Особенности режима карстовых вод в Скельской пещере (Ай-Петринский массив, Горный Крым) и их гидрогеологическая интерпретация

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Проанализированы данные многолетнего (2012–2023 гг.) мониторинга гидрологических (уровни) и физико-химических (температура, удельная электропроводность) характеристик карстовых вод Скельской пещеры. Параллельные наблюдения в противоположных частях пещеры (Западное и Восточное озера) выявили синхронность колебаний уровней, но различную динамику температуры, удельной электропроводности и изотопного состава вод. Различия физико-химических параметров особенно сильно проявляются в паводковые события, что указывает на поступление в пещеру двух потоков карстовых вод с разных водосборных площадей. В качестве таковых определены Карадагский и Тарпанбаирский питающие участки, занимающие разновысотные уровни и направляющие свои воды вдоль Карадагского сброса в сторону Западного и Восточного озер пещеры соответственно. Сравнение колебаний уровней вод в пещере с динамикой расходов Скельского источника, а также физико-химических и изотопных характеристик в паводки позволило установить сильную связь между ними. Таким образом, Скельский источник – основная точка разгрузки (дрена) карстовой водоносной системы Скельской пещеры.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

С. В. Токарев

Крымский федеральный университет им. В.И. Вернадского; Институт водных проблем РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: tokcrimea@list.ru
Россия, Симферополь, 295007; Москва, 119333

Г. Н. Амеличев

Крымский федеральный университет им. В.И. Вернадского; Институт водных проблем РАН

Email: tokcrimea@list.ru
Россия, Симферополь, 295007; Москва, 119333

Список литературы

  1. Амеличев Г.Н. Обоснование заповедного статуса карстовых полостей Республики Крым на основе оценки спелеоресурсного потенциала // Вопр. географии. Сб. 147. Спелеология и карстоведение. М.: Изд. дом “Кодекс”, 2018. С. 363–387.
  2. Вахрушев Б.А. Районирование карста Крымского полуострова // Спелеология и карстология. 2009. № 3. С. 9–46.
  3. Головцын В.Н., Смольников Б.М., Дублянский В.Н., Иванов Б.Н. Применение геоэлектрических исследований к решению основных проблем карста Горного Крыма. Киев: Наукова думка, 1966. 150 с.
  4. Дублянский В.Н. Карстовые пещеры и шахты Горного Крыма. Л.: Наука, 1977. 180 с.
  5. Дублянский В.Н., Вахрушев Б.А., Климчук А.Б., Киселев В.Э. Крупные карстовые полости СССР. Т. II. Крымская спелеологическая провинция. К., 1987. 65 с.
  6. Дублянский В.Н., Дублянская Г.Н. Карстоведение. Ч. 1. Общее карстоведение. Пермь, 2004. 308 с.
  7. Дублянский В.Н., Кикнадзе Т.З. Гидрогеология карста альпийской складчатой области юга СССР. М.: Наука, 1984. 128 с.
  8. Дублянский В.Н., Ломаев А.А. Карстовые пещеры Украины. Киев: Наук. думка, 1980. 180 с.
  9. Дублянский В.Н., Шутов Ю.И., Приблуда В.Д. Индикаторные опыты в некоторых карстовых областях Альпийской складчатой зоны // Изв. вузов. Геол. и разв. 1975. № 5. С. 74–82.
  10. Красная книга Севастополя. Калининград; Севастополь: РОСТ-ДОАФК, 2018. 432 с.
  11. Приблуда В.Д., Коджаспиров А.А., Дублянский В.Н. Баланс подземных вод юго-западной части Горного Крыма // Геол. журн. Т. 39. Вып. 2. 1979. С. 38–46.
  12. Самохин Г.В., Турбанов И.С. Пещера Скельская // Атлас пещер России / Гл. ред А.Л. Шелепин. М.: РГО, 2019. С. 230–233.
  13. Токарев С.В., Амеличев Г.Н., Токарев И.В. Новые данные о гидрогеологических условиях западной части Ай-Петринского карстового массива (по результатам наблюдений паводка в феврале 2018 г.) // Теория и практика современной карстологии и спелеологии. Материалы международ. науч.-практ. конф. “III Крымские карстологические чтения”. Симферополь, 2021. С. 80–87.
  14. Чиганов И.А., Бакшевская В.А., Поздняков С.П. Модель формирования родникового стока в трещинно-карстовом бассейне на примере верховьев р. Черная // Тр. Всерос. науч. конф. с Международ. участием “Современная гидрогеология: актуальные вопросы науки, практики и образования”. М.: МГУ, 2023. С. 131–137.
  15. Bonacci O., Roje-Bonacci T. Water temperature and electrical conductivity as an indicator of karst aquifer: the case of Jadro Spring (Croatia) // Carbonates and Evaporites. 2023. V. 38. 55. https://doi.org/10.1007/s13146-023-00881-x
  16. COST Action 65 – Hydrogeological aspects of groundwater protection in karstic areas. Final Rep. Brussels, Luxembourg: ECSC-EC-EAEC, 1995. 446 p.
  17. Dublyansky Yu.V., Klimchouk A.B., Tokarev S.V., Amelichev G.N., Spötl C. Groundwater of the Crimean Peninsula: A first systematic study using stable isotopes // Isotopes in Environ. Health Studies. 2019. V. 55. Iss. 5. P. 419–437. doi: 10.1080/10256016.2019.1650743
  18. Fiorillo F., Pagnozzi M., Addesso R., Cafaro S., D’Angeli I.M., Esposito L., Leone G., Liso I.S., Parise M. Uncertainties in understanding groundwater flow and spring functioning in karst / Eds M.J. Currell, B.G. Katz // Threats to Springs in a Changing World: Science and Policies for Protection. 2023. P. 131–143. https://doi.org/10.1002/9781119818625.ch9
  19. Ford D., Williams P. Karst hydrogeology and geomorphology. Chichester: Wiley, 2007. 576 p.
  20. Iacurto S., Grelle G., De Filippi F.M., Sappa G. Karst spring recharge areas and discharge relationship by oxygen-18 and deuterium isotopes analyses: a case study in Southern Latium Region, Italy // Applied Sci. 2020. V. 10. Iss. 5. 1882. doi: 10.3390/app10051882
  21. Marques T., Galvão P., Assunção P., Pandolf B., Marshall P., Paiva I. Natural responses of Neoproterozoic dynamic karst springs to rainfall events, São Miguel Watershed, Minas Gerais, Brazil // Hydrol. Processes. 2024. V. 38. Iss. 3. E15107. https://doi.org/10.1002/hyp.15107
  22. Ravbar N., Engelhardt I., Goldscheider N. Anomalous behaviour of specific electrical conductivity at a karst spring induced by variable catchment boundaries: the case of the Podstenjšek spring, Slovenia // Hydrol. Processes. 2011. V. 25. Iss. 13. P. 2130–2140. doi: 10.1002/hyp.7966
  23. Stevanović Z. Karst waters in potable water supply: a global scale overview // Environ. Earth Sci. 2019. V. 78. № 662. P. 1–12. doi: 10.1007/s12665-019-8670-9
  24. Stroj A., Briški M., Oštric M. Study of groundwater flow properties in a karst system by coupled analysis of diverse environmental tracers and discharge dynamics // Water. 2020. V. 12. Iss. 9. 2442. doi: 10.3390/w12092442
  25. Vakhrushev B.A., Amelichev G.N., Tokarev S.V., Samokhin G.V. The main problems of karst hydrogeology in the Crimean peninsula // Water Resour. 2022. V. 49. № 4. P. 595–604. doi: 10.1134/S0097807822040182

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Расположение, морфология и геологические условия Скельской пещеры: а – орогидрографические условия района расположения исследуемого объекта (1 – мелкие родники, 2 – крупные карстовые источники, водотоки: 3 – временные, 4 – постоянные, 5 – границы карстовых подрайонов: I – Западно-Айпетринский, II – Центрально-Айпетринский, III – Восточно-Айпетринский); б – план и разрез Скельской пещеры (основа из [5]); в – схематическое геологическое строение района Скельской пещеры (породы: 1 – верхнеюрские известняки, 2 – нижнемеловые глины; 3 – основные вершины; 4 – тектонические разрывы; 5 – карстовые полости (Э – Энтузиастов, К – Кирилловская, М – Максимовича); 6 – постоянные и временные источники; 7 – направления подземного стока; 8 – элементы залегания пород).

Скачать (478KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Характеристики гидрологического режима карстовых вод в Скельской пещере за 2013–2023 гг.: а – распределение паводковых событий разной силы (подъемов уровня карстовых вод разной высоты) по месяцам; б – внутригодовая динамика среднедекадных уровней карстовых подземных вод и среднемесячные суммы осадков по м/с Ай-Петри; в – растровая диаграмма среднедекадных уровней карстовых вод за период наблюдений (пустые клетки соответствуют перерывам в наблюдениях). Границы гидрологического года приняты с октября предыдущего календарного года по сентябрь указанного года.

Скачать (459KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Динамика основных гидрологических и гидрохимических параметров карстовых вод в Западном озере Скельской пещеры (а) и ход осадков и температуры по м/с Ай-Петри (б) за период с октября 2012 г. по февраль 2015 г.

Скачать (641KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Динамика основных гидрологических (уровень) и физико-химических (температура, прямая электропроводность) параметров карстовых вод в Западном озере Скельской пещеры (верхняя диаграмма) и ход осадков и температуры по м/с Ай-Петри (нижняя диаграмма) в течение января и февраля 2014 г.

Скачать (451KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Записи параллельной серии гидролого-гидрохимических наблюдений в Западном и Восточном озерах Скельской пещеры за зимне-весенний период 2021–2022 гг. Верхняя диаграмма представляет ряд температуры и атмосферных осадков по м/с Ай-Петри. Средняя диаграмма показывает колебания удельной электропроводности вод в озерах на фоне общих колебаний уровня. Нижняя диаграмма показывает колебания температуры вод в озерах.

Скачать (910KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Динамика содержания δ18O в озерах Скельской пещеры и других крупных водопроявлениях (источники Скельский и Огненный грифон, р. Узунджа) ее окрестностей во время паводка в феврале 2018 г.

Скачать (312KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Схема подземно-карстового стока КВС Скельской пещеры и Скельского источника. Стратиграфические ярусы: 1 – новобобровская толща (глины), 2 – байдарская свита (известняки), 3 – деймендеринская свита (глины, известняки), 4 – беденекырская свита (известняки), 5 – ялтинская свита (известняки), 6 – яйлинская свита (известняки), 7 – айвасильская свита (песчаники, глины), 8 – меласская свита (песчаники, алевролиты, аргиллиты), 9 – карадагская свита (лавы), 10 – таврическая серия (песчаники, алевролиты, аргиллиты). Остальные обозначения: 11 – мелкие родники; 12 – крупные карстовые источники; карстовые полости: 13 – крупные (Ск – Скельская, КМ – Кристалльная–Максимовича, Чр – Черная), 14 – значительные (Эн – Энтузиастов), 15 – мелкие (К – Кирилловская); 16 – предполагаемые границы водосбора КВС Скельской пещеры, 17 – изолинии плотности карстовых воронок (ед/км²), 18 – тектонические нарушения, 19 – предполагаемые направления подземно-карстового стока, 20 – то же во время паводков.

Скачать (791KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Диаграммы, показывающие связь расхода Скельского источника (по ГП на р. Черной) с уровнями карстовых вод в Скельской пещере: а – динамика среднесуточных расходов на ГП р. Черной (1) и уровней в Скельской пещере (2) за 2014–2015 гг.; б – зависимость между среднесуточными расходами Q (м³/c) р. Черной и уровнями воды Н (м) в Скельской пещере.

Скачать (206KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024