Распространение подземных вод на территории Украины

Содержание

Вступление

1. Физико-географическое описание региона.

2. Инженерно-геологическое строение региона

3. Гидрогеологическое описание региона

3.1. Припятско-Днепровский регион

3.2. Днепровский регион

4. Характеристика водоносных горизонтов

5. Закономерности распространения и формирования.+

Заключение

Список литературы 

Вступление

Распространение подземных  вод на территории Украины обусловлено  геологическим строением и историей естественного развития разных ее частей, представляющих собой обособленные гидрогеологические регионы, отличные друг от друга по условиям залегания, составу и возрасту слагающих их образований и по совокупности основных природных факторов, которые определяют закономерности формирования, состав и условия эксплуатации подземных вод.

По геоструктурным признакам  в пределах Украины выделены гидрогеологические районы различных порядков. Самыми мелкими таксономическими единицами являются районы четвертого порядка; они выделяются по гидрогеологическим признакам, главными среди которых являются распространение водоносных горизонтов, их водообильность, а также качество вод и возможность их использования для целей водоснабжения и орошения.

Общие закономерности изменения  химического состава грунтовых  вод нарушаются на отдельных участках, находящихся в особых естественных условиях. Нехарактерные по типу и минерализации воды формируются в местах, резко отличающихся от остальной площади по мощности и литологическому составу выходящих на поверхность отложений, в результате чего ухудшаются или улучшаются условия питания. Азональные воды формируются также на участках неглубокого залегания соленосных отложений и разгрузки глубоких горизонтов. Примером такого горизонта, является район купольных структур Припятско-Днепровского авлакогена.

1. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ РЕГИОНА

Большую часть  территории региона занимают Полесская  и Приднепровская низменности с плоской или пологоволнистой поверхностью, слабо наклоненной к долине Днепра и в южном направлении. Для Полесья характерно широкое распространение дюнного рельефа. Преобладают абсолютные высоты 110—180 м, в долине Днепра они снижаются до 60—90 м.

Гидрографическая  сеть относится преимущественно  к бассейну Днепра (Десна, Припять, Псел и др.), а также Сев. Донца и Зап. Буга. Главным источником питания рек являются талые воды (60—80% стока), на долю дождевых и грунтовых вод приходится по 10—20%. Для рек характерны высокие, по кратковременные весенние половодья и низкие летне-осенне-зимние меженные уровни. Речные долины широкие (долина Днепра в районе Киева достигает 125 км) и слабоврезанные, с пологими склонами. В Полесье широко развиты озера и болота. Среди обширных болот преобладают низинные, травяные, местами переходящие о заливные луга.

Климат региона  умеренно континентальный с преобладанием  влажных западных ветров и возрастанием континентальности к юго-востоку. Среднегодовая температура воздуха на северо-западе 6—7°, на юго-востоке 8—9°. Количество осадков соответственно 600 и 400 мм, высота снежного покрова 0,4 и 0,1 м, глубина промерзания почв 1,25 и 1,50 м. Район Полесья (севернее линии Житомир—Киев—Конотоп) относится к зоне смешанных лесов, произрастающих на дерново-подзолистых и торфяно-болотных почвах. В расположенной южнее (до линии Кременчуг— Полтава—Харьков) зоне лесостепи чередуются участки широколиственных лесов с серыми лесными почвами и участки безлесные, почти полиостью распаханные, где развиты выщелоченные черноземы. В южной части региона, являющейся зоной сплошного сельскохозяйственного освоения, на тяжелых лессово-суглинистых породах в условиях засушливого климата сформировались черноземы мощные и средней мощности. По балкам и берегам рек изредка встречаются дубравы.

2. ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ  СТРОЕНИЕ РЕГИОНА

 Регион представляет собой крупную сложно построенную отрицательную структуру, унаследованно развивающуюся с начала девона. Она состоит из собственно Дненровско-Донецкой и продолжающей ее Припятской впадине, выполненных мощной толщей (до 5— 6 км) осадочных образований. Среди них можно выделить породы герцинского, киммерийско-альпийского и верхнеальпийского структурных этажей.

Герцинский  структурный этаж образован различными по генезису и составу породами, принадлежащими галогенной (средний — поздний девой), угленосной (ранний — средний карбон), терригенной пестро-цветной (поздний карбон), галогенно-карбонатной (ранняя пермь) и терригенной красноцветной (поздняя пермь — ранняя юра) формациям.

Под влиянием высокого гравитационного давления в осевой части впадины и неоднократных  тектонических воздействий во время  последних фаз герцинского и особенно альпийского тектогенеза соль вытеснялась в области, ослабленные разломами. В результате этого процесса, вдоль Роменско - Шебелинского и Полтавского разломов, ограничивающих наиболее погруженную часть впадины, возникли две линейно-вытянутые зоны брахискладок с соляными штоками в ядрах. Часть этих штоков прорывает своды структур, достигая дневной поверхности (районы Ромсп, Исачек и др.), другая часть — только приподнимает сводовые части структур. Штоки в плане имеют форму вытянутых в северо-западном направлении эллипсов размером до 120 км² мощностью более 3000 м. Как правило, они сопровождаются зоной тектонических брекчий (шириной до 180—300 м), состоящей из обломков и глыб-ангидритов, диабазов, туфов и др. Галогенные породы обладают легкой размываемостью и подвержены карстообразованпю. Водообильность пород формации незначительна. Воды приурочены к рыхлым и трещиноватым песчаникам и алевролитам, напорные, высокоминерализованные, термальные, по химическому составу хлоридно-кальциево-натриевые, с повышенным содержанием йода, брома и других микрокомпонентов.

Киммерийско-альпийский структурный этаж. Верхнюю часть этого структурного этажа, принадлежащие мергельно-меловой (поздний мел) и терригенной сероцветной (палеоген—неоген) формациям. Средне- и верхнеюрские породы эффузивно - терригениой формации и отложения терригенной сероцветной формации мелового возраста залегают обычно на значительной.

Породы мергельно-меловой формации позднемелового возраста выходят на дневную поверхность в междуречьях Десны, Ворсклы, Сев. Донца, Орели и их притоков. Они представлены мелом, мелоподобными мергелями, реже известняками и лишь верхние горизонты — опоковидными песчаниками. Общая мощность отложений 500—600 м и более. Физико-механические свойства мела,   слагающего верхнюю, выветрелую часть карбонатной толщи на глубине 35—50 м характеризуются следующими средними значениями основных показателей: предел текучести 38%; предел раскатывания 24%; число пластичности 14; плотность 2,7 г/см³; объемная масса влажной породы 1,87 г/см⁸; объемная масса скелета 1,42 г/см³; коэффициент пористости 0,9; естественная влажность 31,2%; угол внутреннего трения 27°; сцепление 0.76М0⁵ Па (Харьков, 30 определений). Наиболее обводнены породы в верхней трещиноватой зоне до глубины 100—150 м. В центральной части впадины по мере погружения пород водообильность резко снижается. Воды пресные, гидрокарбонатиые кальциевые. С глубиной отмечается увеличение минерализации и изменение солевого состава.

Терригениая сероцветиая формация палеогена — раннего миоцена объединяет весьма пестрые по составу и условиям формирования отложения суммарной мощностью до 560 м, которые трансгрессивно (на контакте присутствуют галечпики и конгломераты) залегают на размытой поверхности мезозойских пород. По периферии впадины и в районе соляно-купольных структур породы формации обнажаются в долинах рек, по балкам и оврагам; в осевой части впадины они скрыты под мощным покровом неогеновых и четвертичных осадков. Нижняя пасть разреза (палеоцен, сумский ярус) сложена опоками, песчаниками, алевритами, песками, алевритовыми и песчаными глинами, залегающими на глубине от 40 до 250 м и обнажающимися только в долине р. Псела (окрестности г. Сумы). Мощность отложений колеблется от 10 до ПО м. Выше залегает толща преимущественно песчаных отложений эоцена (каневский, бучакский ярусы) и олигоцена (харьковский ярус). Исключение составляет киевский ярус эоцена, представленный .глинами и мергелями с прослоями песков и опоковидных песчаников. Пески кварцевые, в различной степени глауконитовые и глинистые. В основании каждого яруса часто встречается базальный горизонт, но в целом для всей толщи эоцена характерно постепенное увеличение крупности песков снизу вверх по разрезу. В Каневском ярусе преобладают тонко- и мелкозернистые глинистые пески, для киевского характерны среднезернистые пески. Одновременно уменьшается содержание глауконита от 15 до 2%. Для каневских и особенно для киевских песков характерна значительная примесь фосфоритовых стяжений, концентрирующихся в базальном слое. Пески харьковского яруса преимущественно мелкозернистые, глинистые и алевритовые, глауконитово-кварцевые.

Пески эоцен -олигоцена имеют довольно близкие  характеристики основных показателей физических свойств: плотность 2,64—2,67 г/см³; •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—31^е; 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.