16. Роль гидрогеологической системы в Иссык-Кульском водном бассейне

Гидрогеологическая система Иссык-Кульского водного бассейна является значительным по размерам элементом бассейна. Ее линейные границы совпадают с водоразделами поверхностного и подземного стока Терскейского - южного и Кунгейского - северного хребтов и проходят по перевалу Санташ на востоке и Караташскому порогу на западе. Плоская двумерная граница проходит внутри Терскейского и Кунгейского хребтов, где определяется зоной экзогенной и глубокой тектонической трещиноватости, содержащей подземную воду. Субстратом этой трещинной подсистемы являются скальные породы, в основном, палеозойского возраста. Через глубокие тектонические разломы в этой подсистеме возможно поступление в бассейн флюидов из коры и мантии.

Скальная трещинная подсистема является основанием для более молодого осадочного чехла бассейна, имеющего мезозойский - кайнозойский возраст. Этот осадочный чехол представлен галечником, песком, глиной и полускальными сцементированными обломочными породами типа конгломератов, песчаников, аргиллитов и алевролитов. Осадочный чехол занимает большую часть Иссык-Кульской впадины и в его пределах расположено озеро Иссык-Куль (рис 1). В осадочной подсистеме молодого чехла, подземные поровые воды циркулируют по пластам наиболее проницаемых крупнообломочных пород – коллекторов. Их открытая пористость 10-20%, что значительно больше общей трещинной емкости системы скального фундамента бассейна. Максимальная мощность осадочного чехла Иссык-Кульского бассейна в восточной части достигает 5 км (Рис 2). Вся эта толща насыщена подземными водами различной минерализации и разного возраста нахождения под землей. Большая часть этих подземных вод инфильтровалась под землю с поверхности, т.е. их источником являются поверхностные воды. Наиболее молодые подземные воды сосредоточены в верхней части осадочного чехла, в четвертичных отложениях. Они имеют мощность около 300 м, содержат наиболее рыхлые, с наиболее крупными обломками, осадочные породы и поэтому наиболее водопроницаемые с коэффициентами фильтрации 1 – 100 м/сут. Основное питание четвертичного водоносного комплекса(ВК) осуществляется за счет фильтрации под землю речных вод в верхних предгорных частях их конусов выноса. Небольшая часть воды поступает в четвертичный ВК из трещин хребтов и фундамента( до 15% от обших естественных возобновляемых ресурсов подземных вод четвертичного ВК). Общая величина возобновляемых ресурсов подземных вод или поток подземных вод по всему бассейну в четвертичном ВК оценивается в диапазоне 62,8-74,4 м³/сек. Эти подземные воды полностью разгружаются в озеро Иссык-Куль в виде родников в прибрежной зоне, на подводных склонах и на дне озера. Эти воды имеют минерализацию около 1г/л и, в основном, гидрокарбонатно-кальциевый химический состав. Естественные запасы пресных подземных вод четвертичного водоносного комплекса, или объем подземных вод содержащихся в поровом пространстве четвертичных отложений,составляют 58 км³ [1].

Legends to figure 1.

1. a) Boundary of a sedimental cover of basin. b) Tectonic boundary between interfacing basins.

2. Shore line of lake

3. Boundary of hydro-geological districts

Таким образом, подземные воды четвертичного водоносного комплекса, в основном, определяют гидродинамические и гидростатические граничные условия озера Иссык-Куль. Конкретное распределение подземного стока по периферии озера зависит от тектонического строения бортовых частей Иссык-Кульской впадины, представленных низкими предгорьями сложенными мезозойскими и палеоген-неогеновыми, в основном глинистыми и зачастую соленосными породами, а так же наличия рек на конкретных участках[3,4]. Водообмен между подземными водами четвертичного ВК и озером Иссык-Куль не исчерпывает полного цикла водообмена.

В озеро, как единственный базис поверхностного и подземного стока, разгружаются так же и подземные воды более глубоких водоносных комплексов: шарпылдакского - плиоцен - четвертичного, иссыккульского и киргизского, имеющих палеоген-неогеновый возраст и мезозойского водоносного комплекса. Первый имеет мощность порядка 500 м, по своим фильтрационным параметрам он на порядок ниже чем четвертичный ВК, содержит так же пресные холодные воды гидрокарбонатно-кальциевого состава и незначительные естественные возобновляемые ресурсы из-за пониженной проницаемости, порядка нескольких кубических метров в секунду, но статические емкостные запасы соизмеримы с таковыми четвертичного ВК. Подземные воды иссыккульского ВК, при мощности до 1500 – 2000 м, по оценке автора, имеют естественные возобновляемые ресурсы порядка 4-5 м³/сек [3]. Здесь емкостные запасы находятся на уровне запасов четвертичного ВК, более низкая пористость пород, компенсируется большой мощностью. Эти воды являются термальными за счет естественного геотермического градиента (в среднем 3⁰С/100м), их гидродинамический режим может быть как активным, так и пассивным в зависимости от тектонического строения отдельных блоков осадочного чехла в пределах зоны низких предгорий. В зависимости от типа гидродинамического режима эти подземные воды являются или пресными гидрокарбонатно-кальциевыми, при активном водообмене, либо высокоминерализованными до 60 г/л и более, хлоридно-натриевыми, кальциевыми, при пассивном водообмене (рис. 3). Наиболее ярким примером пассивного водообмена является случай обнаружения поисковой на нефть скважиной, в пределах антиклинальной структуры Большой Оргочор аномально высоких пластовых давлений в киргизском водоносном комплексе и хлоридно-кальциевых рассолов с минерализацией до 475 г/л (рис. 3). Эти воды так же, в конечном итоге, будут разгружаться в озеро при сейсмическом вскрытии изолированной системы. Не исключено, что с разгрузкой термальных подземных вод на акватории озера, связаны остаточные термоаномалии, зафиксированные геофизическими исследованиями в районах Торуайгыра, Карабулуна. В киргизском и мезозойском водоносных комплексах господствует пассивный водобмен, то есть современное питание их метеогенными водами практически отсутствует, и нет естественных возобновляемых ресурсов. Здесь содержатся древние воды, возраст которых может исчисляться сотнями и тысячами лет. По причине снижения с глубиной пористости, за счет уплотнения и цементации водовмещающих пород, емкостные запасы этих водоносных комплексов на порядок ниже таковых иссыккульского ВК.

фаза проникает в трещинную систему хребтов, циркулирует в ней в том числе и проникая по зонам разломов на глубины порядка 3000 м, с образованием естественных выходов на поверхность термальных минеральных вод (месторождения Джеты-Огуз, Чон-Кызылсу, Теплоключенка и др.,с суммарными естественными ресурсами 0,049 м³/сек [1] ). Основная масса трещинных подземных вод еще в пределах склонов горных хребтов вновь трансформируется в поверхностный сток рек и только порядка 15% непосредственно питает осадочный чехол бассейна по ситемам трещин.

Следующая стадия питания подземных вод осадочного чехла происходит при выходе рек за пределы горных склонов, в основном, в головных частях конусов выноса рек и далее вдоль русел. Здесь происходит основная потеря поверхностного стока. Фильтрация из русел рек составляет порядка 50 м³/сек, из оросительных каналов приблизительно 18 м³/сек. Роль атмосферных осадков в непосредственном питании подземных вод крайне незначительна, только в зоне неглубокого залегания уровня последних, в прибрежной зоне озера(порядка 1,5 м³/сек) и в пределах гидрогеологических массивов. Таким образом, основное питание в пределах впадины обеспечивается сосредоточенным долговременным поверхностным стоком. В этом плане временные водотоки не оказывают существенного питающего воздействия, так как инфильтрующаяся влага зависает в зоне аэрации не достигая уровня подземных вод. Испарение непосредственно с поверхности подземных вод в зоне их неглубокого залегания(менее 3 м.) оценивается в размере нескольких кубических метров в секунду[2].

Палеоген-неогеновые ВК так же получают основное питание из рек в зоне низких предгорий, где они выходят на поверхность, причем установлена четкая связь характера водообмена в этих водоносных комплексах от характера тектонических структур тектонических блоков в предгорной зоне [3]. В том случае, когда структуры представлены слабодислоцированными моноклиналями, падающими в направлении центральной части бассейна, в блоке наблюдается активный современный водообмен, если структуры сложно дислоцированы или имеют обратное направление падения пластов в сторону гидрогеологических массивов, в блоке, как правило, наблюдается пассивный водообмен, отсутствие возобновляемых ресурсов подземных вод, их высокая минерализация.

В гидрогеологических районах 1,2,3,5,6,7,8,9,10,11,14 (рис.1) наблюдается активный водообмен в глубоких горизонтах иссыккульского водоносного комплекса. В 4,12,13 гидрогеологических районах имеет место пассивный водообмен. Различные типы водообмена отличаются минерализацией и величиной напора подземных вод. При активном водообмене минерализация подземных вод в иссыккульском водоносном комплексе порядка 1 – 2 г/л, гидростатические напоры соответствуют потенциальным областям питания и формирования напора. При пассивном водообмене минерализация подземных вод от 20 г/л и выше, гидростатические напоры меньше, чем при воздействии возможной области питания.

Водные ресурсы в пределах Иссык-Кульского водного бассейна представлены статической и динамической составляющими, первая аккумулируется в виде ледников и снежников, а так же в виде воды озера и емкостных запасов подземных вод. Динамическая составляющая представлена поверхностным и подземным стоком, конечным базисом аккумуляции всех видов ресурсов является озеро. Единственной расходной статьей является испарение и атмосферный вынос влаги за пределы водного бассейна. Исследование вопроса о геогидрологических границах показало, что Иссык-Кульский водный бассейн является гидравлически изолированной системой, подземного оттока за его пределы не происходит, ни в восточном, ни в западном замыкании впадины. Наиболее проблематично в этом отношении западное замыкание, поскольку формально можно предполагать возможность подземного стока в гипсометрически ниже расположенную Чуйскую впадину. Но, стоку озерной воды и подземных вод четвертичного водоносного комплекса в Боомское ущелье, по долине реки Чу, препятствует Кутемалдинский порог подземного стока, образованный инфильтрационным валом воды, фильтрующейся из реки Чу на субмеридианальном отрезке ее русла, до поворта в Боомское ущелье. Порогом стока для палеоген-неогеновых подземных вод является Караташский порог, расположенный западнее Кутемалдинского, и в пределах которого происходит выклинивание палеген-неогенового чехла с выходом на поверхность палеозойского фундамента.В общем случае, значительная фильтрация подземных вод через трещинные зоны разломов в скальных породах Боомского ущелья на протяжении 40 км практически невозможна [5].

Таким образом, дальнейшим направлением изучения общего водного баланса Иссык-Кульского водного бассейна будет в основном детализация и выявление отдельных статей баланса, что в итоге позволит уточнить и общий полный баланс.

Выводы

Все эти особенности необходимо учитывать при изучении гидрохимических и гидродинамических процессов протекающих в озере Иссык-Куль. Балансовые оценки необходимо использовать при планировании хозяйственно-питьевого и рекреационного использования холодных пресных и термальных - минеральных подземных вод с целью защиты их от истощения и загрязнения. Это особенно актуально в свете развивающегося в пределах крупных населенных пунктов, таких как Балыкчи, Каракол, антропогенного загрязнения подземных вод, которое требует проведения соответствующих мероприятий по предупреждению загрязнения. Кроме этого, необходимо осуществлять контроль за эксплуатацией термо-минеральных подземных вод, для предотвращения, на отдельных участках, истощения их ресурсов. В перспективе, в свете возможного иссушения климата, роль подземных вод, сосредоточенных в подземных водохранилищах Иссык-Кульского бассейна, будут возрастать.

Литература

5. Мандычев А.Н. “О возможности разгрузки подземных вод западной части Иссык-Кульского артезианского бассейна в направлении Боомского ущелья.” Тез. докл.1-й Республиканской научно-технической конференции молодых ученых Киргизии. Фрунзе, 1981, с.44-46. Соавтор:Суюнбаев М.Н.