Формационно-гидрогеохимические категории осадочных бассейнов

Систематизация (типизация) гидрогеологических, и в том числе гидрогеохимических, условий в осадочных бассейнах может осуществляться по различным признакам (показателям). К наиболее важным относятся данные по преимущественному распространению в бассейнах подземных вод определенной степени минерализации и по характеру вертикальной гидрогеохимической зональности. Эти показатели демонстрируют взаимодействие различных факторов формирования подземных вод: они находятся в тесной зависимости от главнейших особенностей геологического строения и развития осадочных бассейнов и прежде всего строго коррелируются с наличием в них определенных групп геологических формаций, со строением рядов этих формаций. В связи с этим типизация осадочных бассейнов по преобладающей минерализации подземных вод и строению вертикальной гидрогеохимической зональности может рассматриваться в качестве формационно-гидрогеохимической типизации бассейнов.
Осадочные бассейны России и других регионов можно подразделить на три группы, существенно различающиеся характером гидрогеохимической зональности (рис. II.2).
Бассейны I группы характеризуются в основном закономерным изменением минерализации подземных вод в разрезе и по площади в соответствии с их фациально-формационными особенностями. Они стожены преимущественно слабодислоцированными породами, находящимися на стадиях диагенеза и катагенеза (а также гипергенеза — в приповерхностных субаэральных условиях). Для всех них характерно широкое распространение в нижнем этаже седиментогенных вод. Эта группа бассейнов по преобладанию в них подземных вод разной минерализации подразделяется на шесть основных типов (рис. 11.2).
В осадочных бассейнах первого типа (1) содержатся обычно только пресные (до 1 г/кг) и слабосоленые (до 3—5, реже до 10 г/кг) воды. Все эти бассейны расположены в областях суши с гумидным климатом и стожены в основном континентальными осадочными и вулканогенноосадочными сероцветными формациями (песчано-глинистыми, угленосными, угленосными лимническими, полимиктовыми молассоидными, базальт-галечниково-песчано-глинистыми и др.). К этому типу принадлежат, например, впадины (Селенгинская, Баргузинская, Тункинская и др.) Байкальской рифтогенной системы, Амуро-Зейская меж горна я Амурской складчатой области, Кулундинская синеклиза Западно-Сибирской платформы.

В осадочных бассейнах второго типа (2) в верхних частях разреза распространены преимущественно пресные воды (до 1 г/кг), а в нижних — соленые воды (до 35 г/кг), а местами и слабые рассолы (до 40—70 г/кг). Подобные бассейны широко распространены в областях суши с гумидным климатом в пределах древних и молодых платформ, островодужных структур в западной части Тихого океана и др. Для этих бассейнов характерны широкое развитие морских терригенных, карбонатных, терригенно-карбонатных и вулканогенно-осадочных формаций и отсутствие в них галогенных формаций.
К третьему типу (J) отнесены осадочные бассейны с пресными (до 1 г/кг), солеными (до 35 г/кг) и рассольными (до 140—350, реже до 400—420 г/кг) водами. Пресные и соленые воды залегают в верхних частях разреза бассейнов, а рассолы в нижних. Бассейны располагаются в областях суши в основном с гумидным климатом, и для них характерно наличие в разрезе галогенных формаций (на Русской и Северо-Американской платформах и в южной части Сибирской).
Четвертый тип (4) представлен бассейнами с преимущественным развитием сильносоленых хлоридных вод с минерализацией 10—35 г/кг. Пресные (до 1 г/кг), солоноватые (1—3 г/кг) воды и хлоридные рассолы с минерализацией более 50—70 г/кг в них практически отсутствуют. Эти бассейны сложены в основном морскими формациями (осадочными и вулканогенно-осадочными), местами континентальными аридными. Они расположены главным образом в субаквальных (морских) условиях, реже в областях суши.
В бассейнах пятого типа (5) в верхних частях разреза развиты преимущественно сильносоленые (1—35 г/кг) хлоридные воды, а в нижних — хлоридные рассолы с минерализацией в основном 100—140 г/кг (до 270—360 г/кг). Пресные и солоноватые (до 3 г/кг) воды здесь отсутствуют. Характерно региональное распространение галогенных формаций. В верхних частях разреза залегают обычно морские или континентальные аридные формации. Бассейны расположены большей частью в субаквальных областях, а также в областях суши с аридным климатом.
К шестому типу (6) отнесены бассейны, в которых развиты только хлоридные рассолы; пресные и соленые воды отсутствуют. Бассейны этого типа довольно редки. Они известны на суше в областях многолетней мерзлоты (на Сибирской платформе в юго-западной части Анабаро-Оленёкской антеклизы и на юго-восточной окраине Тунгусской синеклизы), а также в аридных зонах в районах интенсивного современного соленакопления (на Туранской платформе в районе Кара-Богаз-Гола).
Ко II и III группам принадлежат осадочные бассейны с незакономерным (относительно фациально-формационных показателей) изменением в них минерализации подземных вод. Сложены они в основном сильнодислоцированными и метаморфизованными (от слабо- до сильнометаморфизованных — зеленосланцевой фации метаморфизма) осадочными и вулканогенно-осадочными формациями. Наряду с пластовыми скоплениями подземных вод широко распространены (а нередко и преобладают) трещинно-жильные скопления — в разнообразных системах трещин, связанных с тектоническими нарушениями (зонами разломов, надвигов и т. п.). В структурно-гидрогеологическом отношении эти бассейны принадлежат к адартезианским структурам и адмассивам. Сложный характер гидрогеохимической зональности в них обусловлен соответственно сложной тектоникой. По зонам нарушений здесь контактируют блоки разновозрастных пород, часто с резко различными по минерализации и химическому составу подземными водами, в открытые зоны разломов поступают (и смешиваются) подземные воды разного состава из различных частей разреза. Кроме того, существенно усложняются гидрогеохимические условия в бассейнах этих групп в областях современного и молодого вулканизма в связи с поступлением в чехол углекислого газа, сероводорода, фтора, бора, мышьяка и других компонентов.
Бассейны II и III групп подразделены (так же, как и I группы) по признаку преобладающей минерализации содержащихся в них подземных вод на шесть типов (рис. II.2): 1) с пресными и слабосолеными водами; 2) с пресными и сильносолеными водами; 3) с пресными, солеными и рассольными водами; 4) с солеными водами; 5) с сильносолеными и рассольными водами; 6) с рассольными водами.
Bo II группе к первому типу (1) отнесены бассейны, сложенные дислоцированными континентальными гумидными терригенными, в том числе угленосными, формациями (Чульманский бассейн и др.), с пресными и солоноватыми гидрокарбонатными водами. Второй тип (2) объединяет бассейны, выполненные в основном дислоцированными морскими песчано-глинистыми и терригенно-карбонатными отложениями (структуры Западного Копетдага, южного склона Большого Кавказа и др.). Для бассейнов, расположенных в областях современного вулканизма, характерен сероводородно-углекислый состав водорастворенных газов. Бассейны II группы с наличием хлоридных рассолов, взаимосвязанные с сильнодислоцированными галогенными формациями, выделены в третий тип (J) (Украинские Карпаты в пределах Бориславо-Покутского и Скибовского покровов).
Следует отмстить, что в осадочных бассейнах II группы с преобладанием слабометаморфизованных формаций (адартезианских бассейнах), несмотря на сложную разломную тектонику и пликативные нарушения, сохраняются местами значительные массы седиментогенных вод. При этом и в тектонически разобщенных блоках в пределах зоны катагенеза химический состав подземных вод однотипных формаций мало меняется. Соленые воды хлоридного состава связаны в бассейнах этой группы в основном с морскими формациями, а хлоридные рассолы — с галогенными формациями.
Среди осадочных бассейнов III группы наиболее широко распространены бассейны первого типа (1) с преимущественным развитием пресных, а в нижнем этаже также слабосоленых подземных вод атмосферного питания. Для бассейнов второго типа (2) характерно наличие в нижнем этаже местами гидрокарбонатно-хлоридных соленых азотных или углекислых вод, представляющих собой смесь инфильтрогенных вод с седиментогенными и мстаморфогенными (структуры на северном и южном склонах Большого Кавказа и др.). В областях современного вулканизма довольно широко распространены бассейны с наличием в нижнем этаже сульфатных, хлоридно-сульфатных и хлоридных углекислых и сероводородно-углекислых терм (Камчатка и др.). Хлоридные рассолы седиментогенного облика вскрыты в метаморфических толщах нижнего протерозоя Печенгской впадины (тип 3). Структуры с преобладанием соленых вод встречаются в областях как континентального засолонения, так и развития многолетней мерзлоты (тип 4).
В осадочных бассейнах III группы, сложенных сильнометаморфизованными формациями (адмассивах), седиментогенные воды в чистом виде не сохраняются. Они замещены здесь либо метаморфогенными, либо инфильтрогенными водами. Ho даже и в этих структурах определенные формационно-гидрогеохимические связи прослеживаются, хотя и в ослабленном виде, в формациях, испытавших зональный метаморфизм зеленокаменной стадии.