоне хлоридные кальциево-натриевые воды содержат комплекс микрокомпонентов морского происхождения (йод, бром и др.). Присутствие в этих водах небольшого количества метана, азота, углекислоты и сероводорода может свидетельствовать о происходящих на глубине биохимических процессах.

Таким образом, Главная гряда Крымских гор представляет собой небольшую, но сложно построенную гидрогеологическую область. Верхний структурный этаж Крымских гор — это система карстовых бассейнов с изливом вод на поверхность на южном и северном склонах гор. Условия формирования карстовых вод в известняковых горных массивах находят свое отражение в их режиме и определяют общий водный баланс этой области. Нижний структурный этаж характеризуется только отдельными проявлениями солоноватых и соленых вод.