Экология и охрана поверхностных и подземных вод от антропогенного воздействия в регионе ЦЧО тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 11.00.11, доктор географических наук в форме науч. докл. Смирнова, Алла Яковлевна

• Смирнова, Алла Яковлевна
• доктор географических наук в форме науч. докл.
• 1997

Заключение диссертации по теме «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов», Смирнова, Алла Яковлевна

Результаты исследования показали, что в области питания подземных вод, расположенной на своде ВКМ, развиты гидрокарбонатные кальциевые и гидрокарбонатно-хлоридные натриевые, или сложного состава воды с минерализацией от 0,6 до 1,1 мг/дм3, используемые в настоящее время для хозяйственно-питьевого водоснабжения и в меньшей степени в лечебных целях.

В области стока, совпадающей со склоновыми частями свода по мере постепенного погружения водоносных горизонтов карбона и девона, эти вода сменяются маломинерализированными сульфатно-хлоридными, хлорид-ными натриевыми, или натриево-кальциевыми. Их минерализация возрастает от 1,8 - 3,0 до 9,0 г/дм3. При этом рост содержания сульфатов в воде более контрастен, чем хлоридов. В основном формируются вода сульфатно-хлоридного натриево-кальциевого класса и подкласса. По мере дальнейшего погружения водоносных горизонтов карбона й девона к краевым частям артезианских бассейнов минерализация воды увеличивается до 35 мг/дм3.

На участках глубокого погружения (примерно >250 м от поверхности) водоносных горизонтов в северо-восточной части области формируются высокоминерализованные рассолы в основном хлоридного натриевого или хлоридного натриево-кальциевого состава с минерализацией 32,3 - 125,7 мг/дм3 и более, сопровождаемые накоплением брома от 100 до 306,4 мг/дм3 и йода от 1 до 6,0 мг/дм3. Минеральная вода слабо газирует азотом и углеводородными газами.

Рассматриваемые минеральные воды, являясь водами артезианских бассейнов, характеризуются в общем теми же закономерностями формирования химического состава, что и воды других артезианских бассейнов. Однако специфическая особенность их образования связана с процессами перетекания вод из вышележащих горизонтов в нижележащие в условиях гидравлической взаимосвязи, как на участках области питания, совпадающей со сводовой частью ВКМ, и его ближайшего обрамления, так и в области стока минеральных вод от области питания к зоне разгрузки, располагающейся в районе дренирования горизонтов реками Дона и Суры, а также на участках гидрогеологических "окон". Последнее активно себя проявляет на водоразделах, что подтверждается анализом соотношения уровней различных напорных горизонтов девона и карбона.

Последовательная смена залегания пластов пород по их простиранию от свода ВКМ к краевым частям, по возрасту от более молодых до более древних в карбоне и девоне, носит ступенчатый характер, что, в свою очередь, создает условия перетекания вод вдоль границ их выклинивания на склонах ВКМ из более молодых в более древние горизонты, гидрохимический режим которых сформировался, возможно, в далекие геологические эпохи.

Миграция химических компонентов, их концентрирование или рассеяние зависит прежде всего от скорости водообмена. При этом движение воды играет немаловажную роль в процессе формирования группы вод без "специфических" компонентов и свойств маломинеральных (2-10 г/дм3), сульфатно-хлоридных натриево-кальциевых широко распространенных на склонах ВКМ с повышенными абсолютными отметками в отложениях девона и вскрытых группой скважин в трещиноватой зоне докембрия. В гидродинамическом отношении эти участки находятся на уровне переходных к полузакрытым структурам. Здесь, судя по минерализации, заметно влияние инфильтрационных вод. Активный водообмен обеспечивается дренированием речными системами водоносных горизонтов девона.

В северо-восточной и восточной части Воронежской области на участках глубокого погружения водоносных горизонтов карбона и девона (п. Елань-Коленовский, Борисоглебск, оз. Ильмень, с. Белая Горка) формируются полузакрытые структуры с замедленным водообменом , что обеспечивает сохранение в водоносных горизонтах хорошо растворимых соединений хлоридов, бромидов, создает условия для жизнедеятельности сульфатре-дуцирующим бактериям, обеспечивающим восстановление сульфатов до сероводорода. Эти структуры либо сохранили остатки седиментационных вод, которые в последующие геологические эпохи геохимически видоизменяются или, в условиях возможного влияния инфильтрационных вод, разбавляются водами с меньшей минерализацией. В результате разбавления минерализация минеральных вод уменьшается. Вода становится среднеминеральной (например, источник "Белая Горка"). Из аналитических расчетов предполагается, что разбавление седиментационных вод инфильтрационными составляет примерно 40-60 %.

Территориальный анализ гидрогеологических условий исследуемой области свидетельствует о том, что среди минеральных вод широко распространены воды инфильтрационного генезиса, размещенные на высоких отметках ВКМ. Постепенно вдоль погруженных склонов массива они смешиваются с седиментационными водами и преобразуются в воды смешенного генезиса.

Геотермические условия формирования минеральных вод не отличаются разнообразием. Залегая на глубине от 60 до 900 м, температура воды колеблется от 11 до 18°С. В целом минеральные воды характеризуются низкими температурами (менее 20°С) и относятся к классу холодных. Температура воды подвержена колебаниям в области питания, на участках распространения пресных гидрокарбонатно-хлоридных натриевых вод, где водоносные горизонты залегают ближе всего к земной поверхности. Здесь годовая амплитуда колебания температуры достигает 7 -8°С. По мере погружения водоносных горизонтов к северо-востоку и востоку их температура стабилизируется, повышаясь до 18°С (оз. Ильмень) и подчиняется закону геотермического градиента.

5.2. Региональные закономерности минеральных вод и их пространственное размещение. Закономерности распространения основных бальнеологических групп минеральных вод показаны на схематической карте минеральных вод Воронежской области. Составленная карта характеризует распространение минеральных вод различного состава и генезиса, залегающих на различных глубинах На карте не показаны грунтовые воды, образование и распространение которых связано с климатическими, почвенно-ландшафтными, геоморфологическими, геологическими и другими факторами.

Представленная карта минеральных вод построена впервые для Воронежской области. Она освещает широкий круг вопросов формирования, и закономерности распространения минеральных вод, а также дает характеристику химического состава и ресурсов месторождений. Она показывает условия распространения различных химических типов минеральных вод, выделенных по комплексу основных признаков, определяющих их состав и лечебную ценность (ионный состав, минерализация, терапевтически активные компоненты).

Представленная карта является одновременно гидрогеохимической и бальнеологической картой Воронежской области.

Геохимические закономерности распространения минеральных вод показаны путем выделения гидроминеральных (гидрогеохимических) зон с основными типами месторождений и участков. Под гидроминеральной зоной понимается территория, характеризующаяся однотипностью химического состава и единством процессов образования минеральных вод. На карте показано пять гидроминеральных зон: '.

1. Зона условно минеральных вод группы гидрокарбонатно-хлоридного или хлоридно-гидрокарбонатного класса кальциево-натриевого или натриево-кальциевого подкласса с минерализацией 0,6 - 1,0 мг/дм3. Это слабощелочные холодные воды с невысоким содержанием органического вещества, сходные с бальнеологической группой вод без "специфических" компонентов и свойств, и отличающиеся только величиной минерализации и химическим классом. Представителем гидроминеральной зоны является вода "Клиническая", вскрытая скважиной на территории поликлиники № 2 г. Воронежа. Экспериментальными исследованиями сотрудников Воронежской медицинской академии и Воронежского государственного университета (Фурман И. Я., 1974 г. ) показано успешное ее применение при лечении урологических заболеваний. Минеральные воды обнаружены в песчано-глинистых отложениях среднего и верхнего девона на глубине от 76,2 до 164 м. при абсолютных отметках 13,79 - (-62,18). По химическому составу рассматриваемой воды найден ее близкий аналог - воды минеральных источников "Березовская" и "Ессентуки". Бальнеологическим заключением центрального научно-исследовательского института курортологии и физиотерапии "Клнничвокля" оода рскомспдустел как лсчсбио-сголовая ДЯЯ Лечения хронических желудочных и урологических заболеваний.

2. Зона вод без "специфических" компонентов и свойств сульфатно-хлоридного или хлоридно-сульфатного класса и, преимущественно, кальциевого или натриево-кальциевого подкласса с минерализацией от 1,0 до 10,0 мг/дм3. Представителями минеральных вод являются широко известные минеральные воды "Икорецкая" и "Углянческая". Вода "Икорецкая" эксплуатируется скважиной на территории санатория им.Цюрупы близ села Средний Икорец Лискинского района. Воды циркулируют в песчаниках старооскольского горизонта среднего девона, вскрыты на глубине 68,8 - 86,0 м, и в трещиноватых архейско-протерозойских кристаллических породах коры выветрноапия фундамента на глубине 90 -122 м. Воды с пъезомегрическим напором 67,3 м над кровлей горизонта вскрываются скважиной с удельным дебитом 0,26 л/с. По результатам анализов вод, проведенных конторой "Геокаптаж Минвод" (г. Москва), следует, что воды слабощелочные с минерализацией 1,89 - 2,3 мг/дм3, класса - сульфатно-хлоридные натриево-кальциевые. В воде присутствует фтор - 0,2-1,0 мг/дм3, бром 2,3-1,0 мг/дм3. Тяжелые металлы - железо, марганец, кобальт и цинк, литий не обнаружены. Имеется стронций.

Бальнеологическим заключением ЦНИИКиФ Икорецкая вода рекомендуется для употребления как лечебно-столовая для лечения хронических заболеваний желудочно-кишечного тракта.

Минеральная вода "Углянческая" приурочена к мосоловским песчаникам среднего девона и к трещиноватой зоне докембрийских кристаллических пород фундамента. Эти воды напорные, вскрываются скважинами на глубине 247,4 - 307,0 м на территории санатория "Углянец", Воды слабощелочные, с минерализацией 3,2 мг/дм3, по химическому типу - сульфатно-хлоридные смешанного катионного состава. В воде в малых концентрациях имеется бром (4 мг/дм3), фтор (0^7 мг/дм3), литий (0,1 мг/дм3), стронций (5 мг/дм3). Вода очень жесткая (24 моль/л), Присутствует кремневая (6,6 мг/дм3) и борная (25 мг/дм3) кислоты. Углянческая вода рекомендуется для лечения заболеваний, связанных с обменом веществ и желудочно-кишечного тракта.

3. Зона бромистых вод хлоридного класса натриевого или кальциевого подкласса с минерализацией от 10 до 50 г/дм3. Представителем является минеральная вода "Белая Горка". Из скважины осуществляется ее самоизлив с высотой 2,4 м выше земной поверхности. Пьезометрический уровень устанавливается на абс. отм. 72 м, а величина напора изменяется от 150 до 160 м. Общий дебит скважины составил 108 м3/сут.