Роль рифтогенеза в формировании структурно-гидрогеологических условий Байкальского региона

В результате структурно-гидрогеологического анализа выделяются три типа гидрогеологических структур: гидрогеологические бассейны, гидрогеологические массивы, обводненные разломы.

Гидрогеологический бассейн - это опущенные блоки земной коры, где происходит осадконакопление. Преимущественные типы коллекторов поровые и трещинные, типы вод - порово- и трещинно-пластовые. Из-за обилия осадков и водонепроницаемых слоев, здесь формируется вертикальная зональность состава подземных вод от пресных до рассолов.

Гидрогеологический массив - это блоки фундамента древних или молодых платформ, выступившие на дневную поверхность или расположенных близко к ней. То есть, это положительные формы рельефа, находящиеся выше базиса эрозии. В таких структурах формируются трещинные коллекторы зоны экзогенной трещиноватости с трещинно-грунтовыми водами. Условия формирования подземных вод таковы, что их минерализация редко превышает 1 г/дм3, то есть здесь развиваются пресные воды.

Обводненные разломы - это межблоковые пластинообразные тела, ширина зон которых может достигать 80-100 км. Здесь развиваются трещинные коллекторы с трещинно-жильным типом вод. Разломы являются в большей мере зоной транзита подземных вод, поэтому говорить о закономерностях формирования состава подземных вод для всех обводненных разломов нельзя. Чаще всего ОР создают аномалии в гидрогеохимическом и тепловом полях бассейнов и массивов.

Итак, по модели пассивного рифтогенеза сначала были «очерчены» рифтовые впадины, которые быстро опускались, и лишь затем формировался свод. Таким образом, сначала формировались разломы, затем впадины, а потом «плечи» рифта. Конечно, подобное упрощение ни в коей мере не может быть принято за рабочую гипотезу, оно лишь поможет при дальнейшем структурно-гидрогеологическом анализе, для выявления причинно-следственных связей в условиях формирования состава подземных вод.

В формировании рифтовых долин принимают участие разломы сбросового типа затухающие с глубиной - листрические разломы. По ним происходило основное смещение блоков земной коры (днищ долин), а значит они наиболее древние. Таким образом, разломы, по которым проходило первоначальное заложение долин, имеют малое значение с гидрогеологической точки зрения, вследствие их залеченности.

Однако, те разломы, по которым происходят современные подвижки рифтовых долин и которые разбивают структуры на более мелкие подразделения, являются наиболее перспективными. И действительно, при работах над Северо-Муйским туннелем было вскрыто и пересечено 4 современных разломных зоны, по которым были наибольшие водопритоки. Однако, точно установить источники формирования запасов подземных вод удалось не везде [11].

В силу высокой сейсмичности всей БРЗ эти молодые разломы постоянно подновляются, что увеличивает их коллекторские свойства.

Гидрогеологические бассейны приурочены к рифтовым долинам. В работах Диденкова Ю.Н. разработана типизация впадин на пять основных типов по ряду признаков: открытость (или ее отсутствие) в сторону Байкала, распространение поверхностных вод во впадинах, наличие интрузивных тел в разрезе осадочных отложений, степень зрелости впадин и характер водовмещающих пород, а также геокриологические условия [14].

Бассейны формируются в рифтовых долинах, а значит, зависят от условий образования самих впадин. Впадины БРЗ формируются путем опускания днища долины по структурообразующим листрическим сбросам и сопровождаются ростом горного обрамления. Часть долин лежит в зоне распространения многолетнемерзлых пород, что тоже обуславливает специфику формирующихся осадков.

Выполнение таких долин осадками напрямую зависит от скорости опускания самой долины и интенсивности выветривания в данной области. Поскольку лишь в 3 впадинах есть достаточные водоемы для образования озерных отложений, то заполняются долины чаще всего продуктами выветривания, сносимыми в долину водными или лавинными потоками. Чем моложе долина, тем интенсивнее она развивается, а скорость выветривания напрямую зависит от геологии и ландшафтных факторов конкретной территории.

Безусловно, чем древнее впадина, тем больше в ней толща осадков. Но большая толща осадков обладает высокими емкостными свойствами, только если это неконсолидированные осадки. Тогда при выборе между молодыми и зрелыми впадинами, внимание гидрогеолога должно обращаться на менее зрелые впадины, но уже имеющие достаточно мощный комплекс рыхлого материала. Как правило, это делювиально-пролювиальные отложения. Подобные отложения характеризуются колоссальными емкостными свойствами. Ярким примером может служить месторождение в Ферганской долине, приуроченное к пролювиальной толще, мощность которой достигает 1000 м, а работающий водозабор дает производительность 21 м3/с.

Важным фактором при формировании коллекторских свойств бассейнов играет современная тектоника. Молодые разломы, которые могут быть как оперяющими, так и секущими основные структуры, служат своеобразными дренами, а в условиях развития ММП фактором возникновения таликовых зон.

Поскольку рифт развивается от Байкальской впадины к флангам, можно предположить, что наиболее перспективными окажутся впадины расположенными (по времени заложения) «посередине», например, с северо-восточной стороны это впадины Муйская, Ципа-Баунтовская.

Гидрогеологические массивы представляют собой «плечи рифта», сформировавшиеся, согласно тектонике плит, вследствие образования сводового поднятия при общем растяжении земной коры на фоне опускания днищ впадин; а по гипотезе Ларина, вследствие перехода силицидов в силикаты при окислении первых.

Горное обрамление впадин формирует характерный рельеф, когда горы чередуются с впадинами. Каждая рифтовая долина опускается, следовательно, каждую долину обрамляет горное сооружение, сформированное еще в дорифтовый этап как фундамент платформы.

Заметим, что по наблюдениям за Байкальской впадиной, инструментально фиксируется ее раздвижение на 1 см в год, при этом увеличивается глубина впадины, а не высота ее горного обрамления. Кроме того, Байкальская впадина была заложена еще в мезозое, тогда как впадины СВ и ЮЗ фланга заложены в кайнозое и продолжают интенсивно развиваться, что говорит о расширении зоны рифтогенеза не только в глубь и ширину по направлению движения тектонических блоков, но и по длине своей оси. Таким образом, рифтогенез это трехмерный процесс, правильное понимание протекания которого во многом объяснит суть связанных с ним процессов формирования состава подземных вод.

Чем уникальна БРЗ? Она уникальна, прежде всего, тем, что находится на континенте. Второй особенностью является распространение многолетнемерзлых пород (ММП), что позволяет говорить об «изолированности» интерметаллических диапиров от водных потоков, а значит и от процессов окисления. Таким образом, превращение силицидов в силикаты происходит медленнее, чем в океанах, но в то же время на большей площади и с большим видимым эффектом в виде высокой сейсмичности и преобладанием разломов сбросо-сдвигового типа (что отмечено большим числом тектонистов и геологов, работающих на Байкале).

3.2 Гидротермальная деятельность

Известно, что в пределах влияния БРЗ существует большое число выходов подземных вод, многие их которых являются термальными. Термальные источники обусловлены тепловым потоком самой зоны рифтогенеза. По тектонике плит, мантийный диапир, подходящий близко к поверхности и формирующий сводовое поднятие, а также обуславливающий магматизм территории, влияет также на тепловой поток, который здесь должен быть аномально высок.

Исследованиями Логачева Н.А., Лысак С.В. и Голубева В.А. была проделана огромная работа по установлению величины теплового потока БРЗ. В своей статье «О недооценке теплового потока…» Голубев В.А. указывает, что средневзвешенный по площади тепловой поток составляет в БРЗ 46,1 мВт/м2 [10]. А в своей книге «Кондуктивный и конвективный вынос тепла в Байкальской рифтовой зоне» он делает выводы, что тепловой поток БРЗ скорее аномально низок, и лишь локальные участки повышенного теплового потока создают положительные очаги [9].

Однако, территория БРЗ скована многолетнемерзлыми породами. На отдельных участках мощность ММП достигает 1000 м (хр. Удокан), что вносит существенные изменения в тепловой поток. Кроме того, часть термальных вод перехватывается скважинами на больших глубинах, и не получает естественной разгрузки. Подобные явления необходимо учитывать, так как подъем гидротерм с больших глубин по зонам трещиноватости в условиях распространения ММП оказывает охлаждающее воздействие. Однако, в пределах БРЗ естественные выходы гидротерм многочисленны, а значит, механизм разогрева подземных вод нуждается в дальнейшей переоценке.

В работе Лысак С.В. [25] приведены одномерные и двухмерные модели теплового потока БРЗ. Одномерные модели строятся из расчета стационарности геотермического поля и учитывают радиоактивную теплопроизводительность источников тепла. Для построения модели использовались данные по поверхностному тепловому потоку над профилем глубинного сейсмического зондирования (ГСЗ), по которому определялись структура ЗК и подстилающей ультраосновной верхней мантиии, а также граничные условия: фактические величины температуры и теплового потока на верхней границе модели, теплопроводности и теплогенерации в каждом геофизическом слое.

Для построения данного вида моделей в пределах геотраверсов, пересекающих БРЗ, использовались средние величины геотермических параметров, полученных методом «скользящего окна». По полученным данным можно сказать, что температуры в рифтовых впадинах занижены, так как при их расчетах не учитывались дополнительные источники глубинного тепла (мантийные диапиры и трещинные интрузии). Но даже эти данные позволяют судить о наличии локальных аномалий в зоне рифтогенеза.

Дополнительные источники глубинного тепла учитывают двухмерные стационарные модели, которые рассматриваются как интрузии вещества астеносферы с постоянным подтоком расплавленного вещества, для поддержки постоянной температуры. Также источником постоянного тепла может служить зона разломов, по которой поднимаются гидротермы.

Результаты построения обеих моделей обеспечивают наблюдаемые на поверхности значения теплового потока. А оцененная предельная глубина источника тепла, равная 22-23,5 км, совпадает с глубиной залегания слоя повышенной электропроводимости, выделенного по данным магнито-теллурического зондирования (МТЗ).

Однако, если модели, имеющие в своей расчетной базе различные источники, дают одинаковые результаты, должна быть модель, учитывающая оба источника и дающая предсказуемый результат.

Модель теплового потока через дно озера Байкал (рис. 12), составленная В.А. Голубевым в его монографии «Кондуктивный и конвективный вынос тепла в Байкальской рифтовой зоне» [9], также показывает локальные аномалии в тепловом потоке.

По гипотезе В.М. Ларина [21] тепловой поток БРЗ (как и любого другого рифта) должен быть низким, так как вещество интерметаллического диапира холодное, разогретое лишь в своей шапке, где силициды переходят в силикаты. Этот процесс окисления достаточно экзотермичен, чтобы создавать локальные аномалии в тепловом потоке.

Рисунок 12 - Модель теплового потока через дно озера Байкал (в цвете)

Кроме аномалий теплового потока, гидротермы поражают своим составом. Несмотря на температуру и обилие в водах растворенных газов, их минерализация редко превышает 1 г/дм3. И.С. Ломоносов в своих работах [23] описывает типизацию подземных вод, где также привязывает формирование того или иного типа к определенному участку БРЗ.

3.4 Влияние эндогенной составляющей на формирование подземных вод

В составе эндогенного флюида выделяют метан, водород, сероводород, углекислый газ, азот и гелий. Взаимодействие подземных вод и газов с вмещающими породами, дает нам весь спектр составов и свойств подземных вод.

Однако несомненную и неоспоримую роль в формировании подземной гидросферы БРЗ играет ювенильная вода. Впервые этот термин был введен Э. Зюссом в 1902 году и обозначал воды, образовавшиеся в глубоких недрах земли в результате дегазации магматических расплавов. При этом подчеркивалось, что это воды новые, ранее не принадлежавшие гидросфере и не участвовавшие ни в каких видах водных круговоротов Земли. С того времени у термина «ювенильная вода» появилось много синонимов, а также новых определений, подчас далеких от первоначального.

В этой работе автор позволит себе придерживаться мнения Грачёва А. Ф. и Мартыновой М. А., по которому следует, что ювенильные воды (иначе глубинный водный флюид), это продукт дегазации магмы тяжелыми кислородсодержащими углеводородами (ТКУ). В процессе остывания ТКУ преобразуются в легкие углеводороды, а те в свою очередь при температурах ниже 374оС переходят в СН4, Н2О и СО2. Причем при такой реакции получается жидкая фаза-растворитель преимущественно кислой среды вследствие взаимодействия флюида с углекислотой. Таким образом, с учетом очень высокой температуры, вода становится агрессивной по отношению к вмещающей геологической среде.

Эта горячая, насыщенная агрессивной углекислотой вода вступает во взаимодействие с горными породами, которые, как правило, в рифтовых структурах представлены основными и ультраосновными группами. За счет разложения алюмосиликатов и постепенного накопления ионов Na+ (и К+):

NaAlSi3 O8 + Н2 0 + CО2 > HАlSi3 O8 + Na+ + НСО3-

(поступлению в воду кальция и магния препятствует низкая растворимость их карбонатных соединений) вода приобретает нейтральную или щелочную реакцию и существенную роль в ее составе начинают играть карбонаты (гидрокарбонаты) натрия (калия). В то же время горячие щелочные воды, недонасыщенные солями кальция, оказываются благоприятной средой для миграции фтора и кремния [13].

Таким образом, в формировании химического состава ювенильных вод ведущее место принадлежит процессам растворения мантийногенных газов и взаимодействия с вмещающими породами (углекислотное растворение алюмосиликатов). Поэтому воды ювенильного генезиса характеризуются низкой минерализацией и имеют среди преобладающих анионов соединения серы и карбонатный (гидрокарбонатный) ион, а среди кaтионов - натрий (калий). По типу они, вероятнее всего, карбонатные: среда их - нейтральная или щелочная, в них могут присутвовать в повышенных концентрациях соединения кремния и фтор. Со всей определенностью можно утверждать, что ювенильные воды, обладая весьма низкой минерализацией, при поступлении в верхние геосферы - области скопления подземных и поверхностных вод другого генезиса - способны создавать в них очаги опреснения, т.е. формировать инверсионные гидрохимические разрезы.

Однако, несмотря на физико-химическое моделирование и теоретические выкладки по химическому и газовому составу ювенильной воды, существует ряд противоречий, связанных с их проявлением на дневной поверхности и в подземной гидросфере. Поэтому стоит вопрос о выработке достаточных и достоверных диагностических признаков ювенильной компоненты в составе современных гидротерм.

Казалось бы, что может быть сложного в определении диагностических признаков для флюида, состав которого теоретически обоснован и подкреплен моделированием и прогнозированием? Но такие сложности есть. Прежде всего они обусловлены тем, что до сих пор не существует точно определенной точки зрения на сам факт существования ювенильных вод, не говоря уже об их газовом и вещественном составе. Яркий пример: наряду с мнением о маломинерализованности ювенильных вод существует гипотеза об их близости по составу водам мирового океана (М.Г. Валяшко [6]); а по концепции В.Ф. Дерпгольца и Е.С. Гавриленко [12] воды, образующие ювенильный водный флюид (ЮВФ), являются крепкими рассолами, подобными тем, что залегают в придонных частях котловин Красного моря.

Тем не менее, за последние полвека в гидрогеологии накопилось достаточно материала, чтобы определить прямые и косвенные признаки участия ЮВФ в составе современного облика гидротерм зон рифтоенеза в целом и БРЗ в частности.

Как любая природная вода, ювенильная, или «первичный водный флюид» (достаточно широко используемый синоним ювенильных вод, под которым понимается смесь воды, пара и газов), представляет гетерогенную систему, состоящую из растворителя (жидкой воды) и растворенного вещества (солей и газов). Безусловно, наиболее надежным критерием, который позволил бы отличать природные воды разного генезиса, является изотопный состав элементов, входящих в молекулу самой воды, т. е. растворителя, поскольку сопутствующие компоненты - газы и соли могут иметь иной, чем вода, генезис.

Исследования в области изотопной гидрохимии ведутся давно и в настоящее время сложились достаточно определенные представления об изотопных характеристиках вод атмосферных, речных, океанических и т.д. Что же касается ювенильных вод, то здесь наблюдается противоположность мнений. Так, одни исследователи (А.П. Виноградов и др.) считают, что ювенильные воды по сравнению с гидросферой в целом обеднены дейтерием, другие же (Е.В. Пиннекер, А.Е. Бабинец и др.) доказывают обратное; нет определённости в суждениях об изотопных состояниях 18О и 16О в молекулах ювенильной воды. И хотя такое положение связано со слабой изученностью проблемы, неизбежно возникает вопрос: существуют ли вообще четкие изотопные характеристики ювенильных мантийногенных вод, позволяющие отличать их от вод иных генетических групп? Положительный ответ на него может быть дан лишь в том случае, если:

а) изначальные значения дD и д18О во флюиде, отделяющемся от вещества мантии при его плавлении, являются постоянными (лежат в узком интервале) вне зависимости от состава мантии в данном месте, степени ее плавления, геотектонической обстановки и других условий;

б) взаимодействие с окружающей средой - изотопный обмен с породами или сопутствующими газами - не приводит к значительным изменениям первоначального изотопного состава мантийногенных вод;

в) полученные характеристики не окажутся близкими характеристикам других природных вод.

Что касается первого из перечисленных условий, то, оставив без внимания вещественную неоднородность верхней мантии, обратимся к ее окислительно-восстановительному режиму. При сравнении флюидных включений в образцах базальтов из различных рифтовых систем мира было обнаружено, что эти включения в базальтах из континентальных рифтов обладают высокой степенью окисленности, а из океанических рифтов-существенно восстановительными условиями. Экспериментально было установлено, что характер среды определяет нaпpaвлeнность изотопного фракционирования водорода внутри системы вода - другие содержащие водород соединения. Поскольку от мантийного расплава вместе с водой и другими газами отделяются метан и водород, то в первоначальном метансодержащем флюиде в восстановительной среде при t=300°С дейтерием будут обогащаться молекулы воды (на 70‰ относительно СН4), в окислительной, наоборот, метан. Еще более яркие эффекты изотопного фракционирования обнаруживаются в том случае, если в системе присутствует свободный водород. Это означает, что условия среды (окислительная или восстановительная обстановка) влияют на изотопный состав водорода, входящего в молекулы воды как на начальном этапе ее существования, так и позднее, пока может происходить изотопный обмен с другими водородосодержащими компонентами. Весьма широкие возможности имеются также для изотопного обмена кислорода воды с окружающей геологической средой, поскольку этот элемент входит в кристаллические решетки многих породообразующих минералов.

Согласно воззрениям В.И. Кононова, наиболее близкое к реальности представление об изотопном составе водорода и кислорода в молекуле ювенильной воды дают результаты изучения микровключений в основных магматических породах и самих этих пород. Диапазон вариаций дD составляет в них oт -28 до -85‰ (чаще его ограничивают величинами от -50 до -80‰), а д 18О - от 6 до 8‰.

Однако в указанные значения могут укладываться изотопные характеристики вод, весьма далёких по генезису от ювенильных (например, в атмосферных осадках, реках и озерах Восточной Сибири дD составляет -64 ... -190‰). Следовательно, изотопный состав водорода и кислорода, из которых образованы молекулы воды, не дает однозначных свидетельств в пользу их связи с мантией, хотя и может быть использован в комплексе с другими характеристиками как косвенный диагностический признак ювенильных вод.

Другой способ идентификации ювенильных вод - изучение изотопных соотношений растворённых в водах солей и газов: в случае их совпадения с надежно установленными для пород мантии правомерно ставить вопрос о мантийном генезисе воды, с которой они вместе мигрируют. К таким элементам относится в первую очередь Не, а также Ar, S, С. Изотопное соотношение 3He/4He получило название «мантийной метки», поскольку в настоящее время, как указывает В. П. Якуцени, только в породах мантии (и метеоритах) оно имеет значение n*10-5, во всех же других природных объектах оно, как минимум, на порядок ниже. Все остальные изотопные характеристики не могут быть истолкованы однозначно в пользу мантийного происхождения ни при каких величинах, ибо в природе вне мантии существуют условия, при которых формируются изотопные составы Ar, S, С и Sr, типичные для пород мантии. Поэтому исследование изотопных характеристик растворенных в воде веществ хотя и помогает установлению генезиса воды, но не является бесспорным методом; тем более что миграция вышеперечисленных элементов может осуществляться самостоятельно, т. е. помимо воды (как бы это ни было маловероятно).

К косвенным признакам «ювенильности» воды можно отнести также высокую температуру (превышающую ту, которая может быть приобретена водой за счет кондуктивного тепла Земли) и приуроченность источников к активным геодинамическим зонам, в первую очередь рифтовым.

Иной путь поиска диагностических признаков мантийногeнных вод заключается в попытках обнаружить присущие только им особенности химического состава. В гидрогеохимии, наверное, трудно найти еще один вопрос, по поводу которого мнения ученых были бы столь противоречивы, как в представлениях о минерализации и солевом составе ювенильных вод. Одна группа исследователей считает их крепкими рассолами, другая - водами с очень низкой минерализацией, третья настаивает на их близости с водой современного океана.

Если исходить из условий, в которых осуществляется синтез воды при плавлении силикатного вещества мантии, то изначально ювенильные воды не могут содержать растворенных солей и формирование их химического состава начинается с растворения в них газов, отделяющихся вместе с паром oт общего магматического очага.

Исследованиями Диденкова Ю.Н., Грачева А.Ф. и Мартыновой М.А. было доказано участие ювенильной (пресной) компоненты в формировании химического состава подземных вод путем установления инверсий в гидрогеохимической зональности зон рифтогенеза.

Характерной особенностью межгорных артезианских бассейнов, приуроченных к впадинам байкальского типа, является исключительно большая мощность зоны пресных вод, достигающая 3000 м. В то же время во впадинах Забайкалья, образование которых не связано с рифтогенезом, уже на глубинах 400 - 700 м минерализация пластовых вод нередко составляет 4 г/дм3. Анализ фактического гидрохимического материала по артезианским бассейнам впадин байкальского типа позволяет говорить об инверсионном характере гидрохимического разреза в пределах Байкальского рифта. Так, в большинстве глубоких скважин, пробуренных в Усть-Селенгинской впадине (наиболее изученной в гидрогеологическом отношении) наблюдается заметное снижение минерализации подземных вод с глубиной. Наглядно иллюстрирует гидрохимическую инверсию схематический гидрохимический разрез Усть-Селенгинской впадины, представленный на рисунке 13.

Вертикальная зональность подземных вод проявляется здесь в первоначальном нарастании величины минерализации до 1,0-1,9 г/дм3, а затем в ее отчетливом снижении до 0,5 и даже до 0,1 г/дм3.

Особый интерес представляет контролирующая роль разломов в формировании очагов опреснения подземных вод. Так, одним из участков, где зафиксировано уменьшение минерализации воды глубоких горизонтов, является район скважины 5 в с. Исток (рис. 13), пройденной в зоне разлома фундамента. Здесь, начиная с глубины 2141 м, наметилась тенденция к снижению минерализации воды с глубиной от 0,55 (интервал 2141-2153 м) до 0,36 (интервал 2858-2906 м). Отмечалась самая высокая для истокских скважин температура воды на изливе, достигающая 75 °С.

Другой аналогичный участок - район скважины Р-1 (с. Творогово), также пройденной в зоне разлома фундамента. Здесь минерализация воды понизилась от 1,86 г/дм3 (интервал 1734-1738 м) до 0,13 г/дм3 на глубине 1748-1753 м.

Необходимо отметить тот факт, что в обеих скважинах в составе растворенных газов обнаружено значительное содержание водорода: в скважине 5 оно достигало 100 об.% (по всем истокским скважинам - в среднем 75 об.%), в Р-1 - около 30 об.%. Гидротермы «водородного типа» распространены главным образом в срединной неовулканической зоне Исландии (до 64 об.% водорода) и мало известны за ее пределами. Предполагают, что их аналогами являются лишь гейзеры Сонома в Калифорнии, где водород составляет 14-15% общего объема газов, и термальное поле Ахуачапан в Сальвадоре, где его содержание достигает 40 об.%. Подобные гидротермальные месторождения приурочены к геологическим структурам планетарного масштаба, в которых наиболее благоприятны условия для выноса к поверхности глубинных флюидов. Появление же в газовой фазе термальных вод свободного водорода в больших количествах позволяет предполагать участие ювенильной составляющей в их питании.

Рисунок 13 - Схематический гидрохимический разрез Усть-Селенгинской впадины по линии Посольск- Столовая (по Б.И. Писарскому с исправлениями и добавлениями согласно фактическому материалу): 1 - инфильтрационные воды зоны активного водообмена с минерализацией (М) менее 0,5 г/дм3; 2 - инфильтрационные и седиментационные воды зоны затрудненного водообмена с М <1,0 г/дм3; 3 - инфильтрационные и седиментационные воды затрудненного водообмена с М= 1,0-3,0 г/дм3; 4 - существенно седиментационные воды, с М>3,0 г/дм3; 5 - существенно ювенильные воды М < 0,1 г/дм3 6 - породы фундамента; 7- разломы; 8 - скважина; утолщение линии - интервал опробования, цифра - глубина скважины (М)

Тот же вывод справедлив, по-видимому, и для глубоких подземных вод Усть-Селенгинского бассейна. Территориальное совпадение участков опреснения пластовых вод с тектоническими нарушениями фундамента, высокие содержания водорода в растворенных газах, повышенные температуры подземных вод, вскрытых скважинами вблизи разломов, свидетельствуют о том, что причиной формирования гидрохимических инверсий в данном регионе является внедрение снизу ультрапресных ювенильных флюидов.

В этой связи нельзя не остановиться на результатах опробования подземных вод, вскрытых истокской скважиной № 3, которые противоречат высказанному предположению. Здесь на глубине более 2700 м были зафиксированы хлоридные натриевые воды с уникальной для байкальских впадин минерализацией - более 3 г/дм3. Данный факт послужил для некоторых исследователей основанием для утверждения, что в Байкальской рифтовой зоне имеет место нормальный гидрохимический разрез, а происхождение хлоридных натриевых вод связано с поступлением в разрез осадочного чехла существенно минерализованных ювенильных вод хлоридного типа. По нашему мнению, по единственной скважине нельзя судить о характере гидрохимического разреза в целом, тем более, если этому выводу противоречат результаты опробования других скважин, вскрывших подземные воды примерно на тех же глубинах. Что касается ювенильного происхождения хлоридно-натриевых вод Усть-Селенгинской впадины, то данных в пользу такого предположения еще меньше. Как отмечалось выше, разрывными нарушениями фундамента обусловлено опреснение подземных вод. Более того, скважиной 5 в с. Исток, наряду со снижением минерализации, фиксировалось также уменьшение с глубиной относительной роли хлора. Разница в содержании его в воде на глубинах 2141-2153 и 2858-2906 м составляла 10 экв.%. Вероятно, подобные воды имеют локальное распространение в регионе, а их происхождение, как отмечают Р.Я. Колдышева и А.И. Ефимова, связано с глубоким изменением состава первоначально пресных вод при континентальном засолении их в изолированных лагунах и последующей метаморфизацией в условиях относительно быстрого погружения на глубину до 3 км. Справедливость такого предположения подтверждается наличием участков хлоридного засоления и хлоридных минеральных озер в кайнозойских впадинах Прибайкалья.

Таким образом, формирование вертикальной зональности химического состава подземных вод в Усть-Селенгинской впадине является, по-видимому, результатом двух процессов постепенного нарастания общей минерализации с глубиной в водах экзогенного (атмогенного и седиментогенного) происхождения и их опреснения в нижних горизонтах за счет внедрения из подкоровых глубин пресных ювенильных флюидов.

3.4 Роль сейсмичности в эволюции современных структурно-гидрогеологических условий

Многими исследователями отмечалась, и отмечается в наше время, высокая сейсмичность БРЗ. В среднем это 7-8 баллов, но есть районы, где сила землетрясений доходит до отметки 12 баллов.

Само по себе наличие большого числа землетрясений на единицу площади в единицу времени (например, в среднем по Иркутску фиксируется 3-4 ощутимых толчка до 3-4 баллов с эпицентрами в районе озера Байкал и Северной Монголии), говорит о наличии в земной коре зон повышенных напряжений, которые продолжают расти. А значит, БРЗ продолжает свое тектоническое развитие и сейчас.

Продолжающееся тектоническое развитие сопровождается постоянным подновлением древних и молодых разломов, подвижками блоков земной коры, что не может не влиять на современные структурно-гидрогеологические условия. Например, в одной из своих работ С.В. Лысак говорит о том, что эпицентры наиболее сильных землетрясений располагаются вблизи точек локального повышения теплового потока. Кроме того, постоянное подновление разломов и разломных зон влечет за собой увеличение их дренирующей способност, а значит, увеличивается скорость поступления подземного флюида, что оказвает влияние на тепловой поток, а также на состав подземных вод.