Тихонов* А.И., Голицын М.С.** Васильев А.В.*

* ООО «НИИ геологических и геоэкологических проблем» (НИИГиГЭП)

Россия, г. Чебоксары, niigigep@mail.ru

**Всероссийский научно-исследовательский институт гидрогеологии

и инженерной геологии (ВСЕГИНГЕО),

Россия, п.Зеленый Московской области, vseginge@rol.ru

СВОЕВРЕМЕННОЕ ВЫЯВЛЕНИЕ ПРОЦЕССОВ ГЛУБИННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПРЕСНЫХ ПОДЗЕМНЫХ

ВОД – ГАРАНТИЯ СБЕРЕЖЕНИЯ ИХ РЕСУРСОВ

ДЛЯ ПОСЛЕДУЮЩИХ ПОКОЛЕНИЙ ЗЕМЛЯН

Работами известного геолога-тектониста академика Н.С.Шатского еще в 30-е годы прошлого века было установлено существование на Русской платформе древних линеаментных зон, представляющих собой серию параллельных глубинных разломов земной коры. Он утверждал, что глубинные разломы в пределах некоторых из этих линеаментных зон прорывают не только породы фундамента, сложенного кристаллическими образованиями, но и вышележащую толщу осадочных пород, достигая почти до земной поверхности. Согласно этой теории именно к таким линеаментным зонам приурочены современные русла наиболее крупных рек в пределах Русской платформы. Н.С.Шатский считал [ 9 ], что в пределах линеаментных зон могут происходить неотектонические процессы и эту вероятность необходимо учитывать при проектировании и строительстве гидро- и атомных электростанций, а также промышленных предприятий. Но в то время на вооружении у науки еще не было прямых методов для однозначного доказательства возможности неотектонической активности глубинных разломов в пределах линеаментных зон.

Позднее правильность теории Н.С.Шатского подтвердили космические исследования, проведенные с помощью искусственных спутников Земли. На космотектонической карте Восточно-Европейской платформы масштаба 1:2500000, полученной на основе этих исследований, отчетливо прослеживаются не только древние линеаментные зоны, но многочисленные так называемые кольцевые разломы, обычно наблюдающиеся в районах проявления кимберлитового магматизма. Это доказывает, что древние разломы прорывают не только породы фундамента, но и осадочной толщи, отражаясь на морфологических особенностях поверхности земли.

В ходе интенсивных исследований с целью поисков месторождений урановых руд в пределах Русской платформы учеными ВИМСа было сделано открытие о значительном поступлении гелия из глубин Земли и установлено, что именно в пределах линеаментных зон наблюдаются аномальные концентрации гелия [10]. Это доказывало неотектоническую активность глубинных разломов в пределах древних линеаментных зон. По образному выражению И.Н.Яницкого [11] Русская платформа имеет структуру "колотого льда" или "кольчуги", т.е. блоковую структуру. Именно к межблочным швам приурочены многочисленные крупные и малые реки, широко развитые в пределах платформы.

Позднее на основе гидрогеохимических исследований А.П.Прониным [1] установлено, что в неотектонически активных зонах глубинных разломов в пределах Русской платформы поступают из глубоких недр земли подземные воды, характеризующиеся повышенной концентрацией различных микроэлементов (в т.ч. токсичных тяжелых металлов), газов и радиоактивных элементов. В районах поступления таких вод наблюдаются комплексные гидрохимические аномалии, нередко ухудшающие экологическое состояние подземных вод. Поэтому изучение степени поступления глубинных вод с повышенным содержанием различных токсичных химических элементов имеет принципиальное значение для объективной эколого-гидрогеологической оценки территорий.

Результаты исследований, проведенных нами в различных районах Приволжского региона Русской платформы с использованием уран-изотопного метода моделирования процессов формирования и циркуляции подземных вод [2-4], однозначно подтверждают поступление глубинных вод в пределах древних линеаментных зон по характерному максимальному изотопному сдвигу урана, т.е. величине отношения альфа-активностей изотопов ²³⁴U/²³⁸U = γ. При этом установлено, что участки внедрения глубинных вод располагаются вдоль разломов в виде цепочки очагов с повышенными значениями γ. Это свидетельствует о «точечном» поступлении глубинных вод, приуроченных к зонам пересечения разнонаправленных тектонических нарушений. На рис.1 и 2 приведены примеры выявления и оконтуривания участков поступления глубинных вод на территории Вурнарского района Чувашской Республики и в районе г.Кирова.

Комплексирование уран-изотопных исследований с определением многокомпонентного химического состава подземных вод [2-8] позволило установить в пределах очагов поступления глубинных вод аномальное повышение концентрации различных токсичных для организма человека микроэлементов (В, Li, Br, Cr, Мл и др.). В таблице приведены уровни токсичных элементов в подземных водах верхнего гидрогеологического этажа изученных нами районов. Рис.3 иллюстрирует поступление бора в районе г. Кирова в верхние водоносные горизонты с глубинными водами в ослабленных зонах разломов. Таким образом, в последние годы достоверно установлено, что в пределах Русской платформы происходит неотектоническая активизация древних тектонических нарушений глубокого заложения, и это является главной причиной поступления глубинных вод в районах древних линеаментных зон. Высокие концентрации в них токсичных химических элементов глубинного (мантийного) происхождения нередко приводят к образованию некондиционных для питья подземных вод, что может оказывать существенное вли-яяние на здоровье населения, проживающего на Русской платформе. Более того, иссле-дования показали, что в последние годы процесс поступления глубинных вод в пределы эксплуатируемых водоносных горизонтов усиливается и искусственно под влиянием водоотбора в случаях его превышения над естественными ресурсами подземных вод. Это происходит, в основном, при расположении водозаборных скважин на неразведанных площадях и отсутствии необходимого мониторинга за изменения ми гидрогеологических условий в процессе откачки подземных вод.

Новым изотопно-гидрохимическим методом можно обнаружить изменения гидрогеологической ситуации в процессе работы водозаборных сооруже -

Таблица. Уровни токсичных элементов в подземных водах верхнего

гидрогеологического этажа изученных районов

№ п/п	Район	Концентрация элементов, в ПДК
		Li	B	Na	Al	Cr	Mn	Br	Ba	Pb
	ПДК, мкг/л	30	500	200000	500	50	100	200	100	30
1	г.Чебоксары	1,7	2,4	1,7	-	-	-	1,54	3,3	-
2	пгт.Вурнары ЧР	2,9	8,1	7,4	1,9	19,0	5,2	2,6	5,7	4,5
3	г.Новочебоксарска	1,6	3,8	3,5	6,0	1,8	30,0	5,0	4,4	1,2
4	Бассейн р.Карла	3,2	5,7	4,8	1,5	-	4,1	2,9	-	2,3
5	Район г.Кирова	3,5	14,6	16,9	2,3	2,5	4,2	80,6	8,6	-

ний даже при одноразовом отборе проб на анализ. Поэтому для ускоренного решения проблемы оценки поступления токсичных химических элементов с глубинными водами в пределы водоносных горизонтов пресных вод можно использовать этот метод, показавший себя как высокоточный и экспрессный при более низкой стоимости по сравнению с традиционными гидрогеологическими методами.

Вышеизложенное свидетельствует о необходимости учета глубинного геологического фактора при проведении эколого-гидрогеологических исследований территорий с целью своевременного выявления районов поступления глубинных вод с аномальными концентрациями токсичных химических элементов и предотвращения или своевременной профилактики различных заболеваний населения, вызываемых этим явлением. Однако, в настоящее время в большинстве случаев при определении соответствия подземных вод для питьевых целей, как геологоразведочные организации, так и контролирующие органы нередко ограничиваются только проведением общего химического анализа вод. Но наши исследования показали, что при кондиционном, согласно общему химическому анализу, составе подземных вод, присутствие в них различных микроэлементов в избыточном количестве делают их опасными для использования для питьевого водоснабжения населения.

В настоящее время на территории России гидрогеологическими организациями выполняется программа работ по оценке обеспеченности населения качественной питьевой водой. Однако при выполнении этих работ не учитывается возможность попадания в эксплуатационные водоносные горизонты некондиционных для питья глубинных вод, характеризующихся высоким содержанием различных токсичных химических элементов. Подобный подход может привести к ложным выводам и необходимости существенного дополнения этой работы, когда со временем выяснится существенное влияние глубинных токсичных химических элементов, содержащихся в питьевых подземных водах, на здоровье населения. Именно поэтому нами предлагается включить новый экспрессный изотопно-гидрогеохимический метод в обязательный комплекс работ при эколого-гидрогеологических исследованиях на территории Восточно-Европейской платформы, а также других районов со сходными гидрогеологическими условиями. Своевременное проведение таких исследований позволит не только обнаружить участки поступления глубинных вод и локализовать их, но и принять наиболее эффективные меры для предотвращения дальнейшего развития негативных процессов.

Литература:

1. Пронин А.П. Активные глубинные разломы центральной части Русской платформы и их геоэкологическое значение //В сб.: Геоэкол. иссл. и охр. недр. - Вып. 3. М.,1994. - с.3-11.

2. Тихонов А.И. Неравновесный уран в условиях активного водообмена и его использование в геологии и гидрогеологии. Чебоксары. 2009. 458 с.

3. Тихонов А.И., Васильев А.В., Николаев А.К. Выявление зон современного внедрения глубинных вод в условиях среднего Поволжья уран-изотопным методом /Тез. докл. Всерос. науч.-практ. конф. "Геоэкологии, карторгафирование", п.Зеленый Моск. обл.:ВСЕГИНГЕО, 24-27 февраля 1998 г., М.:Геоинформмарк, 1998. С.67-69.

4. Тихонов А.И., Голицын М.С., Тихонов В.П., Егоров С.П., Иванов А.Ф., Гафуров Р.И., Миронова Н.Е., Васильев А.В. Использование подземных вод верхнепермских отложений для питьевого водоснабжения Чувашской Республики // Водные ресурсы.2007. Том 34, № 2.С.1-6.

5. Тихонов А.И., Дуев Д.С., Васильев А.В., Олышева Г.Ф., Николаев А.К. Изотопно-гидрогеохимические исследования природных процессов образования некондиционных подземных вод на русской платформе и оценка риска для здоровья населения / Матер. Всерос. конф. «Оценка и упр. прир. рисками» (Риск-2003). 2003. Москва, 26-27 марта 2003 г. М., 2003. с. 101-105.

6. Тихонов А.И., Русских А.В., Моралев Г.В., Голицын М.С., Васильев А.В., Дуев Д.С., Тимонова В.А., Николаев А.К., Лемешко А.П. Комплексные изотопно-гидрохимические исследования экологического состояния подземных вод в районе г. Кирова / Водные ресурсы. 2004. Т. 31. № 6. с.726-731.

7. Тихонов А.И., Тихонов В.П., Васильев А.В., Егоров С.П., Миронова Н.Е.. Использование уран-изотопного метода для выявления активных участков глубинных разломов на Русской платформе и оценка их воздействия на экологическое состояние подземных вод // Уральский геофизический вестник. 2006. № 9. С. 63-68.

8. Тихонов А.И., Тихонов В.П., Васильев А.В., Николаев А.К. Изотопно-гидрогеохимические исследования перспектив алмазоносности района Карлинских дислокаций на территории Чувашии / Отеч. геол. 2005. № 4. С. 23-29.

9. Шатский Н.С. Тектоническая карта СССР. М.:Наука, 1953.

10. Яницкий И.Н. Гелиевая съемка. М., 1979. - 96 с.

11. Яницкий И.Н. Прозрение. (В истоках Чернобыльской катастрофы) //Свет. 1996. № 8. С.32-34, 64-68.