История геологического развития

Сложное строение района обязано истории его геологического развития, в которой выделяют два крупных этапа: палеозойский и мезо-кайнозойский.

Палеозойский этап ознаменовался формированием огромной мощности складчатого фундамента, начало которого относят к ранней стадии каледонской складчатости, завершение – в последнюю фазу герцинского орогенеза, на границе палеозоя и мезозоя. Современный вид кристаллических сланцев породы фундамента приобрели, в основном, в раннем палеозое (кембрий, силур), когда они неоднократно подвергались интенсивным деформациям и метаморфизующему влиянию гранитных интрузий.

В мезо-кайнозое древний фундамент не претерпел новых существенных деформаций. Его неровную поверхность покрыли толщи, в строении которых отражены формы рельефа древнего основания. Тектонические движения альпийской складчатости оказали существенное влияние на формирование современной моноклинальной структуры, захватив и кристаллический фундамент. Молодые альпийские движения привели к образованию зон тектонического дробления пород с широко развитой системой трещин, играющих важную роль в гидрогеологии района. Такие зоны хорошо известны на площадях Кисловодского, Ессентукского, Пятигорского месторождений. Работами [4, 6, 8, 10] установлено, что наибольшая трещиноватость и раздробленность пород осадочного комплекса свойственна участкам, приуроченным к своду древней антиклинальной структуры.

Мезо-кайнозойская структура начала формироваться в нижнеюрскую эпоху, когда в южной части района после длительного господства суши образовался прогиб, заполнившийся терригенными осадками. В последующие периоды под влиянием тектонических движений прогиб перемещался в север-северо-восточном направлении, пока море не затопило всю огромную территорию современного Северного Кавказа.

В юре и нижнем мелу ложе прогиба осложнялось локальными поднятиями и впадинами, смещающимися во времени и пространстве, осадки накапливались неравномерно, периодически подвергаясь размыву. В нижнеюрское время (титон) морской бассейн оказался прижатым к палеозойскому массиву на севере и превратился в узкую ложбину. В южной части титонское море энергично размывало берег, сложенный известняками киммериджа, накапливая слои известняковой брекчии. Море также заливами и лиманами врезалось в гранитный массив и глыбу палеозойских кристаллических сланцев, отлагая гранитную дресву и песчаники. В южной, самой глубоководной части, накапливались глины с гипсом, прослоями известняков и доломитов, что в совокупности определяет отложения титона как пестроцветные.

В верхнем мелу, начиная с сеномана, прогиб распространился далеко на север, и на всей территории Предкавказья установился режим морского бассейна. Так продолжалось примерно до миоцена, когда энергичное воздымание Центрального Кавказа и его северного крыла сместило прогиб в узкую ложбину Маныча, где он впоследствии прекратил свое существование.

Первая фаза альпийского орогенеза началась в верхнем лейасе после длительного периода относительного покоя. До конца палеогена тектонические движения не отличались особой интенсивностью и захватывали сравнительно небольшие участки. Однако уже тогда на юге поднятия преобладали над опусканиями. В верхнем мелу – палеогене и, особенно, в миоценовое время скорость горообразовательных процессов заметно возросла. Магматическая деятельность, активизировавшаяся в миоценовое время, привела к формированию лакколитов Пятигорья, которые, претерпев несколько стадий экструзивной деятельности, окончательно оформились в акчагыл-апшероне.

В гюнц-минделе началась бурная вулканическая деятельность в центральной части Кавказа, где впервые начал действовать вулкан Эльбрус, и интенсивное воздымание Кавказского мегантиклинория. За четвертичный период он поднялся примерно на 2000 м – почти на столько же, на сколько он поднялся за все предыдущие стадии альпийского орогенеза, начиная со средней юры.

Четвертичный период характеризуется и наибольшей вулканической активностью. По данным [11] последнее извержение Эльбруса происходило всего несколько тысяч лет назад, в голоцене, и этот вулкан нельзя считать потухшим. Он переживает конец сернистой и начало углекислой стадии поствулканической деятельности. Сходство интрузий Пятигорья и лав первой стадии извержения Эльбруса, их взаимное расположение позволило исследователям сделать вывод о принадлежности лакколитов Пятигорья к Эльбрусской вулканической области. Эта общность истории развития района КМВ и центрального Приэльбрусья в последний по времени наиболее активный период тектоно-магматизма имеет значение для выявления гидрогеологических закономерностей формирования месторождений углекислых минеральных вод.

Гидрогеологические условия

Учитывая целевое назначение работ, в описании гидрогеологических условий территории основное внимание уделяется титон-валанжинскому комплексу в пределах центральной части Большекавказского бассейна напорных вод, остальные комплексы охарактеризованы кратко.

Основными гидрогеологическими особенностями бассейна, отмеченными в работе [11], являются:

1). Бассейн обладает значительными естественными ресурсами пресных подземных вод, которые находятся в гидродинамической связи с минеральными водами и оказывают прямое влияние на формирование ресурсов и состава последних.

2). Все месторождения минеральных вод района объединяются общностью геологической структуры, единым источником поступления углекислоты – из кристаллического фундамента, где ее накопление связано с молодыми магматическими и термометаморфическими процессами.

3). Относительная самостоятельность отдельных месторождений минеральных вод (Кисловодского, Ессентукского, Пятигорского и других) объясняется различием геолого-структурных и гидрогеологических условий этих месторождений.

4). Наличие глубоких поперечных долин, расчленяющих Северо-Кавказскую моноклиналь, широкое развитие карста, интенсивная трещиноватость пород благоприятны для инфильтрации поверхностных вод.

5). Моноклинальный характер геологической структуры, постепенное погружение более древних пород под более молодые обусловливают деление всего района на две части: область питания и область движения напорных вод.

6). Чередование в геологическом разрезе осадочного чехла водопроницаемых и водоупорных пластов способствует формированию напорных водоносных горизонтов и комплексов на всей территории.

7). Особую роль в накоплении и движении подземных вод играют тектонические разломы северо-восточного простирания, рассекающие всю толщу осадочных пород. Они способствуют перемещению из области питания в область напора главной массы воды, о чем свидетельствуют огромные дебиты скважин, вскрывающие в области напора эти разломы.

Водоносные системы разной степени водообильности и площадного развития выделяют во всех описанных стратиграфических комплексах пород. Ниже дана их краткая гидрогеологическая характеристика, составленная по фондовым материалам [8, 11, 12] и литературным данным [4, 5, 10].