Гидрогеологические условия Тунгусского угольного бассейна

Гидрогеологические условия на территории Тунгусского бассейна изучены слабо. Немногочисленные и в большинстве отрывочные сведения получены главным образом попутно с поисками, геологическим картированием и частично при маршрутных гидрогеологических наблюдениях. Более полные сведения по гидрогеологии и многолетней мерзлоте получены по тем немногим месторождениям, на которых проводились разведочные или поисково-разведочные работы.

Важнейшим фактором, влияющим на гидрогеологические условия в северных районах бассейна, является развитие там многолетней мерзлоты. Трудно переоценить влияние этого фактора на формирование подземных вод, особенно в Заполярной и Приполярной частях бассейна, где, по данным Н.И. Обидина и П.Д. Сиденко, мощность многолетней мерзлоты достигает сотен метров (в Норильском районе — до 300 м, в Игарском — до 350 м, в Туруханске — около 340 м). Согласно классификации Н.И. Толстихина, подземные воды в зонах развития многолетней мерзлоты разделяются на три типа: надмерзлотные, межмерзлотные и под-мерзлотные.

В Норильском районе наиболее полные сведения по гидрогеологии и многолетней мерзлоте имеются по Кайерканскому месторождению, где глубина распространения мерзлоты достигает 230—250 м.

К надмерзлотным относятся воды озерно-ледниковых и ледниковых, а также современных и древних аллювиальных отложений. В озерноледниковых и ледниковых отложениях нередко встречаются мощные линзы подземного льда. Средний дебит источников равен 0,97 л/сек. Воды аллювиальных отложений приурочены к деятельному слою и распространены в пойме и устьевой части рек; дебит их не превышает 0,01 л/сек. В зимний период в случае местного непромерзания эти воды функционируют и образуют па своих выходах наледи.

В толще пород, скованных мпоголетней мерзлотой, отсутствуют сколько-нибудь значительные притоки подземных вод. Температура пород в этой зоне, по замерам в скважинах и штольнях Кайерканского месторождения, колеблется от минус 5,2° на глубине 35 м до минус 0,3° на глубине 195 м от поверхности; ниже отмечается повышение температуры.

На Кайерканском месторождении под толщей многолетней мерзлоты скважинами вскрыты два горизонта вод, залегающих в отложениях древней долины р. Амбарной. Первый, находящийся непосредственно под слоем многолетней мерзлоты на глубине 40—85 м, представлен аллювиальными отложениями и характеризуется напорными водами; второй приурочен к контакту рыхлых отложений и угленосных пород; ему свойственны очень высокие напоры, обусловленные большим гидростатическим давлением, имеющимся в трещинно-пластовых водах угленосной толщи.

Трещинно-пластовые воды являются подмерзлотными и высоконапорными (до 20 атм), что обусловливается экранирующим влиянием нижней поверхности зоны многолетней мерзлоты, расположенной непосредственно над горизонтом вскрытия этих вод. Трещинно-пластовые воды распространены по всему Кайерканскому месторождению и имеют северосеверо-восточное направление потока. Питание их происходит за счет пополнения из р. Амбарной и других рек по глубоким трещинам.

Трещинно-жильные воды обнаружены в эффузивных породах на глубине 34 м; они также напорные. Воды этого типа отличаются низкой минерализацией (300 мг/л), но повышенным содержанием гидрокарбонатов кальция и натрия, что свидетельствует о тесной их связи с атмосферными осадками.

Трещинно-карстовые воды приурочены к нижнекарбоновым известнякам, подстилающим угленосные породы. От продуктивной толщи они отделены мощными слоями глинистых пород низов угленосной толщи и поэтому не могут иметь связи с водами, циркулирующими в продуктивной толще.

Прогнозная оценка ожидаемых суммарных водопритоков по шахтному полю 16/18 равна 11,2 м3/сутки, по полю 21/22—142 м3/сутки, т. е. притоки будут очень небольшими. Прорывы из озер и рек в эксплуатационные штольни и шахты исключены из-за наличия мощной толщи многолетней мерзлоты. Источником водоснабжения угольных предприятий и поселков могут служить воды древних четвертичных отложений.

По другим районам Заполярной части бассейна имеются крайне скудные сведения о гидрогеологических условиях. Установлено, что в бассейне р. Котуя подземные воды относятся главным образом к типу трещиннокарстовых. В верхних горизонтах они находятся в твердой фазе (зона многолетней мерзлоты, мощность которой не определена).

Многие источники, особенно связанные с кембрийскими, ордовикскими и силурийскими породами, обладают повышенной минерализацией. Во многих из них отмечено повышенное содержание хлора, кальция и брома, что может указывать на возможные залежи каменной соли, а возможно, и нефти.

Мощность деятельного слоя надмерзлотных вод колеблется в северных районах бассейна от 0,5 до 2 м. Обычно надмерзлотные воды приурочены к отрицательным формам рельефа, реже к пологим склонам; они обладают весьма слабой минерализацией (0,159—0,530 г /л). Как показали наблюдения в бассейнах рек Котуя и Нижней Тунгуски, дебит источников деятельного слоя в большинстве случаев незначительный (измеряется сотыми и десятыми долями литра в секунду). Температура их колеблется от 0 до +8°. Режим надмерзлотных вод непостоянен и находится в прямой зависимости от климатических факторов.

Межмерзлотные воды, обнаруженные кое-где на р. Нижней Тунгуске, очевидно, связаны со сквозными таликами, развивающимися в толще многолетней мерзлоты, а местами, возможно, и с тектоническими разрывами, нередко наблюдаемыми в толще угленосных пород. Воды этого типа могут представлять наибольшую опасность в смысле обводнения будущих горных выработок. В зонах нарушений, где породы часто раздроблены и трещиноваты, водообильность горизонтов трещинно-пластовых вод значительно увеличивается. Подобные горизонты выявлены на реках Нижней Тунгуске и Сухой Тунгуске. Они относятся к типу подмерзлотных вод, обладают наибольшим напором и являются пресными гидрокарбонатно-натриево-кальциевыми; реже встречаются хлорадно-натриевые и сульфатно-кальциевые воды.

В центральной части бассейна мощность зоны многолетней мерзлоты значительно меньше, чем в северных его районах. Кроме того, она, по-видимому, распространена не повсеместно, и поэтому эта часть бассейна в гидрогеологическом отношении весьма неоднородна. При проходке горных выработок здесь необходимо всякий раз изучать конкретные гидрогеологические условия соответствующего района.

На водоносность рыхлых отложений, т. е. на формирование грунтовых вод, влияет в первую очередь глубина залегания и распределение на площади мерзлого грунта. С другой стороны, на участках развития многолетней мерзлоты, особенно на заболоченных участках, всегда возможны залежи напорных подмерзлотных вод. Многолетняя мерзлота служит водоупором для весьма активного в данной части бассейна деятельного слоя и способствует значительному обогащению влагой рыхлых отложений, что приводит к сильному заболачивание речных террас и сглаженных водораздельных пространств. Болота очень широко развиты в центральной части бассейна, где подземные воды почти совершенно не изучены.

Общую оценку гидрогеологических условий южной окраины бассейна в настоящее время дать еще нельзя вследствие недостаточной ее изученности. Наиболее полные сведения имеются по Кокуйскому месторождению, на котором проведены разведочные работы. В пределах месторождения выделяются водоносные горизонты, или комплексы, приуроченные к четвертичным отложениям (норово-пластовые грунтовые безнапорные воды) и к угленосным породам (подземные воды). Последние делятся на трещинные и трещинно-пластовые.

Трещинные воды приурочены к трапповым телам и являются источником питания многих водотоков и грунтовых вод.

Трещинно-пластовые воды пользуются наиболее широким распространением и приурочены главным образом к слоям песчаников и пластам угля. В угленосной толще Кокуйского месторождения вскрыто более 15 отдельных водоносных горизонтов, разобщенных водоупорными аргиллитами. Наиболее водообильные горизонты приурочены к верхней части толщи, в частности к пласту «Мощному». Дебиты по скважинам из этого горизонта колеблются от 1,37 до 15 л/сек. Расчетные водопритоки в карьеры по пласту «Мощному» оцепиваются до 2000 м3/час, при условии изоляции поверхностных вод р. Кокуя.

На Тасеевском месторождении в угленосной толще также выявлено несколько водоносных горизонтов, частью с напорными водами. Дебит фонтанирующих скважин средний, но в наиболее глубокой части синклинали становится значительным. Воды отдельных горизонтов содержат свободную углекислоту и могут быть агрессивными по отношению к бетону. Гидрогеологические условия юго-восточной части бассейна изучены очень слабо или вовсе не изучены.