12.5. Гидрогеологические структуры дна морей и Мирового океана

По отношению к водной и воздушной оболочкам Земли гидрогеологические структуры разделяются на субаэральные, субмаринные (дно морей) и субокеанические (дно Мирового океана). Кроме того, к ним относятся и структуры дна крупных озер – субаквальные, подозерные.

Субмаринные гидрогеологические структуры. Переход континентов в океан происходит через промежуточную окраинную зону – подводную окраину материка, в состав которой входят шельф, материковый склон и материковое подножие. К этой зоне и следует отнести чрезвычайно разнообразные и сложные по строению субмаринные гидрогеологические структуры окраинных морей, а также кайнозойские складчатые гидрогеологические области островных дуг и островов, широко развитые в западной части Тихого океана. Граница между дном океана и подводной окраиной материка проходит по оси субокеанских бассейнов желобов и прогибов. Гидрогеологические структуры берега континента частично находятся на суше, частично скрыты под уровнем моря. Это так называемые прибрежно-шельфовые гидрогеологические структуры.

В пределах подводной окраины материка могут быть выделены субмаринные гидрогеологические массивы, напорные гидрогеологические бассейны и вулканогенные бассейны, полностью скрытые под уровнем моря. Структуры эти находятся на субмаринном этапе развития и могут быть с полным основанием названы субмаринными. Отличительными особенностями субмаринных гидрогеологических структур являются: 1) отсутствие зоны аэрации; 2) наличие покрова рыхлых осадочных отложений с иловыми видами; 3) тесная взаимосвязь иловых вод с водами подстилающих или коренных пород; 4) элизионная разгрузка иловых вод и линейная по разломам глубинных вод; 5) преимущественно морской тип вод по минерализации и составу.

Наряду с субмаринными широко распространены прибрежно-шельфовые структуры. Такие структуры, хотя и разделяются берегом моря на субмаринную и субаэральную части, представляют собой с гидрогеологических позиций единое целое. Их водоносные горизонты или водоносные зоны уходят от берега под уровень моря, будучи едиными. Воды их субмаринной и субаэральной частей взаимосвязаны. Все прибрежно-шельфовые структуры начинаются с примыкающей к морю суши, переходят на шельф и завершаются в пределах материкового склона.

Гидрогеология подводной окраины материка весьма сложна и разнообразна. Здесь широко развиты гидрогеологические структуры материкового типа, но наряду с ними встречаются и субмаринные бассейны котловин, близкие по гидрогеологическим особенностям к субокеаническим бассейнам вод осадочного чехла, в которых осадочный чехол сочетается с фундаментом океанического типа.

Особое место занимают гидрогеологические структуры дна внутренних морей – Средиземного, Черного, Каспийского, Балтийского и др. Среди них встречаются структуры, полностью скрытые под уровнем моря и находящиеся частично на суше. Последние могут быть названы семимаринными структурами. Такие структуры, хотя и разделяются берегом моря на субаэральную и субмаринную части, представляют собой единое целое.

Субмаринные источники, находящиеся вблизи побережий внутренних морей, также отражают гидродинамическую связь субаэральной частей гидрогеологических бассейнов. Разгрузка карстовых вод известна во многих точках дна Средиземного моря на глубинах 120-170 м. Подобные явления отмечаются на дне других внутренних морей (Черное, Каспийское и др.).

Минерализация и состав вод субмаринных структур внутренних морей весьма различны. Иногда на значительном расстоянии от берега вскрываются пресные инфильтрациониые воды атмосферного питания. Наряду с ними широко распространены соленые воды различной степени минерализации, скопления нефти и газа. В водах некоторых субмаринных бассейнов отмечается обилие сероводорода (Черноморский сложный гидрогеологический бассейн), в других на глубине обнаружены крепкие рассолы и эвапориты (субмаринные бассейны Средиземного моря, Северного моря).

Подчиненное значение во внутренних морях имеют субмаринные гидрогеологические массивы. В Средиземном море встречены многочисленные вулканогенные бассейны, включая как островные, так и субмаринные. Наличие действующих вулканов и сейсмичность обусловливают развитие гидротермальных процессов. Все сказанное свидетельствует о разнообразии и сложности гидрогеологических структур дна внутренних морей.

Субокеанические гидрогеологические структуры. Континенты и океан различаются строением земной коры и гидрогеологического разреза, условиями водообмена, режимом подземных вод и другими особенностями. Для континентов характерно присутствие гранитного слоя, залегающего на базальтовом, для океана лишь базальтового слоя. Для континентов типично развитие осадочных пород (терригенных, карбонатных, вулканогенных, соленосных и др.) с заключенными в них пластовыми водами и присущими им водоупорами, а для океана – рыхлых неуплотненных осадков с иловыми водами и базальтовых эффузивов с трещинными водами. Континенты находятся под воздействием воздушной оболочки, поэтому выше подземных вод зоны насыщения находится зона аэрации, мощность которой местами достигает нескольких сотен метров; в океанах зона аэрации отсутствует, и верхний горизонт иловых вод непосредственно соприкасается с океанической водой. Пресные подземные воды атмосферного происхождения присущи верхним водоносным горизонтам континентов и полностью отсутствуют в океанах, для которых типичны соленые воды. На континентах имеет место водообмен подземных зод с атмосферными, на дне океана – с океаническими водами. Режим грунтовых вод суши тесно связан с метеорологическими и гидрогеологическими факторами, он изменяется во времени и пространстве. Режим подземных вод океанического дна отличается стабильностью. Для динамики подземных вод верхних горизонтов суши характерен инфильтрационный режим, для нижних –литогенный, а для динамики подземных вод дна Мирового океана – только литогенный.

Рассмотрим основные субокеанические гидрогеологические структуры. Разрез дна Мирового океана состоит из трех слоев. Нижний, так называемый базальтовый слой, образован основными и ультраосновными породами. Мощность его измеряется несколькими километрами. Выше залегает второй (надбазальтовый) слой, представленный прослоями базальтовых лав и консолидированными, преимущественно глинистыми, кремнистыми или карбонатными, реже песчаными отложениями. Мощность второго слоя достигает 1 км (иногда более 5 км). Этот слой распространен не повсеместно; преимущественно он развит в пределах океанских платформ. На втором слое, а в ряде случаев и непосредственно на фундаменте, располагается третий слой, представленный рыхлыми глинистыми, кремнистыми, карбонатными осадками. Средняя мощность осадочной толщи, составляет (в м): Атлантический океан 860; Индийский 456, Тихий 280, Мировой (в целом) 459. Сильно возрастает мощность осадочной толщи в пределах окраинных желобов и прогибов в результате сноса осадков с расположенных вблизи континентов. Средний и верхний слои образуют чехол осадочных пород и вулканитов земной коры океанического типа.

Рассматривая проблему взаимодействия подземных вод суши и морского дна, следует выделять две ее стороны 1) взаимопроникновение подземных вод суши и океана; 2) особенности развития прибрежно-шельфовых и семимаринных гидрогеологических структур.

Выходы пресных вод на морском дне известны во многих морях: в Черном – на берегах Кавказа и Кр|ыма, в Средиземном – на берегах Франции, Италии и Балканского п-ова, а также Атлантическом океане – на берегах Флориды и во многих других местах. Субаквалыные источники удалены от берегов на десятки и сотни метров, иногда на несколько километров, а глубина их выхода достигает несколько сотен метров. В субмаринных бассейнах водоносные горизонты с пресными и слабосолоноватыми водами нередко залегают под верхними водоносными горизонтами с солеными водами.

При благоприятных гидрогеологических условиях морские воды могут проникнуть в глубь суши на значительное расстояние. Интенсивная откачка вод из скважин и колодцев на берегах морей и океанов влечет за собой интрузию морских и океанских вод и засоление пресных вод. На берегах моря встречаются выходы соленых источников, образовавшихся в результате смешения морских солевых вод с пресными подземными водами суши. Среди таких береговых источников соленых вод наблюдаются как холодные карстовые (побережье Адриатического моря), так и горячие трещинно-жильные (Чукотский п-ов), о. Исландия.

Вопросы для самоконтроля

1. В чем заключаются основные принципы и факторы гидрогеологического районирования.

2. Гидрогеологические массивы. Условия распространения и формирования основных типов подземныхвод.

3. Строение гидрогеологического разреза артезианских бассейнов платформенного типа. Гидрогеологические этажи бассейна.

4. Гидродинамическая и гидрогеохимическая зональность бассейнов платформенного типа.

5. Основные типы гидрогеологических районов складчатых областей.

6. Особенности геологического строения и формирования подземных вод в артезианских бассейнах межгорного типа.

7. Условия формирования подземных вод районов «переходного» типа (адмассивыи адбассейны).

8. Вулканогенные массивы. Условия залегания и формирования подземных вод.

9. Формирование химического состава подземных вод районов современной вулканической деятельности.

10. Особенности субмаринных и субокеанических гидрогеологических структур.