К ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКОЙ ХАРАКТЕРИСТИКЕ СТЕПНОЙ ЧАСТИ ОРЕНБУРЖЬЯ

 

Два крупных региона – Восточно-Европейская платформа и Уральская горно-складчатая система определяют не только особенности геолого-тектонического строения Оренбургского края, но и гидрогеологических условий. Степные территории располагаются в западной части Оренбуржья, в пределах Восточно-Европейской равнины, где подземные воды формируются в мощной осадочной толще. Воды поровые и порово-пластовые, реже трещино-пластовые, безнапорные в области питания и слабонапорные в области транзита и разгрузки [2]. Условия формирования подземных вод ухудшаются с северо-запада на юг и юго-восток, отражая общую зональность природных условий территорий, связанную с уменьшением количества атмосферных осадков, ростом испаряемости и снижением коэффициента увлажнения, уменьшением расчлененности рельефа и др. На Восточно-Европейской равнине, в основном, развиты аллювиальный водоносный горизонт (аQ), приуроченный к долинам рек в бассейнах Урала и Самары, и сменяющие друг друга с севера на юг верхнепермский (Р2), триасовый (Т) и юрско-меловой (J-К) водоносные комплексы, протягивающиеся в субширотном направлении.
Аллювиальный горизонт в долинах рек (Бугуруслан, Мочегай, Садак, Савруша, М. и Б. Кинель, Кутулук, Боровка, Бузулук, М. и Б. Уран и др. в бассейне Самары, Илек, Кинделя, Иртек, Чаган и др. в бассейне Урала) представлен песками и песчано-гравийно-галечными отложениями, перекрытыми маломощными супесями и суглинками. Разрез отличается невыдержанностью за счет линз и глинистых прослоев. В пойменных частях водовмещающие породы характеризуются песчано-гравийным и галечниковым составом; мощность их обычно 4-15 м. Они подстилаются породами плиоцена (N2), триаса (Т) и верхней перми (Р2). Воды относятся к грунтовым, с невысокой естественной защищенностью от загрязнения. Глубина их залегания в пойменных частях составляет 0,5-3 м, а на надпойменных террасах увеличивается до 12 м и более. Ширина пойм, включая высокие, составляет 0,2-1,0 км, надпойменных террас – до 1,5-1,8 км.
Водообильность аллювия обычно высокая; дебиты скважин составляют 1,5-3,8 л/с и до 7,0-9,0 л/с, удельные дебиты – 1,8-6,7 л/с. Качество вод разнообразное, преобладают мягкие и умеренно жесткие воды гидрокарбонатного натриево-кальциевого типа с минерализацией 0,5-0,9 г/дм3 и жесткостью от 2 до 10 мг-экв/дм3. Питание аллювиальных вод осуществляется за счет инфильтрации из рек, притока подземных вод с водосборной площади, паводковых вод и атмосферных осадков.
К примеру, в долине рр. Тирис и Бактак аллювиальный горизонт представлен в верхней части запесоченными суглинками, в нижней – песками, в основании слоя – гравелистыми песками и песчанно-гравийно-галечниками. Мощность песков и гравийно-галечниковых отложений 3-9 м, водосодержащих суглинков – до 3,5-4,0 м, общая мощность аллювиального водоносного горизонта 6-12 м. Воды грунтового типа, местами отмечен слабый напор 0,2-0,4 м, достигающий в песках 1,8 м. По данным режимных наблюдений годовая амплитуда колебаний УГВ в аллювии составляет 0,8-1,7 м в зависимости от расстояния до рек, на удаленных участках на 0,5-0,7 км амплитуда колебаний незначительна (0,6-1,2 м). Режим УГВ корреспондирует колебаниям горизонта воды в реке с запаздыванием до 1 месяца, наивысшее положение грунтовых вод приходится на весну (апрель-май).    
В бассейне р. Самара аллювиальные отложения, слагающие пойму, I и II надпойменные террасы, характеризуются преимущественно гравийно-песчаным составом с примесью мелкого галечника. Мощность аллювия изменчива, на участках переуглубления долин достигает 13-30 м (р.ц. Новосергиевка; р. Ток в районе р.ц. Грачевка), обычно же составляет 9,0-17,5 м, что подтверждает разведка подземных вод для водоснабжения с. Николаевка, г. Бузулук, г. Сорочинск и др. Коэффициент фильтрации (Кф) преимущественно 45-160 м/сут., реже до 190 м/сут. Начальная производительность скважин 15-20 л/с, но в процессе эксплуатации снижается за счет их пескования (р.ц. Грачевка). Минерализация преимущественно 0,5-0,9 г/дм3, реже до 1,0-1,3 г/дм3. В подземных водах периодически повышается содержание железа (до 0,5-1,5 мг/дм3). Из аллювиальных месторождений подземных вод в бассейне Самары разведаны Самарское в 7 км от Бузулука с запасами 127 тыс. м3/сут.; Николаевское на левом берегу р. Самары – (16 тыс. м3), Грачевское на р. Ток – (8 тыс. м3/сут.). Многолетний (1977-2000 гг.) контроль в процессе эксплуатации последнего показал, что общая минерализация, как правило, 0,6-0,9 г/дм3, но в отдельных скважинах периодически достигает 1,05-1,37 г/дм3 за счет роста сульфатов (до 0,58 г/дм3), жесткости до 8,4 мг-экв/дм3; содержание железа на станции II подъема (где смешиваются воды из всех скважин) достигало 0,4-0,96 мг/дм3. Повышение концентрации Fe, Mn в водах аллювия объясняется высоким фоновым их количеством в континентальных толщах верхней перми и триаса, откуда происходит миграция железа и марганца в аллювиальный водоносный горизонт. В наиболее неблагополучном положении находится г. Бузулук, поселки в Курманаевском, Первомайском, Тоцком, Бузулукском и др. районах.
Юрско-меловой водоносный комплекс (J-К) развит в западной и южной частях Оренбуржья. Водовмещающие породы мощностью 15-75 м представлены песками, песчаниками, аргиллитами и мергелями. Глубина залегания их меняется от 0 до 190 м, возрастает к югу и в днищах мульд, где водоносный комплекс перекрыт глинами олигоцена и плиоцена; подстилается он красноцветами триаса и перми. Воды, как правило, напорные с величиной напора до 120-190 м. Пьезометрический уровень устанавливается близко к дневной поверхности на глубине 0-11 м. Водообильность низкая, производительность скважин не превышает 2-5 л/с, при удельном дебите 0,05-0,3 л/с. Минерализация подземных вод пестрая от 0,1 до 0,8 г/дм3, местами до 1,0 г/дм3, гидрокарбонатно-сульфатного типа; жесткость меняется от 2 до 11 мг-экв/дм3. Питание водоносного горизонта осуществляется за счет инфильтрации атмосферных осадков на площадях, где его породы выходят на дневную поверхность и перетока из нижележащих горизонтов. Запасы питьевых вод (1,0-3,1 тыс. м3/сут.) разведаны на Шаповаловском, Шекуновском, Новоуспенском, Люсьинском II, Цвилингском и более крупном Первомайском (17,6 тыс. м3 /сут.) месторождениях. Наблюдения в 1987-1996 гг. на Люсьинском месторождении подтвердили устойчивость химического состава, соответствующего питьевым нормам, исключая железо, содержание которого переодически достигало 0,5-0,7 мг/дм3. Водоносный комплекс (J-К) используется для водоснабжения отдельных ферм, хозяйств, предприятий, небольших поселков.
Триасовый водоносный комплекс (Т) распространен в междуречье Урала и Илека по левобережью р. Самара, в долине р. Чагана. На водоразделе Урала и Илека отложения триаса залегают под четвертичными, а на юго-западе под юрскими отложениями. Представлены они пестроцветными песчано-глинистыми породами, водовмещающими являются пески, песчаники, песчано-гравийные отложения. Мощность водосодержащих слоев изменяется от 5 до 15 м и более. Толща (Т) представляет единый гидравлически связанный комплекс водоносных слоев общей мощностью 120-200 м, с напорами от 10 до 80 м. Водообильность различная, в основном невысокая (удельный дебит скважин 0,06-0,25 л/с). Воды, как правило, пресные, с минерализацией до 1 г/дм3, химический состав гидрокарбонатный, сульфатный; общая жесткость – 3-8 мг-экв/дм3. Воды с минерализацией 1,5 г/дм3 и более встречаются в долине р. Донгуз, состав их хлоридно-гидрокарбонатный магниево-кальциевый. На левобережье р. Чаган глубина залегания подземных вод триасового комплекса меняется от 4 до 150 м, статические уровни колеблются от 5 до 120 м, а иногда наблюдается самоизлив. Суммарная мощность водоносных прослоев составляет 40-195 м, величина напора 7-90 м. Производительность скважин равна 1-3 л/с. Для этого района характерна низкая жесткость 0,3-2 мг-экв/дм3 и гидрокарбонатно-натриевый тип воды.
Верхнепермский водоносный комплекс развит а в северо-западной и центральной частях Восточно-Европейской равнины Оренбуржья, имеет преобладающее распространение и включает татарский (P2t) и казанский (P2kz) водоносные горизонты. В пределах Волго-Камского артезианского бассейна он занимает площадь около 30 тыс. км2, а ресурсы подземных вод оцениваются в 2025 тыс. м3 /сут. (38,7% прогнозных ресурсов подземных вод области) [2]. На них базируется водоснабжение гг. Бугуруслан, Абдулино, р/ц Плешаново, Октябрьский, более 400 сельских населенных пунктов. Каждый горизонт состоит из 4-10 водоносных слоев, гидравлически взаимосвязанных друг с другом. Мощность их колеблется от 7-11 до 70 м, водовмещающими породами являются красноцветные песчаники, алевролиты с прослоями известняков и мергелей (P2t). Среди отложений казанского водоносного комплекса преобладают трещиноватые известняки и песчаники, а также доломиты, мергели, алевролиты. Воды напорно-безнапорные в зависимости от литологического разреза и наличия слабопроницаемых слоев; статический уровень устанавливается на глубинах от 1-3 до 40-50 м. Коэффициент фильтрации пород татарского водоносного горизонта преимущественно 1,3-5,6 м/сут., фоновая водопроводимость 40-50 м2/сут. Казанский горизонт имеет пеструю обводненность, что объясняется различным литологическим составом, неоднородной трещиноватостью и обводненностью; удельные дебиты скважин колеблются от 0,15 до 2,5 л/с, коэффициенты фильтрации 1,6-11,3 м/сут. Наиболее обводнены известняки в северной и северо-западной части Оренбуржья, где воды отличаются устойчиво низкой минерализацией (0,3-0,6 г/л) и хорошим качеством.
Как показал анализ химического состава этих вод, тип их минерализации связан с величиной сухого остатка. При минерализации 0,3-0,5 г/л воды относятся к гидрокарбонатным или гидрокарбонатно-сульфатным, из катионов преобладает кальций, а при наличии доломитов – магний. При величине сухого остатка 0,6-0,9 г/л тип воды, как правило, сульфатно-гидрокарбонатный кальциево-магниевый; при минерализации 1,0-1,5 г/л – сульфатный натриево-кальциевый, при 1,6-2,5 г/л – сульфатно-хлоридный натриево-магниевый.
Результаты изучения роли сульфатов в формировании химического состава подземных вод в комплексе Р2 [1] показали, что коэффициент корреляции между величиной сухого остатка и ионом SО2-4 составляет 0,70. Это свидетельствует о главенствующей роли сульфатов в динамике химизма данного водоносного комплекса из-за наличия гипсов, ангидритов, как в виде прослоев, так и примесей или включений, количество которых возрастает с глубиной. Именно из-за этого, до глубины 50-80 м, преобладают пресные воды с сухим остатком 0,3-0,8 г/л, а в более глубоких слоях минерализация резко растет до 1,5-2,5 г/л.
Статистический анализ основных гидродинамических параметров (мощность горизонта m, Кф, Кm, напор h) позволил оценить их изменчивость и определить правомерность использования средних значений в расчетах. В гидрогеологических определениях следует учитывать особенность изменения фильтрационных свойств верхнепермских отложений, заключающуюся в закономерном их уменьшении по мере углубления, исключая редкие зоны тектонических нарушений. Если принять водопроницаемость верхней 40 метровой толщи (Р2) за 1,0, то в интервале 40-80 м она примерно составит 0,6-0,7, а на глубинах 80-120 м – 0,1-0,2, что требует дифференцированного подхода. Результаты изучения нескольких разведанных месторождений (Бактакское, Радовское, Плешановское и др.) показали существенную неоднородность гидродинамических показателей, о чем свидетельствуют высокие значения их коэффициента вариации V=40-83%, иногда превышающем 120%. При подобной неоднородности использование в гидрогеологических расчетах средних показателей может привести к значительным просчетам и ошибкам.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Сквалецкий Е.Н., Паршин Н.П. К характеристике верхнепермского водоносного комплекса в Оренбуржье // Труды Оренбургского отдела РИА. Вып. 2. – Оренбург: Изд-во ОРО РИА, 2002. – С. 99-104.
2. Шевцова Л.Ф., Булгаков А.В. Прогнозные эксплуатационные ресурсы подземных вод и обеспеченность ими народного хозяйства Оренбургской области // Водные ресурсы, геологическая среда и полезные ископаемые Южного Урала. – Оренбург: Изд-во ОГУ, 2000. – С. 35-40.

Е.Н. Сквалецкий, Н.П. Паршин


Для того чтобы оставить комментарий вы должны авторизоваться на сайте! Вы также можете воспользоваться своим аккаунтом вКонтакте для входа!