Тектоника

2.2 Тектоника

Район работ находится в пределах северо-восточного склона Воронежской антиклизы. В строении антиклизы различается два основных структурных этажа. Нижний сложен резко дислоцированными метаморфизированными породами архея, нижнего и среднего протерозоя. Верхний сложен спокойно залегающими осадочными породами девонского, каменноугольного, мелового, неогенового и четвертичного возраста.

По данным электроразведки, сейсмопрофилирований и материалами структурного бурения установлено, что поверхность докембрийского фундамента погружается в северо-восточном и восточном направлениях. Средняя величина погружений составляет 8-10м/км.

Девонские отложения в связи с общим падением на восток и северо-восток последовательно сменяют друг друга в том же направлении от древних к более молодым. Их средний уклон составляет 7м/км.

Каменноугольные отложения имеют такой же наклон слоев. Их мощность наращивается в направлении падения, то есть к северо-востоку.

Нижнемеловые отложения имеют моноклинальные залегания. Отсутствие верхнемеловых отложений свидетельствует о наличии здесь поднятия в верхнемеловую эпоху.

В неотектонической структуре территория является районом мощной неогеновой и четвертичной аккумуляции и находится в пределах Окско-Донской впадины. Границы этой впадины совпадают с разломами в кристаллическом основании и флексурными перегибами в осадочном чехле.

2.3 История геологического развития

Окончательное формирование Воронежского кристаллического массива произошло в среднем протерозое. В рифейское время на описываемой территории обозначалась зона устойчивого погружения, осложненная крупными разломами. Сюда сносились водными потоками продукты разрушения и выветривания выведенных на дневную поверхность пород. В ряжское время и первую половину морсовского времени территория претерпела медленное погружение и покрылась водами мелкого внутриконтинентального бассейна, сильно засоленного.

В середине морсовского времени начался энергичный принос разнозернистого песчаного материала, осаждавшегося в среде, обогащенной карбонатами Ca и Mg.

В мосоловское время уровень суши резко понизился и рассматриваемую территорию покрыло неглубокое море нормальной солености с переменным гидродинамическим режимом. В черноярское время вновь наблюдаются признаки обмеления моря и частичного его исчезновения.

В старооскольское время море было очень неглубоким, с меняющимся гидродинамическим режимом. В конце старооскольского времени повсеместно усилился принос преимущественно алевритистого материала.

Верхнедевонская эпоха ознаменовалась тремя крупными циклами седиментации – нижнефранским, верхнефранским, фаменским. Каждый цикл начинается отложениями мелководных, песчано-глинистых осадков лагунного и прибрежно-морского типа. Они сменяются карбонатными илами неглубокого моря.

В среднекаменноугольный период область испытала поднятия, повлекшие размыв значительной части каменноугольных отложений.

В неокоме произошло опускание территории с отложениями мелководных морских осадков. В середине альба на описываемой территории распространилось море.

Отсутствие верхнемеловых отложений свидетельствует о значительных поднятиях в это время. Начиная с миоцена, здесь происходит постепенное оформление депрессии с усилением поднятия в предкривоборское время.

Среднечетвертичный период характеризуется относительной стабильностью тектонического режима и преобладанием процессов аккумуляции. В верхнечетвертичную эпоху происходит переоформление современных контуров гидросети и углубление речной долины (образование третьей, второй и первой надпойменной террас).

В современную эпоху наблюдается дальнейшее развитие рельефа и гидрографической сети. Широко развито образование оврагов и оползней.

III. ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ РАЙОНА РАБОТ

На участке работ развиты водоносные горизонты и комплексы четвертичного, неогенового, мелового и девонского возрастов. Ниже приводится их краткая характеристика.

Водоносный современный аллювиальный горизонт (aIV)

Развит в пределах всех рек, ручьев и крупных балок. Водовмещающими породами служат пески разнозернистые с гравием и галькой в основании. Мощность обводненного аллювия в долинах р. Хопер и Ворона достигает 10-12 м, на малых реках и ручьях уменьшается до 1 м. Горизонт безнапорный, абс. Отметки уровня (+85)-(+97) м. Верхний водоупор отсутствует, вследствие чего горизонт подвержен поверхностному загрязнению. ­ Нижний водоупор также отсутствует и горизонт гидравлически взаимосвязан с нижележащими водоносными горизонтами. Коэффициенты фильтрации пород составляют 0,1-5 м/сут, возрастая в долинах рек Ворона и Хопер до 16-20 м/сут.

По химическому составу воды преимущественно гидрокарбонатные натриево-кальциевые с минерализацией 0,2-0,9 мг/дм³.

Питание горизонта осуществляется за счет инфильтрации атмосферных осадков и речных вод в период паводка, а также за счет подтока из смежных водоносных горизонтов. Дренируется горизонт реками. Воды современного горизонта мало пригодны для централизованного водоснабжения вследствие затопления пойм в паводковый период и повышенной агрессивности подземных вод (пойменный ряд водозабора “Чигорак”). В то же время современный горизонт широко используется местным населением с помощью колодцев.

Водоносные среднечетвертичный аллювиальный (а II) и южноворонежский аллювиально-озерный (аIIj) горизонты.

Эти горизонты представляют здесь единую гидравлическую толщу общей мощностью от 2 до 15 м. Они сложены аллювиальными песками, их обводненная мощность составляет 5-14м. Воды безнапорные. Глубина залегания уровня 11-34 м от поверхности земли, что соответствует отметкам (+96) - (+99)м.

По химическому составу, воды гидрокарбонатные, сульфатно-гидрокарбонатные кальциевые, магниево-кальциевые с минерализацией 0,2-0,9 г/дм³. Дебиты эксплуатационных скважин 2-4 л/с при понижении 10 м. Удельные дебиты скважин изменяются от 0,04 до 4,3 л/с, преимущественно составляя 0,1-1,5 л/сут. Коэффициенты фильтрации среднечетвертичных отложений изменяются в пределах 0,6-10 м/сут достигая в отдельных случаях 30 м/сут; коэффициенты фильтрации южноворонежских отложений ниже и составляют 0,8-1,6м/сут. Горизонты могут представлять практический интерес для организации небольших централизованных водозаборов лишь при совместной эксплуатации с нижележащими неогеновыми горизонтами и комплексами.

Водоносный белогорский терригенный горизонт (N₂³ bg).

Развит в центральной части рассматриваемого района. Приурочен к озерно-аллювиальным отложениямм плиоцена, выполняющим вместе с подстилающими миоценовыми отложениями глубокую погребенную палеодолину.

Водовмещающими породами служат крупнозернистые пески, в верхней части мелко- и

среднезернистые, общей мощностью 10 - 30 м. В кровле и подошве встречаются прослои глин, служащих водоупором, невыдержанным в плане и в разрезе. На этих участках воды приобретают слабый напор - от 3,3 до 15,7 м. На участках отсутствия верхних водоупоров воды безнапорные имеют прямую гидравлическую связь с южноворонежским и среднечетвертичным водоносными горизонтами. Отсутствие выдержанного нижнего водоупора обуславливает также связь с водоносными уваровско-тамбовским и апт-альбским терригенными горизонтами. В пределах участка разведки уровень воды устанавливается на глубине 23 - 35м от поверхности земли, что соответствует абсолютным отметкам (+97 - (+99) м. Из скважины №4р, пробуренной на участке разведки получен дебит 4,4 л/с при понижении 8,4 м. Коэффициенты фильтрации составляют 1,0-1,1 м/сут.

Питание горизонта осуществляется за счет инфильтрации атмосферных осадков через толщу четвертичных отложений. Разгрузка происходит в реки через смежные четвертичные горизонты. По химическому составу воды гидрокарбонатные кальциево-магниевые, магниевые и натриево-кальциевые, реже сульфатно-гидрокарбонатные магниевые, с минерализацией до 1г/дм³. Белогорский горизонт в районе работ эксплуатируется одиночными скважинами в с. с. Танцырей, Миролюбие.

Водоносный уваровско-тамбовский терригенный

 горизонт (N₁² uv-tm).

Горизонт приурочен к нижней части неогеновой палеодолины. Водовмещающими являются мелко-среднезернитстые пески, в подошве горизонта - гравелистые. Мощность водовмещающих отложений не выдержана по площади и изменяется от 1-25 м в бортовых частях палеодолины до 45 м в ее переуглубленной части. В верхней части разреза встречаются прослои глин мощностью 2-6 м, а в осевой части палеодолины их мощность увеличивается от 7,3 м на южном фланге проектного водозабора (скв. №57р.э.) и до 13,8 м на северном (скв. №51р.э.). Эти глины создают условный водоупор до 48м. В прибортовых частях палеодолины глины отсутствуют и здесь осуществляется гидравлическая взаимосвязь уваровско-тамбовского терригенного горизонта с вышележащим белогорским. Нижним водоупором служат нижнеаптские глины мощностью 20-25м, отсутствующие в пере углубленной части палеодолины. Здесь уваровско-тамбовский горизонт связан с нижезалегающим берриас-барремским, а в бортовых частях со смежным апт-альбским комплексами. Уваровско-тамбовский горизонт отличается высокой водообильностью и рассматривается как один из возможных источников централизованного водоснабжения г.Борисоглебска.

Дебит опробованных скважин достигает 8-13 л/с при понижении 3-13 м соответственно. Коэффициенты фильтрации изменяются в широких пределах: от 0,9м/сут до 79,бм/сут. Максимальные значения приурочены к переуглубленной части палеодолины, где по данным кустовых откачек Кф составляет 38,4-79,6м/сут. По химическому составу воды сульфатные и гидрокарбонатно-сульфатные с минерализацией 03-0,4 г/дм³ и имеют удовлетворительное качество.

Водоносный апт-альбский терригенный

горизонт ( k₁ a-al).

Водоносный апт-альбский терригенный горизонт на участке работ развит практически повсеместно, отсутствует лишь в переуглубленной части палеодолины. Воды приурочены к песчаным отложениям, мощность которых по мере углубления неогенового вреза уменьшается с 30м до 0,1 м. Выдержанный верхний водоупор отсутствует. На отдельных участках он представлен глинистыми разностями четвертичных, неогеновых и самих альбских отложений. Нижним местным водоупором служат глины апта мощностью до 17м. Этим водоупором они изолируются от нижележащего слабоводоносного локально-водоупорного берриасс-барремского терригенного комплекса. Водоупор отсутствует лишь в переуглубленной части палеодолины, где уваровско-тамбовский горизонт залегает непосредственно на берриасс-барремских водовмещающих песчаных отложениях. Абсолютные отметки подошвы водоупора - (+11) - (+25)м, кровли - (+1-35) - (+62)м.

Апт-альбский горизонт эксплуатируется одиночными скважинами с удельными дебитами 0,2-3 м/с. Коэффициенты фильтрации изменяются в пределах 0,2-10м/сут. По химическому составу воды пресные (минерализация 0,4-0,6г/дм³) сульфатно-гидрокарбонатные натриево-магниевые.

Слабоводоносный локально-водоупорный берриасс-барремский терригенный комплекс (K₁ b-br).

Комплекс на описываемой территории развит повсеместно. Водовмещающими являются мелкозернистые чистые пески валанжинского возраста мощностью 15-25м, в пределах переуглубленной палеодолины мощность комплекса уменьшается до 3,6 - 10м. Верхним водоупором служат аптские глины, отсутствующие в переуглубленной части палеодолины. Здесь берриасс-барремский комплекс гидравлически взаимосвязан с уваровско-тамбовским. Нижний водоупор, представленный валанжинскими песчаными глинами, также не выдержан по простиранию и отсутствует на большей части изученной площади. На участке проектного водозабора он вскрыт как на северном, так и на южном флангах. Мощность водоупорных глин составляет 3,4-5,6м.

Удельные дебиты скважин не превышают 1,0л/с. Коэффициенты фильтрации по данным одиночных и кустовых откачек изменяются от 4,3 до 6,9м/сут, достигая в отдельных скважинах в северной части территории 25-27,4м/сут. Воды по химическому составу сульфатно-гидрокарбонатные смешанные по катионному составу. Минерализация подземных вод в целом по площади составляет 0,6-0,9г/дм³, достигая в северной части территории 1,39 г/дм³.

Водоносный средне-верхнефаменский терригенно-карбонагный

 комплекс (D₃ fm_2-3)

Залегает под слабоводоносным берриасс-барремским терригенным комплексом, Приурочен к кавернозным и трещиноватым известнякам озерской и хованской свит верхнего девона.

Общая мощность комплекса изменяется с запада на восток, по мере погружения девонских пород в северо-восточном направлении, от 15 до 130 м. Глубина залегания его кровли изменяется от 100 до 160м, что соответствует абсолютным отметкам (+8)-(+15)м. На участке проектного водозабора кровля известняков вскрыта на глубине 121,0 м на северном северном 136,4, на южном флангах, абсолютные отметки кровли составляют (+2,6) - (-6,4) м. Вскрытая мощность водовмещающих известняков 30-31м, при этом наиболее активная зона трещиноватости приурочена к верхней части толщи, мощностью 12-15м. Верхним водоупором служат валанжинские глины, нижним - прослои аргиллитоподрбных глин мощностъю до 4 м. Воды напорные, величина напора составляет 96 - 104 м. Уровень устанавливается на глубине 24,6 - 32,5 м от поверхности земли (а. о. 97,5 - 99,0 м). Водоносный комплекс отличается высокой водообильностью в пределах зоны развития неогеновой палеодолины, особенно в ее переуглубленной части. Здесь при опробовании скважин №№ 43р, 51р.э., 57р.э. были получены дебиты от 15 л/с до 58 л/с при понижениях 2,2 - 23,6 м. Удельные дебиты при этом составили 1,4 - 5,0 л/с на северном фланге проектного водозабора и 25,8 л/с - на южном.

Высокая водообильность известняков объясняется их сильной трещиноватостью в

пределах площади развития переуглубленной части палеодолины (обычно приуроченных к зонам повышенной тектонической активности) и, как следствие, активной гидравлической связью с неогеновой толщей. За пределами переуглубленной части палеодолины удельные дебиты скважин уменьшаются и составляют от 1,0л/с (скважина №47 - 0,9км от переуглубленной части палеодолины) до 0,01л/с (скважина №48 - 8,0км от перуглубленной части палеодолины). Коэффициенты фильтрации изменяются также в широких пределах: от 1 до 45-70м/сут. Максимальные значения приурочены к переуглубленной части палеодолины.

По химическому составу в пределах переуглубленной части палеодолины воды гидрокарбонатные магниево-кальцевые с минерализацией 0,4 - 0,5 г/дм³.

Химический состав воды в скважинах, пробуренных в бортовых частях палеодолины, где происходит подпитывание из берриасс-барремского горизонта, идентичен составу берриасс-баремских вод. Здесь воды характеризуются как сульфатно-гидрокарбонатные кальциево-магниевые смешанные по катионам с минерализацией 0,4 –0,6 г/дм³ (скв. №№ 46-47). По качеству воды и в бортовых, и в центральных частях палеодолины отвечают требованиям СаНПиНа. Лишь в 10 км к северо-востоку от участка разведки «Ростань» в 1979 году, при разведке участка «Махровский» были вскрыты хлоридные воды с минерализацией 1,9 г/дм³. При проведении работ второй очереди бурением разведочной скважины №60р будет уточнена граница развития минерализованных вод.

Водоносный нижнефаменский карбонатно-терригенный

комплекс (D₃fm₁).

Залегает под целевым комплексом на глубине 152-168м. Представлен переслаиванием небольших прослоев известняков с аргиллитоподобными глинами. Прослой глин, залегающий в кровле нижнефаменской толщи изолирует, этот водоносный комплекс от вышележащего. Характеризуется низкой водообильностью и удовлетворительным качеством воды. В пределах месторождения “Ростань” он не изучался, будет опробован на второй очереди работ разведочной скважиной № 62р. При этом будет изучена взаимосвязь девонских комплексов и изменение химизма подземных вод в разрезе.

VI.      ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ЗАПАСОВ МЕСТОРОЖДЕНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД