объемная масса скелета 1,50 1,58 г/см3; пористость 35-44%; коэффициент фильтрации от 1-2 до 10,5 м/сут; угол естественного откоса в сухом состоянии 27-38°, а под водой 23-31е; сжимаемость в водонасыщенном состоянии при нагрузках 1-Ю5, 2-105, 3-105 Па в среднем соответственно равна 10, 17 и 22 мм/м; угол внутреннего трения 26°.
Глинистые породы присутствуют главным образом в киевском ярусе; в каневском, бучакском и харьковском ярусах они встречаются в виде маломощных прослоев.
Механические свойства глинистых пород характеризуются следующими показателями: угол внутреннего трения 19-26°; сцепление 0,38-105-0,88« 105 Па; модуль общей деформации при давлениях от 0 до 2-105 Па колеблется от 75-105 до 120-105 Па. Эти данные позволяют отнести глины палеогена к слабо- н среднесжимаемым породам.
Верхняя часть отложений формации образована песчано-глинисты-ми породами берекского яруса и полтавской свиты. Первый из них представлен морскими и прибрежно-морскими песками и глинами с прослоями бурых углей и песчаников, а второй - исключительно континентальными песками, песчаниками, вторичными каолинами, глинами и бурыми углями. Общая мощность пород достигает 125 м, но местами, в. особенности в пределах речных террас, они полностью размыты. В песках преобладают тонко- и мелкозернистые фракции, среднее содержание которых составляет соответственно 83 и 64,5%; коэффициент фильтрации 6,7 м/сут; угол естественного откоса в сухом состоянии 35-40°, под водой 30-32°. Породы формации обводиены неравномерно. Мергели в основном безводны и служат водоупором. Воды песчаных прослоев на большей части территории дренируются. Они безнапорные, лишь в осевой части впадины пьезометрические уровни достигают 60 м. По химическому составу воды гидрокарбонатные кальциевые с минерализацией до 1 г/л, а в центральной части впадины иногда сульфатно-гидрокарбонатные натриево-кальциевые и сульфатно-хлоридные натриевые с минерализацией до 3, реже до 5 г/л.
Верхнеальпийский структурный этаж сложен осадками позднего миоцена - плиоцена и четвертичными отложениями.
Наибольший интерес в инженерно-геологическом отношении представляют последние. Накопление их происходило под воздействием непрерывно продолжавшихся дифференцированных тектонических движений земной коры, неоднократных оледенений, резких колебаний климата и величины поверхностного стока. Поэтому четвертичные отложения отличаются значительной фациальной изменчивостью и имеют отчетливо выраженную зональность распространения. В северо-западной части-региона (Полесье) они представлены преимущественно ледниковыми и водно-ледниковыми образованиями, мощность которых составляет в-среднем 40-80 м, возрастая иа участках конечных морен и в глубоких погребенных долинах до 130 м. На юго-востоке во внеледниковой зоне развиты почти исключительно лессовые породы мощностью от 1-3 да 15 м и в редких случаях до 40-55 м (рис. 59).
Комплекс пестроцветных глин позднего миоцена - раннего плиоцена суммарной мощностью до 30 м встречается почти на всей территории Днепровско-Донецкой впадииы и на востоке Припятской, выходя на поверхность в долинах Днепра и его притоков. Алювиальные плиоценовые отложения широко разлиты в центральной и восточной частях региона и на левобережье Днепра, где они слагают три террасы: нижнеплиоценовую иванковскую, -среднеплиоценовую новохарьковскую и верхнеплиоценовую бурлукскую. Мощность аллювия верхней самой древней террасы 4-35 м (обычно 15-20 м), средней - 8-46 м и нижней - 7-32 м (чаще 10-15 м). В строении аллювия каждой террасы выделяются две толщи: нижняя - русловая, представленная мелко- и среднезернистыми кварцевыми песками с прослоями и линзами глин, а также крупнозернистыми песками с гравием (базальный горизонт); верхняя - пойменная, сложенная глинами. Пески горизонтально- и косослоистые, нередко уплотненные, местами переходящие в рыхлый песчаник. В их составе содержится до 6,5% пылеватой и до 6,4% глинистой фракций. Пойменные глины двух верхних свит плотные, твердой и полутвердой консистенции, к основанию несколько опесчаненные, содержат маломощные прослои песков; в разрезе нижней (самой молодой) свиты встречаются исключительно песчаные разности глин. В среднем они содержат 19,5% песчаных, 48,4% пылеватых и 32,1% глинистых частиц. Верхний и нижний пределы и число пластичности глин составляют соответственно 60,0; 29,4 и 30,6%; объемная масса породы и ее скелета 1,86 и 1,44 г/см3; коэффициент пористости 0,86; естественная влажность 29,2%. Водообнльность песков незначительная. Воды пресные, лишь в бассейне Сев. Донца минерализация возрастает до 2,0 г/л, по составу пестрые.
Красно-бурые глины позднеплиоценово - раннеплейстоценового возраста пользуются южнее Полесья почти повсеместным распроспранением, за исключением четвертичных террас. Входящие в состав толщи глины, реже суглинки, супеси и иногда пески элювиально-делювиального происхождения. Залегают они на пестрых глинах, плиоценовых аллювиальных и более древних отложениях, с которыми часто связаны постепенным переходом, а перекрыты лессами или ледниковыми и водно-ледниковыми образованиями днепровского возраста. В глинах встречаются карбонатные конкреции размером до 15 см и железисто-марганцевые «бобовииы», а на юге территории - большое количество гипса в виде друз и отдельных кристаллов. Глины отличаются сложным минеральных составом, представленным различными ассоциациями каолинита, монтмориллонита, галлуазита и гидрослюд. Породы комплекса практически водоупорны, обводнены только песчаные линзы.
Нерасчлененные водно-ледннковые. аллювиальные и озерные отложения окско-днепровского возраста встречаются в пределах Полесья почти повсеместно на глубине от 8 до 80 м (чаще 30-50 м), мощность их колеблется от нескольких метров до 50 м. Залегают они на размытой поверхности дочетвертичных пород, реже на окской морене, а перекрываются чаще всего днепровской мореной. К югу отложения замещаются нижними горизонтами лессов, местами с ними переслаиваясь. В составе отложений преобладают пески часто с гравием, галькой и валунами, с подчиненными прослоями супесей, суглинков и глин (в том числе ленточных), содержащих местами линзы торфа. Пески содержат в среднем 4,1% пылеватых и 2,1% глинистых частиц. Для них характерны: объемная масса 1,73 г/см3; объемная масса скелета 1,54 г/см3; коэффициент пористости 0,65; естественная влажность 7,5%; угол естественного откоса в сухом состоянии 34°, под водой 31°. Глинистые породы представлены в основном слоистыми средними и легкими полутвердыми суглинками и пластичными супесями. Для суглинков характерно высокое содержание пылеватых частиц (66,2-78,7%) и довольно низкое - глинистых (11,7- 15,1%); песчаной фракции содержится 9,6-18,7%. В минеральном составе глинистой фракции преобладают монтмориллонит и гидрослюды. Преобладающие значения объемной массы суглинков 1,95-1,86 г/см3, объемной массы скелета 1,45-1,53 г/см3; коэффициента пористости 0,52-0,56; естественной влажности 13,9-21,1 %; угла внутреннего трения 28-29°; сцепления 0.07-105-0,55105 Па (консолидированный сдвиг), компрессионного модуля общей деформации 72*105 Па. Породы комплекса обводнены по прослоям песков. Воды с напором от 1,5 до 50 м. Водообильность песков неравномерная.
Днепровская морена пользуется почти повсеместным распространением северо-западнее линии Днепропетровск-Полтава-Сумы, отсутствуя только на участках развития верхнеплейстоценовых и голоценовых террас. Мощность ее изменяется от 1-3 до 90 м (г. Мозырь), обычно 10-20 м.
В толще морены можно выделить два горизонта, нередко разделенных песчаными отложениями. Нижний представлен твердыми, полутвердыми и тугопластичными супесями, суглинками и глинами желто- и красно-бурого цвета, содержащими включения гравия, гальки и валунов, а также карманы, линзы и прослойки песков. Мощность горизонта от нескольких метров до 30 м. Верхний, более песчаный горизонт представлен конечно-моренными разностями или абляционной мореной. Мощность его колеблется от 1-2 до 60 м.
Моренным супесям и суглинкам присуща слабая водопроницаемость. Песчаные разности и линзы песков спорадически и слабо обводнены. Воды по составу гидрокарбонатные кальциевые, пресные.
Перерасчлененные водно-ледниковые, озерные и аллювиальные отложения днепровско - московского возраста широко развиты на севере региона в Полесье, где они слагают междуречья с поверхности и до глубины 10-15 м, реже до 35 м. Они подстилаются днепровской мореной. К югу отложения перекрываются и замещаются среднечетвертичными горизонтами лессов, а на крайнем севере - московской мореной. Отложения представлены средне- и мелкозернистыми песками, иногда с гравием, галькой и валунами кристаллических пород; в песках встречаются подчиненные прослои тонкослоистых пластичных супесей и легких суглинков. Крупность песков уменьшается в южном направлении и вверх по разрезу. Одновременно повышается их глинистость. Анализ интегральных кривых позволяет сделать вывод о значительном однообразии их гранулометрического состава. Пески хорошо отсортированы, коэффициент сортировки в среднем 2,46 (35 анализов). Изменение показателей физико-механических свойств песков в зависимости от их гранулометрического состава, плотности и степени влажности приведено в табл. 98. Угол внутреннего трения песков 20-35°; коэффициент фильтрации 2-13 м/сут. Физико-механические свойства сук»инков и супесей близки к свойствам аналогичных пород окско-днепровского возраста. Водообильность песков неодинакова по площади их распространения, достигая максимума на левобережье Припяти, где пески имеют более грубый состав и большую мощность. Воды гидрокарбонатные кальциевые, реже гидрокарбонатно-сульфатные с минерализацией до 1 г/л.
Московская морена распространена на небольшом участке вдоль северной границы региона, где она встречается почти повсеместно, отсутствуя только в долинах некоторых крупных рек. Мощность ее изменяется от 20-30 м в пределах краевых образований до 1-2 м на отдельных междуречьях. Представлена она красно- и желто-бурыми супесями и суглинками твердой, полутвердой и тугопластичной консистенции, для которых характерно наличие прослоев грубосортированного материала. Анализ данных показывает, что свойства московской и днепровской морен близки между собой, хотя днепровская морена в целом более уплотнена и имеет более высокие прочностные и деформационные характеристики.
Водно-ледниковые, озерные и аллювиальные отложения московско-калининского возраста распространены в Полесье и разделяются на две толщи. К первой относятся сравнительно маломощные (обычно 1-5, редко до 10-15 м) флювиогляциальные пески времени отступания московского ледника, залегающие на его морене. По своим свойствам они близки к аналогичным образованиям днепровско-московского возраста, с которыми они часто (за границей московского оледенения) образуют единый горизонт. Ко второму типу относятся отложения древних ложбин стока, широко развитые в центре и на востоке Припятской и на севере Днепровско-Донецкой впадин. Верхняя часть этих отложений представлена песками, нижняя - супесчано-суглинистая, часто с прослоями погребенного торфа. Пески отличаются неоднородностью состава. Преобладает мелкозернистая фракция (32-45%), Физические свойства мелкозернистых песков характеризуются следующими средними показателями (56 определений): объемная масса влажной породы 1,83 г/см3; объемная масса скелета 1,74 г/см3; коэффициент пористости 0,52; естественная влажность 4,94%; угол естественного откоса в сухом состоянии 34°, под водой 28°. По данным испытания штампом площадью 600 см2 модуль деформации песков 140- 10е-880-10* Па.
Супеси и суглинки часто содержат гумус и растительные остатки 4-15%. Для них характерны высокая естественная влажность 25-66%, низкие значения объемной массы 1,35-1,57 г/см3 н объемной массы скелета 0,65-0,97 г/см3, текуче- и мягкопластичная консистенция.
Лессовые породы плейстоценового возраста широко развиты в пределах региона, за исключением Полесья, где они имеют островное распространение и незначительную мощность 1-5 м, а также пойм и первых надпойменных террас. Мощность отложений на Полтавской равнине и на плиоценовых террасах левобережья Днепра достигает 40- 55 м. Разрез лессовой толщи здесь усложняется за счет большого количества разновозрастных горизонтов. В пределах ледниковой и приледниковой зон лессы представлены преимущественно легкими и средними суглинками, реже супесями, а во внеледниковой зоне, кроме перечисленных разностей, значительное развитие получили тяжелые суглинки и глины. Породообразующими минералами лессовых отложений являются кварц (до 97-98% легкой фракции), полевые шпаты и карбонаты. Лессовая толща обычно разделяется на четыре горизонта, которые наиболее подробно изучены на Полтавской равнине. Представление о микроагрегатном составе лессовых пород в разных частях региона меняется.
В составе тонкодисперсной фракции лессовых пород преобладают гидрослюдисто-монтмориллонитовые ассоциации, реже - каолинит. Из новообразований в них встречаются карбонатные конкреции, местами в нижних горизонтах - мелкие друзы и рассеянные кристаллы гипса.
В Полесье просадка лессовых пород от собственного веса или полностью отсутствует, или не превышает 5 см.
К югу и юго-востоку от Полесья условная величина просадки по расчетным данным составляет: 7 см - на II надпойменной террасе Днепра в ледниковой зоне и ІІ-III надпойменных террасах во внеледниковой зоне; 10-15 см на Приднепровской возвышенности (исключая Каневский район, где она возрастает до 60 см), на III надпойменной террасе ледниковой зоны, на IV и более древних террасах Днепра внеледниковой зоны и на первичной аккумулятивной равнине (плато) левобережья Сев. Донца; немногим более 15 см - па IV и более древних террасах и первичной аккумулятивной равнине левобережья Днепра в ледниковой зоне и в пределах Полтавской равнины (во внеледниковой зоне); более 30 см.
Лессовые породы спорадически обводнены. Грунтовые воды обычно приурочены к опесчаненным горизонтам и залегаю на глубине от нескольких метров до 10-25 м и характеризуются пестрым химическим составом с минерализацией от 0,3 до 5,0 г/л. Воды неагрессивные, за исключением юго-восточной части региона, где они обладают сульфатной агрессивностью по отношению к бетону.
Аллювиальные отложения плейстоцена и голоцена широко развиты в пределах региона, особенно на левобережье Днепра и в бассейне Припяти. На Днепре они слагают голоценовую пойму высотой 4-5 м, шириной до 10-12 км н четыре надпойменные террасы: I позднеплейстоценовую высотой 10-15 м, шириной 3-12 км; II и III среднеплейстоценовые высотой и шириной соответственно 20-30 и 40 м, 6,5-9,5 и 25-33 км; IV раннеплейстоценовую. Мощность голоценового, поздне-, средне- и раннеплейстоценового аллювия соответственно 20- 38, 30-58, 30-43 и 40-55 м (в последних двух случаях - совместно с нижнеплейстоценовыми водно-ледниковыми отложениями, подстилающими аллювий и неотделимыми от него). Широкие долины с комплексом террас имеют многие реки региона - Сев. Донец (до 28 км), Самара (до 25 км), Десна (20-25 км) и др.
В составе аллювия можно выделить три фации: русловую, представленную преимущественно мелко- и среднезернистыми песками, содержащими гальку, гравий и небольшие валуны, обычно приуроченные к базальному горизонту; пойменную, состоящую главным образом из суглинков, тонкозернистых песков и глин, и старинную, чаще всего выделяемую в составе голоценового аллювия и представленную иловатыми суглинками и глинами с линзами торфа. Данные о гранулометрическом составе пород различного возраста и средние значения основных показателей их физико-механических свойств приведены в табл. 103. Коэффициент относительной просадочности аллювиальных супесей, суглинков и глин, как правило, не превышает 0,001, что характеризует их как непосадочные. Гидрогеологические условия региона определяются характером и условиями залегания грунтовых вод зоны активного водообмена, ограниченной отложениями келловейского яруса поздней юры. Водовмещающие породи голоценового, плейстоценового и палеоген-неогенового возраста большей частью образуют водоносные горизонты, сравнительно небольшой мощности и неравномерной водообильности, часто гидравлически связаны между собой. Ледниковые и эолово-делювнальные лессовые образования обводнены спорадически по песчаным прослоям. Глубина залегания грунтовых вод во многом зависит от физико-географических факторов: в лесной зоне они залегают на глубине до 15 м, в лесостепной и степной зоне глубже - до 20 м и более. В Полесье, где речные долины слабо врезаны и не обеспечивают достаточную дренированность широких водораздельных пространств, наблюдается высокое залегание зеркала грунтовых вод, способствующее интенсивному заболачиванию. Режим грунтовых вод характеризуется значительными сезонными колебаниями уровня, обусловленными неравномерным распределением атмосферных осадков и испарения как по сезонам, так и в течение всего года. Годовая амплитуда колебаний уровня грунтовых вод в долинах рек 0,4-3,5 м, иа водораздельных пространствах 0,5-1,5 м, реже 2,0 м. Подземным водам свойственна вертикальная гидрохимическая зональность, связанная с закономерным повышением минерализации с глубиной и сменой гидрокарбонатных кальциевых вод четвертичных и неогеновых отложений гидрокарбонатно-хлоридными и хлоридно-гидрокарбонатными водами в более древних породах и с последующим переходом в хлоридные воды. Эта закономерность нарушается вблизи соляных куполов. Здесь выщелачивание соленосных отложений приводит к повышению минерализации даже на небольших глубинах.
Припятская впадина.
Припятская впадина (северо-западная окраина Днепровско-Донецкой впадины) расположена на юго-востоке Белоруссии и разделяет Украинский и Белорусский массивы. Глубина залегания кристаллического фундамента колеблется от 1500-2000 м на западной и восточной приподнятой частях, и до 4000-5000 м в наиболее погруженной центральной части.
Припятская впадина выполнена мощной толщей палеозойских и мезо-кайнозойских образований. На кристаллических (скальных) породах фундамента в западной части региона залегают песчаные с пластичными и пластичные с песчаными (песчано-глинистые) породы нижнетерригенной формации, сложенной отложениями белорусской и волыно-валдайской серий. В восточной части региона эта формация отсутствует и на фундаменте залегают скальные и полускальные (карбонатные) породы верхнетерригенной формации среднего девона (120-250 ж), а также мощные песчано-глинистые, карбонатные и галогенные отложения (250-3000 м) терригенно-карбонатной и соленосной формаций верхнего девона.
Выше по разрезу залегают породы верхнетерригенной формации каменноугольного, пермо-триасового, юрского, палеогенового и неогенового возраста, а также верхнемеловые породы карбонатной формации. В отложениях верхнетерригенной формации преобладают песчаные, песчаные с пластичными, пластичные с песчаными и пластичные инженерно-геологические группы комплексов пород. Карбонатная формация почти исключительно состоит из полускальных групп комплексов пород.
Дочетвертичные отложения повсеместно перекрываются сравнительно небольшой по мощности толщей (20-70 м) пород четвертичного возраста, среди которых преобладает подформация ледниковых отложений днепровского оледенения-. Она представлена песчаными, песчаными со связными с включением обломочных инженерно-геологическими группами комплексов пород.
Северо-западная окраина Украинского кристаллического массива занимает лишь небольшую часть юга Белоруссии. Глубина залегания--изверженных и метаморфических (скальных) пород здесь колеблется от 5 до 40 м; лишь в единичных случаях породы фундамента образуют выходы на дневную поверхность. Они перекрыты отложениями карбонатной (верхний мел) и верхнетерригенной (палеогеновыми и неогеновыми) формациями, а также породами четвертичного возраста, представленными подформацией ледниковых отложений днепровского оледенения.
Среди карбонатной формации преобладают полускальные (мел, мергель) породы. В верхнетерригенной формации широко распространены песчаные, а также песчаные с пластичными инженерно-геологические группы комплексов пород.
Поверхностные отложения почти повсеместно представлены песчаными и лишь в отдельных случаях пластичными с включением обломочных группами пород.
Северная окраина Украинского кристаллического массива в пределах Белоруссии совпадает с южными склонами Полесской низменности.
3. ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ РЕГИОНА
.1 ПРИПЯТСКАЯ ВПАДИНА
Припятская впадина является северо-западным продолжением Днепровско-Донецкой впадины. Занимая большую часть территории Белоруссии и северо-запад Украины в пределах восточной части Припятского Полесья, эта впадина представляет собой крупный артезианский бассейн, в верхней части которого в мезо-кайнозойских отложениях циркулируют пресные воды, а в глубоких горизонтах формируются высоконапорные пластовые рассолы хлоридно-натриевого и хлоридно-кальциевого состава. Белорусский массив и Припятская впадина являются областью питания водоносных горизонтов Днепровско-Донецкого артезианского бассейна.
Полесская седловина, в гидрогеологическом отношении играет роль подземного водораздела между артезианскими бассейнами палеозойских отложений Припятской и Брестской впадин и является областью их питания.
Припятско- Днепровский артезианский бассейн. Район занимает северо-западную часть Днепровско-Донецкого артезианского бассейна (Припятская впадина). От Белорусского и Украинского массивов Припятская впадина отграничена зонами крупных тектонических разломов в виде ступенчатых сбросов большой амплитуды. В центральной части Припятской впадины глубина залегания кристаллического фундамента колеблется от 2500-3000 ж на сводах структур до 4500-5000 м и более в наиболее опущенных участках депрессий. На кристаллическом фундаменте залегают отложения верхнего протерозоя, нижнего кембрия, девона, а также всех более молодых систем. Общая мощность осадочного покрова в центральной части впадины достигает более 4500 м.
К породам выветрелой зоны кристаллического фундамента, отложениям верхнего протерозоя, нижнего кембрия, среднего и верхнего девона, приурочены рассолы хлоридно-натриевого и хлоридно-кальциевого состава с минерализацией 350-392 г/л и более. Наличие соляно-купольных структур способствует засолению вод верхних горизонтов вплоть до юрских отложений, а блоковая тектоника создает условия для вертикальной миграции подземных вод. Триасовые отложения в районе наиболее глубокого их залегания содержат воду с минерализацией 50-70 г]л. В юрских, меловых, палеогеновых и неогеновых отложениях воды пресные, напорные. В некоторых скважинах вода устанавливается выше поверхности земли.
В пределах района основные источники крупного централизованного водоснабжения связаны с палеогеновыми и неогеновыми отложениями. Глубины скважин, эксплуатирующих неоген-палеогеновый водоносный комплекс, составляют 36-93 м. Водовмещающие породы представлены песками от мелко- до крупнозернистых; мощность песков изменяется от 5 до 37 м и более. Пьезометрический уровень воды в скважинах, вскрывших воду в этих песках, устанавливается на глубине 1,3-19 м ниже поверхности земли. Дебит скважин колеблется от 14,4 до 30,2 м3/час при понижении уровня воды соответственно на 11 и 6 м.
Широкое распространение в пределах района имеют воды четвертичных отложений, которые здесь широко используются, главным образом, для сельскохозяйственного водоснабжения. Среди них наибольший интерес представляет подморенный горизонт, водовмещающие породы которого представлены преимущественно мелко- и среднезернистыми песками, реже крупнозернистыми. Мощность песков изменяется от 6 до 30 ж и более. Производительность скважин колеблется от 18,0 до 33,1 мъ/час при понижении уровня воды на 2 и 12 м.
На значительной площади южной части района моренные горизонты различного возраста размыты, в результате чего здесь образуется один общий горизонт грунтовых вод мощностью до 45 м, приуро ченный к аллювиально-флювиогляциальным отложениям. Глубины эксплуатационных скважин -27-30 м; пьезометрический уровень воды в скважинах устанавливается на глубине 2,5-6 м ниже поверхности земли; дебит скважин колеблется в пределах от 7,2 до 18,0 ма/час при понижении уровня воды на 5-2 м.
Воды меловых и юрских отложений на территории района недостаточно изучены, но по геологическим и гидрогеологическим условиям они несомненно представляют практический интерес.
В районе г. Мозыря юрский водоносный горизонт вскрыт скважиной на глубине около 182 м. Водовмещающие породы представлены мелкозернистыми песками. Дебит скважины составлял 11,5 м3/час при понижении уровня воды на 20 м. Вода пресная.
Глубокими поисково-разведочными скважинами на нефть и газ в пределах описываемого района в межсолевых и подсолевых (девонских) отложениях, представленных морскими терригенными осадками, вскрываются высококонцентрированные йодо-бромные рассолы. На глубине свыше 3200 м минерализация подземных вод достигает 350 г\л и более. В них нередко содержатся промышленные концентрации брома и йода. Пьезометрический уровень воды в скважинах устанавливается обычно на глубине от 22,7 до 420 м ниже поверхности земли, дебит скважин колеблется в пределах 1,1 -12 м?1час при .понижении пьезометрического уровня воды на 54-447 м.
Рассолы характеризуются довольно высокой температурой. По данным термокаротажа, температура на глубине 2600 м составляет 39,5°С, в других, на этой же глубине-67,9° С, а на глубине 3500 м - 80,8° С.
.2 ДНЕПРОВСКИЙ АРТЕЗИАНСКИЙ БАССЕЙН
Днепровский артезианский бассейн находится к северу от Украинского кристаллического массива и вытянут с северо-запада на юго-восток. Водоносные горизонты бассейна дренируются системой р. Днепра. В геологическом строении бассейна принимают участие отложения верхнего протерозоя, нижнего, среднего и верхнего палеозоя, мезозойский и кайнозойский комплексы пород. Из них наиболее важное гидрогеологическое значение имеют девонские, каменноугольные, юрские, меловые и палеогеновые отложения. Среди структурных элементов на севере бассейна выделяют южные склоны Литовско-Белорусского и Воронежского поднятий, в центральной его части - Днепровско-Донецкую впадину (Украинская синеклиза), на западе - Припятской прогиб, на юге бассейн примыкает к северному склону Украинского кристаллического массива и западной части складчатых палеозойских сооружений Большого Донбасса.
Фундамент артезианского бассейна представлен древнейшими докембрийскими гранитами, гнейсами, кристаллическими сланцами. Лишь на юго-востоке он сложен складчатыми толщами палеозоя. Глубина залегания фундамента, по данным геофизических исследований наибольших величин достигает в районе Енакиево-Дебальцево (7 км).
Подземные воды в кристаллических породах фундамента вскрыты на юго-западном крыле Днепровского бассейна в области поднятия Украинского массива. Скважины в Овруче, Радомысле, Фастове, Богуславе, Каменке и др. на глубине 40-170 м от поверхности вскрыли воду в кристаллических породах, которые залегают здесь неглубоко (15-170 м) под осадочными отложениями. Вскрытые воды имеют напорный характер, иногда скважины переливают, дебит их 0,5-5 л/сек. Наибольшая обводненность кристаллических пород наблюдается в понижениях их поверхности, в верхней трещиноватой зоне и продуктах выветривания кристаллических пород до глубины 60-80 м, глубже трещиноватость затухает и водоносность пород уменьшается. Отмечено возрастание водоносности от участков с более высокими отметками поверхности кристаллических пород к участкам с более низкими отметками, а также по мере уменьшения мощности покровных образований. Воды обычно пресные, удовлетворительного качества.
I водоносный комплекс - верхнепротерозойских и нижнекембрийских отложений - древние (неметаморфизованные), а также и ламинаритовые слои. Распространен в бассейне Верхней Припяти и в верхнем течении ее левых притоков - Случи, Птичи, Березины; по Днепру (в районе Могилева), по Сожу (в районе гг. Орша - Смоленск). Представлен этот комплекс песками, песчаниками и переслаиванием песков и глин Мощность отложений возрастает к северу. С первым водоносным комплексом связаны соленые воды и рассолы.
ІІводоносный комплекс - среднедевонских песчано-глинистых отложений - известен преимущественно для северо-западной части бассейна. Из среднедевонской песчаниковой толщи пресная вода была получена в ряде городов, расположенных на северной окраине бассейна,- Могилеве, Бобруйске и др. Глубина до водоносного комплекса от 20 до 100-350 м; дебит скважин 0,5-25 л/сек, в среднем 1-7 л/сек Отмечено увеличение напора по мере углубления скважин в нижнюю красноцветную песчано-глинистую толщу (Бг). В ряде случаев (Могилев, Брянск и др.) скважины переливали. Отмечено также (г. Бобруйск) возрастание минерализации вод с глубиной (из пресных воды переходят в соленые). По составу воды гидрокарбонатные кальциевые и магниево-кальциевые переходят на глубине в сульфатные, сульфатно-хлоридные и хлоридные натриевые.
ІІІ водоносный комплекс приурочен к толще карбонатных доломитово-известняковых отложений верхнего девона, содержащих глинистые прослойки. Эта толща развита на северных окраинах бассейна Подземные воды третьего водоносного комплекса были вскрыты скважинами в Брянске, Бежице, Рославле и др. Дебиты скважин составляют от 1 до 80 л/сек и более. В ряде случаев скважины переливают. По составу воды гидрокарбонатные кальциевые. Воды пресные с жесткостью 2-7 мг-экв. Отмечается увеличение жесткости с глубиной.
К центральным частям бассейна девонские отложения постепенно погружаются. Одновременно повышается минерализация. В Ромнах породы девона вскрыты на отметке порядка 2100 м ниже уровня моря вода в них соленая. Соленая вода получена также на южном крыле бассейна - в Черкассах (на глубине 181 м) и на крайнем северо-западе бассейна - в Бобруйске (на глубине 352 и) Здесь скважина переливала соленой водой с минерализацией 16 г/л
В центральной части Днепровского бассейна каменноугольные водоносные горизонты вскрыты в Ромнах в интервале глубин 748-750 и 809-811 м Вода верхнего горизонта менее минерализована (до 2 г/л), чем вода нижнего, и по типу относится к хлоридным натриевым. Глубина залегания поверхности пород карбона в Ромнах от 445 до 918 м Мощность их здесь свыше 1000 м.
V водоносный комплекс - триасовых и пестроцветных песчано-глинистых отложений, вскрыт на северо-западе Днепровского артезианского бассейна на глубине порядка 140 м. Этот комплекс имеет ограниченное распространение.водоносный комплекс юрских песчано-глинистых отложений- приурочен к пескам, переслаивающимся, подстилаемым и покрываемым глинами Мощность водоносного комплекса от нескольких десятков до 230 м VI водоносный комплекс широко распространен Он залегает на девонских и покрывается меловыми отложениями. От северной окраины бассейна на юг глубина залегания и мощность водоносного комплекса возрастают. Так, в Ромнах юрские отложения вскрыты на глубине от 688 до 918 м На юго-западном крыле глубина залегания и мощность юрских пород уменьшаются.
Дебит скважин, вскрывших юрский водоносный комплекс, изменяется в широких пределах - от 0,25 до 25 л/сек, в зависимости от состава и мощности песчаных пластов. Минерализация вод изменяется от 0,3 (г/л) до 0,5 г/л (Харьков) В глубоких частях бассейна она возрастает до 2,5 г/л (Миргород) Жесткость воды умеренная (3,5-6 мг-экв). На северном крыле воды присутствуют гидрокарбонатные кальциевые воды VI комплекса широко используются для водоснабжения.
Основное питание юрского водоносного комплекса осуществляется на северном крыле бассейна, где слагающие его пласты местами выходят на поверхность. Дополнительное питание осуществляется за счет перелива вод из девонских отложений там, где юрские пески непосредственно перекрывают известняки девона. Разгрузка водоносного комплекса происходит по долине Днепра. Это подтверждается падением пьезометрической поверхности от крыльев артезианского бассейна к долине Днепра. Часть вод переливается в вышележащие меловые пески в местах отслаивания глин, обычно разделяющих эти водоносные горизонты.
В Припятском Полесье, на крайнем северо-западе бассейна, юрские водоносные пески, залегают на глубине 115-300 м, здесь они подстилаются и покрываются глинами. Дебит скважин, вскрывших водоносный горизонт, 3-7 л/сек. Минерализация вод 0,4-0,5 г/л; жесткость 3,5-4 мг-экв, состав гидрокарбонатный кальциевый. Подстилающие водоносный горизонт глины являются, по-видимому, неплохим водоупором, ибо в нижележащих девонских породах содержатся солоноватые и соленые воды.
VII водоносный горизонт, приурочен к сеноманским пескам, а на крайнем северо-востоке (Брянск-Курск) и к альб -сеноманским пескам, пользуется широким распространением. Водоносные меловые пески прослеживаются на западе от Пинска до Могилева и далее на восток вдоль оси бассейна - до Харькова и Кантемировки. Наиболее глубоко водоносный горизонт залегает в районе Ромны-Кириковка, где он вскрыт на глубине 500-600 м Мощность его на окраинах 5-20, в центре до 40 м Большей частью сеноманские пески лежат на глинах юры, но в Миргороде, Бахмаче, Харькове они лежат на песчаных юрских осадках. Таким образом, образуется единый водоносный горизонт в юрских и меловых породах Перекрыт VII водоносный горизонт мергельно-меловой толщей турон-сенона, по северной окраине-четвертичными отложениями, на западе - палеогеном. По всей северной окраине сеноманские пески широкой полосой выходят на поверхность; здесь располагается основная область питания этого водоносного горизонта.
Главными источниками питания водоносного горизонта являются атмосферные осадки и отчасти грунтовые воды аллювиальных отложений, запасы которых частично пополняются за счет инфильтрации речной воды (Сейм, Днепр и др ).
Пьезометрическая поверхность мелового горизонта понижается с севера на юг к долине Днепра в среднем его течении, где и происходит разгрузка.
Дебиты скважин от 0,2 до 15-30 л/сек. На северо-западе бассейна воды пресные гидрокарбонатные кальциевые с минерализацией 0,2- 0,3 г/л; в Полтаве минерализация от 0,3 до 0,8 г/л; в Киеве около 0,35 г/л. Жесткость воды 2,8-3,5 мг-экв. В глубоких частях структуры минерализация сеноманских вод достигает 1 г/л и более Сеноманский водоносный горизонт имеет большое практическое значение
VIII водоносный комплекс - турон - сенонской мергельно-меловой толщи - распространен весьма широко. Мощность его, небольшая на окраинах достигает 500 м в осевой части бассейна. Наиболее водоносна мергельно-меловая толща в основании комплекса и вблизи кровли; водообильна по долинам рек. На водоразделах мергельно-меловые отложения слабо водоносны, в областях погружения- практически не водоносны. Дебит источников от долей литра в секунду доходит до 30 л/сек и более Дебит скважин изменяется от долей до 15 л/сек. Качество воды большей частью удовлетворительное, минерализация 0,3-0,9 г/л, в Харькове она возрастает до 1 г/л На северо-западе бассейна в Припятском Полесье местами минерализация вод повышена. Преобладают гидрокарбонатные кальциевые воды. Подземные воды турон- сенонской толщи используются для водоснабжения.
IXБучакский водоносный горизонт приурочен к глауконитовым пескам с гравием в основании Он распространен в центральной части бассейна, мощность слагающих его пород до 60 м. Залегает на меловых отложениях, покрывается киевскими глинами и мергелями; залегание мульдообразное. Дебит отдельных источников от долей до 10 л/сек. Дебит скважин до 1-2 л/сек. Наиболее водообильны породы в долине р. Днепра. В Харькове водоносный горизонт менее водообилен, а к востоку от Харькова он беден водой. Минерализация воды от 0,5 до 1,5 г/л и несколько возрастает к востоку; жесткость в среднем 3,5-7 мг-экв, местами выше.
Xодоносный горизонт - харьковских песков и песчаников (олигоцен) - отделяется от бучакского водоносного горизонта киевскими глинами. Наиболее водообильны харьковские пески в бассейне левых притоков р. Днепра в Полтавской и Черниговской областях. Высокое качество воды харьковского горизонта имеют на северо-западе бассейна.
XIводоносный горизонт, приуроченный к отложениям полтавского яруса (олигоцен - миоцен), представлен белыми и желтыми песками и песчаниками, иногда глинистыми, в верхней части разреза нередко каолинизироваиными. Подстилается он харьковскими глинами или непосредственно лежит на харьковских песках и образует единый (двухъярусный) водоносный горизонт (в районе Киева). Наиболее водообилен этот горизонт в Черниговщине, где наблюдается напор и местами самоизлив скважин. Дебит их от 1 до 3 л/сек. Воды пресные, небольшой жесткости. В Воронежской области состав и жесткость вод разнообразны. Местами появляется в воде железо (до 28 мг/л), например в районе курорта Березовские минеральные воды, в 20 км на запад от Харькова. Водоносный горизонт широко используется для водоснабжения. Слабо водоносен это горизонт там, где он сохранился на водоразделах и прорезан долинами рек до основания. На таких площадях в полтавских песках развиты грунтовые воды, причем в придолинных частях пески местами полностью дренированы.
XIIводоносный комплекс- неогеновых (сарматских) отложений. Представлен он песчано-глинистыми разностями, слабоводоносными. Залегает этот комплекс в основном на палеогеновых отложениях, а местами непосредственно на кристаллических породах фундамента. Имеет ограниченное распространение.
XIIIводоносный комплекс, приуроченный к четвертичным отложениям. Наибольший практический интерес представляют воды флювиогляциальных песков на северо-западе бассейна. Они используются для водоснабжения в ряде пунктов Значительные перспективы использования имеют воды ледниковых песков по среднему течению р. Днепра (от устья р Припяти до Днепропетровска). Режим грунтовых вод характеризуется максимумом повышения уровней в апреле - мае, минимумом в октябре - ноябре, амплитуды колебаний уровней до 1 м. Дебит скважин в среднем составляет 5 л/сек и возрастает в отдельных случаях до 30 л/сек Подземные воды аллювиальных и ледниковых песков используются в ряде городов и сельской местности.
Таким образом, в пределах Днепровского артезианского бассейна можно выделить пять наиболее крупных гидрогеологических районов
-й район - возможного использования девонских и местами каменноугольных вод - на севере,
-й район - возможного использования девонских вод и наряду с ними вод юрских и сеноманских водоносных горизонтов;
-й район - возможного использования сеноманских, а отчасти девонских и юрских вод.
-и район - возможного использования трещинных вод мергельно-меловой толщи и сеноманских вод;
-й район - возможного использования мезозойских и палеогеновых вод, а местами вод четвертичных отложений
Эти районы располагаются поясами, вытянутыми с северо-запада на юго восток, и последовательно сменяют друг друга от северо-восточного крыла бассейна к его центральной части.
На крайнем юге выделяется 6-й район - возможного использования неогеновых, палеогеновых вод и вод, распространенных в коре выветривания кристаллических пород фундамента. Этот район приурочен к бассейну реки. Непосредственно на юг от него, по водоразделу бассейнов р. Волчьей и Конской, проходит граница с Причерноморским артезианским бассейном.
Одной из особенностей Днепровского артезианского бассейна является большая мощность зоны пресных вод, достигающая 500 м и более в центральных частях бассейна Зона пресных вод охватывает в основ ном почти весь мезо-кайнозойский комплекс отложений, а отчасти и палеозойские породы. Это имеет большое значение для водоснабжения Большая мощность зоны пресных вод объясняется в основном тремя причинами:
- преобладанием в истории развития бассейна континентальных периодов, когда происходила замена первоначально соленых морских вод пресными атмосферными. Поступление пресных вод происходило:
а) в конце верхней юры и в нижнемеловое время,
б) в конце сеномана,
в) в конце верхнего мела - начале палеоцена,
г) для северо-восточного крыла бассейна непрерывно с начала палеогена,
д) в четвертичном периоде,
- глубоким размывом на участке Переяслав - Черкассы, где сеноманские пески соприкасаются с бучакскими, а также с четвертичными отложениями долины р. Днепра. Тем самым обеспечивается возможность разгрузки целой серии водоносных горизонтов в долину р Днепра,
- благоприятными условиями водообмена; на северо-восточном крыле бассейна в области Средне- Русской возвышенности, где водоносные горизонты последовательно выходят на поверхность, обеспечено поступление атмосферных и поверхностных пресных вод в водоносные толщи. Разгрузка бассейна, происходит в долине Днепра. От Средне Русской возвышенности к долине Днепра существует непрерывное движение артезианских вод, замена одних вод другими, вынос воднорастворимых солей.
Особенностью Днепровского артезианского бассейна, также является в пределах Воронежского поднятия смена пояса пресных вод системой гидрохимических поясов с нарастающим числом гидрохимических зон - солоноватых, соленых, рассолов Внутренняя часть бассейна характеризуется сложным гидрохимическим разрезом с зоной рассолов в основании.
Наличие в глубоких частях бассейна зоны весьма затрудненного водообмена благоприятно для сохранения здесь газовых и нефтяных месторождений.
Отмечается также высокая температура (80-90°) артезианских вод в глубоких частях бассейна. Горячие воды (150°) были вскрыты на глубине свыше 2700 м в северо-западной части артезианского бассейна. Минерализация их 320 г/л Дебит скважины 50 л/сек.
подземный вода гидрогеологический горизонт
4. ХАРАКТЕРИСТИКА ВОДОНОСНЫХ ГОРИЗОНТОВ
В пределах бассейна дебиты скважин обычно не превышают 14,4-24,80 м3/час при понижении уровня на 2,8-6,0 м от статического.
Подземные воды сенон-туронского водоносного горизонта характеризуются малой минерализацией и относятся к типу гидрокарбонатно-кальциевых вод.
В бассейне, где по зонам тектонических разломов происходит разгрузка высокоминерализованных вод палеозойских отложений, подземные воды сенон-туронского водоносного горизонта нередко обогащаются хлоридами натрия и приобретают четко выраженные черты хлоридно-натриевых вод с минерализацией до 4,2-6,4 г/л и более.
Так, например, в долинах р. Птичи, к югу от г. Глусска, в результате подтока минерализованных вод палеозойских отложений, подземные воды сенон-туронских отложений имеют относительно высокую минерализацию, достигающую 4,2 г/л и более (табл. 18) и относятся к типу хлоридно натриевых вод.
В скважине Речицкого района, расположенного вблизи зоны тектонических разломов, ограничивающих Припятскую впадину с севера, подземные воды сенон-туронских отложений относятся к хлоридно натриевому типу с минерализацией 6,4 г/л. Повышенная минерализация подземных вод сенон-туронских отложений наблюдается также в долине Случи, к югу от дер. Милевичи Лунинецкого района, в долине Припяти к югу от г. Петрикова, в долине Словечно к западу от ст.
Словечно и в ряде других пунктов, что свидетельствует о значительном влиянии разгружающихся минерализованных вод палеозойских отложений на формирование химического состава и общей минерализации подземных вод сенон-туронских отложений.
В санитарном отношении подземные воды сенон-туронского водоносного горизонта характеризуются высокими показателями, позволяющими считать качество этих вод безупречным.
В юго-восточных районах Могилевской, на востоке Гомельской и на западе Брестской областей водоносный горизонт сенон-туронских отложений играет большую роль в водном хозяйстве названных районов. Небольшая глубина залегания (50-100 м), относительно высокая водообильность и вполне удовлетворительное качество подземных вод сенон-туронского горизонта позволяют отнести его, на территории указанных районов, к числу основных водоносных горизонтов.
На территорииСеверной части Припятско-Днепровского артезианского бассейна и южного склона Белорусского гидрогеологического массива юрские отложения представлены пестрым комплексом пород, в составе которых выделяют две литологически различные толщи: нижнюю - песчано-глинистую и верхнюю известняково-мергелистую. Песчано-глинистая толща мощностью от 6-8 до 100 м, сложена в основном глинами с прослоями песков и слабосцементированных песчаников.
Известняково-мергелистая толща мощностью от нескольких метров до 140 м имеет менее широкое распространение и сложена известняками и мергелями, с подчиненными прослоями песков и песчаников в верхней части разреза. Водовмещающими породами этой толщи являются трещиноватые разности песчаников и мелко-, среднезернистые пески. Мощность водовмещающих отложений колеблется в широких пределах, но в изменении ее не наблюдается той закономерности, с которой связано изменение общей мощности юрских отложений, обусловленное геоструктурными особенностями района. Резкие колебания мощности водовмещающих отложений вызываются фациальными изменениями юрских отложений, в результате которых водовмещающие отложения нередко уменьшаются в мощности или вовсе выклиниваются, замещаясь глинами. Вследствие частого выклинивания водоносных прослоев они не образуют сколько-нибудь выдержанного по простиранию водоносного горизонта. В пределах Припятско-Днепровского артезианского бассейна, подземные воды, заключенные в различных стратиграфических горизонтах юрских отложений, имеют спорадическое распространение и в отличие от западных районов водосодержащие породы характеризуются значительно меньшей водообильностью.
В местах глубокого погружения юрских отложений, как например, в восточной части Припятско-Днепровского артезианского бассейна, где юрские отложения погружаются на глубину до 320 м и более, подземные воды могут иметь более высокую минерализацию.
Триасовые отложения, представленные в основном глинами, являются практически безводными.
На территории Северной части Припятско-Днепровского артезианского бассейна они играют роль регионального водоупора, разделяющего подземные воды мезозойских и палеозойских отложений.
В отдельных пунктах Северной части Припятско-Днепровского артезианского бассейна в разрезе триасовых отложений были встречены маломощные и слабоводообильные водоносные прослои невыдержанного распространения.
В пределах Северной части Припятско-Днепровского артезианского бассейна подземные воды пермских отложений залегают на глубине от 471,5 до 923 м от поверхности земли. Погружение водоносных горизонтов, как и всей толщи пермских отложений, наблюдается с северо-запада на юго-восток; в этом направлении увеличивается и их мощность. У северо-западной границы распространения мощность их не превышает 135-200м.
Водосодержащие толщи песков и песчаников пермских отложении были опробованы в шести поисково-разведочных скважинах, расположенных в разных районах Припятской впадины. Подземные воды, заключенные в этих горизонтах, имеют высокую минерализацию, которая в зависимости от глубины залегания опробованных горизонтов изменялась от 38 до 145 г/л (табл. 24) и относится к типу хлоридно-натриевых вод (рассолов).
Водообильность водоносных горизонтов пермских отложений очень малая. При испытании скважин, доведенных до водоносных горизонтов, водовмещающими отложениями которых являются пески и песчаники, дебиты их не превышают 3,0-5,9 м3/час при понижении уровня на 60-55 м от статического. Пьезометрические уровни находятся на глубине 35-50 м от поверхности земли или на отметках 76,4-110,8 м абс. высоты.
Питание подземных вод пермских отложений происходит в краевых частях их распространения, в пределах западной и южной частей Белорусского гидрогеологического массива, а также на северной, окраине Украинского гидрогеологического массива за счет поступления подземных вод из вышележащих водоносных горизонтов. Каменноугольные отложения распространены на севере и северо-западе Украины, где они выполняют наиболее глубокую часть Припятско-Днепровского артезианского бассейна. Залегают отложения карбона на размытой поверхности, верхнего девона или непосредственно на кристаллических породах фундамента и перекрываются мощной толщей песчано-глинистых отложений перми и мезо-кайнозоя. Мощность карбона в зависимости от рельефа поверхности подстилающих пород верхнего девона изменяется в широких пределах. На солянокупольных поднятиях она варьирует от 0,0 до 100,0 м; в межкупольных понижениях мощность их достигает 679-1472 м и более. В общем же изменение мощности карбона наблюдается с запада на восток и от периферии к центру впадины.
В составе каменноугольных отложений в пределах Северной части Припятско-Днепровского артезианского бассейна выделяются средний и нижний отделы. Питание подземных вод карбона осуществляется по периферии бассейна за счет перетекания подземных вод из вышележащих водоносных горизонтов перми и мезо-кайнозоя.
Отложения фаменского яруса верхнего девона на территории распространены в пределах Северной части Припятско-Днепровского артезианского бассейна и северо-западной части Украины. Литологически они делятся на три толщи: надсолевую, верхнесолевую и межсолевую. Надсолевая толща представлена преимущественно глинами с подчиненными прослоями мергелей, доломитизированных известняков и доломитов. В нижней части надсолевой толщи встречаются прослои и пропластки гипса. Общая мощность надсолевых отложений колеблется от 20-150 до 550-750 м. Фильтрационная способность глин очень мала и в связи с этим прослои известняков и доломитов, залегающие в толще глин, являются безводными или содержат слабоводообильные горизонты.
В северо-западной части Припятской впадины водоносность надсолевых отложений отмечена лишь в самых верхних ее горизонтах. Водообильность верхних горизонтов надсолевой толщи в указанных пунктах оказалась ничтожно малой.
В юго-восточной части Припятско-Днепровского артезианского бассейна, непосредственно над солью залегает пачка серых песчаников с прослоями алевролитов и глин, обводненность надсолевых отложений больше, чем в северо-западной ее части. Подземные воды надсолевых отложений в этой части прогиба были опробованы в районе городов Мозыря, Ельска, Наровли и некоторых других пунктах.
Малой водообильностью надсолевые отложения характеризуются и в юго-восточной части Припятско-Днепровского артезианского бассейна.
В северной части Припятско-Днепровского артезианского бассейна, где надсоленосные отложения залегают на небольшой глубине (60 - 120 м) и относительно промыты и выщелочены, подземные воды этих отложений имеют обычно малую минерализацию и относятся к типу гидро-карбонатно- кальциево-магниевых или хлоридно-гидрокарбонатно-суль-фатно-натриево- кальциевых вод, с минерализацией от 0,318 до 1,214 г/л. По мере погружения надсоленосных отложений под мощную толщу каменноугольных отложений промытость их становится меньшей и в связи с этим приуроченные к ним подземные воды переходят в высококонцентрированные рассолы, минерализация которых резко возрастает с глубиной.
Верхнесоленосная толща сложена каменной и калийной солями с тонкими прослоями зеленовато-серых глин, реже мергелей и глинистых известняков. Прослои песчаников встречаются главным образом в восточной части Припятско-Днепровского артезианского бассейна. Прослои глин, мергелей, глинистых известняков и песчаников в толще солей занимают обычно подчиненное значение, но на Заозерной структуре, а также в районах, расположенных к северу и северо-западу от Наровли и Ельска, терригенные и карбонатные породы составляют до 40-50% и более от общей мощности соленосной толщи.
Соленосные отложения являются водонепроницаемыми породами и поэтому с гидрогеологической точки зрения они вместе с надсоленосными отложениями могут рассматриваться как совершенный водоупор, достаточно выдержанный на всей площади Припятско-Днепровского артезианского бассейна. Взаимосвязь подземных вод, залегающих выше и ниже этого водоупора, может осуществляться лишь по тектоническим разломам или в прибортовых частях впадины, где соли выклиниваются и заме¬щаются терригенными и карбонатными, хорошо водопроницаемыми породами .
На территорииСеверной части Припятско-Днепровского артезианского бассейна подземные воды из отложений верхнесолевой толщи получены в Мозырской опор ной скважине и в нескольких поисково-разведочных скважинах н: Ельской структуре.
В терригенных прослоях, залегающих в нижни; горизонтах верхнесоленосной толщи, заключены рассолы хлоридно натриевого и хлоридно-кальциевого состава, с минерализацией около 314-335 г\л.
Характерной особенностью подземных вод низов верхнесолевой толщи является относительно малая степень их метаморфизации, чтс свидетельствует о связи рассолов с подземными водами вышележащих водоносных комплексов. Рассолы содержат большое количество брома йода, стронция и других микроэлементов.
Подземные воды верхней соленосной толщи имеют довольно высокую температуру, изменяющуюся не только с глубиной, но и по площади распространения.
Питание подземных вод верхней соленосной толщи происходит, по-видимому, в прибортовых частях впадины, где соли замещены хорошо водопроницаемыми терригенными и карбонатными породами, а также по зонам тектонических разломов, по которым происходит водообмен и перетекание подземных вод из вышележащих водоносных комплексов.
Межсолевая толща в северо-западной части Припятско-Днепровского артезианского бассейна, представлена в верхней своей части в основном ангидритами с подчиненными прослоями серых крепких доломитов, реже плотных известняков мощностью до 97,0 м.
В нижней части - плотными доломитами, доломитизированными, часто кавернозными известняками и ангидритами с редкими прослоями глин и песчаников общей мощностью 9,1 - 84,0 м.
Подземные воды фаменского яруса верхнего девона на территории Северной части Припятско-Днепровского артезианского бассейна не образуют сколько-нибудь выдержанных по мощности и простиранию водоносных горизонтов. Они залегают в виде линз и маломощных, часто выклинивающихся по простиранию прослоев разной мощности среди водонепроницаемых глин, солей и мергелей. Водоносные прослои и линзы, приуроченные к одним и тем же стратиграфическим горизон¬там, часто залегают на различных уровнях, в распределении которых не наблюдается никакой закономерности. Подземные воды, заключенные в рассматриваемых толщах, характеризуются различным химическим составом и минерализацией, изменяющейся по мере погружения этих отложений под мощную толщу каменноугольных отложений.
На территорииСеверной части Припятско-Днепровского артезианского бассейна отложения франского яруса литологически делятся на три толщи: верхнюю-' соленосную (ливенский и евлановский горизонты), среднюю - карбонатную, сложенную доломитами, доломитизированными известняками и ангидритами с прослоями глин (евлановский, воронежский, петинский, семилукский и верхнещигровский горизонты) и нижнюю терригенную толщу, представленную песками и песчаниками нижнещигровского (швентойского) горизонта.
Соленосная толща франского яруса, являющаяся нижней соленос-ной толщей в разрезе верхнего девона Припятско-Днепровского артезианского бассейна, играет роль регионального водоупора, разделяющего подземные воды нижних горизонтов франского яруса и вышележащих отложений фаменского яруса верхнего девона.
В пределах Северной части Припятско-Днепровского артезианского бассейна карбонатная толща франского яруса содержит подземные воды и высококонцентрированные рассолы разного химического состава. Минерализация подземных вод и рассолов увеличивается по мере погружения их от периферии к осевой части артезианского бассейна. В северо-западной части Припятско-Днепровского артезианского бассейна, где глубина залегания отложений франского яруса не превышает 190-233, подземные воды относятся к типу гидрокарбонатных.
В пределахСеверной части Припятско-Днепровского артезианского бассейна водоносность швентойско-тартуских отложений малоизучена. Имеющиеся материалы позволяют указать, что гидрогеологические условия швентойско-тартуских отложений характеризуются весьма слабым или почти полным отсутствием водообмена с земной поверхностью, в связи с чем здесь формируются только высококонцентрированные рассолы разного химического состава и минерализации.
Швентойско-тартуский водоносный комплекс в пределах Северной части Припятско-Днепровского артезианского бассейна был опробован в интервале 2565-2578 и 2660-2665 м. На указанных глубинах содержатся высококонцентрированные рассолы хлоридно-натриевого и хлоридно-кальциевого типа с минерализацией до 354 г/л и температурой более 50° С.
Рассолы содержат большое количество брома (3821 мг/л), йода (31,0 мг/л) и стронция (1704 мг/л). При откачке, приток воды при понижении уровня на 441,0 м от статического не превышал в скважину составлял 12 мг/час при понижении уровня на 280 м от статического. В других скважинах, приток воды при понижении уровня на 441,0 м от статического не превышал 2,4 м3/час. Эти рассолы могут представлять интерес как сырье для химической промышленности.
5. закономерности распространения и формирования подземных вод Восточно-европейской платформы
Одной из глазных закономерностей размещения подземных вод Восточно-Европейской платформенной области является их зональность (гидродинамическая, гидрохимическая, гидротермическая и др.). Выявляются два взаимно связанных «геометрических» вида зональности подземных вод - горизонтальная и вертикальная. Первая отчетливо выступает на картах грунтовых вод. Вторая четко фиксируется в артезианских бассейнах, и на гидрогеологических разрезах-профилях.
Формирование подземных вод происходило под воздействием комплекса физико-географических и геологических факторов на протяжении многих веков развития платформенной области, в связи с чем вертикальная зональность является унаследованной от прошлых эпох. Для современной земной поверхности характерна широтная зональность.
Примером влияния климатических факторов в прошлом и на современном этапе является возрастание глубины залегания изотермических поверхностей по меридиану в северном направлении, а по параллели - с запада на восток.
Учитывая преобладающее влияние современных физико-географических факторов на верхнюю часть гидрогеологического разреза, представляется целесообразным раздельное описание зональности грунтовых. и артезианских вод.
Горизонтальная (широтная) зональность грунтовых вод
Вся северная часть Восточно-Европейской равнины входит в зону избыточного увлажнения, где широко развиты хорошо проницаемые аллювиальные и флювиогляциальные отложения, и пополнение грунтовых вод происходит почти исключительно за счет инфильтрации атмосферных осадков и талых вод. Южная часть (лесостепь и степи) входит в зону неустойчивого увлажнения. Здесь питание грунтовых вод происходит путем прямой инфильтрации, а также в результате конденсации и молекулярно-гравитационного перемещения влаги, особенно на участках более глубокого залегания грунтовых вод под покровом слабопроницаемых лёссовых пород. С севера на юг условия питания грунтовых вод ухудшаются как в связи с изменением климатической обстановки, уменьшением количества осадков (увеличение дефицита влажности воздуха и усиление способствующих испарению ветров), так и в результате увеличения мощности затрудняющих инфильтрацию покровных глинистых пород.
Под влиянием изменения физико-географических условий минерализация грунтовых вод постепенно возрастает с севера на юг, и пресные гидрокарбонатные воды севера и центральных районов (гумидная зона) на юге и юго-востоке замещаются водами солоноватыми смешанного состава (степная зона) и солеными водами сульфатного и хлоридного состава (аридная зона). В том же направлении в зависимости от геоструктурных, геоморфологических и климатических условий увеличивается глубина залегания уровня грунтовых вод от 0 до 20-50 и 80 м. Наименьшие глубины залегания грунтовых вод характерны для северной части равнины зоны избыточного увлажнения и для долин рек в зоне недостаточного увлажнения. Максимальные глубины наблюдаются в южной части равнины в районах развития лёссовидных суглинков и в пределах возвышенностей (Средне-Русская, Волыно-Подольская, Высокое Заволжье и Уфимское плато).
В пределах Восточно-Европейской равнины четко выделяются две области грунтовых вод: ледниковая и внеледниковая.
Ледниковая область, подвергавшаяся неоднократному оледенению {днепровское, московское, валдайское и др.), находясь в зоне избыточного увлажнения с низкой испаряемостью и с ландшафтом тундры и тайги, характеризуется распространением грунтовых вод преимущественно в морских суглинках, озерно-ледниковых, флювиогляциальных, зандровых, а также в аллювиальных отложениях долин крупных рек. На возвышенных участках доледникового рельефа ледниковые отложения отсутствуют или незначительны по мощности, и грунтовые воды содержатся в до четвертичных породах. В понижениях доледникового рельефа мощность ледниковых отложений достигает 200-300 м. Эрозионные врезы в ледниковой области обычно не превышают 10-20 м, что обусловливает близкое залегание грунтовых вод и слабую промытость пород. Здесь формируются преимущественно пресные гидрокарбонатные кальциевые воды.
Внеледниковая область, располагающаяся преимущественно в зоне засушливых степей, полупустыни и пустыни с недостаточным и неустойчивым увлажнением, характеризуется большим разнообразием геологического строения.
Грунтовые воды на большей части этой области приурочены к маломощной толще четвертичных (аллювиальные и морские пески, делювиальные и лёссовые суглинки) отложений и различным до четвертичным породам от плиоцена до докембрия включительно.
Внеледниковая область характеризуется глубоким эрозионным врезом до 100-150 м и более, что обусловливает глубокое залегание грунтовых вод и промытость пород по сравнению с ледниковой областью. Здесь формируются преимущественно грунтовые воды с повышенной и высокой минерализацией сульфатного и хлоридного состава.
В соответствии с этим на Восточно-Европейской равнине выделяется семь субширотных зон грунтовых вод. Четыре из них расположены в ледниковой области, три других - во внеледниковой.
. Зона надмерзлотных (сезонных) вод тундры Севера и неглубоких вод тундры Кольского полуострова распространена узкой полосой вдоль побережья Белого моря в пределах развития многолетней, преимущественно островной мерзлоты. Формируются они в различных четвертичных (аллювиальных, морских, озерно-аллювиальных) отложениях и дочетвертичных породах, где на глубине не более 1 м существуют лишь в теплое время года; водоупором служат обычно мерзлые грунты. Для этой зоны характерны обширные площади сплошного заболачивания.
Грунтовые воды, не замерзающие в течение всего года, развиты лишь на отдельных участках в аллювиальных и флювиогляциальных песках мощностью 5-10 м. В тундре Кольского полуострова грунтовые воды типа «верховодки» содержатся в маломощной толще опесчаненной морены или в верхней разрушенной зоне кристаллических пород. Воды ультрапресные с минерализацией до 0,06, реже до 0,1 г/л гидрокарбонатного кремниевого состава с большим содержанием органики. В прибрежной морской полосе вследствие привноса солей с моря химический состав грунтовых вод довольно пестрый.
. Зона грунтовых вод ледниковой области с молодым рельефом последнего оледенения распространена в северной части Восточно-Европейской .равнины в зоне избыточного увлажнения с преобладанием ландшафта тайги, а в южной небольшой части - смешанных лесов.
Неоднократные оледенения на этой территории почти полностью снивелировали доледниковый рельеф, лишь отдельные выступы древних структур, сложенных скальными дочетвертичными породами (Силурийское плато, Белозерское каменноугольное плато, выходы докембрийских кристаллических пород Кольского полуострова), сохранились в виде возвышенностей. На большей части территории преобладают молодые аккумулятивные формы рельефа, связанные с последним (валдайским) оледенением (моренные, зандровые и озерно-ледниковые равнины, холмистые краевые ледниковые образования- конечные морены, камы, озы, друмлины).
По скоплениям грунтовых вод в этой части ледниковой области выделяются следующие подзоны:
а.Грунтовые воды на большей части территории формируются в линзах и прослоях песков и супесей в толще валунных суглинков, во флювиогляциальных и озерно-ледниковых песчаных отложениях валдайского, а в южной и юго-восточной частях московского оледенений. Развит преимущественно один горизонт морены валдайского оледенения.
Грунтовые воды донной морены валдайского оледенения, так же как и воды в тонких прослоях мелкозернистых песков озерно-ледниковых отложений, имеют спорадическое распространение и незначительные ресурсы. Глубина залегания от 2-3 до 10 м. Более обильные горизонты грунтовых вод содержатся в озовых и конечно-моренных песчаных холмах и грядах, перекрывающих верхнюю морену, но распространены они лишь .на отдельных участках. Обильный межморенный водоносный горизонт, залегающий между валдайской и московской моренами, развит лишь на участках погребенных доледниковых впадин. При наличии суглинистого покрова на обширных участках развития валдайской морены формирования выдержанных обильных горизонтов грунтовых вод в этих отложениях не происходит.
б.В пределах обширных аллювиальных и флювиогляциальных равнин в древних долинах рек Сев. Двины, Мезени, Онеги, Сухоны, Мологн и их крупных притоков, приуроченных к понижениям в дочетвертичном ложе, формируются мощные потоки грунтовых вод. Придолинные песчаные равнины являются главными путями стока поверхностных и грунтовых вод с окружающих моренных равнин. Близость грунтовых вод к поверхности земли (0-3 м) вызывает заболачивание на обширных площадях.
в.На участках древних возвышенностей (Силурийское, Каменноугольное и Белозерское плато), сложенных сильнотрещиноватыми закарстованными породами, формируются обильные карстово-пластовые, и трещинно-пластовые грунтовые воды, залегающие на глубине преимущественно от 5 до 25 м.
г.Грунтовые воды флювиогляциальных и озерно-ледниковых песчаных отложений в краевых ледниковых образованиях конечных морен и в донной морене, развитых к югу от Силурийского и Белозерского плато. Здесь древние возвышенности перекрыты толщей двух- и трех- моренным комплексом ледниковых отложений мощностью до 150-200 м, а на отдельных площадях до 300 м. В отличие от северной части ледниковой области здесь широко .распространены конечно-моренные гряды широтного и северо-восточного направлений. Водообильность отдельных горизонтов и глубина залегания грунтовых вод здесь резко изменяются даже на коротких расстояниях от нуля в межгрядовых понижениях, где воды, часто выступая на поверхность, сливаются с болотными водами, до 10-20 м в данной морене и до 30-50 м на вершинах холмов конечно-моренных гряд. Большие запасы грунтовых вод скапливаются в аллювиальных и флювиогляциальных песчаных отложениях в долинах рек Немана, Березины, Днепра, Верхней Волги и др., а также в мощных толщах зандровых песков по краю конечно-моренных Гряд.
д. Грунтовые воды в маломощных четвертичных отложениях на кристаллических породах Балтийского щита по северо-западной окраине ледниковой области, где кристаллические породы фундамента нередко выходят на поверхность. Здесь .развит один горизонт валдайской морены, озовые и конечно-моренные гряды. Эта часть территории входит в зону избыточного увлажнения с преобладанием ландшафта тундры, а в центральной и южной частях - тайги.
На Кольском полуострове грунтовые воды формируются в аллювиальных и делювиальных отложениях и в коре выветривания - элювия массивно-кристаллических пород и метаморфических сланцев. Глубина залегания уровня воды от 0 до 10, реже до 20 м. Значительных запасов воды здесь не образуется. В Карелии грунтовые воды формируются в коре выветривания массивно-кристаллических пород, в песчаных разностях маломощной толщи морены, в озоновых, конечно-моренных флювиогляциальных и аллювиальных песчаных отложениях с глубиной залегания уровня 0-2, реже до 10 м и более.
Следовательно, на обширной территории в ледниковой области с молодым ледниковым ландшафтом при наличии обильных осадков, низкой испаряемости и неглубокого эрозионного вреза на различных ее участках в виду различного литологического состава водовмещающих пород формируются грунтовые воды, неодинаковые по запасам и глубине залегания, однако все они пресные с минерализацией от 0,1 до 0,5 г/л, но с повышенным содержанием железа - до 3-5 мг/л.
3.Зона грунтовых вод аллювиальных и флювиогляциальных отложений зандровых равнин (полесий) распространена вдоль южного края последнего оледенения в Припятском и Деснинском полесьях, Мещерской, Мокшинской, Унженско-Ветлужской и других низменностях и далее на северо-востоке в зандровых полях Притиманья. Мощные грунтовые потоки в песчано-гравийных аллювиально-флювиогляциальных отложениях, слагающих южные полесья (Припятское, Деснинокое), часто гидравлически связаны с водами дочетвертичных отложений. В Припятском полесье мощность единой водоносной песчаной толщи с уровнем воды почти у поверхности земли составляет около 200 м. На окских и волжских низменностях (Мещерской, Мокшинской, Ветлужской и др.) и в полосе северо-восточных равнин обводненная толща песчаных отложений мощностью до 20-30 м залегает на морене максимального оледенения.
Для всей зоны зандровых полесских равнин характерно неглубокое залегание зеркала грунтовых вод (0-3 м), наличие обширных болот и обилие озер. Грунтовые воды пресные (0,15-0,3 г/л), преимущественно гидрокарбонатные кальциевые, и лишь на отдельных участках, при подтоке минерализованных вод из глубоких водоносных горизонтов, минерализация грунтовых вод несколько повышается и соответственно изменяется их химический состав.
- Зона грунтовых вод с древним ледниковым рельефом распространена к югу от полосы зандровых полесских равнин и простираются в виде двух языков (Днепровского и Донского), вклинивающихся во внеледниковую область открытых степей с недостаточным увлажнением. Грунтовые воды приурочены к нижней части покровных и лёссовых суглинков, реже с опесчаненным разностям морены, залегают на глубине 3-25 м, их ресурсы незначительны. На большей части территории воды пресные (до 1 г/л) гидрокарбонатные кальциевые, в южном и юго-восточном направлениях, в степной части, минерализация постепенно возрастает и воды переходят в сульфатные.
- Зона грунтовых вод в маломощной четвертичной толще и в различных по литологическому составу отложениях дочетвертичного возраста на западе и северо-востоке внеледниковой области характеризуется неодинаковыми условиями в различных своих частях
а. Грунтовые воды в покровных, аллювиальных и делювиальных песчано-суглинистых отложениях и в дочетвертичных породах развиты на обширных площадях Волыно-Подольской, Средне-Русской, Приволжской возвышенностей, Вятско-Камских Увалов и плато - Уфимского и Высокого Заволжья. Четвертичные отложения характеризуются незначительными ресурсами и минерализацией воды обычно до 1 г/л, тогда как в малых речных долинах воды аллювиальных отложений часто имеют повышенную минерализацию (до 10 г/л). Большое значение имеют грунтовые воды дочетвертичных отложений в районе Волыно-Подольской возвышенности, где они заключены преимущественно в песчано-глинистых отложениях неогена (сарматских, меотических, понтических, миоценовых); в южных частях Средне-Русской и Приволжской возвышенностей - в песчаных отложениях мела и юры, в трещиноватых и закарстованных мергельно-меловых отложениях, в песках, песчаниках и опоках палеогена; в районах Уфимского плато, Вятско- Камских Увалов, плато Высокого Заволжья и северной части Приволжской возвышенности- преимущественно в пермских пестроцветных песчано-глинистых и известняково-доломитовых отложениях. В пестроцветных породах в связи с их частой фациальной изменчивостью грунтовые воды распространены спорадически, их ресурсы незначительны, а в сильно закарстованных породах артинского, кунгурского и казанского ярусов в средне- и нижнекаменноугольных отложениях (на Самарской Луке) содержатся обильные карстовые воды, выходящие по долинам рек в виде мощных ключей. Грунтовые воды возвышенных плато, интенсивно дренируемых долинами рек, балками и оврагами, залегают на значительной глубине от поверхности земли (50-100 м), обычно они пресные гидрокарбонатные кальциевые. С повышенной и высокой 'минерализацией воды заключены в гипсоносных отложениях тортона на Волыно-Подольской возвышенности. Пресные воды в пермских отложениях приурочены преимущественно к верхней части разреза, наиболее промытой и расположенной выше современного уреза речной сети.
б.В аллювиальных и озерных отложениях в долинах крупных рек -Волги, Дона, Днепра, Камы, Вятки, Белой и их притоков формируются обильные грунтовые потоки в мощной толще песчано-гравийных и галечных отложений. Грунтовые воды аллювиальных отложений крупных речных долин с глубиной залегания 1-10 м обычно пресные (до 1 г/л), в малых речных долинах часто солоноватые (до 3 г/л) или соленые (до10 г/л).
в.Грунтовые воды в элювиальных, делювиальных отложениях и в коре выветривания дислоцированных осадочных пород распространены 'в районах Донбасса, Прикарпатья На плато и их склонах в элювиально-делювиальных отложениях и в лёссовых суглинках скапливаются грунтовые воды, которые образуют подвешенные горизонты типа «верховодки». Глубина залегания уровня воды изменяется от нескольких до 20 м и более, минерализация до 1 г/л и редко более.
6. Зона грунтовых вод в мощном покрове лессов и лёссовых пород в зоне недостаточного увлажнения (степь) также неоднородна.
а.На Азово-Черноморской низменности, в Степном Крыму, в пределах Полтавского лессового грунтовые воды приурочены к мощной толще лёссов и лёссовидных суглинков и супесей, залегающих на красно-бурых глинах. Воды часто не имеют сплошного зеркала и залегают на разных глубинах -от 0,5 до 5 м. В районе Сиваша от 20-50 до 80 м на других площадях. В лесостепной зоне преобладают пресные воды, преимущественно гидрокарбонатные. В области открытых степей с недостаточным увлажнением (к югуот линии Котовск- Первомайск - Кировоград - Лозовая) в большинстве случаев воды солоноватые (1-3 г/л) различного химического состава- гидрокарбонатные натриевые, сульфатные натриевые и реже сульфатные кальциевые; пресные воды здесь встречаются лишь по вершинам балок, под степными блюдцами и лиманами, где условия питания талыми водами наиболее благоприятны. Вдоль берегов Черного и Азовского морей и в районе Сивашей минерализация грунтовых вод возрастает до 3-4 г/л, вода преимущественно хлоридная натриевая, что связано с близостью моря, откуда с водной пылью в атмосферу поступает значительное количество солей.
Особое положение занимают площади развития сыртовых глин, где грунтовые воды отсутствуют, а напорные, заключенные в подсыртовых песках, залегают на значительной глубине.
б.Грунтовые воды в лёссах и лёссовидных суглинках и супесях, залегающих на кристаллических породах, развиты на обширной водораздельной площади между Днепром и Южным Бугом в пределах Украинского кристаллического щита. Однако постоянный горизонт грунтовых вод выдерживается лишь на широких водоразделах, где в основании залегают водоупорные глины. На участках, где лёссы залегают на кристаллических или водопроницаемых осадочных породах, они сдренированны, и грунтовые воды приурочены к трещиноватой толще кристаллических пород и их коре выветривания или к осадкам плиоцена. Глубина залегания уровня воды 5-25 м, минерализация 1-3 г/л и более.
7. Зона грунтовых вод морских и аллювиально-делювиальных равнин Прикаспия. Здесь воды содержатся в хвалынских и хазарских песчано-глинистых и аллювиальных, озерных и дельтовых песчано-суглинистых отложениях, залегая близко от поверхности земли (преимущественно 0-5 м на равнинах и 0-25 м на участках с эоловым рельефом). Характерно широкое развитие грунтовых вод с концентрацией хлоридных и сульфатных солей от 3 до 200 г/л. Пресные и солоноватые воды (до 1 и 1-3 г/л) формируются лишь .в виде линз, плавающих на соленых водах отдельных участков в понижениях рельефа (лиманах, межбарханных понижениях и вдоль русел Волги, Урала и их притоков), куда стекают атмосферные осадки и талые воды.
Таким образом, распространение и формирование грунтовых вод на Восточно-Европейской равнине тесно связано с зонами увлажнения и с ландшафтными зонами, которые получили отражение на схеме грунтовых вод.
Наиболее четко широтная зональность грунтовых вод в тесной связи с ландшафтной и климатической зональностью нашла отражение в степени минерализации и химическом составе грунтовых вод. Грунтовые воды питаются преимущественно атмосферными осадками и химический состав их формируется за счет выщелачивания из водоносных пород ионов кальция, магния и хлора. В северных и центральных районах, где выпадает большое количество осадков (до 600 мм и более), а испарение незначительное и горные породы наиболее выщелочены, развивается гидрокарбонатный тип грунтовых вод, причем минерализация воды обычно не превышает 0,5 г/л. Южнее, в зоне лесостепи и главным образом степи, где количество осадков уменьшается до 400 мм в год и породы промываются медленнее, формируются грунтовые воды сульфатного типа с минерализацией 1-3 гул. В южных и юго-восточных районах, в которых выпадает «малое количество осадков (до 240 мм), грунтовые воды преимущественно хлоридные с минерализацией до 10- 24 г/л в Причерноморской низменности и до 150-200 г/л в Прикаспии.
В целом на территории Восточно-Европейской равнины по степени минерализации и преобладающему (эквивалентно) аниону выделяются пять гидрохимических зон грунтовых вод.
Зона ультрапресных гидрокарбонатных вод тундры (совпадающая с почленной тундровой зоной) с минерализацией до 0,2 г/л, с высоким содержанием кремнекислоты и органических веществ.
- Зона пресных гидрокарбонатных кальциевых вод с минерализацией до 0,5 г/л, занимающая широкую полосу в гумидном поясе в условиях избытка влаги.
- Зона пресных и слабосолоноватых (до 3 г/л) гидрокарбонатных, сульфатных и хлоридно-сульфатных вод, приуроченная к степной зоне, где испарение преобладает над осадками (переходный пояс от гумидного к аридному, в условиях которого происходит засоление грунтовых вод).
- Зона пресных и солоноватых (до 10 г/л) сульфатных и хлоридных вод на морском побережье - в Причерноморской и Азовской низменностях и в северной части Прикаспия.
- Зона вод пестрой минерализации (от пресных до рассольных преимущественно хлоридных, реже сульфатных и гидрокарбонатных с минерализацией от 3-10 до 120 г/л и более), распространенных в Прикаспийской низменности, в зоне полупустыни и пустыни (аридный пояс), где испарение в несколько раз превышает 'количество осадков.
- На фоне общей широтной зональности возможны отклонения, создающие микрозональность, связанную с рядом факторов: неоднородностью лито логического состава пород, взаимосвязью с поверхностными водами и глубокими водоносными горизонтами.
Вертикальная зональность
Закономерности зонального размещения артезианских вод наиболее четко выражены вертикальной зональностью в трех проявлениях- гидродинамическом, гидрохимическом и гидротермическом.
Гидродинамическая зональность проявляется в уменьшении с глубиной скорости движения подземных вод и в ухудшении условий водообмена недр с поверхностью земли. При этом принято выделять следующие зоны: 1) верхняя зона свободного (активного) водообмена; 2) средняя зона затрудненного (замедленного) водообмена; 3) нижняя зона весьма затрудненного (весьма замедленного) водообмена.
В общем случае нижняя граница зоны свободного водообмена будет гипсометрически несколько ниже местного базиса эрозии. В пределах Восточно-Европейской платформы редкие возвышенности обычно не превышают 300-350 м абс, а отметки дна древних эрозионных врезов близки к нулю или несколько ниже его. Поэтому местный базис эрозии на большей части территории не будет значительно отличаться, от базиса эрозии, соответствующего здесь уровню периферийных морей. Таким образом, древние и современные эрозионные врезы, обусловливающие интенсивную циркуляцию подземных вод, будут в основном определять нижнюю границу зоны свободного водообмена (соответствующую верхней границе зоны затрудненного водообмена), гипсометрически близкой к отметкам от 0 до 100 м ниже уровня моря. Более глубокое погружение этой границы (до абс. отм. 100-250 м) может быть связано с тектоническими впадинами (Ладожское и Онежское озера) или с зонами тектонических нарушений, а также с морским побережьем.
В тех случаях, когда мульдообразование и строение отдельных частей артезианских бассейнов или наличие возвышенностей на выступах фундамента обеспечивают активную циркуляцию подземных вод под воздействием значительного гидростатического напора, мощность зоны свободного водообмена существенно увеличивается, а ее нижняя граница опускается до абс. отм. - 400-500 м.
Можно предполагать, что глубина периферийных морей (до 500 м-■ Баренцево и Балтийское, до 800 м - Каспийское, до 2000 м - Черное) будет близкой к нижней границе зоны затрудненного водообмена (или к верхней границе зоны весьма затрудненного водообмена), которая в северных артезианских бассейнах залегает примерно на абс. отм. около 1000 м, погружаясь в южном направлении до 1500 м в Харьковской мульде и до 2000 м в Причерноморской впадине
В зону свободного водообмена входят водоносные комплексы верхней части гидрогеологического разреза, относящиеся к различным по возрасту отложениям, развитым в пределах отдельных артезианских бассейнов и кристаллических массивов: почти всюду четвертичные, в Причерноморском бассейне - неогеновые, в Днепровско-Донецком бассейне - палеогеновые и мезозойские, в Средне-Русском баосейне - мезозойские, частично палеозойские и верхнепротерозойские. На Балтийском и Украинском массивах и на Белорусском и Воронежском выступах фундамента - архейские и протерозойские кристаллические породы.К зоне затрудненного водообмена относятся водоносные комплексы частично четвертичные и более древние в Прикаспийском бассейне; палеогеновые и мезозойские в Причерноморском и Польско-Литовском бассейнах; палеозойские в Восточно-Русском и Средне-Русском бассейнах.
Зона весьма затрудненного водообмена включает нижние гидрогеологические этажи (палеозойские и верхнепротерозойские водоносные комплексы) в бассейнах Прибалтийском, Средне-Русском, Восточно-Русском, Днецровско-Донецком.
Для зоны свободного водообмена характерна отчетливо выраженная зависимость положения зеркала грунтовых вод и распределения пьезометрических уровней артезианских вод от современного рельефа.
Вследствие привноса углекислоты с фильтрующимися атмосферными осадками и интенсивной циркуляции подземных вод в зоне свободного водообмена наиболее активно протекают процессы выщелачивания почво-грунтов и горных пород зоны аэрации, а также пород, слагающих водоносные горизонты (комплексы).
В зоне затрудненного водообмена замедляются процессы выщелачивания и растворения горных пород, стабилизируются минерализация и солевой состав подземных вод. Возможно, что в данной зоне проявляется катионный обмен в системе вода - порода.
В условиях зоны весьма затрудненного водообмена, по-видимому, следует предполагать чрезвычайно малые скорости передвижения подземных вод. Вероятно, большее значение для данной зоны имеют вертикальные перемещения подземных вод по тектоническим трещинам под влиянием изостатических сил и уплотнения горных пород, а также перемещения в глубину тяжелых крепких рассолов.
Гидрохимическая зональность в общем случае проявляется в увеличении с глубиной минерализации подземных вод от пресных до рассолов и в изменении их состава - от гидрокарбонатных кальциево-магниевых (реже натриевых) к сульфатным кальциевым водам неглубоких горизонтов (при наличии в геологическом разрезе гипсоносных или пиритизированных пород), а на большей глубине - ,к хлоридным натриевым. В наиболее глубоких частях некоторых бассейнов хлоридные натриевые рассолы переходят в натриево-кальциевые, а местами ниже и в кальциево-натриевые.
По количеству и сочетанию различных зон в вертикальном разрезе платформенного чехла выявляется система гидрохимических поясов. Так, на кристаллических щитах и подземных выступах фундамента на Белорусской и Воронежской антеклизах в толще осадочных пород прослеживается гидрохимический пояс, включающий только одну зону пресных вод (до глубины эрозионного вреза на щитах и до фундамента в области плиты). С погружением фундамента к центру артезианских бассейнов в их разрезе последовательно появляются пояса соленых вод и рассолов с возрастающей по глубине минерализацией.
Сопоставление отдельных гидрохимических зон в гидрогеологическом разрезе платформы показывает малую абсолютную и относительную мощность верхней зоны пресных вод по сравнению с мощной зоной рассолов. На значительной части платформенной области мощность зоны пресных вод обычно менее 50 м, что связано с плохо дренируемыми низменными плоскими равнинами, с широким развитием гипсоносных или огипсованных отложений (триас, пермь, карбон, девон, силур, ордовик), с разгрузкой соленых вод глубоких горизонтов по тектоническим трещинам и древним глубоким эрозионным врезам. На хорошо промытых и интенсивно дренируемых возвышенных участках Силурийского плато в Прибалтике, Подмосковного каменноугольного плато, в мезо-Кайнозойских мульдах Днепровско-Данецкой впадины и восточного склона Токмовского свода, в районах многих возвышенностей Хибинской, Карельской, Вепеовской, Валдайской, Белорусской, Волыно-Подольской, Средне-Русской, Приволжской) мощность зоны пресных вод увеличивается до 200-300 м.
В зону пресных вод входят разновозрастные водоносные комплексы, выходящие на поверхность земли или относительно неглубоко залегающие. Нижняя граница зоны пресных вод в отдельных артезианских бассейнах пересекает водоносные комплексы четвертичных и более древних отложений. Нижняя граница зоны солоноватых и соленых вод также пересекает различные водоносные комплексы, преимущественно палеозойские. К зоне рассолов относятся палеозойские и верхнепротерозойские комплексы нижних гидрогеологических этажей во всех артезианских бассейнах.
Следует указать на некоторую зависимость распределения гидрохимических зон от условий циркуляции подземных вод и водообмена с поверхностью земли. В общей схеме гидрогеологического разреза Восточно-Европейской платформенной области к зоне свободного водообмена приурочены преимущественно пресные и солоноватые воды, к зоне затрудненного водообмена - главным образом соленые воды и слабые рассолы, а к зоне весьма затрудненного водообмена - исключительно рассолы. Вовлечение последних в верхнюю гидродинамическую зону может происходить путем вертикального подъема по тектоническим трещинам и через «гидрогеологические окна» (например, в древних долинах рек Немана, Шелоки, Волги, Камы, Белой и др., в Приильменской впадине, в районах Жигулевских, Кинельских, Саратовских дислокаций и т. п.), а также в процессе вытеснения рассолов по водоносному пласту противодавлением соленых и пресных вод, поступающих от открытых областей питания на возвышенностях (внутренних, периферийных и обрамляющих). Несмотря на переменные знаки эпейрогенических колебаний на протяжении геологической истории Восточно-Европейской платформы, результирующая этих движений и блоковых смещений фундамента обусловила последовательное и глубокое погружение всех синеклиз и сопряженных с ними прогибов, т. е. можно предполагать длительную относительную застойность зоны рассолов в наиболее глубоких частях артезианских бассейнов трещинных вод, чему способствовало наличие региональных водоупоров, сложенных галогенными и глинистыми породами (нижнепермские гипсы и ангидриты, нижнекембрийские и вендские глины и аргиллиты).
Гидротермическая зональность проявляется в закономерном увеличении с глубиной температуры подземных вод в соответствии с региональными изменениями геотермических условий. Являясь аккумуляторами тепла и отличаясь относительно слабой теплопроводностью, подземные воды несколько нивелируют геотермические градиенты и создают своего рода экран на пути эндогенного теплового потока.
В случае подъема по тектоническим трещинам глубоких напорных вод обычно создаются аномалии гидротермические, аналогично гидрохимическим, т. е. температурные аномалии могут указывать на очаги разгрузки подземных вод глубоких горизонтов.
Заключение
Территория Припятско - Днепровского гидрогеологического района изучена в гидрогеологическом отношении в результате выполнения большого объема буровых, съемочных и специальных гидрогеологических работ. По данным бурения водоносность пород охарактеризована на всей территории Украины, причем в Днепровско-Донецкой впадине, глубины некоторых скважин достигали 2500-3500 м.
Устанавливаемая на территории Украины климатическая зональность, а также зональность географических ландшафтов находит свое непосредственное отражение в особенностях распространения и накопления подземных вод.
На севере Украины, физико-географические факторы совместно с геологическими способствуют преобладанию в общем водном балансе процессов инфильтрации над испарением и поверхностным стоком, существуют наиболее благоприятные условия для формирования запасов подземных вод. Здесь имеются такие крупные артезианские бассейны, как Днепровско-Донецкий и Волыно-Подольский, в которых мощность зоны пресных вод достигает 400-700 м.
Из физико-географических факторов, оказывающих влияние на формирование подземных вод Украины, важное место принадлежит гидрографической сети, которая выполняет роль основных естественных дрен подземных вод. Подземное питание играет существенную роль для крупных рек, а также для многих рек Полесья. Здесь подземный сток составляет от 30 до 50% от среднего годового.
Обратный процесс поступления речных вод в горизонты подземных вод наблюдается в сравнительно короткий период весеннего половодья. Пополнение естественных запасов подземных вод за счет речных наиболее характерно для верхних водоносных горизонтов, режим которых в прибрежной зоне находится в тесной связи с режимом речных вод.
Условия питания и дренирования подземных вод отличаются большим разнообразием в зависимости от физико-географических и геологических обстановок. Данные свидетельствуют о наличии питания подземных вод за счет атмосферных осадков на всей площади района, в том числе даже на водораздельных участках, покрытых слабопроницаемыми четвертичными суглинками. Об этом свидетельствует тот факт, что повсеместно независимо от сезонов года максимальные отметки зеркала первых от поверхности горизонтов располагаются в центральных частях водоразделов, откуда они снижаются к долинам, где происходит дренирование подземных вод.
Пополнение запасов происходит почти исключительно за счет инфильтрации жидких атмосферных осадков и талых вод,
Режим подземных вод Украины является неравномерно изученным по площади. Однако и имеющиеся данные свидетельствуют о его большой сложности и многообразии.
Естественный режим грунтовых вод значительно нарушен оросительными системами, разработкой полезных ископаемых.
Также неблагоприятное влияние оказало созданием каскада Днепровских водохранилищ и водоемов на малых реках и водозаборов, а также осушением земель. В этих участках на фоне общих изменений режима все же происходят сезонные колебания уровней и дебитов источников, что свидетельствует о тесной связи режима подземных вод с климатическими условиями текущего года.
При эксплуатации подземных вод в долинах рек или береговых зонах водохранилищ и значительном понижении динамического уровня создаются условия для поступления в каптаж и поверхностных вод. Фильтрация больших количеств воды из каналов и водохранилищ способствует повышению уровня грунтовых вод, что иногда приводит к засолению земель, заболачиванию пониженных участков рельефа и подтоплению.
Список литературы
1. Брэдшоу М. Дж. Современная геология. - Л.: Недра, 1977.
. Гидрогеология СССР. М., «Недра» 1967. Основы гидрогеологии Г.В. Богомолов М., ГИГЛ. 1951.М
. Гидрогеологические исследования, под ред. Грабовникова В.А. М., «Недра» 1993.
. Инженерная геология СССР. В 8-ми томах. Т.1. Русская платформа. М., Изд-во Моск. ун-та, 1978.
5. Малахов І.М. Техногенез у геологічному середовищі. - Кривий Ріг: ОКТАНТ-ПРИНТ, 2003.
6. Мелиоративная гидрогеология Кац Д.М., Шестаков В.М. М., Изд.МГУ.1992.
7. Мищенко В.С. Минерально-сырьевой комплекс Украинской ССР. - К.: Наукова думка, 1987.
. Соловов А.П. Геохимические методы поисков месторождений полезных ископаемых. М., 1985
. Стан природної та техногенної безпеки в Україні в 2001 р. - К.: Чорнобильінтерінформ, 2002.
. Шнюков Е.Ф., Шестопалов В.М. Яковлев Е.А. и др. Экологическая геология Украины. Справочное пособие. - К: Наукова думка, 1993.