-Подземные воды криолитозоны: закономерности формирования и режима, особенности взаимодействия с поверхностными водами и мерзлыми породами, перспективы использования

Суммарная современная площадь криолитозоны (включая Гренландию и Антактиду) составляет около 30% поверхности Земли и примерно 65 % территории России. Формирование в холодные эпохи криогенной толщи коренным образом повлияло на условия питания, движения и разгрузки подземных вод, их химический состав, режим, температуру и ресурсы. Глубокое многолетнее промерзание горных пород исключило из круговорота огромные массы воды, переведя их в лед, дифференцировало подземные воды на над–, меж– и подмерзлотные, значительно осложнив тем самым гидрогеологический разрез и характер водообмена в подземных водоносных структурах.Промерзание верхних горизонтов литосферы сопровождается образованием льда, который цементирует имеющиеся поры и трещины. В результате водоносные горные породы переходят после промерзания в качественно новое с гидрогеологической точки зрения состояние, становясь водоупорными. С сезонной и многолетней динамикой развития криолитозоны связана ее водообменная функция. Промерзание подземных вод вызывает увеличение их объема, поскольку лед, в силу меньшей плотности, занимает большее пространство, чем сформировавшая его вода. Это приводит к повышению гидростатического давления в водоносных горизонтых и оттеснению определенной части гравитационных подземных вод из зоны промерзания в непромерзшую их часть. В результате в безнапорных водоносных горизонтах появляется криогенный напор или происходит повышение существовавшего до промерзания гидростатического напора. Изменение агрегатного состояния подземных вод сопровождается значительным выделением или поглощением тепла. Это предопределяет тесную зависимость интенсивности и характера промерзания и протаивания горных пород от гидрогеологических условий. Процессы промерзания – протаивания пород оказывают существенное воздействие на гидрогеохимическую обстановку гидрогеологических структур, способствуя формированию специфического химического состава подземных вод и вызывая изменение их вертикальной гидрохимической зональности, что отражается на характере, параметрах и динамике криолитозоны.Многократное промерзание и протаивание подземных вод существенно изменяет физические свойства водоносных пород, повышая значения их трещиноватости и эффективной пористости, что приводит к формированию сильнообводненных зон и горизонтов на контакте талых и мерзлых толщ.При промерзании зоны аэрации безнапорных водоносных горизонтов с уровенной поверхности подземных вод под действием температурных градиентов происходят интенсивная миграция влаги в жидком или газообразном состоянии к фронту промерзания и ее последующая кристаллизация. Эти процессы оказывают существенное влияние на режим и ресурсы подземных вод, а также на состав и строение мерзлых горных пород и интенсивность промерзания.Изложенные выше общие положения подчеркивают огромную роль и значение изучения особенностей формирования и режима подземных вод в условиях их тесной взаимосвязи с мерзлыми горными породами.В настоящее время в условиях наблюдаемого изменения климата происходит существенная перестройка водного баланса огромных территорий. В области криолитозоны в первую очередь нарушаются условия питания и разгрузки надмерзлотных и межмерзлотных вод зоны свободного водообмена, активизируется их связь с поверхностными водами, происходит авктивизация криогенных процессов. На участках развития сквозных таликов трансформируется гидродинамическая обстановка, изменяются химический состав подмерзлотных вод, водообильность пород и емкостные запасы водоносных горизонтов, преобразуется гидрологическая обстановка. На урбанизированных площадях преобразование геокрилогических и гидролого-гидрогеологических и геохимических условий способно привести к катастрофическим последствиям. В связи с этим углубленное изучение изменения водных ресурсов криолитозоны под влиянием колебаний климата и особенностей миграции и концентрации химических элементов в гидросфере приобретает весьма высокую актуальность.