Распространение подземных вод на территории Украины

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.

На условия формирования и режим подземных вод значительное влияние оказывает гидротехническое и водно-хозяйственное строительство. На орошаемых массивах засушливой зоны республики создаются специфические гидрогеологические условия. Фильтрация из водохранилищ и сети оросительных каналов вызвала существенные изменения условий питания, циркуляции и разгрузки подземных вод, обусловила на огромных площадях,  повышение их уровней и образование водоносных горизонтов в ранее не обводненных пластах. В ряде случаев при этом происходит увеличение минерализации подземных 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.

2. Гидрогеология СССР. М., «Недра» 1967. 
Основы гидрогеологии Г.В. Богомолов М., ГИГЛ. 1951.М

3. Гидрогеологические исследования, под ред. Грабовникова В.А. М., «Недра» 1993.

4. 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.

8. Соловов А.П. Геохимические методы поисков месторождений полезных ископаемых. М., 1985 
9. Стан природної та техногенної безпеки в Україні в 2001 р. – К.: Чор-

нобильінтерінформ, 2002.

10. Шнюков Е.Ф., Шестопалов В.М. Яковлев Е.А. и др. Экологическая

геология Украины. Справочное пособие. – К: Наукова думка, 1993.