CC BY
14
УДК 556.332.62(470.56)
DOI: 10.24412/1728-323X-2022-6-113-118
ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ РОДНИКОВЫХ СТОКОВ В ПРЕДЕЛАХ КАМЕННОУГОЛЬНОГО ВОДОНОСНОГО КОМПЛЕКСА ВОСТОЧНОЙ ЧАСТИ ОРЕНБУРГСКОЙ ОБЛАСТИ
Н. П. Галянина, старший преподаватель, ФГБОУ ВО Оренбургский государственный университет, galyanina@list.ru, г. Оренбург, Россия,
И. А. Зозуленко, студент, специальность 21.05.02 Прикладная геология, ФГБОУ ВО Оренбургский государственный университет, zozulaaary@mail.ru, г. Оренбург, Россия
Аннотация. Геоэкологические особенности формирования выходов родниковых стоков в условиях степной зоны имеют важное практическое значение, являясь определяющим фактором в водоснабжение малых населенных пунктов. В границах Оренбургской области проявляются более 3 тысяч естественных выходов подземных вод, восточная часть области выделяется сложностью геологического строения и переменчивыми климатическими условиями, что влияет на условия выходов родниковых стоков на поверхность, гидрохимическую структуру родниковой воды и ряд других показателей. Родниковые выходы подвергаются интенсивному использованию, зачастую без соблюдения норм и правил, что влияет на геоэкологическое состояние каждого родника.
Abstract. Geo-ecological features of shaping spring runoff outlets in the conditions of the steppe zone are of great practical importance, being a determining factor in the water supply of small settlements. Within the boundaries of the Orenburg Region, more than 3 thousand natural groundwater outlets are manifested, the eastern part of the region is distinguished by the complexity of the geological structure and changeable climatic conditions, which affects the conditions for the outlet of spring effluents to the surface, the hydro-chemical structure of spring water and a number of other indicators. Spring outlets are subjected to intensive use, often without compliance with norms and rules, which affects the geo-ecological condition of each spring.
Ключевые слова: подземные воды, родниковые стоки, каменноугольный водоносный комплекс, водовмещающие породы.
Keywords: groundwater, spring effluents, carboniferous aquifer complex, water-bearing rocks.
Введение
В Оренбургской области по схеме гидрогеологического районирования выделяются два крупнейших гидрогеологических региона: ВосточноЕвропейский, представляющий платформенную артезианскую область и Таймыро-Уральский, охватывающий гидрогеологическую складчатую часть области [1]. Таймыро-Уральский гидроскладчатый регион представляет собой систему бассейнов кор выветривания, пластово-блоковых и пластовых вод, в котором выделяется гидрогеологический район первого порядка — Уральский сложный бассейн трещинно-коровых вод. Уральский гидрогеологический район подразделяется на гидрогеологические провинции второго порядка: бассейны трещинных вод Центрально-Уральского поднятия и Магнитогорского прогиба, Восточно-Уральская группа бассейнов регионального стока коровых безнапорно-субнапор-ных вод (рис. 1).
Общие гидрогеологические условия восточной части Оренбургской области определяются особенностями геологического строения. Территория представляет собой горно-грядовый рельеф интенсивного тектонического подъема и развития эрозионных процессов [1, 2]. Площадки эрозионных террас обнаруживаются на высоте до 180 м. Горы и межгорные понижения определяют
собой условия питания подземных вод и их стока, отличаясь обилием родниковых вод. Родники выходят у основания гряд, реже на склонах и формируют ручьи, речки, которые по межгрядовым долинам впадают в реки Сакмару и Урал [2—4].
Модели и методы
Главные положения аналитических данных представлены по результатам гидрогеологической съемки масштаба 1: 200 000 в территориальных геологических фондах, а также на основе собственных полевых исследований. Основная особенность территории заключается в том, что ш ирокое развитие получили трещинные воды терригенных отложений каменнугольного возраста, где преобладают дебиты родников 0,2—0,6 л/сек [4, 5]. Водоносный каменноугольный комплекс сложен известняками, известняковыми конгломератами, песчаниками, алевролитами и углисто-глинистыми сланцами. Породы представляют собой систему узких сильно сжатых складок, в связи с этим обладают сильной трещиноватостью.
Бассейн трещинных вод Центрально-Уральского поднятия имеет высокую контрастность родниковых выходов в связи с выраженной ярус-ностью рельефа, в целом встречаемость родников составляет 3,2 на 100 км2 [4, 6]. Наиболее часто встречаемые дебиты родников составляют
Рис. 1. Схема гидрогеологического районирования Оренбургской области [1, 6]: Гидрогеологические регионы: I — Восточно-Европейский, II — Таймыро-Уральский. Гидрогеологические провинции: I-1 — Восточно-Русская, I-2 — Предуральская, I-3 — Прикаспийская, II-1 — Большеуральская. Гидрогеологические подпровинции: На — Сыртовская, I-15 — Камско-Вятская, Ь2а — Южно-Предуральская, I-За — Эмбенская, П-1а — Западно-Уральская, Н-1б — Уральская. Гидрогеологические области: На-1 — Общесыртовская, I-1а-2 — Восточно-Сыртовская, На-3 — Первомайская, I-16-1 — Бугульминская, I-2а-1 — Бело-Уральская, I-2а-2 — Илекско-Уральская, I-3а-1 — Акбалагайская, ЬЗа-2 — Нижнеилекская, Н-1а-1 — Зилаирская, Н-1а-2 — Южно-Уральская, Н-1а-3 — Ирен-дыкская, П-1б-1 — Восточно-Уральская
1,5—2 л/сек, самыми водообильными породами являются известняки. По химическому составу воды карбонатно -кальциево - сульфатно -натрие -вого состава (табл. 2, 3). Примером является родник Адаевский (Кувандыкский район), который выходит на склоне мелкосопочного массива и впадает в долину р. Жураковки (рис. 2). Родник располагается на абсолютной высоте 223,5 м,
площадь родникового урочища — 0,1 км2, водо-вмещающие породы — известковые песчаники среднекаменноугольного возраста, дебит родника составляет 0,5 л/сек [1].
Родниковый выход обложен и используется проезжающими для питья.
Родник Канчеровский (рис. 3) выходит в широком логе, образуя родниковый врез, располага-
Химический состав вод родника Адаевский
Таблица 1
Наименование объекта Cl- SO2 HCO- Na+ Mg2+ Ca2+
Мл/л 2,83 38,97 94,8 9,76 14,27 74,42
Мг-экв./л 0,08 0,81 1,55 0,42 1,19 3,72
Мг-экв. % 3,26 33,19 63,54 7,95 22,29 69,76
Таблица 2
Химический состав вод родника Канчеровский
Наименование объекта Cl- SO2 HCO- Na+ Мв2+ Ca2+
Мл/л 2,4 42,97 26,8 12,82 23,68 82,36
Мг-экв./л 0,07 0,9 0,44 0,56 1,97 4,12
Мг-экв. % 4,83 63,84 31,33 8,38 29,68 61,94
ется на абсолютной высоте 223,5 м, площадь родникового урочища — 0,1 км2, водовмещающие породы — известки верхнекаменноугольные, дебит родника составляет 0,2 л/сек [2, 4].
Родник оборудован деревянным срубом из шпал, для питьевых целей используется жителями села, родниковая вода пресная, приятная на вкус, без запаха.
Группа бассейнов Восточно-Уральского регионального стока представлена коровыми безна-порно-субнапорными водами. Трещинные воды восточного склона отличаются включением подземных вод в интрузивных массивах. Формирование интрузивных массивов произошло за счет магматической деятельности в палеозойское время [7]. Интрузивы слагаются гранитами, грани-тогнейсами и гранодиоритами, в отличие от других комплексов пород имеют вид изолированных массивов, возвышаясь над всей территории [7, 8]. Воздействие тектонических процессов и процессов выветривания привели к трещиноватости интрузивных образований, что стало определяющим фактором накопления и циркуляции подземных вод. Подземные воды гидрокарбонатно-натриевого и кальциевого состава локализуются (табл. 3, 4) в трещинно-разломных зонах и в бортовых зонах речных долин, пресные с минерализацией до 1 г/л. Выходящие родниковые стоки имеют свои особенности в тектонических трещиновато-разломных зонах дебиты родников составляют 1—10 л/сек, выходящие стоки на выровненной поверхности имеют небольшие деби-ты 0,2—0,5 л/сек [2, 4].
Родник Болотовский (Кваркенский район) расположен у подножия холма на левом берегу р. Солончанка (рис. 4). Родник располагается на абсолютной высоте 333,3 м, площадь родникового урочища — 0,1 км2, водовмещающие породы —
Рис. 3. Родник Канчеровский
известковые песчаники, переслаивающиеся с але-ролитами среднекаменноугольного возраста, дебит родника составляет 0,2 л/сек [2, 4].
Родник оборудован бетонным кольцом, вода пресная, без запаха, для питьевых целей используется редко.
В Кварекенском районе родник Аландский (рис. 5) расположен в верховье небольшой балки,
Таблица 3
Химический состав вол родник Болотовский
Наименование объекта С1- ИСО3 Мв 2+ Са2+
мг/л 101,9 128,6 63,62 175 17,44 25,83
мг-экв./л 2,87 2,68 1,04 7,61 1,45 1,29
мг-экв. % 43,54 40,64 15,82 73,49 14,04 12,47
Таблица 4
Химический состав вод родник Аландский
Наименование объекта С1- 802 НСО- Мв2+ Са2+
мг/л 4,2 28,1 8,08 11,33 4,18 17,22
мг-экв./л 0,12 0,59 0,13 0,49 0,35 0,86
мг-экв. % 14,15 70,01 15,83 28,95 20,46 50,59
ностью которой является отсутствие речной сети, поверхностный сток представлен замкнутыми озерными впадинами Жете-Коль и озера Шел-кар-Ега-Кара. Величина испаряемости в три раза превышает величину атмосферных осадков, так как климат территории отличается большой сухостью [10]. Развитые на территории интрузив -ные комплексы слагаются сильно метаморфизо-ванными породами карбон-девонского времени, покрытыми мощной глинистой корой выветривания. Наибольшей водоносностью обладают породы, располагающиеся на возвышенных участках, основной комплекс пород представлен слабой водоносностью и развитием соленых вод. Условия формирования подземных вод носят определенный характер: засушливый климат, малое количество осадков, повышенная испаряемость, повсеместно развитые водоупорные коры выветривания глинистых отложений, недоступность участков разгрузки подземных вод [10]. Исходя из закономерностей условий формирования, подземные воды территории слабонапорные хлорид-но-сульфатно-натриевого и гидрокарбонатно-магниевого состава (табл. 5, 6), с минерализацией, доходящей до 4 г/л. Выходящие родниковые стоки редки, имеют небольшие дебиты 0,01-0,1 л/сек.
Примером является родник-исток Карагашки (Адамовский района), расположенный на левом склоне долины р. Карагашки, около крупного пруда среди мощных глыб гранита (рис. 6). Он располагается на абсолютной высоте 291,9 м, площадь родникового урочища - 0,1 км2, водов-мещающие породы палеозойские гранитоиды, дебит родника составляет 0,1 л/сек [2, 4].
Родниковый выход не оборудован, вода без запаха приятная на вкус, используется в питье -вых целях пастухами.
Таблица 5
Химический состав вод родника-источника Карагашки
Наименование объекта С1— НСО- Мв2+ Са2+
мг/л 10,74 35,21 17,94 27,82 5,73 18,27
мг-экв./л 0,3 0,73 0,29 1,21 0,48 0,91
мг-экв. % 22,74 55,14 22,11 46,51 18,37 35,12
Таблица 6
Химический состав вод родника Колодец
Наименование объекта С1— 802 НСО- Мв2+ Са2+
мг/л 248 149,9 55,65 201,2 45,22 8,37
мг-экв./л 6,99 3,12 0,91 8,75 3,77 0,42
мг-экв. % 63,39 28,34 8,28 67,63 29,13 3,23
Рис. 4. Родник Болотовский
Рис. 5. Родник Аландский
на абсолютной высоте 310,2 м, площадь родникового урочища — 0,1 км2, водовмещающие породы — палеозойские гранито-гнейсы, дебит родника составляет 0,1 л/сек [2, 4].
Родниковый выход обложен камнем, вода пресная, обладает приятными вкусовыми данными, не имеет запаха, для питьевых целей используется проезжающими по дороге.
Трещинные воды Заурального поднятия слагают молодую денудационную равнину, особен-
Рис. 6. Родник-исток Карагашки
Рис. 7. Родник Колодец
На территории Ясненского района располагается родник Колодец, он проходит у истока крупной балки, впадающей в р. Котансу (рис. 7). Площадь родникового урочища 0,1 км2, гидравлический тип — нисходящий, водовмещающие породы гравелистые песчаники нижнекаменну-гольного возраста, дебит родника составляет 0,05 л/сек [2, 4].
Родниковый выход оборудован каменным срубом, вода приятная на вкус, без запаха, пресная, для питьевых целей используется проезжающими по трассе.
Результаты
Таким образом, водоносный комплекс терри-генно-карбонатных каменнугольных отложений
развит в Западно-Уральской зоне внешней складчатости. Водоносная толща характеризуется большим количеством родников, которые выходят из м ежгрядовых понижений с д ебитами от 1,5 до 2 л/сек [2—4]. Водовмещающие породы представлены известняками, сланцами, аргиллитами, песчаниками, наиболее водообильными породами являются различные известняки, пониженной водообильностью отличаются песчаники и аргиллиты. Преобладают пресные подземные воды гидрокарбонатно-кальциевого, натриевого и магниевого состава, с минерализацией 0,1—0,9 г/л.
Восточно-Уральская группа бассейнов отличается широким развитием подземных вод в интрузивном комплексе палеозоя. Накопление и циркуляция подземных вод зависит от трещино-ватости гранитных интрузий основного и ультраосновного состава [7, 9]. Воды пресные гидрокар-бонатно-сульфатные и кальциево-натриевые, с минерализацией до 1 г/л. Родниковые стоки в среднем имеют небольшие дебиты 0,2—0,5 л/сек, за исключением зон тектонических разломов, де-биты могут доходить до 25 л/сек.
Комплексы пород Заурального поднятия сла-бообводнены, выходы родниковых стоков не велики. Воды комплекса имеют хлоридно-натрие-вого, характеризуются повышенной минерализацией, ресурсы их весьма ограничены и не имеют большого практического значения [8, 10].
Заключение
Общие геолого-гидрогеологические условия восточной части Оренбургской области влияют на распределение и области разгрузки подземных вод. Распространены воды трещинного типа в массивах известняков, приуроченные к тектоническим нарушениям. Выходящие водоносные толщи каменноугольного возраста характеризуются большим количеством родников с дебита-ми 0,1—0,9 г/л, родниковая вода гидрокарбонатного кальциевого и натриевого состава, пресная, приятная на вкус. Родниковые урочища формируют разнообразные гидрогеоморфные комплексы, оказывают существенное влияние на геоэкологические особенности территории, а также составляют особую категорию объектов природного наследия Оренбургской области.
Библиографический список
1. Токмачева Е. И. Гидрогеология СССР. Том ХШ1 (Оренбургская область) / Е. И. Токмачева. — Москва: Недра, 1972. — 272 с.
2. Сивохип Ж. Т., Петрищев В. П., Чибилев А. А. Естественные выходы подземных вод Южного Предуралья: связь гидрогеохимической дифференциации с типами местности // Изв. РГО. — 2003. — Т. 135, вып. 3. — С. 42—50.
3. Сивохип Ж. Т., Калмыкова О. Г. Краткий анализ пространственной организации ручьевых комплексов низкогорных ландшафтов Оренбургской области // Вестн. Воронежск. ун-та. Сер. География, геоэкология. — 2008. — № 1. — С. 16—20.
4. Сивохип Ж. Т., Петрищев В. П., Чибилев А. А. Природное разнообразие и охрана родниковых урочищ Южного Приуралья // Охрана окружающей среды Оренбургской области: Информационно-аналитический ежегодник / Комитет по природоохранной деятельности и мониторингу окружающей среды администрации Оренбургской области. — Оренбург, 2003. — Вып. 3. — С. 195—209.
5. Зинченко Л. Е. Подземные воды // Географический атлас Оренбургской области. — М.: ДИК, 1999. — С. 16—17.
6. Петрищев В. П. Кластерная дифференциация родниковых выходов подземных вод Южного Предуралья // Многопрофильный университет как региональный центр образования и науки: материалы Всерос. науч.-практ. конф. Оренбург, 2009. С. 1919—1924.
7. Левин Е. В., Галянина Н. П. Геологические условия формирования радиоактивных подземных вод на территории Восточного Оренбуржья // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. — 2017. — № 16 (68). — С. 212—216.
8. Левин Е. В., Галянина Н. П., Степанов А. С. Радон в подземных питьевых водах Оренбургской области (методы удаления) // Вода: химия и экология. — 2017. — № 11—12 (113). — С. 28—35.
9. Галянина Н. П., Петрищев В. П. Особенности формирования гранитоидных массивов в Оренбургской секторе Уральской складчатой системы // Университетский комплекс как региональный центр образования, науки и культуры: материалы Всероссийской научно-методической конференции; Оренбург. гос. ун-т. — Оренбург: ОГУ, 2021. — С. 882—888.
10. Гаев А. Я., Погосян Ю. М., Галянина Н. П., Савилова Е. Б. Исследование экологического состояния природных вод Оренбургской области // Вода: химия и экология, 2012. — № 3. — С. 3—9.
GEO-ECOLOGICAL FEATURES OF THE FORMATION OF SPRING EFFLUENTS WITHIN
THE CARBONIFEROUS AQUIFER COMPLEX OF THE EASTERN PART OF THE ORENBURG REGION
N. P. Galanina, Senior Lecturer, Orenburg State University, galyanina@list.ru, Orenburg, Russia,
I. A. Zozulenko, Undergraduate student, specialty 21.05.02 Applied Geology, Orenburg State University, zozulaaary@mail.ru,
Orenburg, Russia
References
1. Tokmacheva E. I. Gidrogeologiya SSSR. Tom XLIII (Orenburgskaya oblast') [Hydrogeology of the USSR. Volume XLIII (The Orenburg Region)]. Moscow, Nedra, 1972. 272 p. [in Russian].
2. Sivokhip Zh. T., Petrishchev V. P., Chibilyov A. A. Estestvennye vyhody podzemnyh vod YUzhnogo Predural'ya: svyaz' gid-rogeohimicheskoj differenciacii s tipami mestnosti [Natural groundwater outlets of the Southern Urals: the relationship of hydrogeochemical differentiation with types of terrain]. Izv. RGO. 2003. Vol. 135. Issue 3. P. 42—50 [in Russian].
3. Sivohip Zh. T., Kalmykova O. G. Kratkij analiz prostranstvennoj organizacii ruch'evyh kompleksov nizkogornyh landshaftov Orenburgskoj oblasti [A brief analysis of the spatial organization of stream complexes of low-mountain landscapes of the Orenburg Region]. Vestn. Voronezh. un-ta. Ser. Geography, geoecology. 2008. No. 1. P. 16—20 [in Russian].
4. Sivokhip Zh. T., Petrishchev V. P., Chibilyov A. A. Prirodnoe raznoobrazie i ohrana rodnikovyh urochishch YUzhnogo Pri-ural'ya [Natural diversity and protection of spring tracts of the Southern Urals]. Environmental protection of the Orenburg Region: Information and analytical yearbook. Committee on Environmental Protection and Environmental Monitoring of the Orenburg Region Administration. Orenburg, 2003. Issue 3. P. 195—209 [in Russian].
5. Zinchenko L. E. Podzemnye vody [Underground waters]. Geographical Atlas of the Orenburg Region. Moscow, DIK. 1999. P. 16—17 [in Russian].
6. Petrishchev V. P. Klasternaya differenciaciya rodnikovyh vyhodov podzemnyh vod YUzhnogo Predural'ya [Cluster differentiation of spring outlets of underground waters of the Southern Urals]. Multidisciplinary University as a regional center of education and science: proceedings of the All-Russian Scientific and Practical Conference. Orenburg, 2009. P. 1919—1924 [in Russian].
7. Levin E. V., Galyanina N. P. Geologicheskie usloviya formirovaniya radioaktivnyh podzemnyh vod na territorii Vostochnogo Orenburzh'ya [Geological conditions of formation of radioactive groundwater in the territory of the Eastern Orenburg Region]. Bulletin of Orenburg State Agrarian University. 2017. No. 16 (68). P. 212—216 [in Russian].
8. Levin E. V., Galyanina N. P., Stepanov A. S. Radon v podzemnyh pit'evyh vodah Orenburgskoj oblasti (metody udaleniya) [Radon in underground drinking waters of the Orenburg Region (removal methods)]. Water: chemistry and ecology. 2017. No. 11—12 (113). P. 28—35 [in Russian].
9. Galyanina N. P., Petrishchev V. P. Osobennosti formirovaniya granitoidnyh massivov v Orenburgskoj sektore Ural'skoj sklad-chatoj sistemy [Features of the formation of granitoid arrays in the Orenburg sector of the Ural folded system]. The University complex as a regional center of education, science and culture: Proceedings of the All-Russian Scientific and Methodological Conference in Orenburg State University. Orenburg, OGU, 2021. P. 882—888 [in Russian].
10. Gaev A. YA., Pogosyan Yu. M., Galyanina N. P., Savilova E. B. Issledovanie ekologicheskogo sostoyaniya prirodnyh vod Orenburgskoj oblasti [Investigation of the ecological state of natural waters of the Orenburg Region] Water: Chemistry and Ecology. 2012. No. 3. P. 3—9 [in Russian].
