авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Астрологический Прогноз на год: карьера, финансы, личная жизнь


Структурно-гидрогеологический анализ и физико- химическое моделирование процессов формирования подземных вод района северо-муйского тоннеля бам

На правах рукописи

ДАНИЛОВА Мария Александровна

СТРУКТУРНО-ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ И ФИЗИКО-

ХИМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ФОРМИРОВАНИЯ

ПОДЗЕМНЫХ ВОД РАЙОНА СЕВЕРО-МУЙСКОГО ТОННЕЛЯ БАМ

25.00.07 - гидрогеология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата геолого-минералогических наук

Иркутск-2010

Работа выполнена на кафедре гидрогеологии, инженерной геологии и геоэколо гии Иркутского государственного технического университета

Научный руководитель: кандидат геолого-минералогических наук, доцент Юрий Николаевич Диденков

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук, профессор Алексей Максимович Плюснин кандидат геолого-минералогических наук Сергей Харитонович Павлов

Ведущая организация: Иркутский государственный университет путей со общения

Защита состоится 20 апреля в 9.30 на заседании диссертационного совета Д 003.022.01 в Институте земной коры СО РАН по адресу: 664033, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 128, конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Иркутского научного центра СО РАН в здании Института земной коры СО РАН.

Отзывы на автореферат в 2-х экземплярах, заверенные печатью учреждения, просим направлять по указанному адресу ученому секретарю совета к.г.-м.н.

Л.П. Алексеевой. Тел: (3952) 42-27-77, факс: (3952) 42-69-00, e-mail:

lalex@crust.irk.ru

Автореферат разослан «_»_2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат геолого-минералогических наук Л.П. Алексеева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Процессы и закономерности формирования подземных вод в рифтовых структурах остаются до настоящего времени слабоизученными. А именно в них по глубоким тектоническим зонам осуществляется обмен веществом между поверхностью Зем ли и мантией;

происходят наиболее существенные геологические процессы: современная вулканическая деятельность, высокая сейсмичность, повышенные значения тепловых пото ков и гидротермальная активность. В результате создаются особые структурно гидрогеологические условия, протекают специфические физико-химические процессы и формируются растворы, не существующие ни в каких других геотектонических обстановках.

В последние годы роль флюидного режима в литосфере рассматривается в широком спектре геологических процессов – от геодинамических до гидросферных. Вопросы происхождения флюидов, возможности поступления флюида и воды в земную кору из мантии, количество и состав эндогенной фазы остаются остро дискуссионными.

Выбор северо-восточного фланга Байкальской рифтовой зоны в качестве объекта ис следований объясняется приуроченностью к данному региону Северо-Муйского тоннеля (СМТ), сложнейшего участка трассы Байкало-Амурской магистрали (БАМ), который являет ся уникальным объектом для непосредственного изучения процессов формирования подзем ных вод. Его высокая обводненность термальными и холодными подземными водами, изу чение геологических процессов на глубинах свыше 300 м дают богатый фактический мате риал и большие возможности для исследований. В то же время, именно обводненность явля ется главной проблемой эксплуатации тоннеля, требующей решения.

Цель исследования. Установить процессы и закономерности формирования подзем ных вод района СМТ, определить особенности распределения водопритоков и выявить при чины деструкции бетонной обделки тоннеля.

Основные задачи исследования: 1) Проанализировать историю геологического раз вития северо-восточного фланга Байкальской рифтовой зоны (БРЗ). 2) Выполнить разномас штабное структурно-гидрогеологическое районирование региона исследований. 3) Провести типизацию подземных вод района СМТ по их составу. 4) Выполнить термодинамическое моделирование процессов формирования подземных вод в различных гидрогеологических структурах. 5) Выявить причины разрушения бетонной обделки тоннеля на термодинамиче ских моделях систем «гранит- вода» и «бетон - вода».

Исходные материалы и вклад автора в решение проблемы. Работа выполнена на базе современного структурно-гидрогеологического анализа с привлечением физико химического моделирования (программный комплекс «Селектор», разработанный в институ те геохимии СО РАН под руководством доктора г.-м.н. Карпова И.К.). В ходе работы авто ром проводились полевые наземные и подземные исследования в Северо-Муйском тоннеле и разведочно-дренажной штольне, сопровождавшиеся детальными гидрометрическими рабо тами и отбором проб воды, пород и новообразований. Макро- и микрокомпонентный анали зы природных вод, в том числе ICP-MS, выполнялись в Институте геохимии им. А.П. Вино градова СО РАН (Иркутск). Статистическая обработка результатов химических анализов с целью типизации подземных вод района исследований проводилась с использованием про граммы «Кластер-анализ».

Научная новизна работы заключается в установлении закономерностей формирова ния подземных вод района и особенностей современной обводненности СМТ;

разработке типизации подземных вод по химическому составу, подкрепляющей выполненное детальное структурно-гидрогеологическое районирование;

определении роли глубоких разломов в формировании подземных вод и уточнении генезиса термальных трещинно-жильных под земных вод района СМТ, а также выявлении причин неустойчивости бетонной обделки тон неля на основе результатов имитационного термодинамического моделирования.



Защищаемые положения. 1. В районе Северо-Муйского тоннеля установлено два типа подземных вод, отражающих особенности их генезиса. Первый тип объединяет подзем ные воды атмосферного происхождения гидрогеологических массивов, бассейнов и припо верхностных разломов;

второй - это трещинно-жильные воды глубоких разломов, принципи ально отличающиеся по температуре и химическому составу в связи с иными условиями об разования. Основная современная обводненность тоннеля связана с разгрузкой трещинно жильных вод приповерхностных и глубоких обводненных разломов.

2. Формирование состава подземных вод массивов, бассейнов и приповерхностных разломов обусловлено процессами взаимодействия в системе «атмогенные воды - породы гранитного состава» и сопровождается образованием минералов зоны гипергенеза. В форми ровании термальных вод принимает участие глубинная компонента, что проявляется в их температуре и высоких содержаниях сульфатов, He, F, Li. Состав гранита при существую щих скоростях фильтрации не способен обеспечить переход в подземные воды фиксируемых количеств этих компонентов.

3. Основная причина неустойчивости бетонной обделки тоннеля заключается в более интенсивном разрушении гранитов, по сравнению с бетоном, в результате взаимодействия с подземными водами с образованием новых гидрогенно-минеральных комплексов. Для сни жения обводненности тоннеля необходимо использование клинкерного материала, способ ного после взаимодействия с подземными водами образовывать минеральный парагенезис, экранирующий обделку тоннеля.

Практическая значимость. Дифференцированы водопритоки на основании гидро метрических замеров в тоннеле и разведочно-дренажной штольне, выявлена ведущая роль трещинно-жильных вод в обводнении СМТ, что позволяет целенаправленно осуществлять мероприятия по водоотливу, снижению гидростатических напоров и сохранению бетонной обделки. Проведена гидрогеохимическая типизация подземных вод, подтверждающая выде ление трещинно-жильных вод глубоких разломов в отдельный класс, ярко отличный от под земных вод массивов и приповерхностных разломов. Определены причины разрушения бе тонной обделки.

Апробация результатов. Основные положения диссертационной работы докладыва лись и обсуждались на конференциях «Гидроминеральные ресурсы Восточной Сибири» (Ир кутск, 2001, 2005), на ежегодных научно-технических конференциях факультета геологии, геоинформатики и геоэкологии ИрГТУ (Иркутск, 2003, 2005, 2006), на XXI Всероссийской молодежной конференции «Строение литосферы и геодинамика» (Иркутск, 2005), на Меж дународной научной конференции, посвященной 100-летию со дня рождения академика Г.В.

Богомолова (Минск, 2005), на III Межвузовской конференции молодых ученых и студентов «Молодые – наукам о Земле» (Москва, 2006), на семинаре стипендиатов программы DAAD «Михаил Ломоносов» (Бонн, Германия, 2006), на Всероссийской научной конференции па мяти академика Л.В.Таусона (Иркутск, 2007), на III Международной научно-практической конференции, посвященной году планеты Земля и 85-летию Республики Бурятия (Улан-Удэ, 2008), на всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Водохозяйственные проблемы и рациональное природопользование» (Оренбург, 2008).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 14 работах, в том числе 4 статьи в научно-технических сборниках, из них 1 в рецензируемом издании из пе речня ВАК, 10 статей в сборниках по материалам конференций, среди них 4 международных, 5 всероссийских и 1 региональная.

Структура диссертации. Работа состоит из введения, 5 глав, заключения и 5 прило жений. Объем работы составляет 178 стр. текста, в том числе 50 рисунков и 21 таблица. Спи сок литературы включает 187 наименований.

Благодарности. Автор искренне благодарен научному руководителю к.г.-м.н., доцен ту Диденкову Ю.Н. за постоянную помощь, интерес к работе и поддержку. Особая благодар ность к.г.-м.н., с.н.с. ИГХ СО РАН Бычинскому В.А., под руководством которого осуществ лено физико-химическое моделирование. Также автор выражает признательность докторам Ломоносову И.С. и Чудненко К.В., заслуженному геологу республики Бурятия Степину А.Г., которые внесли ценные дополнения. Спасибо родителям, мужу и дочери, уверенность и по мощь которых помогли закончить начатое дело.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Особенности формирования подземных вод в кайнозойских рифтовых структурах В пределах Байкальской рифтовой зоны выделяются 3 основных типа гидрогеологи ческих структур с соответствующими им типами подземных вод. Это гидрогеологические бассейны с порово-пластовыми водами;

гидрогеологические массивы с трещинно грунтовыми и обводненные разломы с трещинно-жильными водами. Влияние рифтовой структуры на подземную гидросферу определяется динамичным режимом ее развития. Одна тектоническая обстановка сменяется другой, образование сводового поднятия переходит в растяжение, начинается процесс разломообразования, на определенной стадии которого воз никают горсто–грабеновые структуры. В результате формирование подземных вод в рифто вых зонах находится в прямой зависимости от этапа развития рифта, а их специфика отража ет геодинамические и структурно-геологические особенности.

Порово–пластовые воды рифтовых бассейнов характеризуются низкой минерализаци ей, гидрокарбонатным магниевым или кальциевым составом и атмогенным генезисом. Мощ ность зоны пресных вод значительна (во впадинах Байкальской рифтовой зоны может дости гать 3000 м).

В пределах массивов подземные воды локализуются в зоне экзогенной трещиновато сти, мощность которой, а также степень раскрытия трещин зависят от слагающих массив горных пород и климатических условий. Геологические субстраты, на которых были зало жены рифтовые системы, различны, тем не менее, состав трещинно–грунтовых вод опреде ляется составом атмосферных осадков. Изменение состава происходит в результате взаимо действия воды с вмещающими породами, а также по пути движения вод от области питания к области разгрузки.

Разломы играют большую роль в формировании природных вод в условиях рифтоге неза. Неглубокие разломы служат дренами подземных трещинно–грунтовых вод массивов, что приводит к локализации потока подземных вод в пределах разломной структуры и, как следствие, формированию крупных месторождений, имеющих большое значение для водо снабжения. В районах развития многолетнемерзлых пород такие структуры обусловливают наличие таликовых зон и образование месторождений подземных вод.

Таким образом, химический состав подземных вод бассейнов и массивов хорошо объ ясняется воздействием типичных природных факторов, к которым относятся орография, гидрография, климат, почвы, растительность, развитие ММП, геолого-структурные условия.

Генезис этих вод определяется как атмосферный. Неоднозначен генезис трещинно-жильных вод глубоких разломов, характеризующихся повышенными температурами, специфическим микрокомпонентным и изотопным составами. Разрывные нарушения глубокого заложения являются спецификой рифтогенных структур. Они позволяют проникнуть воде на большие глубины, а близкое к поверхности расположение астеносферного слоя, свойственное зонам растяжения, предполагает повышенный тепловой флюидопоток, и, как следствие, – нагрева ние подземных атмогенных вод и изменение их состава и свойств. Гидротермы, связанные с глубокими разломами, обладают специфическим макро- и микрокомпонентным составом (Ткачук, 1963;

Ломоносов, 1974;

Пиннекер, Писарский, 1977;

Маринов, 1978;

Басков, Сури ков, 1989;

Борисенко, 1989;

), резко отличным от состава холодных пресных подземных вод того же района. Современные гидротермы рифтов (Исландия, Байкальский рифт, Восточно– Африканская рифтовая система) в отличие от гидротерм зон субдукции, пресноводны (Ко нонов, 1989;





Чудаев, 2002). Более того, изотопные характеристики гидротерм (в частности, «мантийная метка» 3Не/4Не) позволяют предполагать участие мантийных флюидов в их формировании.

Флюидный режим рифтовых зон;

его влияние на формирование подземных вод. В основе всех геологических концепций о развитии Земли как космического тела лежат пред ставления о дегазации и выносе из недр в верхние горизонты литосферы и за ее пределы ог ромных масс вещества. Если в архее она носила площадной характер, в протерозое – ареаль ный, то в фанерозое это дискретно–линейный тип дегазации планеты. Процесс «старения»

Земли необратим, каждому ее новому состоянию отвечает свой режим дегазации, локализо ванной к настоящему времени, прежде всего, в зонах спрединга. Это позволяет считать, что именно глубокие рифтогенные разломы служат флюидовыводящими каналами. В условиях рифтовой геодинамической обстановки, где астеносферный слой расположен близко к по верхности и наблюдается повышенный тепловой поток территории, а глубокие разломные зоны позволяют летучим подниматься к поверхности, трещинно-жильные воды рифтов ис пытывают воздействие мантийных флюидов. Часть газов вступает в реакцию с окружающей средой, и они уже не могут рассматриваться как мантийные, однако гелий, являясь инертным газом, фиксируется в первичных концентрациях даже в поверхностных водах.

Главной проблемой в понимании процесса дегазации для гидрогеологов остается оп ределение особенностей воздействия мантийного источника на гидросферу рифтовых зон:

что привносит восходящий флюид в химический, изотопный и газовый состав подземных вод, какой механизм воздействия существует, происходит ли взаимодействие с окружающи ми породами, фракционирование изотопов и т.д.

Несмотря на существование огромного количества сведений по составу подземных вод и флюидных включений различных мантийных пород регионов тектонической активно сти, а также термодинамические исследования по поведению различных элементов в услови ях высоких давлений и температур, представления о первичном флюиде, являющемся источ ником появления на Земле водной оболочки, и механизме формирования ее химического со става далеко не однозначны. В настоящее время можно говорить о следующих ведущих кон цепциях. Это известные гипотезы о соленом составе исходной гидросферы Виноградова А.П.

(1959), Руби В. (1964), Валяшко М.Г. (1971) и стоящая особняком гипотеза о пресном юве нильном океане Грачева А.Ф. и Мартыновой М.А. (1980).

Глава 2. Природные условия формирования подземных вод северо-восточного фланга Байкальской рифтовой зоны С целью определения закономерностей формирования подземных вод различных ти пов гидрогеологических структур северо-восточного фланга Байкальской рифтовой зоны выполнен анализ имеющихся материалов по геологическим, гидрогеологическим и климати ческим условиям территории. В главе изложена обобщенная информация о ландшафтных факторах (орографии, гидрографии, климате, почвах и растительности, распространении многолетнемерзлых пород) и геолого-структурных условиях территории, включая историю геологического развития и характеристику современных геологических структур.

Глава 3. Структурно – гидрогеологическое районирование и характеристика гидрогеологических структур В районе СМТ выделяются следующие гидрогеологические структуры: Муяканский бассейн, Северо-Муйский массив и обводненные разломы (Верхнеангарский, Верхнемуй ский, Ангаракан-Ковоктинский, Перевальный и многочисленные локальные зоны дробле ния).

Муяканский бассейн. Фундамент бассейна имеет блоковое строение, представлен от ложениями архея, протерозоя, кембрия и интрузивными образованиями архейско– протерозойского и палеозойского возрастов. В центральной части бассейна расположена межвпадинная перемычка, сформированная оперяющими разломами северо–восточного на правления и вскрытая руслом реки. Кристаллический фундамент перекрыт кайнозойскими отложениями мощностью 1000–1500 м различного генезиса: это речные, озерные отложения суммарной мощностью 262 м, флювиогляциальные отложения самаровской и зыряновской эпох оледенения, распространенные практически повсеместно (мощность морен на отдель ных участках достигает 200 м и более). Глубина сезонного оттаивания в рассматриваемом районе незначительна, поэтому надмерзлотные воды практического интереса не представля ют. Значительная часть подземного стока концентрируется в узких таликовых зонах, разви тых в долинах крупных рек, заложенных по зонам тектонических нарушений. Флювиогляци альные отложения имеют высокие фильтрационные свойства, но очень невыдержанны в раз резе, прерываясь прослоями суглинков и пылеватых песков. Дебит отдельных водопроявле ний достигает 40 л/с, но в основном 3–5 л/с. Воды по химическому составу гидрокарбонат но–хлоридные натриевые, натриево–кальциевые с минерализацией до 0,03 г/дм3. В настоя щее время для водоснабжения п. Северомуйск совместно используются воды аллювиальных отложений средне – верхнечетвертичного возраста и пород коренной основы.

Северо-Муйский массив. В пределах Северо-Муйского массива коренные породы представлены гранитами и гранитоидами, реже гранодиоритами, на некоторых участках они перекрыты песчано–галечниковыми отложениями плейстоцена и голоцена (галечники, пес ки, супеси, реже суглинки и глины). Водообильность зоны экзогенной трещиноватости не значительна. Максимальные значения она приобретает в местах слияния с трещиноватостью эндогенного происхождения. Состояние и параметры подземных вод определяются распро страненностью многолетнемерзлых пород, напрямую зависящей от гипсометрического по ложения. Глубины вскрытия трещинно–грунтовых вод в массиве изменяются от десятков сантиметров до первых десятков метров. Дебиты родников, как правило, не превышают 0,5– 1 л/с;

удельные дебиты скважин составляют сотые – десятые доли л/с. По химическому со ставу трещинно–грунтовые воды гранитоидов гидрокарбонатные кальциево–натриевые или натриево–кальциевые с величиной минерализации 0,01–0,05 г/дм3 (Хлыстов, 1988). Для ор ганизации водоснабжения воды мало перспективны;

в обводнении подземных сооружений принимают участие совместно с трещинно–жильными водами зон тектонических наруше ний, однако их доля не сопоставима с водами разломов.

Приповерхностные и глубокие обводненные разломы. Трещинно–жильные воды зон разломов выводятся на поверхность нисходящими и восходящими родниками, часто обра зующими крупные очаги разгрузки линейного или площадного типов. В районе СМТ вели чина суммарного родникового стока на площади 280 км2 составляет 408,5 л/с, модуль родни кового стока 1,46 л/с км2 (Пиннекер, Ясько, 1988). Наиболее крупнодебитные (до 20–100 л/с), как правило, постояннодействующие родники приурочены к зонам главных разрывных на рушений и к узлам их пересечений. С трещинно–жильными водами связаны проявления сла борадоновых вод, тяготеющих к зоне Муяканского разлома. К системе нарушений Муякан ского, Ангараканского и Перевального разломов также приурочиваются наиболее контраст ные аномалии содержаний гелия в подземных водах, связанные с разгрузкой термальных вод в узлах их пересечений (Итыкитский и Окусиканский очаги разгрузки). Трещинно–жильные воды вскрыты многими скважинами в районе СМТ и в пределах Муяканской впадины, где они часто обладали значительными напорами (350–400 м). Пьезометрические уровни уста навливались выше поверхности на 30–60 м, а дебит самоизлива достигал 38,5 л/с (Хлыстов, 1988). Обводненность зон разломов высокая и при прочих равных условиях дифференциро вана относительно внутреннего строения и состояния пород в пределах зоны дробления тек тонического нарушения. Талики наблюдаются по многим разломам и, особенно, в узлах их пересечений. По химическому составу холодные трещинно–жильные воды зон разломов преимущественно гидрокарбонатные натриево–кальциевые с минерализацией 0,02–0, г/дм3. К глубоким же разломам приурочена разгрузка термальных вод, в составе которых по вышается содержание сульфатов, фтора и кремнекислоты, а величина минерализации воз растает до 0,19 г/дм3. Трещинно–жильные воды обводненных разломов имеют ведущее практическое значение для водоснабжения и бальнеологических целей. Однако именно этот тип подземных вод формирует и основные водопритоки в тоннель и дренажную штольню.

Глава 4. Современная обводненность Северо-Муйского тоннеля БАМ Детальное структурно-гидрогеологическое районирование и гидрогеохимическая типизация. Трасса тоннеля пересекает 3 крупных тектонических блока, которые по услови ям формирования подземных вод выделяются как гидрогеологические массивы II порядка, входящие в состав Северо-Муйского гидрогеологического массива I порядка (рис.1).

Для этого типа структур характерно развитие трещинно-грунтовых подземных вод в зоне экзогенного выветривания. Блоки разделены зонами тектонических нарушений, пред ставляющими собой структуры обводненных разломов со свойственными только им особен ностями формирования подземных вод трещинно-жильного типа. Основное влияние на их физико-химические параметры оказывают глубины заложения тектонических нарушений, что обусловливает выделение глубоких и приповерхностных обводненных разломов. В районе выделяется и третий тип гидрогеологических структур – гидрогеологические бассейны. Они представлены наложенными бассейнами, пространственно приуроченными к аллювиальным отложениям ручьев Вертолетного, Трогового, Безымянного, но непосредственно тоннелем и штольней не вскрываемые. Подземными горными выработками вскрыта крупная структура на западном участке тоннеля - Ангараканская депрессия, представляющая одноименный гидро геологический бассейн с порово-пластовым типом подземных вод (на рис.1-№1).

Рис. 1. Разрез по оси тоннеля. Гидрогеологические структуры: 1 – гидрогеологические бассейны;

2 - зоны об водненных разломов: а – глубоких, б - приповерхностных;

3 – единичные обводненные разломы;

4 – гидрогео логические массивы. Прочие знаки: 5 – ось тоннеля;

6 – зона экзогенной трещиноватости. Примечание. Нуме рация выделенных структур приведена в соответствии с таблицей 1.

Вкрест простирания выделенных гидрогеологических структур согласно с осью тон неля проходит зона Перевального разлома - региональная дрена поверхностных вод, прини мающих важное участие в формировании водопритоков в тоннель и штольню. По материа лам ранее выполненных работ (Пиннекер, Ясько, 1980;

Хлыстов, 1988;

Шабынин, 2001), а также исследований с участием автора (Обследование и экспертиза технического состояния СМТ, 2003), в диссертационной работе приведена характеристика подземных вод выделен ных гидрогеологических структур и связанные с ними водопритоки в тоннель и штольню (табл.1).

Таблица Характеристика подземных вод гидрогеологических структур района СМТ № водо He, *10- Гидрогеологическая H4SiO4, М, t, оС F-, мг/дм рН приток, см3/дм3 мг/дм3 мг/дм структура м3/ч 1 и Ангараканский бассейн и Ан 2 гаракан-Ковоктинский обвод ненный разлом 13 - 19,6 9,3 - 9,5 62 - 63 1,9 - 2,5 20 - 25 91 - 109 3 Западный гидрогеологический массив 2,4 - 6,3 7,3 - 11,6 5-7 0,1 - 0,7 13 - 20 26 - 150 4 Зона приповерхностных об водненных разломов (текто ническая зона №4) 3,4 - 4,5 9,4 - 10,5 5 0,4 - 0,7 13 - 15 27 - 38 5 Гольцовый гидрогеологиче ский массив 2 - 7,8 7,8 - 10,6 5-7 0,3 - 1 15 - 25 26 - 86 6 Троговая зона приповерхно стных разломов 2 - 3,4 8,8 5-9 0,4 - 0,5 15 - 20 25 - 44 7 Зона приповерхностных об водненных разломов (текто ническая зона №3) 2 - 3,4 7,2 - 9,8 5-7 0,2 - 0,5 12 - 20 24 - 43 8 Восточный гидрогеологиче ский массив 1,2 - 3,2 7,2 - 9,8 5 - 18 0,2 - 5,1 10 - 25 22 - 78 9 Восточная зона глубоких об водненных разломов 12,1 - 39 8,3 - 9,1 176-432 2,9 - 11,9 25 - 65 74 - 163 Результаты гидрогеохимической типизации. Для установления закономерностей формирования и генетических особенностей подземных вод привлечен статистический ме тод кластер-анализа Q- типа, который позволяет выделять классы подземных вод со сходным химическим составом. Статистическая обработка данных химического опробования водо проявлений СМТ и разведочно-дренажной штольни выполнена для 130 проб по 13 парамет рам (рН, F-, H4SiO4, Cl-, CO32-, HCO3-, SO42-, Na+, Ca2+, Mg2+, К+, Fe3+, NO3-). В результате об работки данных химического состава подземных вод выделяется 2 типа подземных вод, от ражающих особенности их генезиса:

– атмогенные воды массивов и приповерхностных разломов (тип 1, рис. 2);

– трещинно-жильные воды глубоких разломов с участием глубинной компоненты (тип 2, рис. 2).

Другие группы подземных вод, выделенные кластер-анализом, представляют собой результат смешения подземных вод этих 2 типов с различным долевым участием и Р,Т– условиями (на рис. 2 – типы 3 и 4). Таким образом, в основе типизации лежат не только структурно-гидрогеологические принципы систематизации подземных вод, но и генетиче ские особенности их формирования. Это наглядно проявляется в единстве химического со става подземных вод различных типов структур.

H 4SiO4, мг/дм -6560 -5560 -4560 -3560 -2560 -1560 -560 440 1440 2440 3440 4440 5440 6440 7440 к западному порталу пикеты к восточному порталу тип 1 тип 2 тип 3 тип Не, *10-5 см 3/дм -6560 -5560 -4560 -3560 -2560 -1560 -560 440 1440 2440 3440 4440 5440 6440 7440 к западному порталу пикеты к восточному порталу тип 1 тип 2 тип 3 тип Рис. 2. Результаты статистического кластер-анализа (Q-типа) с типизацией подземных вод различных структур района СМТ: тип 1 – подземные воды гидрогеологических массивов и приповерхностных разломов;

тип 2 – подземные воды глубоких разломов;

тип 3 – смешанные подземные воды глубоких и приповерхностных разло мов с преобладающей долей последних;

тип 4 – смешанные подземные воды приповерхностных и глубоких разломов с преобладающей долей последних Так, подземные воды гидрогеологических массивов и приповерхностных разломов выделя ются в один тип, объединенные атмогенным происхождением. Подземные воды глубоких разломов выделяются как самостоятельный тип.

Полная интерпретация различий химического состава подземных вод трех типов структур возможна с привлечением результатов физико-химического моделирования. Объ ект моделирования представляет собой представительное для выделенной структуры водо проявление, состав которого отражает яркие особенности его формирования.

Глава 5. Физико-химическое моделирование в структурной гидрогеологии Имитационное термодинамическое моделирование является важным методом позна ния процессов формирования как природных, так и природно-техногенных вод. Это объяс няется тем, что чисто аналитическое воспроизведение их эволюции во времени и простран стве практически невозможно из-за сложности физико-химических превращений в этих сис темах, а также большого числа связей между ними (Чудненко, 1999).

В настоящей главе приведены сведения об истории развития этого направления, воз можностях метода минимизации свободной энергии Гиббса, его достоинствах и недостатках, основных терминах и понятиях, сопровождающих моделирование геохимических процессов.

Моделирование процессов формирования состава подземных вод района СМТ. Для исследования особенностей формирования состава подземных вод, участвующих в обводне нии тоннеля и разведочно-дренажной штольни, использован программно-вычислительный комплекс «Селектор» со встроенным блоком резервуарной динамики, созданный под руко водством доктора г.м.-н. И.К. Карпова (ИГХ СО РАН). Термодинамическое моделирование в настоящей работе выполнено для решения следующих задач:

1. Проследить изменение состава атмосферных осадков, фильтрующихся по зонам выветривания и приповерхностных разломов и сопоставить модельный и реальный составы подземных вод, разгружающихся в штольню и тоннель.

2. Воссоздать условия формирования термальных вод и эволюцию их состава по мере восходящего движения к области разгрузки.

3. Оценить деструктивное воздействие подземных вод на горные породы и бетонную обделку тоннеля.

Модель № 1 «подземные воды массивов и приповерхностных разломов». Модель от ражает процесс преобразования состава атмосферных осадков в ходе инфильтрации по зонам экзогенной и тектонической трещиноватости приповерхностных разломов и взаимодействия с гранитами конкудеро-мамаканского комплекса раннепротерозойского возраста. На послед нем этапе перед разгрузкой подземных вод в тоннель и дренажную штольню их взаимодей ствие осуществляется с бетонной обделкой подземных сооружений. Модель имитирует про точный реактор – совокупность последовательно связанных потоками водного раствора ре зервуаров. Такая модель позволяет прослеживать изменяющийся состав равновесных твер дых фаз, образующихся при взаимодействии все новых количеств «прокачиваемого» раство ра с исходной породой. Таким образом, можно проследить как смену равновесного состава водного раствора, так и равновесных минеральных фаз при условии постоянного валового состава исходной породы. Это позволяет совместить в одном исследовании процессы вывет ривания и формирования подземных вод.

Резервуар 1 расположен в зоне экзогенной трещиноватости гранитов, открыт по от ношению к атмосфере. Температура в резервуаре 4оС, давление 1 бар. Соотношение во да:порода = 1:0,000001. Резервуар 2 характеризует глубокий участок массива, с ограничен ным доступом атмосферы и представляет собой зону дробления приповерхностного разлома.

Температура, давление и состав гранитов те же, соотношение вода:порода составляет 1:0,00001. Резервуар 3 представляет бетонную обделку тоннеля или штольни;

в резервуаре присутствует атмосфера. Температура и давление те же, соотношение вода:бетон составляет 1:0,00002. Резервуар 4 имитирует обстановку тоннеля, заполнен атмосферой. Температура и давление 4оС и 1 бар, соответственно.

Настоящая многорезервуарная модель сформирована в таком варианте, когда все но вые и новые порции атмосферных осадков проходят по одним и тем же резервуарам. Осо бенностью моделируемой системы является высокая степень трещиноватости пород, поэто му на каждом цикле вода фильтруется по густой сети трещин, взаимодействуя на каждом но вом цикле с некоторым количеством неизмененной породы (0,001% от исходного количества породы). Такая структура потоков вещества в модели позволяет добиться стабильности со става подземных вод, фиксируемых в тоннеле и штольне, а также практически полного соот ветствия новообразованных минеральных ассоциаций, наблюдаемых в тоннеле. Используе мый подход позволяет наблюдать процесс в определенной, четко зафиксированной динами ке, которая соответствует реальной обстановке Северо-Муйского массива.

Формирование состава подземных вод, по результатам моделирования, практически стабилизируется после прохождения резервуаров 1 и 2. Влияние бетона (резервуар 3) на со став воды проявляется лишь в увеличении Ca+, HCO-3 и рН, что естественно приводит и к некоторому разрушению самой бетонной обделки. Тем не менее, бетон оказывается барье ром на пути движения высокоагрессивных вод. Основными источниками химических эле ментов в резервуарах 1 и 2 являются горная порода и атмосфера, причем атмосфера постав ляет в раствор углекислоту и, таким образом, именно атмосфера обеспечивает подземные воды НСО-3 и СО-3. Увеличение содержания НСО-3 и СО-3 с продвижением воды по резер вуарам объясняется повышением общей минерализации и рН раствора и, следовательно, большей растворимостью элементов (Si, HCO-3, Ca+, Na+ и S и др.). Причем концентрация Si увеличивается по мере взаимодействия с гранитами, а Ca+ и Na+ – вследствие взаимодейст вия с бетоном.

Физико-химическое моделирование показало высокую сходимость результатов с об щепринятыми представлениями о стадиях гипергенного преобразования пород при взаимо действии с атмогенными водами с образованием гидрогенно-минеральных комплексов (Ры женко, 1996;

Шварцев, 1998). На первых стадиях взаимодействия (первый резервуар – гра нитная система) образуются гиббсит, иллит, кварц, при переходе во второй резервуар (та же гранитная система, только с ограниченным доступом атмосферы) формируются каолинит, тальк и иллит. Эти минералы – типичные спутники зоны гипергенеза. В третьем резервуаре (бетонная система) в качестве твердых фаз фиксируются кварц, иллиты, тальк, небольшое количество каолинита и примеси гидроапатита. Четвертый резервуар, изначально пустой, принимает водный раствор, из которого выпадают следующие минералы: кварц, иллиты, не значительное количество гидроапатитов.

Результаты моделирования адекватно описывают обстановку района СМТ, что под тверждает согласованность модельного и реального составов воды в четвертом резервуаре (рис. 3). Важным выводом является то, что гранит оказывается менее устойчивым по сравне нию с бетоном, что проявляется в значительно большем количестве выносимого вещества в результате взаимодействия.

5,0E- 4,5E- 4,0E- 3,5E- концентрация, моль 3,0E- 2,5E- 2,0E- 1,5E- 1,0E- 5,0E- 0,0E+ Na+ Ca2+ К+ Fe3+ Mg2+ NH4+ HCO3 F CO32 Cl NO2 NO 3 H4SiO SO4- реальный водный раствор модельный водный раствор Рис. 3. Сопоставление реального и модельного составов водного раствора в резервуаре 4 (тоннеле) Модель № 2 «подземные воды глубоких разломов». Модель имитирует процесс фор мирования термальных вод в результате нагревания атмогенных вод на значительных глуби нах с последующей разгрузкой в тоннеле. По данным Голубева В.А. (2007) глубина форми рования термальных вод района СМТ составляет 4,4 км, давление и температура на этой глу бине согласно работе Карпова И.К. (1998) определены в 1000 бар и 82оС, соответственно.

Вмещающие породы представлены гранитами конкудеро-мамаканского комплекса ранне протерозойского возраста того же состава, что и граниты в модели №1. Для контроля мо дельного состава использован реальный состав термальных вод, разгружающихся на восточ ном портале СМТ (ПК 7861).

Резервуар 1 представлен зоной дробления гранитов глубокого разлома, в который по ступает вода, по составу отвечающая подземным водам типа №1. Температура в резервуаре составляет 82оС, давление 1000 бар. соотношение вода:порода 1:0,001, резервуар закрыт по отношению к атмосфере. Резервуар 2 представляет бетонную обделку тоннеля или штольни.

Температура в нем 39оС, давление 1 бар, влияние атмосферы ограничено, соотношение во да:бетон равно 1:0,0003. Резервуар 3 имитирует обстановку тоннеля, заполнен атмосферой.

Температура и давление в нем 39оС и 1 бар, соответственно. Подвижностью обладает одна фаза – водная, которая последовательно проходит от резервуара 1 до 3. Модель реализована в цикличном варианте.

Исследования поведения термальных вод показали, что они обладают большей хими ческой активностью на первых стадиях взаимодействия с гранитом по сравнению с холод ными атмогенными водами, что проявляется в повышенной растворимости кальция, натрия.

Значительную роль при этом играют и РТ-условия резервуара 1 (Р 1000 бар, t 82оС). Агрес сивность подземных вод наиболее ярко проявляется при взаимодействии с породами (резер вуар 1), а после перехода раствора в резервуар 2 (бетон) состав воды практически не изменя ется, что говорит о том, что водный раствор поступает уже насыщенным и химически инерт ным. Тем не менее, разрушение бетона происходит, о чем свидетельствует образование кальцита.

Процесс эволюции водного раствора при его нагревании в гранитах на большой глу бине, взаимодействии с бетонной обделкой и остывании сопровождается преобразованием и вмещающей породы. В резервуаре 1 с высокой температурой и давлением образуются значи тельные количества кварца, меньшие количества слюды, цоисита, иллита и талька, примеси гидроапатита. Все формирующиеся в первом резервуаре минералы являются результатом гидротермального воздействия раствора на граниты. Во втором резервуаре ведущим также является кварц;

спецификой резервуара выступает кальцит, формирование которого связано с процессом взаимодействия термального раствора с бетоном. Кроме того, из раствора выпа дают незначительные количества талька, мусковита, парагонита и пиролюзита. Формирова ние кальцита и кварца во втором резервуаре модели подтверждается наблюдениями сталак титовых и натечных форм в тоннеле.

Сталактитовые новообразования являются результатом выпадения углекислой извес ти из насыщенных растворов, которые при нависании в виде капель с потолка в результате испарения теряют воду, пересыщаются и выделяют коллоидальные или тонкодисперсные осадки в виде натечных масс, постепенно твердеющих. По результатам минералогического, рентгено-структурного анализов (Институт земной коры СО РАН), а также химического и силикатного анализов (Институт геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН) новообразования в тоннеле представлены кальцитами, с небольшими примесями кварца, в некоторых случаях глинистой фазы, доломита, соединениями стронция и железа. Такая согласованность свиде тельствует об адекватности модели.

Однако результаты моделирования показывают неполную согласованность составов модельного и реального растворов термальной воды, разгружающейся в тоннеле - резервуаре 3. По величине минерализации, рН и основным макрокомпонентам расхождений нет. Значи тельная разница наблюдается по F и Li, содержания которых в реальном растворе значитель но превышают их количества в модельном (рис. 4).

Состав гранита не обеспечивает достаточного перехода этих компонентов в водный раствор. Возможно, природный процесс более сложен и в модели не учтены некоторые фак торы. Сложно объяснить избыток F и Li в реальной воде по сравнению с модельной. Соглас но модели, граниты не могут обеспечить переход этих элементов в тех количествах, которые фиксируются в термальных подземных водах, а сомневаться в адекватности модели нет ос нований. Правильность модели проверена не только согласованностью по всем остальным компонентам модельного и реального растворов, но и близостью параметров с водой Окуси канского термального источника, сдренированного после строительства тоннеля. По данным Ломоносова И.С. (1977) его минерализация составляла 320 мг/дм3, содержание кремниевой кислоты 53 мг/дм3, а рН 7,2. Практически такими же параметрами обладает модельный рас твор после первого резервуара, еще не вступивший во взаимодействие с бетоном: минерали зация 293 мг/дм3, H4SiO4 64 мг/дм3, рН раствора выше – 8,6, но она снижается при взаимо действии с атмосферой. Такая согласованность подтверждает правильность модели, а также свидетельствует о значительном преобразовании исходного раствора при переходе во второй резервуар вследствие снижения температуры и давления. Термальные воды, разгружающие ся на ПК 7861, характеризуются существенно более низкой минерализацией – 193 мг/дм3 и высокой рН – 9,1, содержание кремниевой кислоты 60 мг/дм3, близкими параметрами обла дает и модельный раствор.

1,8E- 3,0E- 1,6E- 2,5E- 1,4E- концентрация, моль концентрация, моль 1,2E-03 2,0E- 1,0E- 1,5E- 8,0E- 6,0E-04 1,0E- 4,0E- 5,0E- 2,0E- 0,0E+ 0,0E+ Mg Ca Rb Na B Si Li C Cl Ba F Sr K S модельный состав реальный состав модельный состав реальный состав Рис. 4. Сопоставление модельного и реального составов термального водного раствора по микрокомпонентам.

Возможным объяснением является существование дополнительного источника фор мирования подземных вод, обеспечивающего привнос ряда микрокомпонентов в количест вах, покрывающих разницу между модельным и реальным составами термальных водах зон глубоких разломов. Таким источником в рифтовой геодинамической обстановке может яв ляться подкоровый глубинный флюид, состав и свойства которого на данном этапе развития научного мировоззрения однозначно еще не определены и характеризуются противоречиво.

Тем не менее, полученные результаты являются еще одним свидетельством уникальности трещинно-жильных вод глубоких разломов.

Моделирование процесса разрушения бетонной обделки. Наряду с высокой обвод ненностью тоннеля, важной проблемой эксплуатации является разрушение бетонной обдел ки тоннеля на участках высачивания подземных вод, которые приобретают несвойственное им высокое значение рН (до 9-10). Одной из задач настоящей работы являлось исследование и оценка процесса воздействия подземных холодных и термальных вод на бетонную обделку тоннеля и сравнение его интенсивности с процессом разрушения гранитов при взаимодейст вии с этими же водами.

В Северо-Муйском тоннеле наиболее вероятен I тип коррозии бетона (по Москвину, 1971), который характеризуется растворением цементного камня под действием мягких вод.

Основным агрессивным агентом в этом случае выступает углекислота H2CO3. Однако не смотря на то, что подземные воды района СМТ классифицируются как гидрокарбонатные, а значит, потенциально агресссивные по углекислоте, диапазон значений рН подземных вод не позволяет ей существовать в такой форме (H2CO3) и приводит к диссоциации углекислоты на компоненты HCO3- и H+, практически неагрессивные к бетону. Таком образом, для СМТ ос новными агентами разрушения бетона являются гидростатический напор, достигающий атм (тектоническая зона №4), высокие скорости движения воды (до 2500 м/сут) и, в меньшей мере, углекислота. Время контакта трещинно-жильных вод с тампонажными пробками раз ломных зон и обделки тоннеля невелики, по этой причине следует ожидать не самозалечива ния фильтрационных каналов, а, наоборот, увеличения их размеров со временем (Обследо вание и экспертиза технического состояния СМТ, 2003). Об этом же свидетельствует и уве личение пористости, которая уже составляет 22,6%.

На базе разработанных и рассмотренных выше моделей формирования подземных вод были созданы модели взаимодействия в системе «бетон-вода», «гранит-вода» при различных температурах (4оС и 39оС). Во взаимодействии с 1 кг воды участвует от 10 г до 0,00001 г твердого вещества. Целью такого сравнительного моделирования была оценка агрессивного воздействия подземных вод как на бетонную обделку, так и на гранит.

Модель №3.1 «бетон – вода» при t 4 оС и 39оС представляет собой простую одноре зервуарную систему, в которой находится бетон и вода при температуре 4оС и давлении бар, что соответствует условиям тоннеля на «холодном участке» - в его центральной части.

Состав воды отвечает усредненному составу подземных вод инфильтрационного происхож дения (модель №1), состав бетона соответствует реальному. Эта же модель рассмотрена при температуре 39оС, что отвечает условиям на припортальных участках тоннеля, где разгру жаются термальные воды. В этом варианте состав холодных инфильтрационных вод заменен на состав воды ПК 7861 (разгружающиеся термальные воды). По результатам моделирования состава подземных вод (модели №1 и №2) во взаимодействии с 1 кг воды участвует от 0,02 г до 0,3 г бетона. Минерализация растворов в таких условиях составляет 129 мг/дм3 при воз действии холодных вод (4оС) и 199 мг/дм3 при воздействии термальных вод (39оС), рН рас творов - 8,4 и 8,6, соответственно, что отвечает параметрам реальных растворов.

Модель № 3.2. «гранит-вода» при t 4 оС и 39оС характеризуется теми же параметрами, что и модель № 3.1., но с заменой бетона гранитом. При тех же соотношениях вода:твердое вещество минерализация достигает уже 162 мг/дм3 в системе «гранит – холодные воды», и 280 мг/дм3 при воздействии термальных вод, рН растворов составляет 8,4 и 8,8, соответст венно.

Изменение минерализации воды при взаимодействии с различным количеством бето на, гранита и различных температурах представлены на рис.5. На графиках видно, что при взаимодействии с 1 кг воды 0,02-0,3 г твердого вещества (что соответствует условиям тонне ля (белое поле)) при некоторых соотношениях вода:твердое вещество (серое поле) разруше ние гранита идет интенсивнее, чем бетона, о чем свидетельствует бльшая минерализация раствора после взаимодействия с гранитом, а значит и бльший вынос элементов из породы.

Рис. 5. Сравнительная характеристика водного раствора в результате взаимодействия в системах «бетон - вода»

и «гранит-вода» при 4оС и 39оС.

Таким образом, количество растворенного материала, выносимого водой из гранита, почти в 1,5 раза больше, чем из бетона. Интенсивному разрушению гранита способствует также и его высокая раздробленность в зонах тектонических нарушений, которые тяготеют к флангам тоннеля, где разгружаются термальные воды, что отражается в модели. Это явление также фиксируется и на графиках: при взаимодействии с термальными водами область ин тенсивного разрушения гранитов расширяется, как возрастает и величина минерализации раствора. Важно отметить, что в данных моделях не учтены те специфические добавки в бе тоне, которые увеличивают его водонепроницаемость и прочность, а их значение, без сомне ния, велико, и степень разрушения бетона, вероятно, будет еще ниже.

Еще одним подтверждением вывода о большей устойчивости бетона является анализ полей устойчивости вторичных твердых фаз, выпадающих из раствора при различных степе нях протекания реакции в моделях «бетон-вода» и «гранит-вода». Основными минералами, формирующимися в результате взаимодействия бетона с водой, выступают кальцит, кварц, пирофиллит и клинокоисит. Если кальцит является прямым следствием разрушения бетона и нарушения его прочности, то клинокоисит – клинкерный минерал, «залечивающий» созда ваемые пустоты. Из гранита же в больших количествах выносятся кварц, мусковит, кальцит и пирофиллит, которые являются «каркасом» породы.

Постоянный вынос материала из породы приводит к образованию неустойчивых уча стков и пустот, бетон теряет свое естественное крепление и разрушается под лито- и гидро статическим напорами;

важную роль, безусловно, играет и сам процесс его взаимодействия с подземными водами. В этом случае становится ясным, что с позиций химико технологических мероприятий проводимые профилактические меры локального характера не могут остановить этот процесс. Так, на протяжении нескольких лет организацией «Бам тоннельстрой» выполнялся ряд мероприятий для восстановления обделки и предотвращения процесса коррозии: тампонаж холодных швов и отдельных течей, тампонаж по сетке, по верхностная гидроизоляция. Однако ожидаемого результата эти мероприятия не принесли.

Обводненность тоннеля остается на прежнем высоком уровне.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ Структурно-гидрогеологический анализ и результаты количественной оценки водо притоков позволили осуществить их дифференциацию, провести детальное гидрогеологиче ское районирование и установить, что основная современная обводненность СМТ связана с разгрузкой трещинно-жильных вод приповерхностных и глубоких разломов. Особые условия обводнения существуют в интервале Ангараканской депрессии, где в формировании водо притоков принимают участие порово-пластовые воды одноименного бассейна и трещинно жильные воды Ангаракан-Ковоктинского обводненного разлома.

По результатам выполненных химико-аналитических исследований с использованием современных высокочувствительных методов произведена типизация составов подземных вод и установлены контрастно выделяющиеся зоны разгрузки трещинно-жильных термаль ных вод разломов глубокого заложения, характеризующиеся аномально высокими содержа ниями сульфатов, He, F, Li, что свидетельствует о возможном участии в их формировании подкоровых компонентов. Дальнейшая статистическая обработка данных методом кластер анализа позволила выделить типы подземных вод района СМТ, отличающиеся особенностя ми их генезиса.

Результаты численного моделирования процессов формирования подземных вод мас сивов и приповерхностных разломов заключаются в установлении зависимости степени из менения состава фильтрующихся вод от степени протекания реакции в системе «вода порода». Моделирование процессов формирования термальных вод зон глубоких разломов, рассматриваемых по схеме нагревания атмогенных вод на глубине порядка 4 км при давле нии 1000 бар, их подъема и разгрузки в дренажной штольне, показало, что состав гранитов не способен обеспечить переход необходимого количества некоторых микрокомпонентов в подземные воды. При этом макрокомпонентный состав модельных термальных вод полно стью соответствует реальному составу подземных вод на ПК 7861 и воде Окусиканского ис точника, что еще раз свидетельствует об участии в их формировании подкоровой глубинной составляющей.

На основании термодинамического моделирования установлено, что подземные воды Северо-Муйского тоннеля при прочих равных условиях обладают более деструктивным воз действием на вмещающие породы, чем на бетонную обделку тоннеля. Постоянный вынос материала из породы приводит к образованию неустойчивых участков и пустот, бетон теряет сцепление с породой и разрушается под лито- и гидростатическим напорами. Возможным вариантом решения проблемы может служить внешняя гидроизоляция бетонной обделки пу тем нагнетания органических полимеров высокой вязкости в разломные зоны гранитов. Од нако это требует специальных дополнительных исследований.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ 1. Алтынникова М.А., Диденков Ю.Н. Гидрогеологические структуры северо-восточного фланга Байкальской рифтовой зоны // Геология, поиски и разведка полезных ископаемых и методы геологических исследований. – Иркутск: изд-во ИрГТУ, 2005.- С.231-236.

2. Алтынникова М.А., Диденков Ю.Н. Условия формирования современных гидротерм района Северо-Муйского тоннеля БАМа // Гидроминеральные ресурсы Восточной Сибири. – Иркутск: изд-во ИрГТУ, 2005. - С.7-13.

3. Верхозин И.И., Тугарина М.А., Диденков Ю.Н., Шабынин Л.Л., Реуцкая А.М., Алтынни кова М.А., Легун А.Ю. Условия обводненности Северомуйского тоннеля // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. № 4 (8), 2005. - С.152-159.

4. Алтынникова М.А. Роль геодинамического фактора в эволюции структурно гидрогеологических условий (на примере северо-восточного фланга Байкальской рифтовой зоны) // Строение литосферы и геодинамика (матер. XXI Всеросс. молод. конф.). – Иркутск:

изд-во ИЗК СО РАН, 2005. - С.211-212.

5. Диденков Ю.Н., Мартынова М.А., Бычинский В.А., Ломоносов И.С., Алтынникова М.А.

Влияние геодинамического режима на формирование пресных природных вод Байкальского региона // Проблемы водных ресурсов, геотермии и геоэкологии (матер. Междунар. науч.

конф.). – Минск: изд-во ИГиГ НАН Беларуси, 2005. - С.86-88.

6. Диденков Ю.Н., Бычинский В.А., Ломоносов И.С., Мартынова М.А., Алтынникова М.А.

Роль глубинных флюидов в формировании современной гидросферы байкальского региона // Гидрогеология в начале ХХ1 века (матер. междунар. науч. конф.). - Новочеркасск: изд-во «Темп» ЮРГТУ, 2006. - С.35-38.

7. Диденков Ю.Н., Бычинский В.А., Ломоносов И.С., Мушаков А.А., Алтынникова М.А.

Водно-углекислая нефть современной дегазации земли в Байкальской рифтовой зоне // Под земная гидросфера (матер. всеросс. совещ. по подз. водам Востока России. – Иркутск: изд-во ИрГТУ, 2006. - С.29-32.

8. Алтынникова М.А., Коптева А.В. Формирование пресных подземных вод как закономер ный этап эволюции Байкальской рифтовой зоны // Новые идеи молодежи в науках о Земле (матер. III межвуз. конф. молод. уч. и студ.). – Москва: «Геоинформмарк», 2006. - С.83-88.

9. Диденков Ю.Н., Ломоносов И.С., Алтынникова М.А., Шолохов П.А. Газогидраты и пре сноводная гидросфера Байкальской впадины // Новые идеи в науках о Земле (матер. 8 меж дунар. конф.). - М.: ГЕОС, 2007. – С.15-19.

10. Диденков Ю.Н., Бычинский В.А., Ломоносов И.С., Алтынникова М.А. О генетической систематизации природных вод Байкальского рифта// Проблемы геохимии эндогенных про цессов и окружающей среды (матер. всеросс.науч. конф). - Иркутск: изд-во Ин-та географии им. В.Б. Сочавы СО РАН. - Т. 1. - С.155-158.

11. Алтынникова М.А. Роль структурно-гидрогеологических факторов в формировании подземных вод района Северо-Муйского тоннеля // Водохозяйственные проблемы и рацио нальное природопользование. ч. 1: Водохозяйственные проблемы (матер. всеросс. науч.– практ. конф. с междунар. уч.). - Оренбург, Пермь, 2008. - С.75-81.

12. Алтынникова М.А., Диденков Ю.Н. Закономерности формирования подземных вод района Северо-Муйского тоннеля БАМ // Известия Сибирского отделения секции наук о Земле РАЕН. Геология, поиски и разведка рудных месторождений. - Выпуск 6(32). – Ир кутск: изд-во ИрГТУ, 2008. – С.152-161.

13. Бычинский В.А., Диденков Ю.Н., Ломоносов И.С., Алтынникова М.А. Преобразование углеводороных флюидов в Байкальской рифтовой впадине // Дегазация Земли: геодинамика, геофлюиды, нефть, газ и их парагенезисы (матер. всеросс. конф.). - М.: ГЕОС, 2008. - С.79 81.

14. Диденков Ю.Н., Бычинский В.А., Ломоносов И.С., Алтынникова М.А., Пшенникова Н.А. Обоснование возможности существования глубинного источника пресноводности гид росферы Байкальского региона // Приоритеты и особенности развития Байкальского региона (материалы III междунар. научно-практ. конф. - Улан-Удэ: изд-во Бурятского научного цен тра СО РАН, 2008. - С.242-244.



 

Похожие работы:





 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.