HYDROGEOLOGICAL CONDITIONS OF KIEMBAYEV UNDERGROUND WATER DEPOSITS

DOI: https://doi.org/10.23670/IRJ.2022.120.6.095

ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ КИЕМБАЕВСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД

Научная статья

Леонтьева Т.В.*

ORCID: 0000-0003-0224-5960,

Оренбургский государственный университет, Оренбург, Россия

* Корреспондирующий автор (tvleon[at]mail.ru)

Аннотация

В статье представлен анализ основных гидрогеологических подразделений подземных вод, разрабатываемых в условиях полузасушливого климата на территории Киембаевского месторождения подземных вод. Актуальность исследования обусловлена необходимостью оценки подземных вод для хозяйственно-питьевого водоснабжения населения г. Ясный и предприятия ОАО «Оренбургские минералы». Целью исследования дать оценку подземных вод, на основе анализа основных водоносных горизонтов и комплексов. Выявлена взаимосвязь основных водоносных горизонтов с водоносными породами, а также влияние геологического и палеотектонического строения территории на связь подземных вод и кор выветривания. Для защиты подземных вод от загрязнения рекомендуется внедрять новые водохозяйственные технологии.

Ключевые слова: подземные воды, водоносный комплекс, водные ресурсы, поверхностный сток, коры выветривания.

HYDROGEOLOGICAL CONDITIONS OF KIEMBAYEV UNDERGROUND WATER DEPOSITS

Research article

Leontyeva T.V.*

ORCID: 0000-0003-0224-5960,

Orenburg State University, Orenburg, Russia

* Corresponding author (tvleon[at]mail.ru)

Abstract

The article presents an analysis of the main hydrogeological groundwater units, developed in the conditions of semi-arid climate on the territory of the Kiembayev groundwater deposit. The relevance of the study is due to the necessity to assess groundwater for utility and drinking water supply of the city of Yasny and enterprises of OJSC «Orenburgskie mineraly». The purpose of the study is to give an assessment of groundwater, based on the analysis of the main aquifers and complexes. The correlation of the main aquifers with water-bearing deposits and the influence of the geological and paleotectonic territorial structure on the connection of groundwater and residual soil were established. New water aquicultural technologies are recommended for protection of groundwater from pollution.

Keywords: groundwaters, aquifer system, water resources, surface run-off, residual soil.

Гидрогеологические условия Киембаевского месторождения подземных вод сложны и определяются особенностями геологического строения территории. Согласно гидрогеологическому районированию, разработанному ВСЕГИНГЕО на основе структурно-гидрогеологического принципа Ю. М. Василевского, развитого в дальнейшем в работах Н.К. Игнатовича, И.Г. Зайцева, Н.И. Толстихина и др., территория месторождения относится к Таймыро-Тимано-Уральской системе бассейнов кор выветривания пластово-блоковых и пластовых вод [2].

При гидрогеологическом районировании главными признаками послужили типы скоплений подземных вод и динамика последних: напорность и направленность подземного стока. Типы скоплений подземных вод являются производными от степени литификации, тектонической и экзогенной дезинтеграции осадочных пород и от характера трещиноватости магматических и метаморфических пород, отличающихся различными емкостными и фильтрационными свойствами.

Гидрогеологические условия исследуемой территории определяются ее тектоническим строением, литологическим составом пород, климатическими факторами и рельефом земной поверхности. Водоупорный плиоценово-голоценовый горизонт (N₂-Q) прослеживается с северо-запада на юго-восток участка. Представлен, в основном, глинами, с линзами песка, практически безводный.

Основные водоносные горизонты и комплексы

Киембаевское месторождение подземных вод принадлежит к Восточно-Уральской группе бассейнов регионального стока коровых безнапорных и субнапорных вод (см. рисунок 1). Основным площадным развитием пользуется относительно водоносная протерозойско – палеозойская метаморфическая зона (PR-PZ) [1, С. 32]. В подчиненном положении находится относительно водоносная палеозойская интрузивная зона, которая представлена метаморфическими, магматическими, реже терригенными породами, среди которых преобладают гнейсы, сланцы, порфириты, альбитофиры, туфы, туфопесчаники, туффиты, песчаники, гравелиты, конгломераты и алевролиты [3, С. 1982].

Рис.1 ‒ Геологическая карта района работ

Примечание: масштаб 1:100 000

Состав пород изменчив, особенно резко по простиранию; закономерностей в его смене не выявлено. Подземные воды формируются в открытой трещиноватости перечисленных выше образований. Максимальная трещиноватость развита до глубины 70 м, далее до 120 м она постепенно затухает и далее в концентрации подземных вод играют роль только тектонические нарушения [5, С. 74].

Мощность обводненной зоны колеблется от 30 до 70 м, составляя чаще 40‒65 м. Подземные воды вскрываются на глубинах 0‒44 м, устанавливаются на 0‒26 м. Преобладают безнапорные воды. Иногда отмечается слабый напор, не превышающий 18 м. Описанная зона характеризуется неравномерной обводненностью. Дебиты скважин могут достигать 6,2 л/с при понижениях 1‒25м, дебиты родников 0,1‒4,0 л/с. Коэффициенты фильтрации изменяются от 0 до 6,2 м/сут при водопроницаемости 0‒200 м²/сут. Максимальная обводненность свойственна прибортовым участкам долин и зонам тектонических нарушений в интрузивных образованиях, воды которых представляют наибольший интерес для централизованного питьевого водоснабжения населенных пунктов рассматриваемого района [4, С. 92]. Преобладающим развитием в интрузивных образованиях пользуются гидрокарбонатные воды сложного катионного состава с минерализацией 0,1‒0,9 г/дм³. Реже встречаются солоноватые воды с минерализацией до 3,5 г/дм³, характеризующиеся преобладанием сульфатов над хлоридами и гидрокарбонатами. В катионной части этих вод чаще всего встречается кальций, иногда магний. Общая жесткость вод, как правило, не превышает 6 мг-экв./дм³[7, С. 74].

В питании подземных вод преобладает инфильтрация атмосферных осадков, в разгрузке – дренирование реками и родниковый сток [9, С. 128].

Гидрогеологические условия Киембаевского месторождения подземных вод

Воды коры выветривания (MZ)

Мезозойские коры выветривания в районе исследования представлены двумя типами, площадным распространёнными практически повсеместно и линейным приурочены к зонам тектонических нарушений. Коры выветривания представлена в основном глинами, средняя мощность их на участке работ достигает 12 м. Водовмещающие щебенистые отложения нижней ее части имеют незначительную мощность. Относительно водоносная палеозойская интрузивная зона занимает всю территорию участка работ и включает в себя площадь развития пород ультраосновного состава. Серпентинитовый массив, расположенный в юго-западной части участка и имеет субширотное простирание, прорывая метаморфические породы нижнего палеозоя. В пространственном распределении пород массива наблюдается некоторая зональность: в центральной его части развиты слабо серпентинизированные первичные породы, сменяющиеся по направлению к периферии серпентинитами, а затем хлоритизированными и оталькованными серпентинитами. Местами развиты зоны сильно выщелоченных серпентинитов и перидотитов. В этой зоне породы интенсивно трещиноватые, пористые, что благоприятствует накоплению подземных вод. На большей части коренных пород сверху залегают неоген-четвертичные глины различной мощности от 3 до 10,6 м. Мощность водоносной зоны определяется активной трещиноватостью пород и составляет 35‒54м. Обводненность пород участка находится в зависимости от характера и степени их трещиноватости. Главную роль в водоносности пород играет локальная трещиноватость, связанная с тектоническими зонами [5, С. 73]. Дебиты скважин колеблются в пределах от 4,4 л/сек до 5,0 л/сек. Коэффициенты фильтрации варьируют от 0,57 м/сут до 1,6 м/сут. Уклон потока равен 0,002 м, направление его с юго-запада на северо-восток. Глубина залегания вод от 6,5 до 26,6 м [6, С. 246].

Питание водоносного комплекса серпентинитов осуществляется, в основном, за счет атмосферных осадков и частично за счет паводковых вод [10, С. 1002].

По химическому свойству воды серпентинитов отличаются значительным разнообразием. Преобладают воды гидрокарбонатно-хлоридного и хлоридно-сульфатного типа, но встречаются воды гидрокарбонатного и смешанного типа. Минерализация меняется в среднем от 0,13 до 1,3 г/дм³. К относительно водоносной палеозойской зоне относится Киембаевское месторождение подземных вод, состоящее из двух эксплуатирующихся участков (таблица 1).

Таблица 1 – Гидрогеологические параметры Киембаевского месторождения подземных вод

№ п/п	№ скв	Результаты откачки		Расчетные		Параметры скважин						Ve, м3/сут	Qe, м3/сут
		Q, м/сут	S, м	Q, м/сут	S, м	Q, м3/сут	Н, м	Кф, м/сут	ау, м2/сут	r0, м	Rn, м
1	4d	1320	54	500	10,9	500	38	2,5	1,4х104	0,125	8970	763	1380
2	640	432	15,2	350	14,9	350	40	1,29	1,7х104	0,125	9885
3	642	345	11,06	350	15,4	350	40	1,26	-	0,125	10171

В таблице приведены гидрогеологические параметры, полученные в результате полевых работ.

Выводы

Из анализа геолого-гидрогеологических условий на рассматриваемой территории следует, что интрузивные отложения являются перспективными для водоснабжения. В целом гидрогеологические условия Киембаевского месторождения подземных вод можно охарактеризовать вододефицитом. Основной особенностью месторождения является неравномерность водного стока в течение года. Подземные воды приурочены к долинам рек, которые не защищены от поверхностного загрязнения. Сложное тектоническое строение района месторождения подземных вод объясняется не менее сложным палеотектоническим развитием региона, который с палеозоя до конца мезозоя пережил ряд морских трансгрессий. Этим фактом объясняется наличие в осадках региона реликтов морского солевого комплекса, которые являются причиной осолонения речных и подземных вод. В регионе для защиты водных ресурсов от загрязнения и обеспечения населения питьевой водой рекомендуется внедрять новые водохозяйственные технологии.

Конфликт интересов Не указан.

Conflict of Interest None declared.

Список литературы / References

1. Анисимова О.И. Отчет о гидрогеологических работах, проведенных в Орском промышленном районе в 1961-1963 гг. / О.И. Анисимова // Круторожино, 1964, 256 с.
2. Всеволожский В. А. Принципы гидрогеологического районирования платформенных территорий /В. А. Всеволожский // Вестник МГУ. Сер. 4 Геология. 2002 № 6; Кирюхин В. А. Региональная гидрогеология. СПб., 2005
3. Гаев А. Я. Водохозяйственные проблемы маловодных районов Южного Урала и пути их решения / А. Я. Гаев, И. В. Куделина, Т. В. Леонтьева // Университетский комплекс как региональный центр образования, науки и культуры: материалы Всерос. науч.-метод. конф. (с междунар. участием), Оренбург, 26-27 янв. 2022 г. / Оренбург. гос. ун-т; ред. А. В. Пыхтин. - Оренбург: ОГУ,2022. - С. 1981-1985.
4. Куделина, И. В. О водохозяйственных проблемах и необходимости разработки программы природопользования для Оренбургской городской агломерации / И. В. Куделина // Известия вузов Кыргызстана,2018. - № 1. - С. 92-95.
5. Куделина, И. В. О зональности флюидных систем Южного Урала и Предуралья / И. В. Куделина // Международный научно-исследовательский журнал,2020. - № 11 (101), ч. 2, ноябрь. - С. 71-75.
6. Леонтьева, Т.В. Климатические особенности формирования водных ресурсов Восточного Оренбуржья / Т. В. Леонтьева // Наука, новые технологии и инновации Кыргызстана,2019. - № 4. - С. 244-247.
7. Леонтьева, Т.В. О гидрологических особенностях водохозяйственного освоения Восточного Оренбуржья / Т.В. Леонтьева // Наука, новые технологии и инновации Кыргызстана, 2018. - № 2. - С. 73-76.
8. Условия формирования подземных вод Оренбургской области /А.Я. Гаев, И.В. Куделина, Т.В. Леонтьева и др. // Межвуз. сб. науч. тр. Гидрология и карстоведение. Вып. 19. Пермь-Оренбург, 2013. − С. 88-94.
9. Цветкова, Н.В. Аналитический обзор состояния недр территории Оренбургской области / Н.В. Цветкова, А.А. Зацепина. – Оренбург: Компания Вотемиро. - 2015. – 138 с.
10. Черняхов В.Б. Геохимическая характеристика кор выветривания и четвертичных отложений Весеннего медно-колчеданного месторождения / В.Б. Черняхов, И.В. Куделина, М.В. Фатюнина и др. // Университетский комплекс как региональный центр образования, науки и культуры: Мат. ВНМК с междунар. участием. − Оренбург: ОГУ, 2016. − С. 1000-1003.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Anisimova O.I. Otchet o gidrogeologicheskih rabotah, provedennyh v Orskom promyshlennom rajone v 1961-1963 gg. [Report on hydrogeological works carried out in the Orsk industrial district in 1961-1963] / O.I. Anisimova // Krutorozhino, 1964, 256 p. [in Russian]
2. Vsevolozhsky V. A. Principy gidrogeologicheskogo rajonirovanija platformennyh territorij [Principles of hydrogeological zoning of platform territories] / V. A. Vsevolozhsky // Vestnik MGU. Ser. 4 Geologija [Bulletin of Moscow State University. Ser. 4 Geology]. 2002 No. 6; Kiryukhin V. A. Regional Hydrogeology. St. Petersburg, 2005 [in Russian]
3. Gaev, A. Ya. Vodohozjajstvennye problemy malovodnyh rajonov Juzhnogo Urala i puti ih reshenija [Water management problems of low-water areas of the Southern Urals and ways to solve them] / A. Ya. Gaev, I. V. Kudelina, T. V. Leontieva // Universitetskij kompleks kak regional'nyj centr obrazovanija, nauki i kul'tury [The University complex as a regional center of education, science and culture]: materials of the All-Russian Scientific Method. conf. (from the international participation), Orenburg, January 26-27, 2022 / Orenburg. state University; ed. A.V. Pykhtin. - Orenburg: OSU, 2022. - p. 1981-1985. [in Russian]
4. Kudelina, I. V. O vodohozjajstvennyh problemah i neobhodimosti razrabotki programmy prirodopol'zovanija dlja Orenburgskoj gorodskoj aglomeracii [On water management problems and the need to develop a nature management program for the Orenburg urban agglomeration] / I. V. Kudelina // Izvestija vuzov Kyrgyzstana [Izvestia of Universities of Kyrgyzstan], 2018. - No. 1. - pp. 92-95. [in Russian]
5. Kudelina, I. V. O zonal'nosti fljuidnyh sistem Juzhnogo Urala i Predural'ja [On the zonality of fluid systems of the Southern Urals and the Urals] / I. V. Kudelina // Mezhdunarodnyj nauchno-issledovatel'skij zhurnal [International Research Journal], 2020. - № 11 (101), Part 2, November. - pp. 71-75. [in Russian]
6. Leontieva, T.V. Klimaticheskie osobennosti formirovanija vodnyh resursov Vostochnogo Orenburzh'ja [Climatic features of the formation of water resources of the Eastern Orenburg region] / T. V. Leontieva // Nauka, novye tehnologii i innovacii Kyrgyzstana [Science, new technologies and innovations of Kyrgyzstan], 2019. - No. 4. - pp. 244-247. [in Russian]
7. Leontieva, T.V. O gidrologicheskih osobennostjah vodohozjajstvennogo osvoenija Vostochnogo Orenburzh'ja [On hydrological features of water management development of the Eastern Orenburg region] / T.V. Leontieva // Nauka, novye tehnologii i innovacii Kyrgyzstana [Science, new technologies and innovations of Kyrgyzstan], 2018. - No. 2. - pp. 73-76. [in Russian]
8. Uslovija formirovanija podzemnyh vod Orenburgskoj oblasti [Conditions of underground water formation in Orenburg region] / A.Ya. Gaev, I.V. Kudelina, T.V. Leontieva et al. // Mezhvuz. sb. nauch. tr. Gidrologija i karstovedenie [Mezhvuz. sb. nauch. tr. Hydrology and karst studies]. Issue 19. Perm-Orenburg, 2013. − pp. 88-94. [in Russian]
9. Tsvetkova, N.V. Analiticheskij obzor sostojanija nedr territorii Orenburgskoj oblasti [Analytical review of the state of the subsoil of the territory of the Orenburg region] / N.V. Tsvetkova, A.A. Zatsepina. – Orenburg: Votemiro Company. - 2015. – 138 p. [in Russian]
10. Chernyakhov V.B. Geohimicheskaja harakteristika kor vyvetrivanija i chetvertichnyh otlozhenij Vesennego medno-kolchedannogo mestorozhdenija [Geochemical characteristics of the weathering crust and quaternary deposits of the Spring copper-pyrite deposit] / V.B. Chernyakhov, I.V. Kudelina, M.V. Fatyunina et al. // Universitetskij kompleks kak regional'nyj centr obrazovanija, nauki i kul'tury [University complex as a regional center of education, science and culture]: Mat. VNMK with international. participation. − Orenburg: OSU, 2016. − pp. 1000-1003. [in Russian]