CC BY
20УДК 528:556.3:502(470.1/.6)
В. В. ПЕТРОВ (ВСЕГЕИ), А. А. СЕМЕНЧУК (АО «Северо-Западное ПГО») Эколого-гидрогеохимические условия Северо-Двинского бассейна подземных вод
Создана объемная цифровая гидрогеохимическая модель территории, учитывающая общую гидрогеохимическую зональность чехла бассейна и влияние природных и техногенных факторов на качество подземных вод питьевого назначения. Предложено объяснение происхождения рассолов рифейского водоносного комплекса. Показаны основные области разгрузки глубокозалегающих водоносных горизонтов. Отражено распространение пресных подземных вод, содержащих природные компоненты-загрязнители. Выделены участки антропогенного загрязнения.
Ключевые слова: цифровая гидрогеохимическая модель, гидрогеохимическая зональность, качество подземных вод, природные компоненты-загрязнители, антропогенное загрязнение.
V. V. PETROV (VSEGEI), A. A. SEMENCHUK (JSC «North-West PGA»)
Ecological-hydrogeochemical conditions of the North-Dvina basin groundwater
A 3D digital hydrogeochemical model of the territory has been created. It considers the total hydrogeochemical zoning of the basin and the impact of natural and anthropogenic factors on the quality of groundwater for drinking purposes. An explanation of the origin of brines of the Riphean aquiferous complex is proposed. The main areas of discharge of deep-lying aquifers are shown. The distribution of fresh containing natural contaminants groundwater and territories with the presence of anthropogenic pollution in some areas is reflected.
Keywords: 3D digital hydrogeochemical model, hydrogeochemical zoning, the quality of groundwater, natural contaminants, anthropogenic pollution.
Работы по оценке эколого-гидрогеохимических условий Северо-Двинского бассейна подземных вод выполнены по договору подряда ВСЕГЕИ с ОАО «ПКГЭ» в процессе создания гидрогеологической карты Северо-Двинского артезианского бассейна масштаба 1 : 1 000 000» (отв. исполнитель Г. Ю. Воронюк). Такого рода исследования обусловлены необходимостью оценки обеспеченности населения качественными питьевыми водами. Выполненные ранее исследования [5, 7—9, 15] показали практически повсеместное распространение здесь пресных вод, а также минеральных вод разного типа. В то же время подземные воды, отвечающие нормативным требованиям питьевого качества, часто оказываются в дефиците.
Рассматриваемая территория расположена на северо-востоке Европейской России и представляет собой низменную, плоско-холмистую равнину, полого наклоненную в сторону Белого моря и Чешской губы, заключенную между возвышенностями Ветреного пояса на западе, Тиманского кряжа на востоке, Северных увалов на юге и Балтийско-Беломорско-Черноморским водоразделом на юго-западе. Отметки поверхности главнейших базисов эрозии здесь от 0 до 200 м.
Территория Северо-Двинского бассейна занимает северо-восточную часть Русской плиты. В строении его разреза участвуют два структурных этажа: нижний — дорифейский кристаллический фундамент, сложенный метаморфизован-ными и сложнодислоцированными образованиями архея — раннего протерозоя, и верхний — осадочный чехол в разной степени литифицированных пологозалегающих пород рифея, венда, палеозоя,
мезозоя и кайнозоя, включая сплошной относительно маломощный покров четвертичных отложений. Осадочный чехол делится на два структурных подэтажа — авлакогенный (рифейско-нижневенд-ский) и плитный (верхневендско-фанерозойский). Строение осадочного чехла исследуемой территории довольно сложное. Его особенности позволяют обособить Московскую и Мезенскую синеклизы. Структуры Московской синеклизы северо-восточного простирания, включают в свой разрез породы всех выделяемых здесь структурных подразделений. Московская синеклиза имеет симметричное строение по отношению к оси погружения фундамента. Мощность чехла 3—3,5 км. Мезенская синеклиза северо-западного простирания, ось погружения ее кристаллического основания смещена к Тиману. В ее разрезе преобладают породы рифея и верхнего венда. Породы нижнего палеозоя отсутствуют, а отложения верхнего палеозоя и мезозоя сравнительно меньше по мощности и области распространения. Суммарная мощность осадочного чехла в Мезенской впадине достигает 1,2—3 км. Границей между Мезенской и Московской впадинами является Сухонская седловина [4]. На юго-востоке бассейна расположен Сыктывкарский свод Волго-Уральской антеклизы, который отделяется от Мезенской синеклизы Котлас-Ярен-ским авлакогеном. В разрезе свода преобладают терригенные и карбонатные отложения среднего и верхнего палеозоя.
В гидрогеологическом отношении рассматриваемая территория представляет собой сложнопо-строенный бассейн подземных вод артезианского типа. В соответствии с основными принципами
© Петров В. В., Семенчук А. А., 2017
структурно-гидрогеологического районирования [10, 11] в пределах Северо-Двинского бассейна можно выделить три гидрогеологических района III порядка: Верхнеонего-Сухонский, Двинско-Мезенский и Лузский. Эти районы приурочены к Московской, Мезенской синеклизам и Волго-Уральской антеклизе и располагаются в бассейнах рек Онега и Сухона, Северная Двина и Мезень, а также р. Луза.
В разрезе Северо-Двинского бассейна выделяется ряд стратифицированных гидрогеологических подразделений регионального распространения. В верхней части разреза бассейна развит четвертичный водоносный комплекс, представленный над- и межморенными водоносными горизонтами, разделенными суглинистыми моренными водоупо-рами общей мощностью до 100 м, редко более.
Ниже по разрезу на востоке региона (Притима-нье) распространен водоносный горизонт терри-генных пород юры, местами юрско-меловой водоносный комплекс. Его подстилает более широко распространенный триасовый относительно водоупорный горизонт.
Гидрогеологические подразделения перми в осевой части бассейна выходят на дочетвертичную поверхность и погружаются в восточном направлении под более молодые образования. Начинается разрез с татарского и казанского водоносных горизонтов, представленных терригенными и карбонатными отложениями. Наиболее широко распространен сакмарско-уфимский относительно водоупорный горизонт сульфатоносный, местами с галитом. При выходе на дочетвертичную поверхность он содержит трещинно-карстовые подземные воды. При погружении под более молодые образования перми он приобретает характер регионального водоупора.
Ниже развиты гидрогеологические подразделения карбона, включающие водоносные горизонты среднего-верхнего и нижнего-среднего отделов, разделенные на значительной части региона водоупорными верейскими глинами. Подстилает эти горизонты нижнекаменноугольный относительно водоупорный горизонт существенно глинистого состава.
Девонские водоносные комплексы широко распространены на юге Северо-Двинского бассейна.
Кембрийский и ордовикский, местами также ордовик-силурийский водоносные комплексы развиты лишь во внутренней части Верхнеонего-Сухонского района, где представлены терригенны-ми и терригенно-карбонатными образованиями, слагающими водоносные горизонты и глинистые водоупоры. Суммарная мощность нижнепалеозойских гидрогеологических подразделений достигает здесь 900 м.
Верхневендский водоносный комплекс распространен повсеместно. Его мощность увеличивается в восточном направлении, достигая в Притиманье 1000—1500 м и более. На северо-западе и севере Двинско-Мезенского района (Онежский полуостров, южный берег Белого моря) терригенные породы комплекса выходят на дочетвертичную поверхность.
Рифейский водоносный комплекс (песчаники, реже терригенно-карбонатные отложения) развит в пределах грабенообразных прогибов и авлакоге-нов в Двинско-Мезенском и Верхнеонего-Сухон-ском районах.
На севере территории часто отмечается проявление щелочно-ультраосновного магматизма (средний палеозой), выраженного трубками взрыва и силлами, прорывающими отложения чехла.
Гидрогеохимическая зональность Северо-Двин-ского бассейна отражена на гидрогеохимических картах верхнего и нижнего этажей (рис. 1, 2). Основные принципы и методика составления гидрогеохимической карты разработаны во ВСЕГЕИ под руководством Е. А. Баскова и С. Н. Сурикова [2, 3].
В вертикальном разрезе бассейна до фундамента выделяются два гидрогеологических этажа, которые существенно различаются по направленности гидрогеологических и гидрогеохимических процессов и степени защищенности подземных вод от загрязнения. Верхний этаж, наиболее подверженный загрязнению, содержит подземные воды зоны современного водообмена, получающие питание в естественных условиях с дневной поверхности; нижний этаж занимает более глубокие части разреза геологических структур и содержит седиментоген-ные и древнеинфильтрогенные воды.
Вопрос об установлении границы между этажами дискуссионный. Вместе с тем, основываясь на современных представлениях [1, 6], граница контролируется гипсометрическим положением региональных базисов дренирования и располагается здесь несколько ниже поверхности главного базиса дренирования — уровня моря (80 м — преобладающие глубины в Онежском заливе Белого моря и придельтовой части Северной Двины).
Гидрохимическая зональность в бассейне (рис. 1, 2) проявлена в целом в последовательной смене вниз по разрезу пресных, обычно гидрокарбонатных вод (до 0,5—1 г/л) солеными водами (до 35 г/л) разного состава и хлоридными рассолами (до 200— 250 г/л и более). Мощность зоны пресных вод от 10—30 до 150—200 м. Нижележащая зона соленых, довольно пестрых по составу (сульфатных, хлорид-но-сульфатных, хлоридно-гидрокарбонатных и др.) вод изучена слабо. По имеющимся отрывочным данным ее мощность может достигать 600—700 м (Койнасская опорная скважина и др.) в районах широкого развития триасовых и верхнепермских отложений. С глубиной возрастает минерализация вод (от 1—3 до 20—35 г/л), которые в нижних частях зоны приобретают хлоридный состав. Мощность зоны хлоридных рассолов 2000—3000 м и более.
Верхний гидрогеохимический этаж тесно связан с бассейнами стока рек Онега, Сухона, Северная Двина, Кулой, Мезень. Его мощность 50—100, в южных районах бассейна до 150—200 м. В верхней части разреза этого этажа подземные воды обычно пресные (до 0,3—0,5 г/л), гидрокарбонатного магниево-кальциевого либо натриевого состава, местами также сульфатные кальциевые. Вниз по разрезу в районах распространения микулинской трансгрессии моря и южнее и юго-восточнее развиты слабо- и среднесоленые сульфатные и суль-фатно-хлоридные и хлоридные воды. Важную роль в повышении минерализации подземных вод верхнего этажа играют широко развитые в регионе суль-фатоносные породы перми. Как показано на рис. 1, на восток от Балтийского гидрогеологического массива пояс пресных вод сменяется на участках распространения сульфатоносных пород поясом слабосоленых вод. Далее на восток при погружении сульфатоносных пород на глубину в верхах разреза развиты пресные воды, сменяющиеся с глубиной
Рис. 1. Эколого-гидрогеохимическая карта Северо-Двинского бассейна подземных вод (верхний гидрогеохимический этаж)
1—9 — гидрогеохимические пояса (районы) без антропогенного загрязнения подземных вод: 1—8 — с закономерным увеличением минерализации воды с глубиной (1 — А013Ах03-1, 2 — Адо 10, 3 — Б1-3, 4 — А03-1Б1-3, 5 — А03-1Б1-10, 6 — Б1-10, 7 — Б3-10, 8 — Б3-35), 9 — с незакономерным изменением «пестрых» по минерализации вод, Г35-140; 10—15 — территории, на отдельных участках которых распространены подземные воды с концентрациями компонентов, превышающих ПДК (в мг/кг) для питьевых вод (природное загрязнение): 10 — железо общее (0,3), 11 — стронций (7,0), 12 — бор и барий, 13 — барий (0,1), 14 — бор (0,5), 15 — фтор (1,5); 16, 17 — территории, на отдельных участках которых встречаются подземные воды: 16 — радоновые, 17 — сероводородные; 18—21 — гидрогеохимические пояса (районы) с наличием на отдельных участках антропогенного загрязнения: 18 — сельскохозяйственного ^Н4, N0^ С1, пестициды и др.), 19 — предприятий горнодобывающей, перерабатывающей, химической промышленности и др. (РЬ, Cd, нефтепродукты, S, С1, S04), 20 — предприятий целлюлозно-бумажной, лесохимической промышленности (РЬ, Cd, S, органические соединения), 21 — радиоактивного (Кп, и); 22—27 — основные группы компонентов-загрязнителей: 22 — NH4, нефтепродукты, фенолы, 23 — пестициды, 24 — NH4, С1, S04, нефтепродукты, фенолы, 25 — РЬ, Cd, нефтепродукты, 26 — Li, В, Вг, С1, S04, 27 — В, H2S; 28—31 — некоторые факторы, влияющие на гидрогеохимическую обстановку: 28 — разгрузка вод нижележащих водоносных горизонтов, 29 — выявленные рудопроявления целестина и стронцианита, 30 — граница распространения сульфатоносных отложений, 31 — граница выхода карбонатных отложений на дочетвертичную поверхность.
А, Б, В, Г — символы гидрогеохимических зон подземных вод по значениям минерализации, в г/кг: А — до 1, Б — от 1 до 35, В — от 35 до 350 и более, Г — от 1 до 140. Цифры рядом с буквенными индексами указывают на максимальную минерализацию вод в зонах и подзонах; знак х — преобладание гидрокарбонатных, хлоридно-гидрокарбонатных и гидрокарбонатно-хлоридных натриевых подземных вод
Рис. 2. Эколого-гидрогеохимическая карта Северо-Двинского бассейна подземных вод (нижний гидрогеохимический этаж)
1—18 — гидрогеохимические пояса (районы) с закономерным увеличением минерализации воды с глубиной (1 - A0lз-lБl-з, 2 - Бl-з, 3 - 4 - Бl-35, 5 - Бз-з5, 6 - Бю^ 7 - ^^^^ 8 -
9 — Б10-35В35-70, 10 — В35-70, 11 — А1Б1-35В 35-140, 12 — Б1-35В 35-140, 13 — Б3-35В 35-140, 14 — Б10-35В 35-140, 15 — В35-
140, 16 — Б1-35В 35-270, 17 — Б3-35В 35-270, 18 — Б10-35В35-270); 19 — проявления минеральных лечебных вод, у знака индекс компонента, имеющего бальнеологическое значение (отсутствие индекса указывает на проявление воды без специфических компонентов); 20 — проявление промышленных вод у знака индекса компонента, имеющего промышленное значение; 21 — преобладающий состав подземных вод — метаново-азотный и азотно-метановый.
Прочие усл. обозн. см. на рис. 1
слабосолеными, восточнее в низах разреза верхнего этажа развиты среднесоленые воды. На Онежском полуострове и северо-востоке территории повышенная минерализация вод верхнего этажа обязана проявлению микулинской трансгрессии. Кроме того, в долинах рек встречаются соленые источники с минерализацией до 50—100 г/л, связанные с разгрузкой подземных вод из нижнего этажа по зонам разломов.
Среди микрокомпонентов в составе подземных вод верхнего этажа широко распространены железо, бор, барий, стронций, фтор, а также азотистые соединения и др. На отдельных участках в водах месторождений подземных вод выявлены превышающие ПДК тяжелые металлы (Cd, РЬ и др.). Газовый состав вод верхнего этажа кислородно-азотный и азотный. Местами обнаружен сероводород.
Кондиции качества подземных вод определяются в первую очередь пригодностью их для питья. В соответствии с санитарно-гигиеническими нормами [14] определены предельно допустимые концентрации (ПДК) отдельных компонентов состава вод, превышение которых не позволяют использовать воды для питья, либо требуется водопод-готовка. При этом превышение ПДК питьевых вод носит как природный, так и антропогенный характер.
Природное загрязнение подземных вод. Концентрации железа, превышающие ПДК (от 0,3—1,6 до 7,0—30,0 мг/л и более) довольно широко распространены в верхнем гидрогеологическом этаже бассейна. Присутствие железа в подземных водах в повышенных концентрациях определяется высоким кларком концентрации железа в горных породах и благоприятными геохимическими условиями его миграции в подземных водах. К таким условиям относятся глеевая либо восстановительная обстановка природной среды, что часто связано с изоляцией водоносного горизонта от дневной поверхности вышележащими водоупорами. На данной территории такого рода горизонтом часто служат моренные образования. Также железистыми являются воды с большим количеством органического вещества, приуроченные к болотным отложениям. В таких же условиях формируются подземные воды с высокой окисляемостью (от 5—10 до 50—100 мг/л и более). Вместе с тем, повышенная окисляемость вод может быть также следствием техногенного загрязнения, например, в районе Архангельска и Плесецка (до 100—416 мг/л).
Важными для определения качества питьевых вод, но менее распространенными по площади являются такие природные компоненты-загрязнители, как стронций, барий, бор, фтор. Строн-циеносные (от 7—15 до 27 мг/л) подземные воды встречаются главным образом в полосе выходящих на поверхность карбонатных образований средней перми (казанский и уфимский водоносные горизонты), в которых имеют место рудопроявления целестина и стронцианита [4], также карбонаты казанского яруса, обогащенные стронцием до 2400 мг/кг [8]. Повышенные концентрации в подземных водах бария (0,7—1,29 мг/л) и бора (до 1—4 мг/л), как правило, связаны с терригенными и терригенно-карбонатными формациями при-брежно-морского происхождения (горизонты верхней перми и триаса). Минералы с этими компонентами содержатся в основном в глинистых фракциях пород. Подземные воды с высокими содержаниями
фтора (1,5—9,7 мг/л) характерны для пресных вод щелочного состава, часто встречающихся на юге территории.
Распространение основных видов антропогенного загрязнения на рассматриваемой территории представлено на рис. 1. Исходя из имеющихся данных, сведенных в электронную базу, а также опубликованных и фондовых материалов [2, 5, 12—14 и др.], наиболее широко представлено сельскохозяйственное загрязнение подземных вод верхнего гидрогеохимического этажа. Этот вид загрязнения фиксируется в основном развитием повышенных концентраций в воде азотистых соединений, не обязательно превышающих ПДК для питьевых вод. Так, нитраты в пресных водах на таких участках составляют от 5 до 30 мг/л и более, нитриты превышают 1—4 мг/л, а ион аммония достигает 2—10 мг/л. На отдельных участках в водах выявлены пестициды, сероводород до 0,4, окись фосфора до 0,4 мг/л.
На промышленно освоенных и осваиваемых площадях (Архангельск, Плесецк, Котлас, Великий Устюг и др.) и на участках разработки месторождений алмазов на подземных водах сказывается промышленное загрязнение воды тяжелыми металлами (Cd, РЬ и др.) в концентрациях, превышающих ПДК для питьевых вод (1 и 30 мкг/л). Присутствуют азотистые соединения, нефтепродукты, соленые воды, связанные с подтягиванием некондиционных вод из нижележащих горизонтов в процессе эксплуатации месторождений подземных вод, и др. Район добычи алмазов пока еще мало изучен с позиций загрязнения подземных вод, так как в зону осушения карьеров попадают пресные подземные воды падунского горизонта верхнего венда. Однако ниже по разрезу залегают соленые воды и рассолы в породах мезенской свиты верхнего венда и трещиноватых кимберлитах. Эти некондиционные воды также подтягиваются к зоне осушения и требуют утилизации или сброса, т. е. эколого-гидрогеохимическая обстановка на данной территории будет обостряться.
В освоенных и сравнительно густонаселенных районах с развитой инфраструктурой, промышленным производством и сельским хозяйством выделяется смешанный вид антропогенного загрязнения. Здесь выявлены подземные воды, не соответствующие гигиеническим требованиям для питьевых вод: азотистые соединения, тяжелые металлы, нефтепродукты, органические соединения, засоление водоносных горизонтов. К таким участкам относятся районы нижнего течения р. Северная Двина с городами Архангельск, Усть-Пинега, а также юг территории (район г. Сокол и др. с развитыми лесоперерабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленностью), также районы с интенсивным развитием сельского хозяйства.
На северо-западе бассейна на берегах Онежского полуострова выделяются участки загрязнения подземных вод, связанного с захоронением радиоактивных отходов и использованием ядерных энергетических установок.
Гидрогеохимическая зональность нижнего гидрогеохимического этажа бассейна (рис. 2) характеризуется увеличением минерализации подземных вод сверху вниз по разрезу и в восточном направлении от границы с Балтийским гидрогеологическим массивом до границы с Тиманской гидрогеологической складчатой областью. В западных прибортовых частях бассейна в нижнем этаже наряду с пресными распространены соленые воды, во внутренних
частях бассейна — также и рассолы до крепких (пояса Б1-35В35-70, Б1-35В35-140, Б1-35В35-270 и др.). На юго-западе территории в районе оз. Белое выделяется район с пресными водами в верхней части разреза данного этажа (пояс А;Б1-35В35-140). Развитие пресных вод в нижнем этаже связано с захоронением древ-неинфильтрогенных вод, образовавшихся при промыве данной части разреза в дочетвертичное время.
Степень минерализации подземных вод в разновозрастных водоносных горизонтах соответствует общей гидрогеохимической зональности и увеличивается с глубиной (таблица). В пермских горизонтах в нижнем гидрогеологическом этаже минерализация воды составляет 16—40 г/л на глубинах 130— 290 м, 42—70 г/л на глубинах 220—400 м, достигая 200—300 г/л на глубинах 424—1100 в подсоленосных горизонтах. По составу рассолы преимущественно хлоридные натриевые, кальциево-натриевые с довольно высоким содержанием сульфат-иона (1,0—4,0 г/л), концентрации брома до 0,5—0,6 г/л седиментационного и смешанного происхождения. На это указывает величина хлор-бромного отношения от 175—350 до 550—1000. Сульфаты накапливались при метаморфизации вод озерных бассейнов. Сохранению сульфат-иона в захороненных рассолах, часть которых не достигла садки гипса, видимо, препятствовало ограниченное количество органического вещества в водовмещающих породах, тормозящее активность сульфатредуцирующих бактерий.
Распространение соленых вод и рассолов в каменноугольных водоносных горизонтах носит сходный характер. Степень минерализации их нарастает с глубиной от 19—50 до 180—250 г/л. Состав вод хлоридный натриевый, кальциево-натриевый в соленых водах и рассолах до 130, концентрация сульфат-иона в основном 2,0—4,6, в крепких рассолах от 0,3 до 1,0—1,5 г/л. Содержание брома в воде не превышает 0,6 на фоне 0,1— 0,3 г/л. Хлор-бромное отношение редко превышает 350 ед., т. е. в основном воды седиментогенные, сформировавшиеся в пермских бассейнах, в том числе солеродных.
В нижележащих водоносных горизонтах девона и кембрия развиты рассолы с минерализацией от 40—60 до 190—220 г/л. Состав их хлоридный натриевый, кальциево-натриевый. Концентрации кальция в крепких рассолах 13—24 г/л. Содержание сульфатов от 1,2—2,1 г/л в слабых рассолах до 0,2—0,3 г/л в крепких рассолах. Концентрация брома от 0,1 до 0,4—0,6 г/л, достигая 2,0 г/л в водах кембрийских отложений. Хлор-бромное отношение в этих рассолах составляет порядка 200 ед. Вероятно, это седиментогенные рассолы, связанные с пермскими и более древними солеродными бассейнами.
В водоносных комплексах верхнего венда выдерживается приведенная выше закономерность. На глубинах 70—200 м в этих отложениях развиты сильносоленые воды (до 34 г/л) хлоридного натриевого состава с содержанием сульфатов 0,5—2 и кальция 3—0,7 г/л. В районе Архангельска содержание йода в воде скв. 12а достигает 16 мг/л. При увеличении глубины залегания вод от 700 до 2000 м и более минерализация воды возрастает от 50—80 до 250 г/л, состав рассолов хлоридный кальциево-натриевый. При этом концентрация сульфатов уменьшается с 1,6 до 1,0—0,2, кальция возрастает с 4,6 до 10—30 г/л. Концентрация брома в этих рассолах 0,11—0,5, достигая 1,2 г/л на глубинах более 2 км.
Хлор-бромное отношение порядка 300 ед. указывает на их седиментационное происхождение.
Гидрогеохимия водоносного комплекса рифея охарактеризована данными по скважинам в п. Ненокса. Воды отобраны с глубин 254—282 и 282—615 м. Это рассолы средней крепости (116— 125 г/л) хлоридного натриевого состава, содержащие сульфатов до 2 и кальция 2—4 г/л, а также порядка 100 мг/л брома. Хлор-бромное отношение 390—700 ед. [13]. Вопрос о формировании состава этих рассолов интересовал многих исследователей. Наиболее основательно в последние годы им занимался А. И. Коротков [9, 13]. Он обращал внимание на своеобразие состава этих рассолов по сравнению с рассолами других районов Севе-ро-Двинского бассейна и предполагал возможность их образования за счет выщелачивания каменной соли позднепротерозойского возраста, на это указывал и Н. П. Юшкин [16]. Если предположить, что эти соли образовывались в континентальных (озерных) солеродных бассейнах и имели локальное распространение, эта версия весьма вероятна. На условия континентального осадконакопления указывают красноцветные водовмещающие породы рифея. Можно предложить еще одну версию происхождения ненокских рассолов, связанную с солеными озерами, степень минерализации которых не достигла стадии садки солей. На это указывают ионно-солевой состав рассматриваемых рассолов [12] и характер их распространения, ограниченного по площади.
Микрокомпонентный состав подземных вод нижнего гидрогеохимического этажа изучен довольно слабо. Для некоторых глубоких скважин приводятся данные о концентрациях брома, йода, бора, иона аммония. Распространение микрокомпонентов в водах нижнего этажа показано на рис. 2 и в таблице. Градация концентраций компонентов проведена с учетом отнесения их к минеральным лечебным и промышленным. Эти данные показывают присутствие в сильносоленых водах и рассолах йода в концентрациях от 10—18 до 113 мг/л. Концентрация брома в рассолах достигает 2 г/л. В отдельных скважинах на юге территории в рассолах распространен бор в концентрациях до 130 мг/л, в подземных водах нижнего этажа ион аммония, достигающий 66—142 мг/л.
Состав изученных растворенных газов рассолов азотный, метаново-азотный и азотно-метано-вый. Содержание метана в водорастворенных газах в вендских отложениях в скв. Койнас достигает 39, в скв. Ценогора 53 об. %. Распространение хлорид-ных рассолов обычно достаточно хорошо контролируется наличием галогенных формаций в палеозойских отложениях синеклизы. Недостаточно обоснован генезис хлоридных кальциево-натриевых рассолов (до 110—120 г/л), питающих источники (ненокские и др.) и вскрытых скважинами в рифей-ских отложениях в прибортовых зонах Онежского грабена [7]. Для этих рассолов характерны довольно высокие (390—600) отношения С1/Вг.
Приведенные выше гидрогеохимические характеристики подземных вод позволяют выделить ряд гидрогеохимических типов. В верхнем гидрогеохимическом этаже распространены пресные и соленые подземные воды, ионно-солевой состав и степень минерализации которых формируются главным образом за счет инфильтрации вод атмосферного питания на контакте с различными по химическому
Ионно-солевой состав рассолов нижнего этажа
С-кважина Местоположение Возраст Интервал Минерализация Na К Ca Mg C1 S04 В Вг I С1/Вг
м г/л мг/л
Котласская г. Котлас P^s-s 160 165 16 4 959 462 356 7 370 2787 45 14 164
513 п. Сельменьга P2kz 190 201 41 13 679 2575 902 23 044 2824 5 35 3 666
56* д. Камен. При-лук д. Семеновская P2kz, 211 293 32 9 698 204 620 596 И 360 8957 3 1 3787
111-п P^s-s 218 239 66 22 393 1002 924 34 039 6695 3 61 5 556
729 с. Шуйское P,s 290 302 55 18 530 110 948 28 362 6649 1 2 4 11 870
Коряжмская п. Коряжма P2kz 301 464 28 8 325 1022 610 13 088 4426 100 4 131
273 (274) д. Берез. Починок P2kz2 356 378 70 23 941 1383 924 37 673 5929 1 69 8 550
Нижнесульская ст. Ниж.-Сульская P^s-s 498 881 26 9 182 411 245 И 964 4525 36 4 332
1 д. Бобровниково P2kz2 820 850 301 107 307 6179 2626 182 813 1620 246 3 743
Манбас P2kz-P,kg 824 879 231 73 567 9015 3903 139 515 1411 508 3 275
Нижнесульская ст. Фоминская P2kzl 1173 1302 289 105 573 17 424 1549 170 136 4695 257 9 662
47* с. Семеновское Q-3 235 240 74 26 918 1708 1309 44 353 54 40 1109
718 д. Паюса C3g+Pias 356 400 78 27 360 1603 664 43 610 4623 4 28 1561
2/67 д. Лапоч Q-3 400 450 36 9 377 157 1358 1766 19 024 4148 85 1 223
Коношская п. Коноша Q 467 499 21 5 555 1182 651 10 411 2778 46 226
1-С с. Бобровское c3 589 650 228 73 340 9699 3648 140 060 1100 15 435 6 322
2/65 г. Вологда Cvr-Q 600 717 65 18 857 263 3295 1552 36 882 3605 129 173 6 213
4 с. Занаволочье Q 803 830 262 89 910 335 4511 1574 156 378 1067 32 4888
3-С Тарног. Городок c, 850 187 60 652 7062 3210 114 796 1357 328 3 350
Яренская с. Яренск C>_3 1180 1282 194 62 144 8617 3276 119 416 1574 586 3 204
12а д. Глинник V2mz 69 72 25 7 545 733 905 14 804 865 15 16 987
641 д. Берег V2rd-kt 682 760 50 И 150 4609 1398 28 362 1392 1 141 1 201
Усть-Пинега г. Усть-Пинега v2 804 826 154 47 227 300 9169 1828 94 075 1114 141 668
Усть-Нафта-1 v2 1009 247 1178 ИЗ
Коношская п. Коноша V2mz 1030 1050 ИЗ 29 157 9588 2825 70 033 888 320 1 219
Котласская г. Котлас V2pd 1192 1199 214 65 896 12 025 3267 131 366 1148 389 4 338
Ненокса с. Ненокса RF 282 615 125 42 700 100 4300 900 75 000 2000 109 1 691
составу водовмещающими породами. Так, пресные гидрокарбонатные воды с преобладанием кальция и магния среди катионов развиты главным образом в карбонатных и терригенно-карбонатных породах, а пресные воды щелочного состава характерны для магматических и метаморфических пород и полимиктовых песчаников. Пресные и слабосоленые сульфатные кальциевые воды обязаны своим составом сульфатоносным вмещающим породам. Соленые воды хлоридного и сульфатно-хлоридно-го состава образуются при смешении инфильтро-генных вод с водами глубоких горизонтов в зонах их разгрузки. Хлоридные натриевые соленые воды часто формируются на морских побережьях в при-ливно-отливных зонах.
Воды нижнего гидрогеохимического этажа и их геохимические особенности имеют три основных пути формирования — древнеинфильтрогенный, седиментогенный и смешанный. К древнеин-фильтрогенным можно отнести воды верхней части разреза нижнего гидрогеохимического этажа, образовавшиеся в дочетвертичное время, когда на поверхности бассейна существовали глубокие речные врезы (до 290 м) [13]. В этой древней зоне аэрации были распространены пресные гидрокарбонатные и слабосоленые сульфатные кальциевые воды, местами сохранившиеся и поныне. В четвертичное время в ходе трансгрессий бореаль-ного моря (максимум в микулинское время) эти воды смешались с водами хлоридного натриевого состава морского генезиса, сформировались соленые хлоридно-сульфатные воды смешанного происхождения.
К древнеинфильтрогенным относятся и хло-ридные натриевые средние и крепкие рассолы (до 200 г/л и более) с содержанием сульфат-иона порядка 2 г/л и значениями хлор-бромного отношения до 1000 и более, распространенные главным образом в раннепермских, каменноугольных водоносных горизонтах и комплексах. Эти рассолы, вероятно, формируются за счет выщелачивания пермских солей.
К седиментогенным относятся рассолы хлорид-ного кальциево-натриевого состава с минерализацией порядка 100 г/л и содержанием сульфатов более 2 г/л с хлор-бромным отношением до 300— 600 ед. Они формировались в бассейнах осадкона-копления, где рапа не достигла концентрации садки гипса. К тому же типу относятся крепкие рассолы хлоридного кальциево-натриевого состава с низким содержанием сульфат-иона (до 0,3 г/л) и величиной хлор-бромного коэффициента до 300 ед., развитые в водоносных горизонтах девона, кембрия и венда седиментационного происхождения, которые образовались в пермских и более древних солеродных бассейнах. Рассолы типа ненокских с минерализацией до 140 г/л хлоридного натриевого состава с высокими содержаниями кальция 2—4 и сульфатов 2 г/л и хлор-бромным отношением до 350—700 ед., вероятно, формировались в континентальных бассейнах осадконакопления (озерных) в аридном климате.
1. Басков Е.А., Зайцев И.К. Гидрогеологическое и гидрогеохимическое районирование // Геологическое строение СССР и закономерности размещения полезных ископаемых. Т. 10. Кн. 1. — Л.: Недра, 1989. — С. 102-109.
2. Басков Е.А., Суриков С.Н. Эколого-гидрогеохими-ческая карта России масштаба 1 : 5 000 000 как основа региональной оценки качества питьевых подземных вод // Материалы Междунар. конгр. «Вода, экология и технология». - М., 1994. Т. IV. - С. 1003-1011.
3. Басков Е.А., Суриков С.Н., Чуйко М.А., Шор Г.М. Региональный эколого-гидрогеохимический анализ территории России в свете идей А.П. Карпинского о значении подземных вод как полезного ископаемого // Регион. геология и металлогения. 1997. № 7. - С. 46-57.
4. Геология и полезные ископаемые России. Т 1: Запад России и Урал. Кн. 1. Запад России / ред Б.В. Петров, В.П. Кириков. - СПб.: Изд-во ВСЕГЕИ, 2006. - 528 с.
5. Гидрогеология СССР. Т. ХЕ1У: Архангельская и Вологодская области. - М.: Недра, 1969. - 196 с.
6. Гидрогеохимическая карта территории СССР м-ба 1 : 10 000 000 с объяснительной запиской / ред. Е.А. Басков, С.В. Егоров, И.К. Зайцев. - Л.: ВСЕГЕИ, 1981. -92 с.
7. Коротков А.И. Среднерусский артезианский бассейн. - Л., 1982. - 61 с.
8. МаловА.И. Подземные воды Юго-Восточного Бело-морья: формирование, роль в геологических процессах. -Екатеринбург: УрО РАН, 2003. - 234 с.
9. Малов А.И. Экологические функции подземных вод. - Екатеринбург: УрО РАН, 2004. - 166 с.
10. Методическое письмо по подготовке схем гидрогеологической стратификации территории России. - М.: ГЦ «Геомониторинг», 1999. - 17 .
11. Методические рекомендации по составлению карт гидрогеологического районирования масштаба 1 : 2 500 000, схем гидрогеологической стратификации и классификаторов объектов гидрогеологического районирования и стратификации. - М., 2004. - 29 с.
12. Региональный палеогидрогеологический анализ условий рудообразования для основных этапов геологического развития Русской платформы (в рифее - фане-розое) / Е.А. Басков, В.В. Петров, С.Н. Суриков и др.; ред. Е.А. Басков. - СПб.: Изд-во ВСЕГЕИ, 2001. - 166 с.
13. Редкие типы минеральных вод Среднерусского артезианского бассейна / под ред. А.И. Короткова, А.А. Потапова, В.Г. Румынина. - СПб.: Наука, 2013. - 303 с.
14. СанПиН 2.1.4.1074-01. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. Гигиенические требования к обеспечению безопасности систем горячего водоснабжения. - М.: Минздрав России, 2001. - 90 с.
15. Экология России. Т 1: Европейская часть / гл. ред. Г.С. Вартанян. - М.: ЗАО «Геоинформмарк», 2000. - 300 с.
16. Юшкин Н.П. Новые данные о возрасте диабазов и каменной соли Сереговского соляного купола // Докл. РАН. 1990. Т. 315. № 6. - С. 1451-1453.
1. Baskov Ye.A., Zaytsev I.K. Hydrogeological and hyd-rogeochemical zoning. Geological structure of the USSR and regularities in the location of minerals. Vol. 10. Book 1. Leningrad: Nedra. 1989. Pp. 102-109. (In Russian).
2. Baskov Ye.A., Surikov S.N. Ekologo-gidrogeohimiches-kaya map of Russia of scale 1 : 5 000 000 as a basis for regional assessment of drinking groundwater quality. Materials of the Intern. Congress "Water, ecology and technology". Moscow. 1994. Vol. IV. Pp. 1003-1011. (In Russian).
3. Baskov Ye.A., Surikov S.N., Chuyko M.A., Shor G.M. Regional ecological-hydrogeochemical analysis of the territory of Russia in the light of the ideas of A.P. Karpinsky on the importance of groundwater as a mineral. Region. geologiya i metallogeniya. 1997. No 7, pp. 46-57. (In Russian).
4. Geologiya i poleznyye iskopayemyye Rossii. T 1. Zapad Rossii i Ural. Kn. 1. Zapad Rossii [Geology and minerals of Russia. Vol. 1: West of Russia and the Urals. Book 1. The West of Russia]. Ed. by B.V. Petrov, V.P. Kirikov. St. Petersburg: VSEGEI. 2006. 528 p.
5. Gidrogeologiya SSSR. T. XLIV. Arkhangel'skaya i Vologodskaya oblasti [Hydrogeology of the USSR. Vol. XLIV: Arkhangelsk and Vologda regions]. Moscow: Nedra. 1969. 196 p.
6. Gidrogeokhimicheskaya karta territorii SSSR m-ba 1 : 10 000 000 s ob"yasnitel'noy zapiskoy [Hydrogeochemical map of the territory of the USSR scale 1:10,000,000 with an explanatory note]. Eds. Ye.A. Baskov, S.V. Yegorov, I.K. Zay-tsev. Leningrad: VSEGEI. 1981. 92 p.
7. Korotkov A.I. Srednerusskiy artezianskiy basseyn [Sred-nerussky artesian basin]. Leningrad. 1982. 61 p.
8. Malov A.I. Podzemnyye vody Yugo-Vostochnogo Belomor'ya: formirovaniye, rol' v geologicheskikh protses-sakh [Underground waters of the South-Eastern White Sea: formation, role in geological processes]. Yekaterinburg: UrO RAN. 2003. 234 p.
9. Malov A.I. Ekologicheskiye funktsii podzemnykh vod [Ecological functions of groundwater]. Yekaterinburg: UrO RAN. 2004. 166 p.
10. Metodicheskoye pis'mo po podgotovke skhem gidro-geologicheskoy stratifikatsii territorii Rossii [Methodological letter on the preparation of schemes for hydrogeological stratification of the territory of Russia]. Moscow: GTS «Geomoni-toring». 1999. 17 p.
11. Metodicheskiye rekomendatsii po sostavleniyu kart gidrogeologicheskogo rayonirovaniya masshtaba 1 : 2 500 000, skhem gidrogeologicheskoy zashchity i klassifikatorov ob"yektov gidrogeologicheskogo rayonirovaniya i stratifikatsii [Methodological recommendations for compiling maps of hydrogeological zoning at a scale of 1:2,500,000, hydro-
geological stratification schemes and classifiers of hydro-geological zoning and stratification objects]. Moscow. 2004. 29 p.
12. Baskov Ye.A., Petrov V.V., Surikov S.N. Regional'nyy paleogidrogeologicheskiy analiz usloviy rudoobrazovaniya dlya osnovnykh etapov geologicheskogo razvitiya Russkoy plat-formy (v rifeye-fanerozoye) [Regional paleogidrogeological analysis of ore formation conditions for the main stages of the geological development of the Russian Platform (in the Riphean-Phanerozoic)]. Eds. Ye.A. Baskov. St. Petersburg: VSEGEI. 2001. 166 p.
13. Redkiye tipy mineral'nykh vod Srednerusskogo arte-zianskogo basseyna [Rare types of mineral waters of the Central Russian artesian basin]. Eds. A.I. Korotkova, A.A. Potapova, V.G. Rumynina. St. Petersurgb: Nauka. 2013. 303 p.
14. SanPiN 2.1.4.1074-01. Pit'yevaya voda. Gigiyeniches-kiye trebovaniya k kachestvu vody tsentralizovannykh sistem pit'yevogo vodosnabzheniya. Kontrol' kachestva. Gigiyeniches-kiye trebovaniya k obespecheniyu bezopasnosti sistem gory-achego vodosnabzheniya [SanPiN 2.1.4.1074-01. Drinking water. Hygienic requirements to water quality of centralized drinking water supply systems. Quality control. Hygienic requirements for ensuring the safety of hot water systems]. Moscow: Minzdrav Rossii. 2001. 90 p.
15. Ekologiya Rossii. T 1: Yevropeyskaya chast [Ecology of Russia. Vol. 1: European part]. Chief editor G.S. Vartanyan. Moscow: ZAO «Geoinformmark». 2000. 300 p.
16. Yushkin N.P. New data on the age of diabase and rock salt of the Seregovo salt dome. Dokl. RAN. 1990. Vol. 315. No 6, pp. 1451-1453. (In Russian).
Петров Владимир Викторович — канд. геол.-минер. наук, зав. сектором, Всероссийский научно-исследовательский геологический институт им. А.П. Карпинского (ВСЕГЕИ). Средний пр., 74, Санкт-Петербург, 199106, Россия. <[email protected]>
Семенчук Алёна Анатольевна — аспирант, ВСЕГЕИ; гидрогеолог, АО «Северо-Западное ПГО». Ул. Одоевского, 24, корп. 1, Санкт-Петербург, 199155, Россия. <[email protected]>
Petrov Vladimir Viktorovich — Candidate of Geological and Mineralogical Sciences, Head of the Sector, A.P. Karpinsky Russian Geological Research Institute (VSEGEI). 74 Sredny prospect, St. Petersburg, 199106, Russia. <[email protected]>
Alona Anatolyevna Semenchuk — Ph.D. Student, VSEGEI; Hydrogeologist, JSC «North-West PGA». 21/1 Odoevskogo str., St. Petersburg. 199155. Russia. <[email protected]>
