Распространение подземных вод на территории Украины

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- 10^е—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

3.1. 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.