ПОДЗЕМНЫЕ ВОДЫ КАК КОМПОНЕНТ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Роль подземных вод в глобальном водном и солевом балансе

Отсутствие обоснованных количественных данных о подзем­ном стоке в моря и океаны до последнего времени сдерживало изучение общего водного баланса и круговорота воды. Без све­дений о подземном стоке Мировой водный баланс оставался незамкнутым.

С учетом подземной составляющей среднемноголетний вод­ный баланс Земного шара может быть охарактеризован следую­щими уравнениями:

Для периферийной части суши, дающей сток в океан

En = Pn-Rn-U0, (4.3.1)

Для замкнутых (бессточных) областей

Е3 = Р3, (4.3.2)

Для Мирового океана

E0 = Po+Rn + U0, (4-3.3) для Земного шара

Е = Еп + Е3 + Е0 = Рп + Р3+ Р0 = Р, (4.3.4)

Где Е - испарение; Р - атмосферные осадки; R - речной сток, включающий поверхностную и подземную составляющие; U - подземный сток, направленный с суши в океан, минуя реч­ную сеть. Индексы при буквенных выражениях обозначают: "п" - периферийную часть суши, "з" - замкнутые области, "о" - океан.

Следует отметить, что в уравнения 4.3.1 и 4.3.3 следовало бы ввести еще один член, характеризующий отток морских вод в берега. Однако этот процесс в естественных условиях носит су­губо локальный характер, поэтому внедрение морских вод в бе­рега на данной стадии исследований может не рассматриваться как элемент мирового водного баланса. Роль подземного стока в водном и солевом балансах морей и крупных озер изучалась в ряде районов Земного шара. Однако в большинстве случаев под­земный сток в моря рассчитывался как остаточный член уравне­ния среднего многолетнего водного баланса, т. е. как уже отме­чалось, в значение подземного стока включались все погрешно­сти определения других элементов водного баланса. Это приве­ло к принципиально неверным выводам, а сами значения под­земного стока в море целиком зависели от принятых средних значений осадков, испарения и речного стока.

В последние годы российскими учеными была выполнена приближенная количественная оценка субмаринного под­земного стока в Мировой океан, который составляет около 2400 км3/год, в том числе в Тихий океан - 1300, Атлантический -815, Индийский - 220 и Северный Ледовитый - 50 км3/год. При этом сток с территории Европы достигает 153, Азии - 328, Америки - 730, Африки - 236, Австралии - 24, а с крупных ост­ровов - 914 км3/год (Джамалов и др., 1977; Зекцер и др., 1984).

Мировой океан, окраинные и внутренние моря - это основ­ной базис дренирования поверхностного и подземного стока. В связи с этим их солевой баланс формируется под воздействи­ем выноса солей речными и подземными водами. Из этих двух основных источников поступления растворенных веществ в моря достаточно изучен и легко определяется ионный речной сток.

Оценка влияния ионного подземного стока осложнялась от­сутствием до недавнего времени данных о региональном под­земном стоке непосредственно в моря.

Как свидетельствуют результаты выполненных исследований по отдельным регионам, подземный сток непосредственно в моря (минуя речную сеть) по отношению к общему речному стоку обычно выражается небольшой величиной. В то же время роль ионного подземного стока в солевом балансе внутренних морей существенна и достигает десятков процентов по сравнению с привносом солей реками. Так, вынос солей подземными вода­ми в Каспийское море составляет около 27% привноса солей реками, в то время как подземный сток в море немного превы­шает 1% от поступления речных вод.

В распределении водного и ионного подземного стока в моря проявляется общая вертикальная гидродинамическая и гидро­химическая зональность подземных вод, которая обуславливает увеличение суммарного выноса солей с глубиной, несмотря на общее снижение модуля подземного стока. Это объясняется зна­чительно большей минерализацией подземных вод глубоких водоносных горизонтов по сравнению с водами верхних гори­зонтов. Такая общая закономерность иногда нарушается за счет влияния местных гидрогеологических условий, связанных с широким развитием карстующихся пород, процессами конти­нентального засоления и распространения соленосных отложе­ний. Так, наибольшие модули ионного подземного стока в Бал­тийское море (около 50 т/год км2) характерны для приморской части силурийско-ордовикского плато, где основной подземный сток в море формируется из водоносных комплексов закарсто - ванных известняков и доломитов.

Следует отметить, что роль ионного подземного стока в фор­мировании солевого режима морей может существенно возра­стать при снижении общего речного стока за счет естественных факторов и в результате деятельности человека. При этом более интенсивно будут засоляться глубоководные части моря, где сро­ки водообмена велики. Наблюдающееся в настоящее время за­соление некоторых глубоководных впадин внутренних морей может быть вызвано наряду с другими причинами увеличиваю­щимся влиянием ионного подземного стока из глубоких водо­носных горизонтов. Влияние подземного стока не только ска­зывается на общем солевом балансе морей, но и нередко служит основной причиной образования крупных геохимических ано­малий в придонном слое воды и морских осадков. В свою оче­редь, аномалии в геохимических полях на дне морей служат индикаторами субмаринной разгрузки подземных вод.

Вынос солей с подземным стоком в Атлантический океан со­ставляет 47 млн. т/год, в Тихий океан - 521, в Индийский - 296 и в Северный Ледовитый океан (с оцененных водосборных пло­щадей) - 7 млн. т/год. Суммарный вынос солей с подземными водами в Мировой океан достигает 1300 млн. т/год, что состав­ляет 52% поступления солей с речным стоком (2480 млн. т/год). Соотношение выноса солей с подземными и речными водами по континентам приведено в таблице 4.3.1.

Полученные удельные характеристики подземного стока в от­дельные моря и океаны (площадной модуль и линейный расход) дают возможность проанализировать и сравнить особенности его формирования в различных физико-географических и струк - турно-гидрогеологических условиях. Связь субмаринного под­земного стока с основными формирующими его природными факторами наиболее отчетливо проявляется при сопоставлении удельных значений подземного стока с конкретных прибрежных районов отдельных континентов. Анализ условий формирова­ния субмаринного стока, проводится по континентам. Ниже при­водится краткая характеристика условий формирования подзем­ного стока в моря и океаны по отдельным континентам. Анализ распределения удельных количественных показателей субмарин­ного подземного стока позволяет выявить закономерности его формирования в региональном и глобальном масштабах, крат­ко описанные ниже.

Подземный сток с территории Азии в Северный Ледовитый океан практически отсутствует в связи с широким развитием в прибрежной полосе многолетнемерзлых пород. В то же время субмаринный сток с этого континента в Тихий океан достигает 254 км3/год. При этом минимальные значения подземного стока (до 1 л/с-км2) наблюдаются на крайнем северо-востоке с суро­вым субарктическим климатом. К югу, на побережье Охотского моря, модуль субмаринной разгрузки подземных вод возрастает до 2 л/с-км2, что обусловлено повышением среднегодовой тем­пературы и увеличением увлажненности территории. На общем фоне низких значений подземного стока в моря на севере Азии резко выделяется п-ов Камчатка, где модули субмаринного сто­ка достигают 10-11 л/с-км2, расход потока подземных вод изме­ряется десятками тысяч кубических метров в сутки на 1 км бе­реговой линии. Это объясняется высокой суммой атмосферных осадков, особенно в теплый период года, горным рельефом при­брежных районов полуострова и высокой проницаемостью по­кровных эффузивных и терригенных образований.

Прибрежные районы юга Дальнего Востока и п-ова Корея отличаются более теплым и влажным климатом за счет влияния муссонов, что наряду с экранирующим воздействием горных сооружений обусловливает увеличение модуля субмаринного подземного стока до 3,2 л/с-км2. Сравнительно высокими моду­лями подземного стока (5-6 л/с-км2) характеризуется о. Сахалин, где водосодержащие терригенные образования обладают высо­кими фильтрационными и коллекторскими свойствами. Общий ионный подземный сток со всего восточного побережья быв­шего СССР составляет 37,6 млн. т/год. Модули ионного стока постепенно возрастают с к>га на север и в районе Анадырской низменности достигают 158 т/год-км2. Резкое увеличение выно­са солей с подземными водами на крайнем северо-востоке Азии объясняется прежде всего наличием здесь мерзлых пород, что затрудняет условия водообмена и приводит к увеличению мине­рализации подземных вод до 5-10 г/л. В остальных районах Даль­него Востока подземные воды на глубине до 500 м преимуще­ственно пресные, однако часто наблюдается резкая смена мине­рализации на небольших расстояниях. Гидрохимическая зональ­ность подземных вод здесь сформировалась под влиянием палеогидрогеологических условий, и ее современный облик оп­ределяется прежде всего климатическими особенностями и ус­ловиями питания подземных вод. Вынос солей с подземными водами в Тихий океан с восточных районов бывшего СССР со­ставляет 35% привноса солей реками.

Исключительно благоприятные условия формирования под­земного стока наблюдаются на Японских островах. Влияние муссонов, сочетание широтной зональности и высотной пояс­ности, превышение годовых сумм осадков (до 2000 мм/год) над испаряемостью (до 1000 мм/год) обусловливают обильное ув­лажнение гористых прибрежных районов. Широкое развитие здесь хорошо* проницаемых четвертичных, аллювиальных и морских образований (галечники, пески, песчаники) приводит к формированию интенсивного подземного стока, модули кото­рого достигают 16л/с-км2. Подземные воды в хорошо промы­тых водообильных четвертичных породах, как правило, пресные. Нижележащие неогеновые породы отличаются частыми прояв­лениями нефтегазоносности и затрудненным водообменом, в связи с чем минерализация подземных вод здесь иногда дости­гает 20 г/л и более. Однако водообильность этих пород в целом невысокая, и можно считать, что субмаринный ионный подзем­ный сток в основном формируется за счет пресных вод четвер­тичных образований, мощность которых составляет 250-300 м. Модуль ионного стока для Японских островов в среднем состав­ляет 250 т/год-км2, а удельный вынос солей на 1 км береговой линии колеблется от 4 до 8 тыс. т/год.

В северо-восточных и восточных районах КНР, занимающих прибрежные территории Северо-Китайского и Ляохэйского ар­тезианских бассейнов, модули подземного стока постепенно воз­растают к югу от 2,4 до 3,4 л/с-км2. Равнинный рельеф тер­ритории и хорошая ее дренированность крупными речными ар­териями не способствуют формированию здесь значительного подземного стока непосредственно в море. Вместе с тем посте­пенный рост к югу атмосферных осадков до 1500 мм/год и не­которое улучшение условий питания подземных вод в этом же направлении приводят к увеличению модуля субмаринной раз­грузки подземных вод. Следует также иметь в виду, что в преде­лах равнинных территорий, являющихся обычно областями тран­зита артезианских бассейнов, только незначительная часть ре­гионального стока напорных вод разгружается непосредственно в море. Это обусловлено естественной и искусственной разгруз­кой подземных вод в пределах суши. Воды верхних водоносных горизонтов приурочены здесь к песчано-глинистым аллювиаль - но-озерным образованиям четвертичного возраста, мощность которых местами достигает 1000 м. За счет процессов конти­нентального засоления в прибрежных районах отчетливо про­слеживается обратная гидрохимическая зональность. Соленые грунтовые воды с минерализацией до нескольких десятков грам­мов в 1 л вниз по разрезу с глубины 50-100 м сменяются соло­новатыми и слабосолоноватыми напорными водами с минера­лизацией до 1,5-2 г/л. Суммарный субмаринный ионный под­земный сток в связи с повышенной минерализацией подземных вод достигает 29 млн. т/год, что обусловливает высокие модули ионного стока - от 150 до 160 т/год-км2.

В гористых прибрежных районах, где области питания под­земных вод максимально приближены к региональному базису дренирования - морю или океану, субмаринный подземный сток резко возрастает. Существенное влияние структурно-гидрогео­логических и гидрогеодинамических особенностей на условия формирования подземного стока в моря отчетливо проявляется при сопоставлении удельных характеристик стока равнинных и гористых водосборных площадей, находящихся в одних кли­матических условиях. Ярким примером влияния горных со­оружений на условия формирования субмаринного подземного стока служат гористые водосборные площади Юго-Восточной Азии. Здесь выделяется несколько гидрогеологических масси­вов и сравнительно мелких артезианских структур. Модуль суб­маринного подземного стока достигает 6,3 л/с-км2, а расход под­земного потока на 1 км береговой линии колеблется от 30 до 58 тыс. м3/сут. Экранирующее влияние горных хребтов на атмо­сферный влагоперенос, высокое количество атмосферных осад­ков (более 2000-2500 мм/год) и сравнительно низкая испаряе­мость (700-1200 мм/год) создают в этих субтропических и тро­пических горных районах весьма благоприятные условия для питания подземных вод. Подземные воды связаны в основном с хорошо проницаемыми эффузивно-осадочными породами неоген-четвертичного и реже мезозойского возраста. По доли­нам больших рек водоносные горизонты приурочены к водо - обильным аллювиальным четвертичным образованиям, мощ­ность которых достигает 300 м. Весьма благоприятные условия питания и хорошая промытость пород обусловливают низкую минерализацию подземных вод, которая почти повсеместно в пределах этого крупного региона не превышает 1 г/л. Моду­ли ионного подземного стока в зависимости от водообильно - сти водовмещающих пород и интенсивности субмаринной раз­грузки подземных вод колеблются от 80 до 180 т/год км2, а удель­ный вынос солей на 1 км береговой линии изменяется от 8,5 до 15 тыс. т/год.

Благоприятные условия формирования подземного стока на­блюдаются также на островах Юго-Восточной Азии. Постоян­ное влияние муссонов Тихого и Индийского океанов в этой тро­пической зоне приводит к почти круглогодичному увлажнению островов. Здесь в среднем выпадает 2000-3000 мм осадков в год, а на наветренных склонах гористых побережий островов Ма­лайского архипелага их количество иногда достигает 4000- 5000 мм/год. Низкая испаряемость (до 1000 мм/год) при таких осадках приводит к интенсивному поверхностному и подземно­му стоку. Последний изменяется здесь от 4 до 15 л/с-км2, дости­гая на о. Минданао 33 л/с-км2. Интенсивный подземный сток в Тихий и Индийский океаны с островов Лусон, Минданао и Ява обусловлен не только высоким увлажнением их гористых тер­риторий, но и широким распространением здесь легкопроница­емых закарстованных карбонатных пород и трещиноватых вул­каногенных образований, а также слабым дренирующим воздей­ствием небольших речных долин. В то же время преобладание равнинных территорий с хорошо развитой эрозионной сетью в пределах крупных островов (Калимантан, Суматра) и широкое распространение здесь менее проницаемых терригенных песча - но-глинистых образований приводят при той же структуре вод­ного баланса к снижению модуля субмаринного подземного стока до 4 л/с-км2 и менее. Вынос солей с островов Юго-Восточной Азии (117 млн. т/год) обусловлен прежде всего интенсивным субмаринным стоком слабоминерализованных подземных вод из верхней части хорошо проницаемых неоген-четвертичных отложений. Незначительная водосборная площадь островов и интенсивный подземный сток обеспечивают высокие модули ионного стока, которые на некоторых островах достигают 200- 300 т/год км2.

К западу от переувлажненных районов Юго-Восточной Азии подземный сток в Индийский океан постепенно снижается, и с территории п-ова Индостан он уже немногим превышает 4 л/с-км2. Это связано с уменьшением количества атмосферных осадков (до 1000-1500 мм/год) и ростом испаряемости (до 1300— 1400 мм/год). На условия питания подземных вод здесь су­щественное влияние оказывает сезонность осадков, связанная с активным воздействием на прибрежные районы муссонов. В засушливый период подземные воды сильно истощаются за счет испарения и активного дренирования эрозионной сетью. Кроме того, развитые на отдельных участках побережья кри­сталлические горные породы (траппы) не способствуют форми­рованию глубокого подземного стока. Подземные воды верхней трещиноватой зоны кристаллического массива большей частью перехватываются хорошо разработанными речными долинами и слабо участвуют в субмаринном подземном стоке. В структур­но-гидрогеологическом отношении в пределах полуострова вы­деляется несколько самостоятельных артезианских бассейнов (Годаварский, Гіолкский, Западно-Гатский и др.), прибрежные районы которых сложены в основном песками, песчаниками, конгломератами и сланцами различного возраста. Водообиль - ность этих пород целиком зависит от условий питания. Они, как правило, хорошо промыты и содержат пресные воды до глуби­ны 400 м и более. В связи с этим ионный подземный сток здесь в целом незначительный и его модули колеблются в пределах 70-90 т/год-км2.

Далее на запад климат становится более засушливым, и с по­лупустынных и пустынных побережий Аравийского моря и Пер­сидского залива подземный сток не превышает 0,6 л/с-км2. Ко­личество осадков здесь составляет 200-300 мм/год, иногда сни­жаясь до 100-150 мм/год, а испаряемость резко возрастает и обычно превышает 2000 мм/год. Самым засушливым регионом на западе Азиатского континента является Аравийский полу­остров, где количество осадков редко превышает 100 мм/год. В связи с этим подземный сток в моря здесь снижается до 0,2 л/с-км2. Минимальные осадки и высокая испаряемость обус­ловливают весьма низкое питание подземных вод. Грунтовые воды в этих районах расходуются в основном на испарение и не формируют субмаринный подземный сток, и только подрусло - вые потоки немногих постоянных и временных водотоков иногда разгружаются непосредственно в море. Поэтому основную часть субмаринного подземного стока здесь составляет региональный сток напорных подземных вод. Они приурочены к доломитам, известнякам, песчаникам и конгломератам, а также осадочно - вулканогенным образованиям преимущественно неоген-четвер­тичного и мезозойского возраста. Эти отложения формируют несколько самостоятельных артезианских бассейнов различно­го порядка, среди которых наиболее крупными являются Инд­ский, Оманский, Аденский, Красноморский. Отличительной осо­бенностью этих артезианских структур является наличие в их разрезе соленосных пород. Средняя минерализация подземных вод постепенно возрастает с востока на запад от 2 г/л (Индский артезианский бассейн) до 40 г/л (Красноморский артезианский бассейн). В связи с этим ионный подземный сток увеличивает­ся в этом же направлении от 10 до 55 млн. т/год, а его мо­дуль достигает на побережье Красного моря 200 т/год км2 при выносе солей с подземным стоком на 1 км береговой линии - 15 тыс. т/год.

Распределение значений подземного стока в Тихий и Индий­ский океаны с территории Азии и близлежащих островов пока­зывает, что они постепенно увеличиваются от субарктических районов до умеренной зоны, резко возрастают во влажных суб­тропиках и тропиках и снижаются в полуаридных и аридных районах. Следовательно, климатический фактор оказывает ос­новное влияние на условия формирования субмаринного под­земного стока и определяет его зависимость в глобальном мас­штабе от общей широтной физико-географической зональнос­ти (рис. 4.3.1). На этот общий фон распределения подземного стока в моря накладывается влияние местных рельефных, гео - лого-структурных и гидрогеологических особенностей прибреж­ных территорий, которые приводят к колебанию, иногда значи­тельному, удельных значений субмаринного водного и ионного стока в пределах одной климатической зоны. Весьма значитель­ный подземный сток в океаны формируется на территории при­легающих к континенту крупных островов, расположенных в

Гумидной и тропической зонах. Это связано как с благоприят­ными климатическими условиями, так и с гористым рельефом побережий многих островов, высокими фильтрационными свой­ствами залегающих с поверхности скальных пброд и терриген - ных образований, слабым дренирующим воздействием местной эрозионной сети. Ионный подземный сток определяется интен­сивностью субмаринной разгрузки подземных вод, промыто - стью водосодержащих пород, палеогидрогеологическими и со­временными условиями формирования минерализации и соста­ва подземных вод, наличием эвапоритов и развитием процессов испарительной концентрации в аридных районах. С побережья Азии формируется субмаринный сток пресных подземных вод со средней минерализацией 0,9 г/л. Однако в аридных и полу­аридных районах наряду со снижением субмаринной разгрузки подземных вод возрастает их минерализация прежде всего за счет процессов континентального засоления. Это приводит к увеличению суммарных и удельных значений подземного ион­ного стока. Аномально высокий вынос солей с подземными во­дами наблюдается в районах развития эвапоритов в разрезе во­досодержащих пород (Красное море, Персидский залив), что является определяющим азональным фактором формирования минерализации и состава подземных вод. Указанные особенно­сти формирования субмаринного подземного стока присущи не только Азиатскому континенту, а, как будет показано ниже, име­ют общий глобальный характер.

Подземный сток в океаны и моря с большей части террито­рии Африки довольно незначительный, что связано прежде все­го с жарким засушливым климатом многих районов этого кон­тинента. Минимальными модулями субмаринного подземного стока (до 0,1 л/с-км2) характеризуются побережья Красного моря, п-ова Сомали, Западной Сахары и пустыни Намиб. Эти районы отличаются весьма неблагоприятными климатическими услови­ями питания подземных вод. Грунтовый сток здесь практически полностью отсутствует. В результате подземный сток почти це­ликом формируется за счет напорных вод глубоких горизонтов. На своем пути к океану большая часть артезианского стока рас­ходуется на процессы естественной и искусственной разгрузки. В связи с этим глубокие артезианские воды только в редких слу­чаях формируют значительный субмаринный сток.

Особо следует остановиться на формировании субмаринно­го ионного стока в Красное море. В тектоническом отношении этот район расположен в рифтовой зоне, борта которой пред­ставляют собой систему грабенов различного заложения и воз­раста. Грабены выполнены в основном осадочными породами (известняки, песчаники, глины, мергели) с широким распрост­ранением эвапоритов. Основные тектонические элементы рай­онов продолжают свое развитие в настоящее время, о чем сви­детельствуют повышенные значения теплового потока, прояв­ления вулканизма и высокая сейсмичность. В связи с этим здесь наблюдаются выходы на поверхность термальных вод повышен­ной минерализации, основная разгрузка которых происходит в рифтовых зонах. Наши исследования подтверждают наиболее распространенную точку зрения, что высокоминерализованные термальные воды имеют инфильтрационное происхождение. На это, в частности, указывают сформировавшиеся в пределах суши площадная и вертикальная гидрохимические зональности: по мере приближения к береговой линии Красного моря и вниз по разрезу минерализация подземных вод возрастает от 4 до 50 г/л и от 4 до 380 г/л соответственно. Неблагоприятные условия пи­тания обусловливают весьма незначительный модуль субмарин­ного подземного стока - 0,2 л/с-км2. Вместе с тем высокая ми­нерализация подземных вод вызывает существенный ионный сток - 22,2 млн. т/год при модуле до 150 т/год-км2.

Расположенный южнее Сомалийский артезианский бассейн характеризуется широким развитием в верхней части разреза тре­щиноватых эффузивов, закарстованных известняков, доломитов, песчаников, среди которых встречаются гипсовые прослои. Во - довмещающие породы отличаются высокими фильтрацион­ными свойствами. Однако неблагоприятные условия питания обеспечивают незначительный подземный сток, модули которо­го редко превышают 0,2 л/с-км2. Подземные воды слабо цир­кулируют в относительно промытых трещинно-карстовых по­лостях и отличаются незначительной выщелачивающей способ­ностью. В связи с этим, несмотря на наличие гипсоносных пород, минерализация подземных вод не превышает 5 г/л и в среднем по разрезу составляет 2 г/л. Ионный субмаринный под­земный сток здесь в целом незначителен (около 7 млн. т/год) и характеризуется невысокими площадными модулями и линей­ным расходом.

К югу от п-ова Сомали расположен Дар-эс-Саламский арте­зианский бассейн, где подземный сток в Индийский океан по­степенно увеличивается до 1 л/с-км2. Количество осадков здесь возрастает до 1 ООО мм/год и более, но высокое испарение пре­пятствует формированию значительных ресурсов подземных вод. Кроме того, широкое распространение латеритов с низкими фильтрационными качествами обусловливает небольшую ин­фильтрацию во время ливневых дождей. Сезонный характер увлажнения территории приводит к сильному истощению под­земных вод в сухой период. Наличие эвапоритов в разрезе водо - вмещающих пород обусловливает повышенную минерализацию подземных вод - до 1,5-2 г/л. В связи с этим средний модуль ионного стока составляет 39 т/год-км2.

Более благоприятные условия формирования подземного стока наблюдаются на о. Мадагаскар. Экранирующее влияние на атмосферную циркуляцию восточного побережья острова в ызывает увеличение здесь атмосферных осадков до 3000 мм/год. Это приводит к интенсивному питанию подземных вод, значи­тельная часть которых разгружается непосредственно в океан. Однако к западу и юго-западу количество осадков резко сокра­щается, рельеф становится более равнинным, появляется боль­ше поверхностных водотоков с хорошо разработанными доли­нами. Совокупность этих факторов вызывает снижение субма­ринного подземного стока с западного побережья острова по сравнению с восточным. В связи с этим средний модуль подзем­ного стока в океан с территории всего о. Мадагаскар немногим превышает 3 л/с-км2. Подземные воды во всех водоносных го­ризонтах - от четвертичного до докембрийского возраста вклю­чительно - пресные, с минерализацией от 0,2 до 0,9 г/л.

Неблагоприятными современными условиями питания под­земных вод отличаются районы Западной Сахары и пустыни Намиб. В структурно-гидрогеологическом отношении в Запад­ной Сахаре выделяются артезианские бассейны Дра, Рио-де-Оро и Сенегальский. Водоносные горизонты зоны интенсивного водообмена в первых двух артезианских бассейнах связаны с неоген-четвертичными известняками и песчано-глинистыми образованиями. Незначительный субмаринный подземный сток здесь (0,2 л/с-км3) формируют солоноватые подземные воды со средней минерализацией 5 г/л. В связи с этим модуль ионного подземного стока достигает 25-30 т/год км2. Отличительной осо­бенностью Сенегальского артезианского бассейна служит ши­рокое развитие водообильных меловых (маастрихтских) песков и песчаников. Они залегают на глубине от 200 до 500 м, надеж­но изолированы сверху глинами палеогена и содержат преиму­щественно пресные воды. Однако по мере продвижения к Ат­лантическому океану эти воды замещаются солоноватыми с минерализацией до 2-3 г/л. Вышележащая континентальная неоген-четвертичная толща красноцветов слабоводообильна и содержит воды повышенной минерализации - до 15 г/л. Модуль субмаринного подземного стока незначительно возрастает с се­вера на юг (до 0,3 л/с-км2). Суммарный вынос солей с подзем­ными водами в Атлантический океан с побережья Западной Са­хары немногим превышает 12 млн. т/год.

К северу от пустыни Намиб выделяются Анголо-Конголез - ский (междуречье Кунене и Конго) и Камеруне-Габонский (меж­дуречье Конго и Кросс) артезианские бассейны с весьма слабой изученностью. Отличительная их особенность - широкое раз­витие эвапоритов. Это дает основание считать, что в отложени­ях палеогена и мела развиты соленые воды, которые при опре­деленных гидрогеологических условиях могут оказывать влия­ние на минерализацию вод вышележащих горизонтов. Это влияние может быть особенно существенным в пределах Анго­ло-Конголезского артезианского бассейна, где неблагоприятные климатические условия обусловливают незначительный подзем­ный сток (до 0,3 л/с-км2) в зоне интенсивного водообмена. Усло­вия питания подземных вод Камеруно-Габонского артезиан­ского бассейна постепенно улучшаются с юга на север за счет увеличения количества осадков до 1500-2000 мм/год. Под­земный сток в северных районах этого бассейна достигает 7- 10 л/с-км2. Столь интенсивный подземный сток характерен, ви­димо, только для верхних неоген-четвертичных водоносных го­ризонтов, где минерализация вод пестрая, но в среднем не пре­вышает 2 г/л.

Наибольший субмаринный подземный сток с территории Африки наблюдается на побережье Гвинейского залива (Ниге­рийский артезианский бассейн), где модули достигают 13 л/с-км2. В этих тропических районах высокого увлажнения количество осадков достигает 3000-4000 мм/год, а испаряемость обычно не превышает 1100-1200 мм/год. Это приводит к формированию весьма значительного подземного стока, чему способствует широкое развитие хорошо проницаемых песчаных почв и регу­лирующее влияние вечнозеленых тропических лесов. Водонос­ные горизонты в песках, песчаниках и известняках неоген-чет - вертичного, палеогенового и мелового возраста отличаются ис­ключительно высокой водообильностью (удельные дебиты сква­жин до 8 л/с). Минерализация вод не превышает 0,6 г/л.

На общем фоне низких значений подземного стока с терри­тории Африки в Индийский океан и на большей части побере­жья Атлантического океана район Гвинейского залива резко выделяется весьма интенсивным субмаринным подземным сто­ком. Благоприятное сочетание здесь климатических, физико-гео - графических и геолого-гидрогеологических условий приводит к активному питанию подземных вод, значительная часть кото­рых разгружается непосредственно в океан. Если общий субма - ринный подземный сток с Африканского континента достигает 236 км3/год, то с побережья Гвинейского залива ежегодно сте­кает 171 км3. Суммарный ионный сток здесь составляет 85 млн. т/год, а его модули изменяются от 160 до 180 т/год-км2. Этот рай­он расположен во влажной тропической зоне, которая повсеме­стно отличается высоким подземным стоком в Мировой океан. Однако столь значительный субмаринный подземный сток по­зволяет рассматривать этот регион как уникальный в масштабах всей Земли.

Основной сток в Средиземное море с Африканского конти­нента формируется в Атласских горах, в пределах которых вы­деляются три артезианских бассейна: Мулуинский, Телль-Атлас­ский, Тунисский.

Артезианские структуры сложены мощной толщей мезозой - ско-кайнозойских пород. Основные водоносные горизонты свя­заны с известняками, конгломератами, песчаниками и частично эффузивами неоген-четвертичного возраста. Карстующиеся из­вестняки и конгломераты отличаются высокой водопроводи - мостью (до 2500 м2/сут), что в сочетании со сравнительно вы­соким количеством атмосферных осадков (до 1000 мм/год), гористым рельефом и тектонической раздробленностью по­род обусловливает благоприятные условия питания подземных вод. Общий субмаринный подземный сток достигает здесь 3,5 км3/год, а средний площадной модуль составляет 1,3 л/с-км2. В верхней части разреза подземные воды отличаются повышен­ной минерализацией (до 5 г/л) за счет процессов континенталь­ного засоления.

Напорные водоносные горизонты содержат до глубины 400- 500 м пресные и слабосолоноватые подземные воды с минера­лизацией до 3 г/л. Суммарный ионный подземный сток - 3,5 млн. т/год при средней минерализации подземных вод для всего Атласского гидрогеологического района 1 г/л. Площадной модуль ионного стока составляет 41 т/год-км2, а линейный рас­ход - всего 1,8 тыс. т/год-км.

К востоку от Атласского гидрогеологического района в пре­делах Ливийской пустыни выделяется сложный Ливийско-Еги - петский артезианский бассейн. Условия формирования подзем­ного стока здесь крайне неблагоприятны, так как этот район от­носится к самому засушливому месту на Земле со среднегодо­вым количеством атмосферных осадков 1-2 мм. Основные водоносные горизонты здесь приурочены к известнякам, кон­гломератам, песчаникам и пескам мелового, палеогенового и неогенового возраста. В целом водоносность отложений незна­чительная и модуль субмаринного подземного стока составляет менее 0,2 л/с-км2. По мере приближения к береговой линии подземные воды всех горизонтов постепенно осолоняются (до 10 г/л), в связи с чем суммарный ионный подземный сток здесь достигает 6,4 млн. т/год.

Анализ распределения значений подземного стока в моря и океаны с территории Африки показывает, что оно также подчиняется широтной физико-географической зональности (рис. 4.3.2).

Преобладание жаркого засушливого климата на большей ча­сти континента несколько нивелирует различие между удельны­ми значениями стока с водосборных площадей основных ши­ротных зон. Однако более детальное рассмотрение условий фор­мирования подземного стока в пределах конкретных участков побережий позволяет проследить постепенное, хотя и незначи-

Тельное, увеличение модулей стока подземных вод в Индийский океан на юг от пустыни Сахара к более увлажненным тропикам и субтропикам Восточной Африки. На Атлантическом побере­жье субмаринный сток также постепенно увеличивается от пус­тынных районов на крайнем севере и юге континента к экватору, возрастая в зоне влажных тропиков Гвинейского залива.

Особо следует остановиться на условиях формирования под­земного стока в Средиземное море. Субмаринный подземный сток в него формируется в пределах прибрежных районов трех континентов и внутреннее положение этого моря позволяет со­поставить субмаринную разгрузку подземных вод с другими приходными статьями водного баланса. Среди элементов вод­ного баланса основная роль принадлежит испарению с водной поверхности (3202 км3/год) и результирующему водообмену че­рез проливы с Атлантическим океаном и Черным морем. Годо­вое испарение значительно превышает атмосферные осадки (980 км3/год) и речной сток (280 км3/год), что приводит к дефи­циту в "пресном" бюджете вод на протяжении всего года. Не - компенсированность испарения вызывает снижение уровня Сре­диземного моря, что приводит к постоянному притоку морских вод из соседних бассейнов. Однако в существующих водноба - лансовых построениях абсолютно не учитывалась роль подзем­ного стока. В то же время известно, что в Средиземном море процессы субмаринной разгрузки подземных вод развиты весь­ма интенсивно. Здесь наблюдается множество сосредоточенных выходов подземных вод на дне моря, образующих субмаринные источники со значительным дебитом. По количеству таких ис­точников Средиземное море является, пожалуй, уникальным морским бассейном.

Общий подземный сток в Средиземное море достигает по­чти 68 км3/год, что составляет около 24% речного стока. При этом подземный сток с территории Европы равен примерно 49 км3/год, с территории Азии - 8 км3/год, Африки - 5 км3/год и с территории наиболее крупных островов - 6 км3/год.

Условия формирования субмаринного подземного стока в Средиземное море с Африканского континента рассмотрены выше. Более благоприятные природные условия для формиро­вания подземного стока в Средиземное море наблюдаются на территории Ближнего Востока и Малой Азии, где модули суб­маринного стока достигают 3 л/с-км2. Здесь выпадает больше осадков, причем их максимум приходится на зимний период, когда испарение снижается. В этом районе выделяются Ливано - Синайский, Антальский, Мендересский, Аденский артезианские бассейны, сложенные в основном закарстованными известня­ками, доломитами, конгломератами и песчаниками мезозойско­го и неогенового возраста мощностью от нескольких сот до 3000 м. Высокая трещиноватость и кавернозность водовмеща - ющих пород способствуют формированию довольно значитель­ных ресурсов подземных вод. Однако их минерализация пест­рая и, как правило, повышается к югу региона, где в составе отложений развиты загипсованные известняки и терригенные образования. Пресные и слабосолоноватые воды преобладают в северной и центральной частях, к югу их минерализация до­стигает 12 г/л. Повышенная минерализация подземных вод это­го региона обусловливает довольно значительный ионный под­земный сток в Средиземное море с Азиатского континента, мо­дули которого постепенно возрастают с севера на юг от 46 до 140 т/год-км2.

Основная часть подземного стока в Средиземное море фор­мируется в пределах Европейского континента. Это связано с благоприятными климатическими, орографическими и геолого - гидрогеологическими условиями. Количество осадков здесь нередко превышает 1000 мм/год. Максимум их приходится на зиму, что способствует более активному питанию подземных вод. Гористый рельеф побережий оказывает экранирующее влияние на атмосферную циркуляцию и способствует большему увлаж­нению прибрежных районов. Но основным фактором, вызыва­ющим интенсивный подземный сток, является широкое раз­витие карста. Карстовые пустоты поглощают осадки и поверх­ностные воды и нередко выводят их непосредственно в море. Дебиты субмаринных карстовых источников достигают 10- 15 м3/с. В связи с этим модули субмаринного подземного стока составляют 5-6 л/с-км2, возрастая в районе гор Динара почти до 13 л/с-км2.

Европейское побережье Средиземного моря в структурно - гидрогеологическом отношении представляет собой чередова­ние гидрогеологических массивов и областей, приуроченных к горным сооружениям, и небольших артезианских бассейнов, связанных с тектоническими впадинами. Гидрогеологические массивы сложены, как правило, сильно закарстованными кар­бонатными породами мезозойско-кайнозойского возраста. На отдельных участках подземные воды приурочены также к тре­щиноватым вулканогенным образованиям. Степень закарстован - ности и трещиноватости водосодержащих пород определяет ин­тенсивность подземного стока, высокие модули которого сви­детельствуют о хорошей промытости водоносных горизонтов. В связи с этим минерализация подземных вод гидрогеологичес­ких массивов обычно не превышает 1 г/л и в среднем составля­ет 0,3-0,7 г/л.

Артезианские бассейны и прибрежные равнины сложены в основном аллювиально-морскими неоген-четвертичными обра­зованиями. Кроме того, в их строении существенную роль игра­ет флишевая толща мелового и палеогенового возраста. В неко­торых артезианских структурах Апеннинского и Пиренейского полуостровов в составе водосодержащих пород встречаются соленосные отложения. Водоносность этих образований более низкая по сравнению с закарстованными карбонатными поро­дами. Однако и в этих районах модули субмаринного подземно­го стока достигают 3-4 л/с-км2. Минерализация подземных вод в целом низкая (до 1 г/л), но на участках развития эвапоритов она может достигать 5-7 г/л и более.

Суммарный ионный подземный сток в Средиземное море с Европейского континента составляет 27,4 млн. т/год. При этом наиболее существенный ионный сток характерен для прибреж­ных районов Балканского и Апеннинского полуостровов. Пло­щадные модули ионного стока изменяются от 50 до 100 т/год-км2, а в гидрогеологической области Динарского карста они дости­гают 280 т/год-км2.

Средиземноморские субтропики относятся к умеренно увлаж­ненным районам, которые не отличаются высоким подземным стоком. Однако наличие карста в сочетании с другими благо­приятными факторами обуславливает значительный приток под­земных вод в Средиземное море. Своеобразные условия форми­рования субмаринного подземного стока позволяют рассматри­вать Средиземноморское побережье Европы как азональный регион, не отвечающий широтной зональности в распределе­нии подземного стока в моря. Кроме того, выполненные оценки подземного стока в некоторые озера и моря бывшего СССР по­казывают, что он обычно составляет первые проценты от реч­ного стока. В то же время общий подземный сток в Средизем­ное море составляет 24% от притока речных вод. Это еще раз подчеркивает уникальность данного морского бассейна и ука­зывает на необходимость учета подземной составляющей при воднобалансовых расчетах.

Подземный сток в Атлантический океан с территории Евро­пы постепенно уменьшается с юга на север с 4,5 л/с-км2 в при­брежных районах Пиренейского полуострова до 2,5 л/с-км2 с побережья Балтийского моря. Здесь существенное влияние на условия формирования и распределения субмаринного подзем­ного стока оказывают рельефные особенности водосборных площадей. Равнинные территории на северо-западе континента хорошо дренируются крупными речными долинами, и только незначительная часть подземного стока разгружается непосред­ственно в море. В пределах же гористых побережий формирует­ся значительный подземный сток. Так, в прибрежной части Пи­ренейского полуострова выделяются три крупные гидрогеоло­гические структуры: Пиренейская горно-складчатая область, гидрогеологический массив Месета и Западно-Португальский артезианский бассейн. В пределах гидрогеологических масси­вов подземные воды связаны в основном с осадочными палео­зойскими породами. Наиболее водообильными являются слои закарстованных известняков, где модули подземного стока дос­тигают 5,0-6,5 л/с-км2. Воды в основном пресные, но на неболь­ших участках развития соленосных пород их минерализация колеблется от 1 до 30 г/л. Однако вклад этих небольших площа­дей в формирование ионного субмаринного стока весьма незна­чителен. Западно-Португальский артезианский бассейн сложен различными по составу породами от мезозойского возраста до четвертичного. В зависимости от фильтрационных свойств во - довмещающих пород модули подземного стока в прибрежной части артезианской структуры изменяются от 1,6 до 4,8 л/с-км2. Воды пресные, со средней минерализацией 0,5 г/л. Ион­ный подземный сток с Пиренейского полуострова составляет 4,9 млн. т/год. Основная его часть (до 3,6 млн. т/год) формиру­ется в пределах гидрогеологических массивов, где наблюдается значительный субмаринный подземный сток (7,1 км3/год).

На Атлантическом побережье Франции выделяются Аквитан - ский (Гароннская и Луарская низменности) и Парижский (Севе- ро-Французская низменность) артезианские бассейны, разделен­ные Армориканским гидрогеологическим массивом. Основным водоносным комплексом артезианских бассейнов служит закар - стованная толща карбонатных пород юрско-мелового вбзраста мощностью до 1500-2000 м. Трещинно-карстовые воды мезо­зоя образуют единый водоносный комплекс с водами перекры­вающих их четвертичных терригенных образований и нередко имеют свободную поверхность. По мере приближения к берего­вой линии воды комплекса приобретают значительный напор и разгружаются в пределах всего широкого шельфа Бискайского залива и пролива Ла-Манш. Высокие фильтрационные свойства карбонатных пород и благоприятные условия питания способ­ствуют формированию в этих бассейнах значительных естествен­ных ресурсов подземных вод. Это в свою очередь приводит к существенному субмаринному стоку, модули которого изменя­ются от 3,8 до 4,8 л/с-км2.

В пределах Армориканского гидрогеологического массива подземные воды связаны с верхней трещиноватой зоной докем - брийских и палеозойских метаморфических пород, прорванных интрузиями. Наиболее обводненными являются тектонические нарушения и зоны контакта с интрузиями. Геологическое стро­ение массива исключает развитие протяженных водоносных го­ризонтов и комплексов. Однако субмаринный подземный сток здесь сопоставим со стоком напорных подземных вод с артези­анских бассейнов и в сумме составляет 4,8 км3/год. Подземные воды в пределах всего побережья Франции пресные, со средней минерализацией 0,4 г/л. Субмаринный ионный сток составляет 4 млн. т/год, при этом модуль ионного стока в районах разви­тия карстующихся карбонатных пород достигает 60 т/год-км2 и более.

Подземные воды артезианских структур, приуроченных к Северо-Германской и Польской низменностям, связаны в основ­ном с песчаными и галечниковыми прослоями в аллювиальных, аллювиально-морских и ледниковых отложениях неоген-четвер - тичного возраста мощностью до 200 м и более. Частые глинис­тые прослои моренных образований приводят к формированию напорных водоносных горизонтов начиная с глубины 20-40 м. Существенное гидрогеологическое значение имеют древние погребенные долины, выполненные хорошо отсортированны­ми флювиогляциальными песками и характеризующиеся моду­лем подземного стока до 5 л/с-км2. Равнинный характер терри­тории и густая сеть разработанных речных долин обусловлива­ют хорошую дренированность территории, в Связи с этим мо­дуль субмаринного подземного стока не превышает 2,5 л/с-км2. Воды верхней гидродинамической зоны, как правило, пресные, со средней минерализацией 0,3-0,5 г/л. Однако соленосные от­ложения в породах мезозойского возраста иногда образуют со­ляные купола и штоки, пронизывающие палеоген-неогеновые слои. Это приводит к повышению минерализации подземных вод на отдельных участках до 3-5 г/л. Суммарный ионный под­земный сток здесь составляет 4,8 млн. т/год, а модуль ионного стока изменяется от 20 до 40 т/год-км2.

Прибрежные районы Скандинавии за счет активного влия­ния воздушных масс с Атлантики относятся к наиболее увлаж­ненным территориям Европы. Невысокая испаряемость и ши­рокое развитие трещиноватых коренных пород обусловливают большую инфильтрацию атмосферных осадков. Совокупность столь благоприятных природных факторов приводит к аномаль­но высоким значениям субмаринного подземного стока (6,5- 11,5 л/с-км2), не характерным для этой зоны, переходной от уме­ренного к субарктическому поясу. Региональное распростране­ние в этом районе имеет водоносный горизонт, связанный с трещиноватой зоной метаморфических пород архей-протерозой - ского возраста. Экзогенная трещиноватость этих пород в значи­тельной степени усиливается в зонах многочисленных тектони­ческих нарушений, глубина заложения которых колеблется в широких пределах. Существенное гидрогеологическое значение здесь также имеют различные по форме тектонические и эрози­онные понижения, выполненные флювиогляциальными и лед­никовыми образованиями мощностью до 100 м, с которыми обычно связаны крупные скопления подземных вод. Следует осо­бо отметить наличие мульдообразных структур на юге Швеции (Мальме, Кристианстад), сложенных меловыми карбонатными породами, песчаниками и песками мощностью до 200 м. Под­земный сток здесь резко возрастает, достигая на отдельных уча­стках 500 л/с. В кристаллических породах воды ультрапресные, а в меловых отложениях - солоноватые. Суммарный ионный сток составляет 9 млн. т/год, а его модуль за счет интенсивного суб­маринного стока достигает 60 т/год-км2.

Европейское побережье Северного Ледовитого океана от­личается сравнительно низким подземным стоком, модули которого постепенно уменьшаются с запада на восток с 1,5 до 0,9 л/с-км2. Снижение субмаринного стока к востоку связано прежде всего с более суровым климатом. Спорадическое рас­пространение в верхней части разреза многолетнемерзлых по­род затрудняет или полностью исключает инфильтрацию атмос­ферных осадков, в связи с чем подземный сток в субарктичес­ких районах резко уменьшается. Подземные воды ультрапресные и пресные, с минерализацией от 0,1 до 0,5 г/л. Суммарный ион­ный сток составляет 7,2 млн. т/год, его модуль обычно не пре­вышает 30-40 т/год-км2.

Следует особо остановиться на условиях формирования суб­маринного подземного стока с островов Великобритания и Ир­ландия. Субмаринные источники здесь известны с древности. Они связаны, как правило, с водоносными комплексами закар - стованных известняков. Подземные воды в пределах островов приурочены ко всей толще отложений от четвертичного до до- кембрийского возраста. Но именно известняки юрского, мело­вого и каменноугольного возраста повсеместно отличаются вы­сокой водообилыюстью и формируют значительный субмарин­ный сток, модули которого превышают 6 л/с-км2. Так, по оценкам английских специалистов, в юго-восточном Кенте на участке от г. Дувра до г. Фолкстона субмаринный подземный сток до­стигает 23 тыс. м7сут, что составляет 42% естественных ресур­сов подземных вод юго-восточного Кента. Минерализация под­земных вод обычно не превышает 0,5-0,7 г/л, но на отдельных участках распространения соленосных пород и на большой глу­бине она достигает 14 г/л и более. Суммарный ионный сток с обоих островов составляет почти 30 млн. т/год, модуль изме­няется от 100 до 140 т/год-км2, а линейный расход достигает 7 тыс. т/год-км.

Следовательно, подземный сток в моря с Европейского кон­тинента также подчиняется широтной физико-географической зональности (рис. 4.3.3). Местные геолого-гидрогеологические и рельефные особенности водосборных площадей усложняют эту общую картину распределения стока и иногда могут обус­ловливать резкие их отклонения от характерных средних значе­ний. Примером такого определяющего влияния местных факто­ров на условия формирования подземного стока служат прибреж­ные районы Скандинавии и Средиземноморья, где экранирующее воздействие горных сооружений, широкое развитие карста и трещиноватых пород приводят к азонально высокому субмарин- ному стоку.

Подземный сток в моря и океаны с территории Северной Америки формируется под влиянием тех же факторов, что и в пределах уже рассмотренных территорий. Однако Американ­ский континент в целом отличается от Евразии большим увлаж­нением за счет обширного проникающего влияния океаниче­ских воздушных масс. В связи с этим с территории Америки на­блюдается самый значительный субмаринный подземный сток в океаны (780 км3/год).

Минимальными модулями стока характеризуются небольшие участки побережья Гудзонова залива. На этом фоне низких зна­чений стока на севере континента выделяются прибрежные рай­оны юга Аляски и п-ова Лабрадор, где, подобно Скандинавии, высокие модули (5-7 л/с-км2) обусловлены экранирующим воз­действием на атмосферный влагоперенос горных сооружений. Близость к побережью океанов областей питания и неполная

Дренированность водоносных пород эрозионной сетью обуслов­ливают интенсивный субмаринный подземный сток. Благопри­ятное сочетание указанных факторов способствует формирова­нию еще более интенсивного подземного стока в Тихий океан с водосборных площадей канадских Кордильер, где за счет более теплого и влажного климата средний модуль субмаринного сто­ка достигает 13 л/с-км2, а расход подземного потока на 1 км бе­реговой линии превышает 70 тыс. м3/сут. Подземные воды в этих районах приурочены, как правило, к верхней трещиноватой зоне кристаллических пород различного возраста, а также к сильно дислоцированным осадочным отложениям, среди которых наи­более водообильными являются песчаники и конгломераты. Су­щественное гидрогеологическое значение имеют эрозионные и тектонические долины, выполненные хорошо промытыми га­лечниками, сортированными песками аллювиально-ледниково - го генезиса, мощность которых иногда достигает нескольких сот метров.

Подземные воды пресные, со средней минерализацией 0,2- 0,4 г/л. Однако в северной части Аппалачей за счет развития соленосных пород в нижней части разреза минерализация под­земных вод достигает 2,5-10 г/л. Площадь участков с повышен­ной минерализацией в целом незначительна, и для всего Аппа - лачского гидрогеологического района средняя минерализация подземных вод составляет 0,9 г/л. Модуль ионного подземного стока колеблется от 10 до 60 т/год-км2, а в районе Аппалачей достигает 160 т/год-км2.

Средними значениями подземного стока характеризуется уме­ренная зона Атлантического побережья Северной Америки. Эти значения стока можно рассматривать как наиболее характерные для умеренных широт земного шара с типичными для этих рай­онов условиями формирования субмаринного подземного сто­ка. Вместе с тем превалирование каких-либо природных факто­ров формирования стока может приводить к аномально низким или высоким значениям субмаринной разгрузки подземных вод. Примером низких значений модуля подземного стока в океан (до 1,6 л/с-км2) может служить побережье у Миссисипской низ­менности. Здесь разгрузка подземных вод происходит в основ­ном в долине р. Миссисипи и до Мексиканского залива доходит лишь часть подземного стока. В то же время широкое развитие карстующихся карбонатных пород и трещиноватых песчаников на п-ове Флорида приводит к азонально высокому подземному стоку с полуострова в океан, модуль которого на отдельных уча­стках достигает 6,3 л/с-км2. Клин пресных и солоноватых под­земных вод, формирующихся на полуострове в известняках па­леогена и частично мела, простирается подо дном Атлантиче­ского океана на расстояние более 120 км и до глубины свыше 600 м. Этот район, наряду с о. Лонг-Айленд, стал классическим примером субмаринной разгрузки подземных вод. Широкое раз­витие пресных подземных вод на всем побережье Атлан­тического океана США (0,2-0,4 г/л) обусловливает незначитель­ный ионный подземный сток, модули которого постепенно воз­растают к п-ову Флорида от 10 до 40 т/год-км2.

Жаркий засушливый климат Мексиканского нагорья не спо­собствует формированию значительных ресурсов подземных вод, в связи с чем модули субмаринного подземного стока составля­ют здесь всего 1-2 л/с-км2. Эта зона минимального стока резко сменяется к югу влажным тропическим поясом Центральной Америки, где модули субмаринной разгрузки подземных вод возрастают до 10-11 л/с-км2. Гористые побережья, высокое ко­личество атмосферных осадков (2000-3000 мм/год) и широкое развитие карста и трещиноватых эффузивов проводят к актив­ному питанию подземных вод, значительная часть которых раз­гружается непосредственно в Тихий и Атлантический океаны. Минерализация подземных вод колеблется от 0,3 до 1 г/л. Мо­дули ионного подземного стока достигают 200 т/год-км2 в райо­не п-ова Юкатан, что обусловлено широким развитием здесь карстующихся карбонатных пород с небольшими прослоями эва - поритов.

Наиболее увлажненными районами Южной Америки явля­ются бассейн р. Амазонки и территория Гвианы. Структура вод­ного баланса здесь благоприятна для обильного питания под­земных вод, так как количество осадков (свыше 2000 мм/год) примерно вдвое превышает испаряемость (900-1000 мм/год). В связи с этим в этом районе формируется весьма интенсивный подземный сток, значительная часть которого, несмотря на дре­нирующее воздействие речных долин, разгружается непосред­ственно в Атлантический океан. Модули субмаринного стока изменяются от 10-13 л/с-км2, а расход подземного потока на 1 км береговой линии иногда превышает 100 тыс. м7сут. В этой час­ти побережья Атлантического океана (в пределах Венесуэлы и Гвианы) выделяется серия так называемых прибрежных артези­анских бассейнов. Наиболее водообильные водоносные гори­зонты этих бассейнов связаны с кавернозными известняками палеогена и отсортированными песками неогена. Значительная мощность водовмещающих пород (от 50 м до нескольких сот метров), их высокие фильтрационные свойства (водопроводи - мость свыше 2000 м2/сут) и благоприятные условия питания обусловливают формирование весьма существенных ресурсов подземных вод и интенсивного подземного стока. Подземные воды в хорошо промытых отложениях имеют среднюю минера­лизацию 0,4-0,6 г/л. Однако, благодаря преобладанию карбонат­ных пород и исключительно высоким значениям подземного стока, модули субмаринного ионного стока составляют 120- 240 т/год-км2.

Бразильское нагорье отличается неравномерным увлажнени­ем территории, причем кратковременные ливневые дожди и широкое развитие латеритов не способствует здесь активному питанию подземных вод. Субмаринный подземный сток посте­пенно сокращается к югу и обычно не превышает 2,5 л/с-км2.

Далее к югу наблюдается резкое уменьшение подземного стока, и в районе Патагонии модули субмаринной разгрузки подзем­ных вод снижаются до 0,3 л/с-км2. Это связано прежде всего с крайне засушливым климатом юго-восточной окраины конти­нента, где осадки не превышают 100 мм/год, а испарение резко возрастает. В этой части Южной Америки выделяется целый ряд артезианских структур, выполненных осадочными породами раз­личного генезиса. Эти структуры обычно наследуют тектони­ческие и эрозионные понижения в кристаллических метамор­фических и вулканогенных породах докембрия. Только в преде­лах Бразильского плоскогорья насчитывается около 20 подобных артезианских бассейнов. Среди прибрежных артезианских струк­тур, раскрытых в сторону Атлантического океана, следует отме­тить бассейны Гіотигуар, Алмада, Сантос, Пелотас, Сан-Пауло и др. Водосодержашими породами в осадочном чехле этих бас­сейнов являются песчаники, аргиллиты, алевролиты, вулкано­генные образования и частично пески палеозой-мезозойского и четвертичного возраста. Цитологический состав этих пород не способствует формированию значительных ресурсов подземных вод. Мощность зоны пресных вод здесь нередко достигает 1000 м. В связи с этим модуль ионного подземного стока колеб­лется от 2,5 до 13,5 т/год-км2.

Подземный сток в Тихий океан с огромной горной системы Анд колеблется в широких пределах. Помимо зональных кли­матических факторов здесь большое влияние на условия фор­мирования подземных вод оказывает высотная поясность. Боль­шие уклоны местности, трещиноватость коренных пород и высокая проницаемость делювиально-пролювиальных образо­ваний способствуют активному питанию подземных вод. Мо­дуль подземного стока на крайнем юге и севере Анд достигает 24-30 л/с-км2, снижаясь в наиболее засушливых центральных районах практически до нуля. В связи с этим средние значения субмаринного подземного стока в северной части Анд достига­ют 15 л/с-км2, снижаясь в районе пустыни Атакама и затем опять возрастают до 11 л/с-км2 в Патагонских Кордильерах. Подзем­ные воды здесь связаны в основном с зоной экзогенной и текто­нической трещиноватости кристаллических пород. Наиболее во- дообильные участки связаны с тектоническими нарушениями, а также с небольшими артезианскими структурами, выполненны­ми четвертичными образованиями. Площадь таких артезианс­ких структур в пределах перуанского побережья Тихого океана колеблется от 10 до 500 км2. Мощность аллювиальных горизон­тов достигает 150 м. Практически все подземные воды этих структур разгружаются непосредственно в океан. Воды пресные и ультрапресные, с минерализацией до 0,2-0,3 г/л. Суммарный ионный сток составляет 35,5 млн. т/год, его модули изменяются от 45 до 70 т/год-км2.

Благодаря вытянутости Американского континента с севера на юг здесь наиболее отчетливо прослеживается широтная зо­нальность в распределении удельных значений подземного сто­ка в моря (рис. 4.3.4, 4.3.5). Это указывает на активное влияние на подземный сток климатических и общих физико-географи­ческих факторов, которые определяют потенциальную возмож­ность питания подземных вод. Полученные значения субмарин­ного подземного стока зависят не только от указанных факто­ров, а в значительной степени определяются конкретными структурно-гидрогеологическими и гидродинамическими усло­виями водосборных бассейнов» фильтрационными и емкостны­ми свойствами водовмещающих пород. Активное воздействие собственно геолого-гидрогеологических факторов может обус­ловливать азональные значения подземного стока в моря, ко­торые наблюдаются в районах Миссисипской низменности, п-ова Флорида и Гвианского нагорья. Ионный подземный сток зависит от интенсивности субмаринного водного стока, выще­лачивающей способности подземных вод, растворимости водо- содержащих пород, процессов континентального засоления и

Других условий формирования химического состава подземных вод. В среднем модуль ионного подземного стока в пределах континента изменяется от 40 до 60 т/год-км2, уменьшаясь в маловодных засушливых районах до 10 т/год-км2 и менее. Наи­более высокими значениями ионного подземного стока (100— 200 т/год-км2) характеризуются влажные субтропические и тро­пические районы, где водоносные горизонты представлены легко растворимыми карбонатными породами.

Засушливый климат Австралии и преобладание равнинных пустынных территорий не способствуют формированию значи­тельного подземного стока в океаны, суммарное значение кото­рого с континента в целом не превышает 25 км3/год. Удельные значения стока в Индийский океан редко достигают 0,5 л/с-км2 (плато Кимберли) и обычно составляют 0,2-0,3 л/с-км2. В то же время субмаринный сток в Тихий океан с водосборных площа­дей Большого Водораздельного хребта возрастает до 1 л/с-км2, а в отдельных районах Австралийских Альп достигает 3 л/с-км2. Такое распределение удельных значений субмаринного стока обусловлено прежде всего климатическими и орографическими факторами в пределах континента (рис. 4.3.6).

Экранирующее влияние Большого Водораздельного хребта вызывает увеличение количества атмосферных осадков на его склонах до 2000 мм/год, что способствует более активному питанию подземных вод. В структурно-гидрогеологическом от­ношении здесь выделяются крупные гидрогеологические мас­сивы, сложенные трещиноватыми вулканогенными, метаморфи­ческими и осадочными породами, а также несколько сравни­тельно небольших артезианских бассейнов, раскрытых в сторону Тихого океана. Наиболее крупными артезианскими структу­рами восточного побережья являются бассейны Сидней, Мо - ретон-Кларенс и Лаура. Водовмещающими породами служат трещиноватые песчаники, аргиллиты и сланцы пермского и ме­зозойского возраста. В целом они отличаются низкими фильт-

Рационными свойствами и слабой водообильностью. Подземные воды имеют пеструю минерализацию, которая обычно возраста­ет вниз по разрезу, и на глубине порядка 200-800 м непригодны для хозяйственно-питьевого водоснабжения. В верхней части разреза, где формируется основная часть субмаринного подзем­ного стока, минерализация подземных вод обычно не превыша­ет 1 г/л. В связи с изменчивой минерализацией подземных вод полученное суммарное значение ионного подземного стока (5 млн. т/год) можно рассматривать как нижний предел выноса солей с подземными водами в Тихий океан. Слабая раствори­мость водовмещающих пород и низкие значения стока обуслов­ливают невысокие модули субмаринного ионного подземного стока, которые колеблются от 20 до 40 т/год-км2.

Среди артезианских структур на побережье Индийского оке­ана Австралии следует выделить бассейны Муррей, Юкла, Перт, Карнарвон, Кэннинг, Дейл и-Джорджи на и Карпентария. Бассейн Муррей в осадочном чехле содержит серию водоносных гори­зонтов от плейстоценового до эоцен-палеоценового возраста, представленных песками, песчаниками, известняками и мерге­лями. Суммарная мощность этих отложений 350-450 м. Основ­ной дреной артезианского бассейна служит р. Муррей с ее мно­гочисленными притоками, и только небольшая часть подземно­го стока направлена непосредственно в Большой Австралийский залив. Значительная часть этого субмаринного подземного сто­ка перехватывается прибрежными заболоченными пространства­ми и расходуется на эвапотранспирацию. В связи с этим сред­ний модуль субмаринной разгрузки подземных вод для всей при­брежной части артезианского бассейна не превышает 0,3 л/с-км2. Минерализация подземных вод изменяется в широких пределах - от 1 до 35 г/л - и в среднем составляет 1,5 г/л. Модуль суб­маринного ионного стока в среднем по бассейну не превышает 15 т/год-км2.

Осадочный чехол бассейна Юкла, занимающего равнину Нал - ларбор и п-ов Эйр, начинается пермскими и меловыми отложе­ниями. Однако наиболее водообильный водоносный горизонт связан с эоцен-миоценовыми кавернозными известняками сум­марной мощностью 150 м. Этот бассейн является типичным при­мером артезианских структур засушливых пустынных районов Австралии, когда потенциально водообильные хорошо прони­цаемые водоносные горизонты практически не получают пита­ния, так как сумма атмосферных осадков не превышает 180 мм в год. В связи с этим субмаринный подземный сток составляет всего 0,2 л/с-км2. Минерализация подземных вод быстро увели­чивается с глубиной и в среднем составляет 15 г/л. Модуль ион­ного стока за счет высокой минерализации подземных вод до­стигает 75 т/год-км2.

На побережье Западной Австралии выделяются артезиан­ские бассейны Перт и Карнарвон. Изученность их весьма не­равномерная. Только в районе крупных населенных пунктов скважинами пройдена серия водоносных горизонтов от четвер­тичного до мелового и пермского возраста. Они представлены песками, песчаниками и известняками с глубиной залегания 60-750 м. Сравнительно небольшое количество осадков (200- 800 мм/год) не способствует формированию значительных ре­сурсов подземных вод. Наиболее обводненные зоны приуро­чены к современным и погребенным долинам постоянных и вре­менных водотоков, подземный сток которых направлен непо­средственно в Индийский океан. Слабое инфильтрационное питание, дренирующее воздействие местной эрозионной сети, засушливый климат на большей части территории приводят к незначительному субмаринному подземному стоку, который со всего западного побережья не превышает 0,2 л/с-км2. Пресные воды распространены спорадически, в основном в пределах бас­сейна Перт. На остальной части территории их минерализация достигает 4-10 г/л.

Источниками солей, помимо водосодержащих пород, яв­ляются также атмосферные осадки, минерализация которых составляет 15-20 мг/л. В результате большого испарения соли накапливаются в почве и зоне аэрации и заселяют водоносные горизонты. Суммарный ионный сток составляет 6,4 млн. т/год, его модуль - 10 т/год-км2.

Расположенные на севере континента артезианские бассей­ны Дейли-Джорджина и Карпентария раскрыты в сторону зали­ва Карпентария. Бассейн Дейли-Джорджина является одним из крупнейших в Австралии, занимает площадь 325 тыс. км2. От­личительная его особенность - широкое развитие карстующих - ся карбонатных пород раннепалеозойского, преимущественно кембрийского возраста. Эти отложения в восточном направле­нии постепенно перекрываются карбонатными и терригенными породами нижнего мела. Суммарная мощность водоносных го­ризонтов неизвестна, наиболее глубокие скважины вскрывают их на глубине до 750 м. Бассейн не имеет ярко выраженных ре­гиональных областей питания. Карбонатные породы в целом не отличаются высокой водообильностью. Дебиты скважин обыч­но не превышают 2-3 л/с. Наиболее обводненная верхняя часть карбонатных пород интенсивно дренируется постоянными и вре­менными водотоками. В связи с этим суммарный субмаринный подземный сток в среднем составляет 0,2 л/с-км2. При этом суб - маринная разгрузка подземных вод здесь обычно проявляется в виде сосредоточенных карстовых субмаринных источников с незначительным дебитом. Минерализация подземных вод изме­няется в широких пределах - от 0,3 до 11 г/л.

Артезианский бассейн Карпентария является частью Боль­шого артезианского бассейна, в пределах которого приподня­тые зоны палеозойского фундамента образуют внутренние гра­ницы бассейнов второго порядка. Напорные водоносные гори­зонты связаны с осадочными породами мелового, юрского и триасового возраста суммарной мощностью до 2000-2500 м. Водосодержащие породы - обычно песчаники. Бассейн Карпен­тария практически не изучен. Отрывочные сведения свидетель­ствуют о том, что водоносные горизонты здесь слабоводообиль - ны, а минерализация подземных вод колеблется от 1 до 6 г/л.

Суммарный ионный сток со всего побережья залива Карпента­рия немногим превышает 7 млн. т/год.

Анализ условий формирования подземного стока в Миро­вой океан в пределах основных континентов показывает, что этот глобальный процесс зависит от сложного сочетания различных природных факторов, среди которых основная роль принадле­жит климату, рельефу и структурно-гидрогеологическим особен­ностям прибрежных территорий. Существенное воздействие на субмаринный сток оказывают также гидродинамика подземно­го потока, фильтрационные и емкостные свойства зоны аэра­ции и водовмещающих пород. Все эти факторы тесно связаны между собой и определяют условия питания, движения и раз­грузки подземных вод в различных природных зонах. Подзем­ный сток зависит от структуры приходных и расходных статей водного баланса водосборных площадей, которые в свою оче­редь определяются соотношением тепла и влаги как основного показателя природной физико-географической зональности. В связи с этим распределение удельных значений подземного сто­ка в Мировой океан в глобальном масштабе подчиняется ши­ротной физико-географической зональности. Они постепенно увеличиваются от субарктических районов до умеренной зоны, резко возрастают во влажных субтропиках и тропиках и снижа­ются в полуаридных и аридных районах (рис. 4.3.7). Ме­стные орографические, геолого-структурные, гидрогеологичес­кие и гидрогеодинамические особенности прибрежных водо­сборных площадей усложняют эту общую картину распределе­ния значений стока и иногда могут вызвать значительные их отклонения от характерных для данной широтной зоны средних значений. Однако азонально высокие или низкие значения суб­маринного стока, связанные с экранирующим воздействием на атмосферную циркуляцию горных сооружений, широким раз­витием карста, дренирующим воздействием речных долин и с другими местными факторами, приурочены к локальным участ­
кам побережий и в целом не нарушают общую зависимость подземного стока в Мировой океан от широтной физико-гео­графической зональности.

В распределении значений субмаринного ионного стока также можно проследить зависимость от широтной физико-гео­графической зональности, так как вынос солей с подземными водами определяется прежде всего субмаринной разгрузкой подземных вод. Средняя минерализация последних колеблется в пределах 0,3-2,5 г/л и лишь в редких случаях достигает 15- 40 г/л. Поскольку в Мировой океан из верхней гидродинами­
ческой зоны выносятся в основном пресные и слабосолонова­тые подземные воды, ионный сток в основном определяется широтной физико-географической зональностью распростране­ния подземных вод. Повышенная минерализация подземных вод зависит прежде всего от наличия в разрезе соленосных пород, процессов континентального засоления, застойного режима фильтрации или слабой промытости водоносных горизонтов. Такие условия формирования химического состава подземных вод наиболее часто встречаются в пределах побережий Африки и Австралии, что приводит здесь на отдельных участках к ано­мально высоким значениям субмаринного ионного стока. Слож­ный характер распределения значений ионного стока указывает на то, что этот природный процесс в значительной степени ус­ложняется геолого-гидрогеологическими палео - и современны­ми условиями формирования подземных вод. Иными словами, региональное влияние широтной физико-географической зо­нальности на распределение основных стокообразующих фак­торов нивелируется или осложняется на отдельных участках побережий конкретными условиями формирования химическо­го состава подземных вод.

Исследования зональности подземных вод зоны интен­сивного водообмена успешно развивались в различные годы B. C. Ильиным, Б. Л. Личковым, Г. Н. Каменским, O. K. Ланге, Б. И. Куделиным, М. И. Львовичем и другими гидрогеологами. В настоящее время представление о зональном распределении подземных вод в земной коре прочно вошло в региональную гидрогеологию. В результате проведенных исследований под­земного стока в Мировой океан зональное распределение зна­чений субмаринного водного и ионного стока получило количе­ственное выражение в глобальном масштабе.

Полученные значения водного и ионного подземного стока в Мировой океан и основные закономерности этого сложного природного процесса, кратко описанные выше, позволяют счи­тать выявленную широтную зональность субмаринного стока ос­новой научного прогноза и изучения условий формирования подземного стока Земли в целом.