2. Экогеофизические аспекты Алтайского края

Из геофизических характеристик, помимо приведенных выше кратких сведений о радиоактивности геологических образований края, отметим также важнейшие гравитационные, магнитные и сейсмические их особенности.

Наиболее низкие значения плотности (в среднем 2.66-2.68 г/см³, реже 2.7 г/см³) имеют унаследованно-наложенные впадины (и инверсионные антиклинали). Повышенные значения плотности ( в среднем 2.72-2.74 г/см³) характерны для срединных массивов. Наиболее высокие (2.75-2.81 г/см³) свойственны унаследованным синклинориям, зонам смятия и горстам.

Аномалии гравитационного поля, обусловленные плотностной неоднородностью верхней мантии и, соответственно, зоны разуплотнений характеризуются нулевыми значениями для равнин и наростанием их к высоким горам Алтая от около 7 до более 40 мГл.

Распределение магнитных аномалий зависит от состава пород и характера метаморфно-метасоматических преобразований. На территории Предалтайской равнины магнитное поле ∆Та, пересчитанное в верхнее полупространство на высоту 2 км, разряженное и достаточно однородное. В горных районах на западе (Рудный Алтай) преобладают их положительные значения (от 4.5 до 8.2 мЭ); на востоке они по преимуществу близки к нулевым. Локальные положительные магнитные аномалии отвечают массивам основных и ультраосновных пород и железорудным металлогеническим зонам, достигая максимумов в пределах магнетитовых рудных месторождений.

Главнейшие сейсмические различия подтверждают характеристику платформенных структур как относительно неактивных, горных – как средне- и высоко динамичных. Особенностью рассматриваемого региона является то обстоятельство, что здесь происходит «стык» этих структур с резко контрастной динамичностью. Но их сейсмические характеристики будут рассмотрены позднее при описании природных опасностей края.

3. Экогидрогеологические аспекты

Алтайский край в гидрогеологическом отношении отвечает территории Кулундинско-Барнаульского артезианского бассейна.

Среди грунтовых вод со свободной поверхностью или небольшим напором выделяются водоносные горизонты современных отложений различного происхождения; воды спорадического распространения в отложениях террас р. Оби и ее притоков верхнечетвертичного возраста; в средневерхнечетвертичных отложений касмалинской и карасукской свит, среднечетвертичных отложений монастырской, большереченкой свит; воды спорадического распространения в нижнечетвертичных отложениях краснодубровской свиты.

Важнейшими источниками питания водоносных комплексов четвертичных отложений являются атмосферные осадки и сток с обрамляющих бассейн горных сооружений Алтая и Салаира. Из предгорных районов на равнины потоки подземных вод поступают по погребенным долинам и зонам тектонических нарушений. В паводковые периоды в питании грунтовых вод участвуют также поверхностные воды.

Краснодубровская свита мощных лессовидных суглинков менее благоприятна для пополнения запасов грунтовых вод за счет инфильтрации атмосферных осадков.

Для всех водоносных горизонтов четвертичных отложений характерно снижение пьезометрической поверхности от водораздельных пространств к дренирующим их долинам и озерным понижениям.

Воды преимущественно пресные гидрокарбонатно-кальциевые, местами солоноватые и соленые (до 4-7 г/л) - сульфатно-хлоридные и хлоридно-сульфатные.

В отложениях неогенового периода присутствует от 1-2 до 5 водоносных горизонтов, сосредоточенных в прослоях песков. Мощность их от 2 до 20 м. Наиболее крупные водоносные горизонты приурочены к рубцовской, кочковской, павлодарской и таволжанской свитам. На западе рубцовский и отчасти кочковский горизонты неогеновых отложений обладают свободной поверхностью, но на всей остальной территории доминируют напорные воды. Судя по распределению напоров и положению пьезометрической поверхности, все водоносные горизонты неогеновых отложений имеют гидравлическую связь. Благоприятны для питания водоносных горизонтов условия Обь-Чумышской возвышенности, где отложения неогена преимущественно песчаные и грубообломочные. На Приобском плато идет медленная фильтрация осадков через глинистую толщу четвертичных отложений. Не исключается и питание водоносных комплексов по погребенным долинам древнего стока с окружающих горных сооружений.

Дренирование водоносных горизонтов происходит по долине р. Оби и, частично, по древним долинам стока. Разница в отметках пьезометрической поверхности на Приобском плато 20-60 м.

В Кулундинской впадине с глубиной напорность водоносных горизонтов увеличивается. Питание происходит за счет атмосферных осадков в кулундинский, верхний от поверхности, песчаный горизонт. Но основная масса осадков расходуется здесь на испарение и отчасти дренируется в озерные котловины. Подземные воды более нижних горизонтов неогена транзитны в Казахстан и Новосибирскую область. В небольших масштабах разгрузка первого (павлодарского) напорного горизонта происходит через «гидрогеологические окна» и в кулундинский горизонт.

Палеогеновые отложения представлены континентальными осадками верхнего и среднего олигоцена (новомихайловская и атлымская свиты) и морскими – нижнего олигоцена и палеоцен-эоцена (чеганская и люлинворская свиты). Последние служат региональным водоупором и имеют мощность от 30 до 220 м. К континентальным осадкам приурочено несколько водоносных горизонтов, которые разделены невыдержанными прослоями глин, что предполагает гидравлическую внутреннюю связь. Наиболее крупными являются горизонты знаменской, новомихайловской, атлымской и островновской свит.

От Приобского плато и Обь-Чумышской возвышенности к Оби уровни вод снижаются от 210 до 140 м. От Приобского плато они движутся и в направлении к озерам Топольное и Яровое (100-80 м). Питание их на обоих плато осуществляется за счет нисходящей фильтрации даже через относительно водоупорные породы. Для Обь-Чумышского плато водообмен интенсивен за счет значительных уклонов пьезометрической поверхности и коротких расстояний от области питания до разгрузки.

Меловые отложения также морские и континентальные. Первые развиты в пределах Кулундинской равнины, вторые – Приобского плато. Выделяются водоносные комплексы, содержащие один или несколько гидравлически связанных горизонтов. Этот комплекс считается надежно изолированным от водоносных горизонтов олигоцена глинистой толщей нижней части палеогена. В центре Кулундинской впадины эти воды обладают напорностью выше поверхности Земли до +24 м. Питание водоносного комплекса вероятно за счет водоносных горизонтов на окраине бассейна и за счет разгрузки трещиных вод по зонам разломов.

Подземные воды палеозойского фундамента находятся на глубинах 5-10 м по периферии и до 540-1000 м и более в Кулунде.

В водоносные горизонты артезианского бассейна поступают и большие объемы подземных вод, которые формируются в Русском Алтае.

В вертикальном разрезе выделяется три гидрогеологических этажа, отличающихся друг от друга характером пьезометрических поверхностей, условиями питания, транзита и разгрузки подземных вод, их составом и закономерностями их изменения. Верхний этаж приурочен к континентальным верхнеолигоцен-четвертичным отложениям мощностью до 350 м. Средний этаж представлен палеогеновыми и меловыми отложениями мощностью от 100-200 до 500-600 м. Нижний этаж связан с породами складчатого палеозойского фундамента.

В Алтайском крае выделены три подтипа естественного режима подземных вод: скудного питания (к<0,5) в пределах Кулундинской аллювиальной равнины и дельт долин древнего стока; от скудного до умеренного питания (0,5 < к<0,8) – в Приобском плато; и умеренного питания (0,5 < к < 1,0) – на Обь-Чумышской возвышенности и в современной долине р. Обь.

Эти закономерности необходимо учитывать при организации подземных сливов, различных захоронений и т.п.

В Алтайском крае развиты минеральные подземные воды, пока еще крайне недостаточно изученные.

Воды сульфатно-гидрокарбрнатного кальциево-натриевого состава с минерализацией 1-2 г/дм³ распространены преимущественно по периферии зоны минерализованных вод с их восточной стороны. По химическому составу они соответствует Варницкому типу минеральных вод. Подчиненное значение в зоне с минерализацией 1-2 г/дм³ имеют воды сложного гидрокарбонатно-сульфатного катионного состава Кишиневского типа. Наибольшее распространение в ряду минеральных вод имеют воды хлоридно-сульфатного типа (Федосийский, Угличский, Ижевский тип), занимающие центральную и западную части Приобского плато и отчасти Кулундинской равнины. Минерализация их изменяется, главным образом, в пределах 2-3 г/дм³, реже составляя 1-2 г/дм³ или 3-5 г/дм³. Хлоридные воды имеют ограниченное распространение у южных границ неогенового и верхнеолигоценового водоносных комплексов. Воды этого состава с минерализацией 3-3,3 г/дм³ принадлежат Миргородскому типу, с минерализацией 6 г/дм³ – Минскому типу. Весьма редки минеральные воды хлоридно-карбонатного натриевого состава (Крымский тип) и гидрокарбонатно-хлоридного натриевого (Айвазовский тип). Имея минерализацию 1-3 г/дм³, они распространены в виде отдельных пятен, тяготеющих к центральной части Кулундинской низменности.

Становится пестрым и состав вод палеозойской зоны при их погружении под осадочный чехол платформы.

Характерной особенностью Алтайского края является широкое распространение в центральной и западных части солоноватых вод практически во всех водоносных горизонтах и комплексах. Их химический состав характеризуется повышенным содержанием основных ионов и, вследствие этого, увеличением жесткости и величины сухого остатка. В этом случае отмечается повышенное содержание хлоридов и сульфатов в 2,4 раза, окисляемости до 14,2 раз, жесткости до 4,6 раза, а содержание катионов натрия достигает 805 мг/дм³. Обычно отмечается повышенное содержание марганца и железа, иногда превышающих ПДК по этим компонентам до 41,3 и 9,1 раза соответственно.

Нередко негативная ситуация определяется главным образом техногенным влиянием. Так, в г. Славгороде в водоносном горизонте средне-верхнеплейстоценовых отложений отмечается повышенное содержание натрия, аммония и нитритов; в с. Михайловское, где расположен содовый комбинат, в водоносном горизонте средне-верхнечетвертичных осадков присутствует высокое содержание хлоридов.

Основным фактором, определяющим изменение природного состава вод, является сельское хозяйство и бытовые стоки. Компоненты загрязнители в этом случае – соединения азота (NO₂, NO₃, NH₄). Повышена окисляемость и жесткость воды, особенно первых водоносных горизонтов четвертичных отложений. Интенсивность загрязнения вод составляет: для нитратов 1,11-2,06, для нитритов 1,27-21,33 и для аммония 1,35-23,1.

В Павловском районе в эксплуатационных скважинах каптирующих верхний водоносный горизонт неогеновых отложений обнаружено наличие бора, превышающего ПДК в 2,1-2,3 раза. Вероятно, как следствие применения средств агрохимии (боросодержащих удобрений).

Естественный процесс засоления почв наблюдается в аграрном комплексе на участках мелиорирования. Так, например, в наблюдательных скважинах Благовещенского района известны пробы воды с величиной сухого остатка, превышающего ПДК в 11 раз, в то время как в реке, протекающей рядом, эта величина находится в пределах нормы.

Однако, загрязнение эксплуатируемых водоносных горизонтов под воздействием техногенной нагрузки в настоящее время практически не исследуется.