Алтае-Саянский инженерно-геологический регион по своему гидрогеологическому строению отвечает единой гидрогеологической складчатой области, представляющую собой сложную систему гидрологических массивов с мелкими артезианскими бассейнами.
Гидрогеологические массивы, сложенные осадочными и метаморфическими породами докайнозойского возраста и интрузивными породами, содержат трещинно-поровые воды зоны трещиноватости скальных пород, трещинно-карстовые воды в районах развития карбонатных разностей и трещинно-жильные воды зон тектонических нарушений.
Наиболее развиты по площади воды зоны приповерхностной трещиноватости, на большей части территории имеющей мощность не более 100 м, но иногда достигающие 150 м и более. Глубина залегания трещинных вод – до 50 – 60 м. В связи с различной степенью трещиноватости пород воды распределены неравномерно как поп площади, так и в разрезе. Многие высоко подняты в рельефе участки, особенно сложенные интрузивными породами, сдренированы на всю мощность трещиноватой зоны и водоносны лишь во время дождей. Преобладающая водообильность пород невелика: дебиты родников 0,1 – 3 л/с, лишь иногда достигают 10л/с.
Трещинно-карстовые воды широко распространены на Кузнецком Алатау в карбонатных толщах нижнего кембрия и верхнего протерозоя. В зависимости от рельефа местности и степени закарстованности пород трещиновато-карстовые воды встречаются на глубине до 400 м и образуют различные и весьма неустойчивые во времени скопления в известняках, мраморах, доломитах. Дебит родников, достигающий 600л/с, а иногда и более, может резко изменится во времени.
Трещинно-жильные воды, приуроченные к зонам тектонических нарушений, часто выходят на поверхность в виде восходящих родников с дебитом до 5 – 10 л/с, а дебиты скважин достигает 50л/с. От других типов вод отличаются минерализацией и солевым составом: встречаются гидрокарбонатные натриево-кальциевые и гидрокарбонатные натриевые, сульфатные натриевые, азотные кремнистые, сероводородные воды. Обычно это холодные, иногда термальные воды, пресные, солоноватые с минерализацией до 3г/л, реже солёные. В них чаще, чем в других типах вод, встречаются агрессивные по отношению к бетону и металлу.
Криогидрогеологические массивы отличаются от описанных, широким, практически сплошным, развитием многолетнемёрзлых пород, мощность которых, как правило, превышает мощность зоны трещиноватости. На территориях с прерывистым развитием многолетнемёрзлых горных пород могут присутствовать участки как гидрогеологических, так и криогидрогеологических массивов со всеми присущими им особенностями.
Артезианские бассейны приурочены к межгорным впадинам, выполненными рыхлыми кайнозойскими отложениями, в меньшей мере формациями мезозоя. Подземные воды развиты в породах всего чехла каждого из бассейнов. Основные запасы подземных вод сосредоточены в наиболее древних водоносных комплексах, выполняющих впадину. В строении артезианских бассейнов участвуют также воды зон разломов, а в бассейнах, а в бассейнах со сплошным развитием – многомерзлотных пород.
В долинах крупных рек водоносные горизонты мощностью 2 – 7 м приурочены к аллювиальным пескам и галечникам, глубина их залегания изменяется от 0,5 – 8 м на поймах до 5 – 12 м на низких террасах и до 15 – 3 м, на средне высоких и высоких террасах. Годовая амплитуда уровня грунтовых вод достигает 1 – 2,5 м, наиболее высокое его положение отмечается в конце мая, начале июня. Удельные дебиты скважин в песчано-гравийно-галечниковых отложениях пойм и низких террас близки к 1,5 л/с.
Подземные воды озёрно-аллювиальных отложений приурочены к песчано-гравийно-галечниковым пачкам, залегающим на глубине 10 – 25 м, или к прослойкам и линзам песков, залегающим среди водоупорных пород на различной глубине. Часто они имеют спорадический характер, во многих случаях обводнены незначительно. Дебиты скважин не превышают долей литра в секунду.
Подземные воды аллювиально-пролювиальных образований, слагающих предгорные шлейфы и конусы выноса, встречаются на глубине 5 – 50 м. Водоносность пород крайне неравномерна, преобладают слабоводоносные породы, но в отдельных случаях отмечаются выходы родников с дебитами до 5л/с.
Важные инженерно-геологические особенности подземных вод Алтае-Саянского региона изучены недостаточно. Особенно плохо изучена агрессивность подземных вод. Имеются указания на изменения агрессивности грунтовых вод и верховодки в зависимости от сезона. Трещинные воды могут значительно осложнять проходку горных выработок при разведке и эксплуатации месторождений полезных ископаемых, а подземные воды межгорных впадин – затруднить сооружение котлованов, карьеров и подземных горных выработок.
Заключение
Интенсивное освоение Алтае-Саянского региона привело к существенным изменениям инженерно-геологических условий значительной части его территории, особенно в зоне непосредственного влияния техногенного воздействия. Произошли определённые изменения состояния пород, гидрогеологичеких условий, рельефа, активизировались природные геологические и возникли новые инженерно-геологические процессы.
Наиболее существенные изменения рельефа на значительных территориях связаны с разработкой месторождений полезных ископаемых, в первую очередь, угольных. Так, на всей территории Кузбасса сформировался своеобразный техногенный рельеф, основные формы которого – карьерные выемки, провалы и проседания земной поверхности. Площадь, занятая карьерными выемками, составляет более 40% общей площади нарушений.
Характер современных геологических процессов Алтае-Саянского региона определяется морфоструктурными территории, широким распространением скальных пород, залегающих непосредственно на дневной поверхности или под маломощным покровом обломочных образований, широким развитием многолетнемёрзлых пород.
В целом Алтае-Саянский регион относится к областям повышенной тектонической активности: землетрясения возможны на всей его территории. Здесь часты землетрясения различной силы, достигающие иногда 8 – 10 баллов. Наибольшая частота и мощность землетрясений приурочены к субширотной полосе, проходящей вдоль южной части территории. По мере продвижения на северо-восток частота и интенсивность землетрясений убывает. Наиболее опасны по частоте и силе возможных землетрясений зоны, примыкающие к глубинным разломам, и участки, расположенные на пересечении тектонических зон, возникших в каледонскую и герцинскую эпохи.
Криогенные процессы и явления, тесно связанные с слоем сезонного промерзания и оттаивания или с протаиванием многолотнемёрзлых горных пород, т.е. на площадях, где мерзлота неустойчива. Высотное положение рельефа – ведущий фактор, определяющий районы проявления криогенных процессов. Верхняя граница пояса располагается примерно на уровне среднемноголетней снеговой границы, а положение нижней изменяется в разных районах и улавливается с трудом.
Условия развития и вид доминирующих криогенных процессов зависят также от крутизны горных склонов и наличия на них рыхлых образований. На самых крутых склонах, лишённых, как правило рыхлого покрова, развиваются преимущественно морозное растрескивание и криогенное выветривание пород.
Лавины и сели наиболее характерны для высокогорных районов, но довольно часты и в среднегорье. Закономерна сравнительно низкая поражённость ими западных частей региона по сравнению с восточными: на Горном Алтае районы с высокой лавинной и селевой опасностью распространены ограниченно, а на Восточном Саяне их очень много. Основные части питания селей расположены в нивальной зоне, главным источником питания являются морены, а в среднегорье и продукты выветривания коренных пород. В селевых потоках доля твёрдого материала составляет от 10 – 15 до 60 – 70 %, объём разового выноса в низовья селевых русел составляет десятки и сотни тысяч кубических метров твёрдого материала.
Мощности осыпей и обвалов зависят от состава пород, условий их залегания и характера рельефа. Наиболее активны склоновые процессы в зоне тектонических нарушений, особенно на узлах пересечения разломов. В долинах крупных рек в пределах межгорных впадин наряду с обвально-осыпными явлениями известны оползни
Широко распространены карстовые явления, встречающиеся практически повсюду, где развиты карбонатные формации. Карстовые пещеры и воронки во многих случаях представляют собой безусловно докайнозойские образования: в некоторых из них найдены раннекайнозойские отложения. Это позволяет считать, что преобладающим развитием в Алтае-Саянском регионе пользуется древний карст, но развитие карстовых форм продолжается и в настоящее время. Широкое развитие мерзлоты в горных районах несколько снижает скорость выщелачивания карбонатных пород, но не прекращает процесса карстования.
Эоловые процессы наиболее широко развиты в межгорных впадинах. Они приводят к выдуванию почв и пыльным бурям. Просадочные явления известны в лёссовидных покровах Кузнецкой и Минусинской впадин. Во впадинах Горного Алтая развито Засоление почв и грунтов.
В числе геологических процессов надо отметить современное оледенение: на территории Алтае-Саянского региона установлено более 1300 ледников общей площадью 980 км2.
Помимо рассмотренных на территории Алтае-Саянского региона развиваются антропогенные процессы, особенно в районах интенсивной хозяйственной деятельности. Наиболее часты нарушения криогенной обстановки, приводящие к деградации или новообразованиям многолетнемёрзлых пород и активизации всевозможных криогенных процессов и явлений. Наибольшие изменения на поверхности вызывают горные работы: проседания и провалы, породные отвалы, разнос техногенных грунтов временными и постоянными водотоками. Строительные работы в горных районах часто вызывают активизацию гравитационных процессов. По берегам водохранилищ происходит переформирование берегов, развиваются обвалы, осыпи и оползни, подтопляются и заболачиваются прилегающие долины.