1.3. Гидрогеологические условия

Территория исследования относится к Балтийскому гидрогеологическому массиву, который характеризуется широким развитием поровых грунтовых вод в четвертичных отложениях, трещинных грунтовых вод в зоне выветривания кристаллических пород и трещинно-жильных напорных вод тектонических трещин на глубине.

Основными факторами, определяющими гидрогеологические условия района, являются следующие (Максимова, 1999): 1) обособленное, возвышающееся над окружающей равниной положение массива; 2) значительно расчлененный рельеф и глубоко врезанная речная сеть в пределах Хибинского массива; 3) близкое положение областей питания и разгрузки подземных вод; 4) влажный климат с повышенным количеством атмосферных осадков, малым испарением и благоприятными условиями для конденсации влаги; 5) хорошая обнаженность кристаллических пород и развитая трещинная тектоника. Все эти особенности в сочетании с критериями, присущими Балтийскому гидрогеологическому массиву в целом, позволяют охарактеризовать условия формирования подземных вод исследуемой территории.

Все подземные воды описываемого района принадлежат преимущественно к зоне свободного водообмена, формирующегося под влиянием дренирующего воздействия речной сети и климатических факторов. К этой зоне относятся как порово-пластовые воды, приуроченные к четвертичным отложениям, так и трещинные (пластово-трещинные и трещинно-жильные) воды кристаллических пород. По характеру циркуляции и режиму вод зона свободного водообмена может быть подразделена на три подзоны - верхнюю, среднюю и нижнюю (Полторанченко, 1986).

Верхняя подзона, или зона аэрации, расположена выше уровня эрозионных врезов местной гидрографической сети и характеризуется сезонным обводнением пород с преимущественно вертикальным нисходящим движением инфильтрационных вод. Глубина распространения ее колеблется от одного - нескольких метров в долинах и на склонах гор до 400-500 м на водоразделах горно-вершинного яруса рельефа. Движение вод в кристаллических породах зоны аэрации происходит большей частью по вертикальным и крутопадающим трещинам. Движение вод по пологим трещинам имеет подчиненное значение, с ним связаны выходы временных источников, появляющихся только в периоды снеготаяния и интенсивных осенних дождей.

Средняя подзона - подзона активного движения подземных вод расположена на уровне, близком к уровню местных базисов дренирования, как в четвертичных, так и в кристаллических породах. Области питания и распространения вод этой подзоны практически совпадают. Подзона характеризуется более устойчивым режимом по сравнению с зоной аэрации. В верхней части этой подзоны (интервал наиболее эффективной трещиноватости) движение подземных вод более интенсивно, имеет преимущественно горизонтальный характер и направлено к ближайшим депрессиям рельефа и далее - от центральных частей массива к периферии к общим базисам эрозии Хибинского массива (озерам Умбозеро и Имандра). Мощность подзоны зависит от глубины распространения открытых трещин и мощности четвертичных отложений и колеблется от 15-25 до 160-250 м.

Нижняя подзона, или зона замедленного движения подземных вод, располагается ниже базиса дренирования местной гидрографической сети, т.е. ниже абсолютных отметок 130-150 м. Эта подзона включает трещинно-жильные напорные воды кристаллических пород, приуроченные к региональным и локальным тектоническим нарушениям и характеризующиеся сложной нисходяще-восходящей циркуляцией. Не имея выдержанных по площади водонепроницаемых пород в своей кровле, воды нижней подзоны местами сливаются с водами вышележащих подзон, образуя единый гидравлический водоносный горизонт. Это характерно для водоразделов, склоновых частей и верховьев речных долин.

По условиям питания площадь района работ, равно как и всю площадь Хибинского массива, можно разделить на три части (Максимова, 1999):

а) области горно-вершинного яруса рельефа, являющиеся пограничными для района работ и характеризующиеся благоприятными условиями питания трещинных и трещинно-жильных вод за счет инфильтрации и конденсации вод атмосферных осадков (области основного питания подземных вод кристаллических пород);

б) области подчиненного питания трещинных и трещинно-жильных вод, приуроченных к крутым, зачастую обрывистым склонам горносклонового яруса рельефа, где атмосферные осадки, не успевая просачиваться в трещины, быстро стекают в долины в виде поверхностного стока;

в) области интенсивного питания вод четвертичных отложений долин и приозерных низменностей за счет атмосферных осадков, выпадающих непосредственно на площади развития четвертичных отложений, поверхностного стока со склонов гор и подтока трещинных вод со стороны бортов и ложа кристаллических пород.

Эти участки одновременно являются областями разгрузки подземных вод кристаллических пород и четвертичных отложений. Разгрузка подземных вод кристаллических пород со всей площади водосбора исследуемой территории происходит в естественные котловины озер Большой Вудъявр и Умбозеро.

Залегание уровня подземных вод в пределах района различно. В верховьях долин рек и ручьев подземные воды четвертичных отложений и кристаллических пород имеют общее зеркало и залегают на глубине 2-10 м от поверхности. По мере приближения к приозерным низменностям, в связи с появлением в разрезе водоупорных слоев, воды четвертичных отложений и кристаллических пород приобретают напор, безнапорными остаются только воды грунтового водоносного горизонта. Разница в уровнях для грунтового и напорного водоносных горизонтов составляет 10-15 м (Полторанченко, 1986; Максимова, 1999).

Режим всех типов вод кристаллических пород и четвертичных отложений зависит от климатических факторов и тесно связан с колебаниями температуры и изменениями вида осадков.

В пределах рассматриваемого района работ выделяются по генезису (возрасту) пород подземные воды следующих горизонтов (Иванова, 1975; Полторанченко, 1986; Максимова, 1999).

А. Воды четвертичных отложений:

• водоносный современный болотный горизонт bQ_IV;

• водоносный современно-верхнечетвертичный ледниковый горизонт gQ_III-IV;

• водоносный верхнечетвертичный осташковский водно-ледниковый горизонт f,lgQ_IIIos;

• слабоводоносный, локально-водоносный верхнечетвертичный осташковский ледниковый горизонт gQ_IIIos;

• водоносный, локально-слабоводоносный верхнечетвертичный ленинградский озерный горизонт lQ_IIIln;

• водоносный верхнечетвертичный подпорожский водно-ледниковый горизонт f,lgQ_IIIpd;

• водоупорный, локально-слабоводоносный верхнечетвертичный подпорожский ледниковый горизонт gQ_IIIpd.

Б. Воды дочетвертичных отложений:

• водоупорный, локально-слабоводоносный палеоген-неогеновый горизонт Р-N;

• слабоводоносный, локально-водоносный палеозойский кристаллический горизонт PZ.

Ниже приведена характеристика наиболее важных водоносных горизонтов, имеющих рапространение на территории исследования.

А. Воды четвертичных отложений.

Водоносный верхнечетвертичный осташковский водно-ледниковый горизонт - f,lgQ_IIIos. Водоносный горизонт, приуроченный к осташковским водно-ледниковым отложениям, имеет повсеместное распространение в приозерной низменности озер Малый и Большой Вудъявр и в устьевых частях речных долин. Залегает первым от поверхности, на некоторых участках перекрыт современными болотными или осташковскими ледниковыми отложениями, на ленинградских озерных суглинках, в краевых частях долин - на подпорожских водно-ледниковых осадках, палеоген-неогеновых или кристаллических породах.

Водовмещающие породы представлены разнозернистыми слоистыми песками с гравием, галькой и мелкими валунами, тонко-мелкозернистыми пылеватыми и глинистыми песками с незначительными включениями обломочного материала, реже гравийно-галечниковыми отложениями. Мощность водоносного горизонта изменчива и колеблется от 6-10 до 20-40 м. Глубина залегания уровня изменяется от 0 до 10 м. Водоносный горизонт в основном безнапорный, лишь на участках развития глинистых и суглинистых отложений приобретает местный напор.

Близкое от поверхности залегание водоносного горизонта создает благоприятные условия для инфильтрации атмосферных осадков и пополнения запасов воды в горизонте.

Питание горизонта смешанное, частично за счет инфильтрации атмосферных осадков, а частично за счет подземных вод вышезалегающих водоносных горизонтов болотных и ледниковых отложений. Доля подземного питания увеличивается в зимнюю межень, что регулирует режим водоносного горизонта.

По химическому составу воды горизонта в основном гидрокарбонатно-натриевые, реже сульфатно-гидрокарбонатные или хлоридно-гидрокарбонатные натриевые. Минерализация этих вод в долине оз.М.Вудъявр, испытывающего минимальную техногенную нагрузку, составляет 40-70 мг/л.

Водоносный верхнечетвертичный подпорожский водно-ледниковый горизонт f,lgQ_IIIpd. Напорный водоносный горизонт, приуроченный к водно-ледниковым подпорожским отложениям, распространен повсеместно на исследуемой территории. Именно этот горизонт, наиболее водообильный и изолированный от поверхностного загрязнения мощной толщей суглинков и глин, эксплуатируется в долине оз.Б.Вудъявр водозабором "Центральный" для водоснабжения г.Кировска.

Распространение этого горизонта и величина пьезометрических уровней обусловлены наличием мощной толщи водоупорных ленинградских глинисто-суглинистых отложений, фациально сменяющих друг друга как в центральной части, так и в краевых частях бассейна.

Водовмещающие породы представлены в основном разнозернистыми песками с гравием, галькой и валунами, включениями суглинистого и глинистого материала.

Питание напорного водоносного горизонта осуществляется за счет атмосферных осадков, а также за счет вод кристаллических пород, поступающих с бортов и дна долин.

Глубина залегания уровней в период межени составляет 5-20 м. Напор над кровлей водоносного горизонта составляет 15-45 м. Разгрузка водоносного горизонта осуществляется в приозерную низменность озер Б.Вудъявр и Умбозеро. По химическому составу подземные воды напорного водоносного горизонта в основном гидрокарбонатные натриевые.

Б. Воды дочетвертичных пород. Водоупорный, локально-слабоводоносный палеоген-неогеновый горизонт Р-N залегает на отдельных участках под подпорожским водно-ледниковым горизонтом на палеозойских кристаллических породах, с которыми гидравлически взаимосвязан. В силу литологического состава горизонт относительно водоупорный, локальная водоносность горизонта возможна на участках развития песчаных прослоев.

Слабоводоносный локально-водоносный палеозойский кристаллический горизонт PZ. Этот водоносный горизонт, приуроченный к трещинам кристаллических пород, имеет повсеместное распространение на территории. По характеру циркуляции вóды относятся к трещинным. Водоносность колеблется в широких пределах и определяется характером и густотой трещин. В массиве, наряду с участками повышенной трещиноватости, встречаются слаботрещиноватые или монолитные породы, практически лишенные воды. Однако встречаются и концентрированные притоки из отдельных локальных трещинных зон тектонических нарушений по фонтанирующим скважинам.

Напорный характер вóды горизонта приобретают в пределах приозерной низменности озер Малый и Большой Вудъявр, напор над кровлей составляет 50 м. По данным опытных работ, удельные дебиты изменяются от 0.02 до 0.3 л/с/м, коэффициент фильтрации 0.06-1.2 м/сут. (средний 0.3 м/сут.).

Питание водоносного горизонта кристаллических пород, как и водоносных горизонтов четвертичных отложений, происходит за счет инфильтрации атмосферных осадков и талых вод. Режим подземных вод кристаллических пород хорошо увязывается с режимом водоносных горизонтов четвертичных отложений.

По химическому составу воды палеозойского кристаллического горизонта на основной части территории Хибинского массива гидрокарбонатные натриевые или хлоридно-гидрокарбонатные натриевые с минерализацией 30-230 мг/л, рН изменяется в пределах 7.10-9.99.