Гідрогеологічні умови розвитку і генезис карстових порожнин в неогенових сульфатних відкладах Волино-Подільского артезіанського басейну

Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

ІНСТИТУТ ГЕОЛОГІЧНИХ НАУК

Автореферат дисертації на здобуття вченого ступеня

кандидата геологічних наук

Спеціальність 04.00.06 - Гідрогеологія

ГІДРОГЕОЛОГІЧНІ УМОВИ РОЗВИТКУ І ГЕНЕЗИС КАРСТОВИХ ПОРОЖНИН В НЕОГЕНОВИХ СУЛЬФАТНИХ ВІДКЛАДАХ ВОЛИНО-ПОДІЛЬСЬКОГО АРТЕЗІАНСЬКОГО БАСЕЙНУ

Климчук Олександр Борисович

Київ - 1999

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми: Карст у міоценовій гіпсоангідритовій товщі (МГТ) розвинутий майже всюди на площі (близько 20 тис.км²) її розповсюдження на південно-західній окраїні Волино-Поділля, де з ним пов'язаний низка наукових і практичних проблем гідрогеології, інженерної геології, геохімії, охорони навколишнього середовища. Спелеогенез (виникнення і розвиток карстових порожнини) є "серцевиною" карстової проблематики. Адекватність спелеогенетичної концепції вирішальною мірою визначає повноту виявлення закономірностей розвитку і розповсюдження карсту у цілому, ефективність його прогнозу і запобігання несприятливих наслідків. Унікальною характеристикою гіпсового карсту регіону є широкий розвиток лабіринтових печерних систем з високою щільністю (до 320 км/км²) карстових каналів. У Подільському Придністров'ї і на Буковині відомо 14 великих гіпсових печер, п'ять з яких є найбільшими гіпсовими печерами світу. Їх сумарна довжина (майже 500 км) складає понад половину довжини всіх інших розвіданих гіпсових печер світу, разом узятих. Проблема генези великих печер регіону попередніми роботами не вирішена. В інших районах смуги розповсюдження МГТ у Західній Україні, в області сучасного артезіанського стоку, карстові порожнини повсюдно фіксуються бурінням, однак уявлення про їх походження, структуру і гідрогеологічну роль відсутні.

Гідрогеологічні умови є визначальними в розвитку карсту. Їхнє вивчення в палеогідрогеологічному аспекті необхідне для виявлення генези та еволюції карстових систем. З іншого боку, спелеогенез є одним з провідних факторів еволюції гідрогеологічних умов теріторії розповсюдження розчинних порід. Взаємопов'язаний розгляд гідрогеологічних умов розвитку сульфатного карсту і проблеми спелеогенезу для всього регіону, а також виявлення ролі печер у водообміні в міоценовому водоносному комплексі (МВК), є актуальними завданнями, не вирішеними попередніми дослідженнями.

Робота виконана у рамках науково-дослідних тем відділу гідрогеологічних проблем ІГН НАН України і Дослідного підприємства Інституту, а також програм Наукової Ради НАН України з проблеми "Гідрогеологія і інженерна геологія" і Комісії по гідрогеології карсту і спелеогенезу Міжнародного спелеологічного Союзу.

Метою роботи є виявлення генези і гідрогеологічних умов розвитку карстових порожнини у міоценовій сульфатній товщі Західної України, а також ролі карстових систем у водообміні в МВК. Для її досягнення ставилися наступні основні завдання:

1. Вивчити умови формування підземних вод МВК і розвитку гіпсового карсту, виконати типологію сучасних обстановок.

2. Вивчити умови закладення, морфологію і вторинні відклади карстових порожнин в гіпсовій товщі, реконструювати гідрогеологічні обстановки їхнього формування, виявити основні чинники, які контролюють спелеогенез у гіпсовій товщі.

3. Розробити і обґрунтувати загальну і регіональну концептуальні моделі спелеогенезу, відповідні виявленим характеристикам карстових порожнини і гідрогеологічним обстановкам, представленим у регіоні.

4. Виявити регіональні закономірності еволюції гідрогеологічних умов і карстових систем міоценової товщі.

Наукова новизна і практична цінність роботи. В роботі вперше виконано регіональне типологічне дослідження умов розвитку карсту у гіпсах та формування вод МВК в їхньому взаємовизначаючому зв'язку. Показано, що, всупереч розповсюдженому у регіональній гідрогеології погляду, гіпсова товща не є водотривким і роздільним шаром між двома водоносними горизонтами. Вперше експериментально визначена інтенсивність розчинення гіпсу у різноманітних умовах, виявлені регіональні закономірності активності карста.

Виявлені основні чинники, які контролюють спелеогенез у міоценовій гіпсовій товщі Західної України. Запропонована принципово нова модель генези лабіринтових печерних систем у гіпсах регіону. Вперше виділена і охарактеризована артезіанська обстановка спелеогенезу, розроблені теоретичні основи спелеогенезу в артезіанських умовах. Доведена генетична єдність лабіринтових печерних систем регіону, які знаходяться у різних сучасних гідрогеологічних умовах, що дозволяє застосовувати засіб аналогій для прогнозування структури карстових систем в обстановках, де пряме вивчення порожнин неможливе (обстановка напірного водоносного комплексу). На основі аналізу історії неотектонічного розвитку регіону і спелеогенетичних досліджень виявлена еволюція водообмінних систем у міоценових відкладах. Показаний еволюційно-стадійний характер виділених обстановок (зон) формування підземних вод МВК.

Типологія обстановок розвитку карсту в гіпсах і формування підземних вод МВК, а також уявлення про структуру водообміну у МВК з урахуванням генези, будови, функціонування, еволюції та гідрогеологічної ролі карстових систем у гіпсах, складають основу нових підходів до вирішення проблем регіонального та локального прогнозу закарстованості, провальної небезпеки і водопритоків у відкриті гірничі виробки (родовища сірки, гіпсу, глин в області артезіанського стоку), генези і прогнозу сірчаних родовищ і родовищ сірководневих мінеральних вод. Визначення чинників унікальністі характеристик і походження найбільших у світі гіпсовіх печерних систем складають обгрунтування необхідності особливих заходів по охороні печерних ресурсів регіону, які мають світове значення.

Реалізація роботи: Матеріали досліджень з теми дисертації і деякі розроблені методики використані в організації та веденні регіонального моніторінгу геологічного середовища (Львівська експедиція ВГО "Західукргеологія"), у здійсненні оперативного контролю за зміною гідрогеологічених умов і розробці заходів противокарстового захисту при експлуатації Язівського сірчаного родовища (ВНДПІСірка, Яворівськое ВО "Сірка"), в обґрунтуванні геофільтраційної математичної моделі Яворівського родовища (Київська тематична експедиція КГУ "Укргеологія"), в проектно-вишукувальних роботах по обладнанню карстових печер як екскурсійних об'єктів (УТОП, Хмельницька облрада по туризму, Держкомітет по охороні пам'яток при РМ Вірменії тощо), в укладанні Кадастру великих печер колишнього СРСР (Наукова рада АН СРСР по інженерній геології і гідрогеології) та всіх печерних ресурсів України (УСА), у режимних дослідженнях інтенсивності сульфатного карсту, які проводилися університетом Альмерії (Іспанія) і регіональною агенцією Бюро управління земель в Альбукерке (Нью-Мексико, США), у розробці проекту ЄС з оцінки провальної небезпеки районів гіпсового карсту, а також в 11 звітах по госпдоговірній тематиці ДП ІГН НАН України.

Фактичний матеріал: В основу роботи покладені матеріали 20-річного вивчення автором карсту і печер заходу України. Проведені аналіз та узагальнення літературних і фондових матеріалів по гідрогеології міоценових відкладів і сірчаних родовищ, по великих печерах регіону. Проаналізований матеріал по більш ніж 400 свердловинах, що розтиняють гіпсову товщу і карстові порожнини в ній. Виконане суцільне або фрагментарне морфогенетичне картування та інструментальне профілювання 6-ти великих печерних систем і спеціальні зйомки тріщинуватості у гіпсах. Розраховані параметри закарстованості печерних полів, по картах печер виконаний аналіз їх структури та тріщинуватості. Досліджена будова (12 розрізів), гранулометричний склад (120 аналізів), мінералогічний склад важкої фракції (40 аналізів) печерного заповнювача. Проведене режимне дослідження хімічного складу підземних вод (близько 1500 аналізів) та інтенсивності розчинення гіпсів (493 виміри) на 47 станціях, розташованих у різних обстановках. Вивчений газовий склад повітря печер (газохроматографичний аналіз; близько 650 проб) та ізотопний склад вуглецю С0₂ (мас-спектрометричний аналіз; 35 проб).

Проведене комплексне карстологічне картування м-бу 1:25000 південної частини межиріччя Серет-Нічлава на площі 320 км², до складу якого входили геологічна зйомка, зйомка водозборів і карстопроявів, зйомка джерел, гідрохімічне (400 проб) і радонометричне (80 проб) опробування. Вивчення особливостей водообміну на Язівському і Миколаївському родовищах здійснювалося з використанням удосконаленої методики трасування підземних вод (28 експериментів з 39 ін'єкціями трасерів, близько 1500 проб-пасток у системі спостережень). Одержані матеріали склали основу комп'ютерної геоінформаційної системи "Гіпсовий карст Західної України".

Апробація основних положень дисертації: Результати досліджень по темі дисертації доповідалися на III-му (Алушта, 1982), IV-му (Владивосток, 1986) і V-му (Київ, 1987) Всесоюзних карстово-спелеологічних нарадах, I-му Всесоюзному З'їзді гідрогеологів, інженерів-геологів та геокріологів (Київ, 1988), науково-технічних семінарах-нарадах "Використання печер" (Перм, 1979), "Проблеми інженерної геології Уралу" (Перм, 1984), "Практичне використання печер гіпсового карсту і їхня охорона" (Перм, 1987), на I-й (Болгарія, 1980) і II-й (Бельгія, 1992) Європейських регіональних конференціях по спелеології, 8-му (США, 1981), 10-му (Угорщина, 1989) і 12-му (Швейцария, 1997) Міжнародних спелеологічних конгресах, Міжнародних симпозіумах з карсту евапоритів (Італія, 1985), "Прориви в карстовій геомікробіології і редоксній геохімії" (США, 1994), "Карстові води і вплив навколишнього середовища" (Турція, 1995), Міжнародному колоквіумі з карстології (Люксембург, 1992),

Публікації: По темі дисертації автором опубліковано 75 робот, у тому числі 3 монографії, 2 препринта, 32 роботи у зарубіжних виданнях, 29 робот особисто без соавторів.

В роботі автор захищає наступні основні положення:

1. Типологію сучасних гідрогеологічних обстановок розвитку гіпсового карсту регіону і формування підземних вод міоценової товщі, висновки про їх морфоструктурну зумовленість та еволюційно-стадійний характер.

2. Результати спелеогенетичного аналізу, висновки про формування печерних систем регіону в умовах напірного водоносного комплексу з розсіяним висхідним живленням від базального водоносного горизонта.

3. Концептуальну модель артезіанського спелеогенезу, що грунтується на уявленнях про велику роль вертикальної фильтрації через слабопроникні верстви в багатошарових водонапірних системах і інверсію гідрогеологічної функції елементів геофільтраційного розтину в ході спелеогенезу.

4. Регіональну спелеогенетичну модель, реконструкцію еволюції водообміну в міоценовому водоносному комплексі південно-західної околиці ВПАБ, положення про провідну роль спелеогенеза в гіпсовій товщі у формуванні структури та інтенсівності водообміну між горизонтами МВК.

Структура і обсяг роботи. Дисертація складається з вступу, семи розділів і висновків, викладених на 155 сторінках. Вона містить 64 малюнка, 4 таблиці, список літератури з 178 найменувань. У розділі 1 подано стислий огляд історії вивчення гіпсових печер Західної України і розвитку спелеогенетичних уявлень, викладені основні положення попередньої концептуальної моделі генези печер регіону і показана її проблематичність. У розділі 2 розкриті методичні основи і фактичний матеріал роботи. У розділі 3 характеризуються геолого-тектонічні і геоморфологічні умови, у розділі 4 - гідрогеологічні умови розвитку сульфатного карсту регіону разом з кількісною оцінкою його сучасної активності в різноманітних обстановках. У розділі 5 представлена характеристика структури, морфології та вторинних відкладів великих гіпсових печер регіону і виконаний регіональний спелеогенетичний аналіз. Результатом такого аналізу є висновки про структурні передумови і гідрогеологічні умови формування досліджуваних печер.

Побудова регіональної концептуальної моделі походження печер вимагала розробки ряду теоретичних проблем спелеогенезу, зокрема питань спелеогенезу у гіпсах (з урахуванням особливостей кінетики розчинення цих порід), походження лабіринтових печерних структур і спелеогенезу в артезіанських умовах (розділ 6). У розділі 7 представлена модель спелеогенезу в гіпсах Західної України, яка грунтується на результатах проведеного спелеогенетичного аналізу і нових теоретичних уявленях, розглянута еволюція водообміну в МВК та роль спелеогенезу в гіпсах у цьому процесі.

Робота виконана під керівництвом академіка НАН України В.М.Шестопалова, якому автор висловлює вдячність за цінні ради, допомогу і терпіння. При проведенні досліджень автор користувався консультаціями і методичною допомогою професорів В.М.Дублянского, Д.Форда (Канада) і А.Палмера (США). Багато положень роботи регулярно обговорювалися з доктором геол.-мін.наук В.М.Андрійчуком, з яким автора пов'язує багаторічне співробітництво. Корисні поради і консультації надав канд.геол.-мін.наук Ю.С.Бут. Неоцінену допомогу у проведенні досліджень надали співробітники карстолого-спелеологічного загону Дослідного підприємства ІГН НАН України С.Д.Аксьом, В.М.Насєдкін, В.Я.Рогожніков, М.Л.Чуруброва, М.С.Чурубров, Н.Л.Яблокова, а також спелеологи Київського, Тернопільського, Львівського і Чернівецького спелеоклубів. Всім згаданим особам автор висловлює глибоку вдячність.

ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ І РЕЗУЛЬТАТИ ДИСЕРТАЦІЇ

Основні положення і результати проведених досліджень розкриваються нижче по чотирьох напрямках, згідно логіки та методології постановки і вирішення завдань роботи, з посиланнями на розділи, у яких окремі положення і висновки отримали розгорнуте обґрунтування та формулювання.

1. Геолого-гідрогеологічні умови розвитку сульфатного карсту Західної України

1. В результаті реалізації першого з завдань, поставлених у роботі, вперше виконаний регіональний (для всієї території платформенної окраїни) аналіз геолого-геоморфологічних і гідрогеологічних умов розвитку сульфатного карсту, виділені і детально охарактеризовані обстановки формування підземних вод МВК, виконане експериментальне дослідження активності сульфатного карсту у різноманітних обстановках (розділи 3 і 4).

Сучасні умови формування і залягання підземних вод сульфатної товщі і суміжних водоносних горизонтів варіюють по значній (близько 20 тис.км²) площі розповсюдження сульфатних порід, відповідно регіональній мінливості геологічних та геоморфологічних умов. Відмінності гідрогеологічних умов визначають відмінності у водообміних функціях карстових систем, проявах і сучасній активності гіпсового карсту.

Досліджувана територія визначається розповсюдженням гіпсоангідритових порід у межах платформенної окраїни (рис.1). Вони відносяться до евапорито-теригенно-карбонатної (моласової) формації міоцену, що докладно характеризується на основі робіт І.В.Венглинського і В.А.Горецького (1979), О.С.Вялова (1966, 1980, 1986), Л.Н.Кудрина (1966), Д.В.Гуржія (1969), В.І.Колтуна з співавторами (1972), В.Ф.Полкунова (1979, 1990), В.Ф.Полкунова з співавторами (1979), Г.І.Рудько, В.Н.Саломатіна (1987), а також по даних детальних карстолого-спелеологічних досліджень окремих районів (Климчук та ін., 1983; Климчук, Андрійчук, Турчинов, 1995, та ін.). Формація складає верхню частину альпійського структурного поверху і включає в себе відклади середнього та верхнього міоцену, які залягають на розмитій поверхні відкладів палеогену, мезозою та палеозою. Гіпсоангідритова товща потужністю від декількох до 30... 46 м відноситься до тираської свити (верхній баденій), разом з вищезалягаючим горизонтом пелітоморфних і кристалічних вапняків, та майже повсюди підстилається біогермними і піщано-пісковіковими осадами нижнього баденію. Гіпсоангідрити розвинені смугою (довжина близько 300 км, ширина від декількох до 80 км) вздовж південно-західного схилу Розточчя, на південній і південно-західній окраїнах Волино-Подільської плити (рис. 1), а також у Зовнішній зоні Передкарпатського прогину. На лівобережному Придністров'ї сульфатна товща має порівняно неглибоке залягання, представлена гіпсами (потужність 5...20 м) і розчленована ерозійною мережею на ізольовані ареали. У Припрутті, у суміжній з прогином зоні, гіпси мають майже суцільне розповсюдження, глибина їх залягання і потужність збільшуються, але різко диференційовані по блоках. Сульфатні породи мінливі у структурно-текстурному відношенні як по простяганню, так і у розрізі. Вертикальна структурно-текстурна неоднорідність гіпсів виявилася найважливішою передумовою формування особливостей тріщінуватості і, в решті решт - структури печерних систем у гіпсової товщі: їхнього ярусного розташування, планової будови мереж тощо (Klimchouk, 1986; Климчук, Андрейчук, 1988; Klimchouk, 1996; Климчук, Андрейчук, Турчинов, 1995).

Карбонатна фація тираської свити представлена пелітоморфними і кристалічними хемогенними вапняками потужністю від <1 до >25 м, які залягають, звичайно, у покрівлі гіпсоангідритів, але інколи заміщують їх у розрізі. У їхньому складі виділяються осадові, (власне "ратинські") вапняки і епігенетичні вапняки, що утворилися у результаті метасоматичного перетворення cульфатів (Гриненко та ін., 1966; Мамчур, 1972; Саксеев, 1972; Леин та ін.., 1977 і ін.). Епігенетичні вапняки відрізняються аномально полегшеним ізотопним складом вуглецю, що пов'язане з участю у їхньому утворенні СО₂, який виникає при окисленні метану (Klimchouk & Jablokova, 1989; 1994). З епігенетичними вапняками пов'язані сірчані родовища регіону.

Тираська свита перекривається відкладами косівськой свити, що на платформеній окраїні представлена товщею вапняковистих глин з прошарками мергелів, вапняків, туфітів, пісковиків і пісків потужністю від 20...30 до 150...200 м. Свита відрізняється відносною різнорідністю складу в нижній частині і однорідним глинястим складом у верхній. У глибині платформи її аналогом є тернопільські шари, представлені біогермними глинястими вапняками і мергелями. Верхній міоцен на Волино-Поділлі представлений відкладами раннього і середнього сармату. У смузі зчленування платформи з прогином нижньосарматські відклади (глини, мергелі) літологічно не відрізняються від косівської свити. У глибині платформи у них вирізняються глинясто-мергельні та піщані бугловські шари, а також вапнякові, рифогенні і піщано-глинясті волинські шари.

Найважливіші риси сучасного структурного плану південно-західної окраїни Східно-Європейської платформи пов'язані з кінцевими фазами альпійського циклу тектогенезу і неотектонічними подіями у суміжній Карпатській геосинкліналі. Структура неогенових відкладів, неотектоніка і геоморфологія регіону охарактеризовані по роботах В.Г.Бондарчука, Н.Г.Волкова, П.К.Заморія, К.І.Геренчука, І.Д.Гофштейна, В.П.Палієнко, В.Н.Утробіна, П.М.Цися та ін., а також роботах, присвячених сірконосності Передкарпаття (Алексенко, 1967; Мерлич, Даценко, 1976; Полкунов та ін., 1979) і матеріалах карстолого-спелеологічних досліджень окремих районів В.Н.Дублянского, В.Н.Андрійчука і автора. У дисертації детально розглянуті просторова і часова диференціація новітніх рухів та історія формування долини Дністра, якими зумовлені регіональні відмінності у глибині залягання гіпсоангідритів, потужності глинястого покрову і ступеню денудаційного і ерозійного розчленування розрізу міоценових відкладів, в решті решт - відмінності гідрогеологічних умов розвитку карста. Ці чинники закономірно змінюються в напрямку від внутрішніх ділянок платформенної окраїни до долини Дністра і далі до Передкарпатского прогину. Їхні стійкі для значних територій поєднання виділяються як гідрогеологічні обстановки (рис.2), які являють собою ретроспективний еволюційний ряд. Особливості неотектонічного і геоморфологічного розвитку території зумовили закономірне зональне розміщення площ, які відповідають кожній з обстановок формування підземних вод МВК. Від внутрішніх ділянок платформенної окраїни до долини Дністра збільшується глибина ерозійного розчленування мезокайнозойских утворень, а від долини Дністра до прогину вона різко зменшується. У цьому напрямку денудаційна поверхня і місцеві базиси дренування розташовуються у межах все більш високих елементів геофільтраційного розрізу МВК. Особливе значення має наявність або відсутність, а також потужність перекриваючої слабкопроникної глинястої покришки. Її потужність збільшується до прогину, компенсуючи блоково-східцеве занурення порід власне МВК. Цими чинниками визначається регіональна зональність гідрогеологічних умов МВК в цілому і сучасних умов розвитку карсту.

Гідрогеологічні умови розвитку гіпсового карсту регіону узагальнені у розділі 4 на основі матеріалів детальних карстолого-гідрогеологічних (включаючи індикаторні) досліджень, проведених на ключових ділянках (Язовська, Миколаївська, межиріччя Серет-Нічлава), а також на основі опублікованих карстологічних праць по південно-східній частині смуги гіпсоангідритів (Иванов, 1956; Иванов, Шутов, 1970; Кучерук, 1976; Андрейчук, 1984, 1985 и др.; Климчук и др., 1985; Klimchouk, Andrejchouk, 1986; Климчук, Андрейчук, 1988; Климчук, Шестопалов, 1990; Klimchouk, 1992; 1996, 1997a, 1997б) і гідрогеологічних праць по її північно-західній частині (Бабинец, Шестопалов, 1972; Бабінець, Цапенко, 1960; Бут, 1962, 1972; Голева, 1962; Комлева, 1969; Гайдин, 1983; Кушнир, 1988; Лихоманова, Федосеев, Шеденко, 1979; Полкунов, Денисевич, Костровская, 1979; Бала, 1984; Рудько, Саломатин, 1987 та ін.) і регіональних гідрогеологічних узагальнень (Бабинец, 1961; Формирование…, 1979; Гидрогеология СССР, 1971; Шестопалов, 1981, 1989, Klimchouk, 1997b та ін.). Вплив гідрогеологічних умов на розвиток карсту інтегрально виражений у сучасній активності процесу, що оцінюється по інтенсивності розчинення гіпсів, яка вивчалася методом стандартних зразків на мережі з 47 станцій, що репрезентують різні обстановки і умови взаємодії води з породою (Климчук та ін., 1989; Klimchouk et al, 1996).

У гідрогеологічному відношенні досліджувана територія відноситься до Волино-Подільського артезіанського басейну платформенного типу, до Подільського і Буковинського басейнів стоку I-го порядку. Для артезіанського басейну в цілому характерне розповсюдження пластово-тріщинних колекторів з локальним розвитком поверхово залягаючих водоносних горизонтів і комплексів (Шестопалов, 1981, 1988). Зона зчленування платформи з прогином являє собою моноклінальний артезіанський схил з загальним напрямком стоку на захід - південний захід - південь, від внутрішніх ділянок платформеної окраїни до долини Дністра і прогину. Тут відрізняються водоносні горизонти і комплекси четвертинних, міоценових і палеогенових відкладів, мезозойських, палеозойських і протерозойських товщ. Верхня гідродинамічна зона охоплює міоценові і мезозойські колектори, докладно охарактеризовані в роботі.

Відклади косівської свити і сармату (глинясті осади) утворюють слабопроникну товщу, що розділяє водоносні комплекси четвертинних і міоценових відкладів. Її водопроникність збільшується у зонах порушень або денудаційного зрізу її верхньої частини. З такими зонами пов'язані площі і осередки вертикального нисхідного або висхідного фільтрування крізь цю товщу.

Водоносний комплекс міоценових відкладів розповсюджений на вододільних просторах Розточча, Опілля і Придністровського (західного) Поділля, і майже повсюди - у межах смуги, яка безпосередньо прилягає до прогину. Він розвинений у вапняково-мергелистих відкладах низів косівської свити і їхніх аналогів у глибині платформи, вапняках ратинського горизонту, гіпсах та гіпсоангідритах дністровського горизонту, вапняково-піщанистих підгіпсових нижньобаденських відкладах. Загальна потужність порід комплексу складає 30... 50 м, місцями до 80 м. Вертикальна і латеральна фаціально-літологічна мінливість порід МВК, різний ступінь тріщинуватості, закарстованості і денудаційного розкриття зумовлює мінливість колекторських властивостей горизонтів і складний характер водообміну між ними.

У складі МВК звичайно виділяють надгіпсовий і підгіпсовий водоносні горизонти. Надгіпсовий горизонт ратинських вапняків потужністю від 1 до 25 м характеризується нерівномірною, часто досить високою тріщинно-каверновою і каверново-тріщинною проникністю. Підгіпсовий горизонт розвинутий майже повсюдно, за винятком площ глибоко врізаних долин. Він є основним горизонтом комплексу і характеризується тріщинно-поровою проникністю. Сульфатна товща тираської свити, потужністю від 5 до 40 м звичайно розглядається у регіональній гідрогеології як водотривкий шар, що розділяє підгіпсовий та надгіпсовий водоносні горизонти (Пересунько, 1960; Цюрюпа, 1960; Голева, 1962; Алексенко, 1967; Колтун та ін., 1972; Полкунов, Денисевич, Костровська, 1979; Бала, 1984; Федорова, 1985, 1986; Кушнір, 1988; Кутепов, Кожевникова, 1989 та ін.). Більшість дослідників вказують на гідравлічний зв'язок між горизонтами міоценової товщі лише на ділянках відсутності в розрізі гіпсоангідритів, у так званих "вікнах". Лише декотрі автори (Бабінець, Цапенко, 1960; Бут, 1962; Гайдін, 1983; Федорова, 1985) згадують гіпсову товщу серед водовміщуючих. Детальний аналіз питання показав, що характеристика гіпсів як регіонального водотривкого і роздільного шару, в цілому, неправомірна. Тісний гідравлічний зв'язок під- і надгіпсового горизонтів є загальною характеристикою, хоча вертикальна вопроникність товші нерівномірна та визначається ступенем і структурою її закарстування. Варіації в закарстуванні гіпсів визначають найважливіші особливості водообміну в МВК. На великих закарстованих площах гіпсова товща характеризується високою тріщінно-каналовою проникністю, що забезпечує як вертикальний, так і латеральний водообмін через гіпси.

Умови формування підземних вод МВК детально вивчені на представницьких ключових ділянках у кожній (окрім першої) із виділених гідрогеологічних обстановок (зон), у взаємовизначальному зв'язку з карстом в гіпсах. 1-а обстановка характеризується майже повним знищенням гіпсової товщі, наявністю безнапірного водоносного горизонту у підгіпсових нижньобаденських відкладах, сприятливими умовами інфільтраційного живлення. 2-а обстановка відрізняється складними умовами живлення (інфільтраційне, інфлюаційне, конденсаційне), які змінюються у залежності від цілості глинястої слабопроникної товщі і развинутості водопоглинаючих поверхневих карстопроявів, повною здренованістю гіпсової товщі з наявністю окремих осередків вертикальної нисхідної фільтрації і коротких підвішених підземних водотоків у гіпсах; високими просторовими варіаціями мінералізації вод, вмісту сульфат-іону та інтенсивності розчинення гіпсів (від 0 до -84.0 мг^.добу^-1.см^-2). Складні умови живлення підземних вод зберігаються і у 3-й обстановці, але поверхня водоносного горизонту розташована тут у межах гіпсів у зв'язку з меншою глибиною ерозійних врізів. У 4-й обстановці панують умови напірної фільтрації, при тісному гідравлічному зв'язку всіх водоносних горизонтів. Переважає висхідне живлення сульфатної товщі від підстилаючого горизонту. Висхідне розвантаження вод комплексу відбувається, здебільшого, на ділянках похованих долин. У відповідності зі зміщенням підземного потоку від підгіпсового горизонту через гіпси до надгіпсового, склад вод змінюється від слабомінералізованих HCO₃-Ca вод до SO₄-Ca вод з мінералізацією 1.7...2.1 г/дм у порожнинах гіпсової товщі, і з мінералізацією 2.0...2.5 г/дм на виході з гіпсової товщі у надгіпсовий горизонт. Виникнення анаеробних умов по мірі віддалення від крайової області живлення і надходження вуглеводнів по разломах з нижніх колекторів призводить до активного перебігу процесів мікробіологічної сульфатредукції з генерацією сірководню (вміст у водах до 170...350 мг/дм) і СО₂ (до 120...267 мг/дм). Інтенсивність розчинення гіпсів найбільш висока при надходженні агресивних вод від підгіпсовго горизонту (-9.15 мг^.добу^-1.см^-2). По мірі руху вод по тріщинах і каналах у гіпсах їхня спроможність розчиняти гіпси швидко зменшується і інтенсивність розчинення незначно варіює навколо значень -(0.1...0.2) мг^.добу^-1.см^-2. Просторово-часові варіації показників невеликі порівняно з 2-ю та 3-ю обстановками. У випадках активізації водообміну при техногенному впливі інтенсивність розчинення зростає у 4-70 разів.

Основні висновки по цьому напрямку, що розкривають 1-е положення, що захищається:

1.1. Регіональна мінливість умов формування підземних вод МВК і гідрогеологічних умов розвитку сульфатного карсту визначається особливостями морфоструктурного плану, що сформувалися у результаті диференційованих у часі та просторі вертикальних рухів земної кори у пізньонеоген-четвертинний час і розвитку головних річкових долин. Цей контроль проявляється через закономірну зміну, у напрямку від внутрішніх ділянок платформи до долини Дністра і прогину, глибини залягання гіпсоангідритів, потужності глинястого покрову, ступені денудаційного та ерозійного розчленування геофільтраційного розрізу МВК.

1.2. Виділені гідрогеологічні обстановки мають еволюційно-стадійний характер і являють собою послідовні стадії розкриття, дренування і денудації вихідного напірного МВК і відповідної еволюції водообміну. У пліоцен-четвертинний час обстановка напірного МВК послідовно зміщувалась до кордону з прогином, витіснюючись більш розкритими та здренованими умовами, що тяжіють до долин Дністра і його лівих приток.

1.3. Найбільша різноманітність умов взаємодії води з гіпсоангідритами, локальність і вібірковість сучасного карстоутворення та найбільші варіації інтенсивності розчинення спостерігаються у 2-й (повне дренування гіпсової товщи) і 3-й (вільна поверхня підземних вод у гіпсах) обстановках. Локальні значення інтенсивності розчинення гіпсів у 4-й обстановці (напірний водоносний комплекс) істотно нижчі, однак інтегральна активність карсту (загальна інтенсивність виносу матеріалу з даного об'єму породи) тут найбільш висока внаслідок порівняно рівномірного розчинення всіх внутрішніх поверхонь і більшим стоком через гіпси.

1.4. Розповсюджені уявлення про водотривкість сульфатної товщі тираської свити в області артезіанського стоку і про її роль як роздільного шару в міоценовому комплексі є помилковими і зумовлені неврахуванням генези і гідрогеологічної функції карстових систем. Ця товща відігравала роль роздільного шару лише на ранніх стадіях сучасного інфільтраційного етапу. Спелеогенез зумовив еволюцію її гідрогеологічних властивостей від водотрива до карстового колектора з каналовою водопроникністю, з відповідними глибокими змінами структури водообміну в МВК. Колекторські властивості товщі та ступінь взаємозв'язку горизонтів комплексу нерівномірні по площі і підпорядковані закономірностям закарстування. Карстові системи у гіпсоангідритах забезпечують водообмін між горизонтами МВК, визначаючи його структуру.

2. Регіональний спелеогенетичний аналіз

В результаті реалізації другого завдання, поставленого в роботі, вперше генеза карстових порожнини у гіпсах розглянута в регіональному масштабі, виконаний аналіз їхньої морфології і вторинних відкладів, виявлені структурні і гідрогеологічні фактори спелеогенезу, доведено формування печерних систем у умовах водонапірної системи (розділ 5).

У регіоні відомо 14 великих (довжиною понад 1 км) печер, що демонструють лабіринтову структуру (рис. 3) з винятково високою питомою щільністю каналів (118-321 км/км²; див. таблицю). З них 11 розміщені у межах Лівобережного Придністров'я, причому 9 - у смузі, субпаралельній долині Дністра, що може бути названа "печерним поясом Придністров'я".

Таблиця: Морфометричні параметри великих гіпсових печер та їхніх полів

Вирішення проблеми генези печер вимагає, передусім, виявлення: 1) структурних передумов спелеогенезу; 2) типу живлення і характеру стоку у водообмінній системі (гідрогеологічних умов у період формування); 3) природи розчинювальної здатності вод, які формують печери; 4) віку основних етапів формування печерних систем.

У регіональному спелеогенетичному аналізі використовуються дві основні групи критеріїв (методів): морфогенетичні та седиментологічні, які дозволяють виявити основні передумови та реконструювати умови і події історії формування печерних систем. Власне спелеогенетична емпірична модель, що конструюється на основі аналізу структури, морфології і вторинних відкладів печер, співставляється з палеогідрогеологічною моделлю, створюваною на основі аналізу неотектонічної і геоморфологічної історії регіону. Після цього у рамках палеогідрогеологічних реконструкцій визначаються періоди, гідрогеологічні умови яких відповідають вимогам спелеогенетичної моделі. Суміщення цих двох реконструкцій дає можливість обгрунтувати і побудувати остаточну спелеогенетичну модель, яка водночас істотно уточнює і доповнює вихідні палеогідрогеологічні побудови (Дублянский, 1977а, б; Климчук, 1985; Климчук, Рогожников, 1982).

Більшість вивчених лабіринтових печер знаходиться у сучасних умовах 2-ї обстановки (гіпсова товща розкрита і здренована). Попередні генетичні побудови для цих пещер постулювали їхнє формування у ранньому-середньому плейстоцені у відкритих гідрогеологічних умовах, аналогічних умовам 3-ї обстановки. Основними положеннями інфлюаційно-перетічної концепції В.М.Дублянского є: 1) формування карстових систем за рахунок інфлюаційного осередкового живлення, при обмеженому числі осередків живлення в умовах покритого карсту, 2) міграція локалізованих водних потоків по гіпсовому горизонту між суміжними врізаними долинами, або між понорами і долинами (Дублянський, Смольников, 1969; Дублянський, Ломаєв, 1980). Підстилаючі і перекриваючі породи розглядалися як відносні водотриви; багатоярусна будова лабіринтів пов'язувалась з циклами піднять і стабілізації території, заглибленнями ерозійних врізов та відповідними зниженнями рівнів підземних вод. Природа спелеоініціюючої трещінуватості гіпсів трактувалася як тектонічна. Особливості кінетики розчинення гіпсів у зв'язку зі спелеогенезом не розглядалися. Формування лабіринтових структур пов'язувалося з різночасною проробкою систем тріщин різних напрямків і переорієнтацією стоку.

Ця концепція близька до класичних моделей "нисхідного" спелеогенезу. Основні її протиріччя пов'язані з: 1) "швидкою" кінетикой розчинення гіпсів, яка обумовлює швидке зниження сульфатної агресивності підземних вод на шляхах фільтрації і неможливість рівномірного розчинення на великих дистанціях постульованих перетоків, 2) неможли вістю пояснення лабіринтової структури печер у рамках згаданих умов живлення і руху підземних вод. Останнє стало очевидним у результаті теоретичних розробок і числового і фізичного моделювання, виконаних за останні 20 років (Ford & Ewers, 1978; Palmer, 1984, 1991 та ін.), які показали, що дискретне живлення поверхневими водами через понори в умовах безнапірного водоносного горизонту і принцип конкурентного розвитку первинних шляхів фільтрації призводять до формування деревоподібних або лінійних систем, але не лабіринтових мереж.

Інфлюаційно-переточна концепція спелеогенезу, що була запропонована раніше для гідрогеологічно розкритих умов Лівобережного Придністров'я, не могла бути застосована до умов сучасної області артезіанського стоку (4-а обстановка), де числені карстові порожнини у гіпсах повсюди фіксувалися бурінням. Тут вони найчастіше трактувалися як поховані палеокарстові форми, а питання про їхню генезу, структуру та гідрогеологічну роль практично не розглядались. Таким чином, попередній стан питання генетичної інтерпретації карстових порожнини у гіпсах Західної України характеризувався низкою істотних протиріч, відсутністю регіонального узагальнення та загальної теоретичної моделі формування лабіринтових печерних структур, яка може бути застосованою до умов покритого карсту і напірного водоносного комплексу.

Виконаний у розділі 5 аналіз структури, мезо- і мікроморфології та вторинних відкладів великих лабіринтових печер регіону дозволив обгрунтувати наступні висновки, що деталізують 2-е положення до захисту:

2.1. Лабіринтова структура печерних систем визначається гідрогеологічними умовами їхнього ініціювання і раннього розвитку, а також структурою спелеоініціюючої тріщинуватості. Морфологія вивчених печер сформована в умовах напірного водоносного комплексу, з наступним значним моделюванням в умовах горизонту з вільною поверхнею і незначним моделюванням вільними потоками в умовах повної здренованості гіпсів.

2.2. Формування ярусів у печерних системах регіону не пов'язане з етапністю у підійманні території і відповідною зміною базиса карстування, як це припускалося раніше. Ярусна будова печер регіону визначена ярусним закладанням спелеоініціюючих тріщин, що утворюють незалежні мережі з істотно різними параметрами у межах певних текстурно-структурних горизонтів гіпсової товщі. Спелеоініціююча тріщинуватість виявляє властивості, характерні для літогенетичної і планетарної (загальної) тріщинуватості.

2.3. Структура і морфологія печер свідчать про їхнє утворення за рахунок розсіяного живлення від підстилаючого водоносного горизонту, при загальному висхідному водообміні через гіпси. Формування печер відбувалося в умовах шарової водонапірної системи і пов'язане з висхідною фільтрацією у зонах п'єзомінімумів, де води водоносного комплексу розвантажувались на ділянках долин, що врізаються у глинясту покрівлю. З розкриттям напірного МВК і заглибленням базисів дренування відбувалися інверсія схеми водообміну, зміна режиму підземних вод та перехід печерних систем у реліктовий стан.

3. Теоретичні основи концепції артезіанського спелеогенезу

Необхідність розробки ряду теоретичних проблем спелеогенезу (3-е завдання) виникла у зв'язку з тим, що виявлені в ході регіонального аналізу умови формування порожнин та їх характеристики не знаходили задовільного пояснення у рамках наявних загальних теоретичних уявлень і моделей спелеогенезу. В розділі 6 розвинуті теоретичні основи концепції спелеогенезу в артезіанських умовах, запропоновані нові підходи до вирішення проблем формування лабіринтових печерних структур і спелеогенезу в гіпсах.

Сучасні теоретичні уявлення про спелеогенез базуються на результатах числового кінцево-відмінного моделювання розвитку елементарного каналу по первинному шляху фільтрації (Palmer, 1991, 1999; Dreybrodt, 1990, 1996), що дозволило виявити функціональні залежності між швидкістю зростання каналу і різноманітними змінними. Воно засноване на спільному вирішенні рівнянь хімічного балансу мас, гідрологічного балансу мас, ламінарного (рівняння Хаагена-Пуазейля) або турбулентного (рівняння Дарсі-Вейсбаха) потоку і кинетики розчинення кальциту, і реалізоване для граничних умов, відповідних фреатичній зоні водоносного горизонту з вільною поверхнею (тобто, для відкритих гідрогеологічних умов). На стадії ініціювання (до так званого кінетичного прориву) спостерігаються величезні варіації у швидкості розвитку каналів в залежності від їхньої початкової ширини і відношення витрат води до довжини шляху фільтрації (Q/L). Канали, що мають більш сприятливі початкові умови і здатні збільшувати витрати за рахунок перехоплення стоку у альтернативних каналів, розширюються із зростаючою швидкістю, досягаючи умов кінетичного прориву і максимальної швидкості росту. Інші канали припиняють свій ріст з втратою живлення. Така конкуренція шляхів фільтрації на стадії спелеогенного ініціювання є головною причиною вибіркового закарстування у масиві пород і розвитку деревоподібних структур печерних систем в умовах гідрогеологічно відкритого карсту. Умовою рівномірного розвитку багатьох фільтруючих каналів, (формування лабіринтових печерних структур) є, за Палмером, одночасне досягнення ними високих значень Q/L, що допускається у особливих обстановках (велика кількість тріщин з високим розкриттям у приповерхневій або присхиловій зонах; високі градієнти на ділянках підпертих повеневих потоків). Жодна з цих обстановок не відповідає умовам напірних водоносних комплексів (артезіанським умовам).

Специфіка спелеогенезу у гіпсах визначається особливостями кінетики розчинення: початкова швидкість розчинення гіпсу значно вища, ніж кальциту, контролюється винятково дифузією через прикордонний шар, без зміни порядку рівняння кінетики розчинення зі збільшенням концентрації розчину. Отже: 1) спелеогенне ініціювання у гіпсах довгих водопровідних шляхів з малою початковою розкритістю теоретично неможливе; розвиток печерних каналів можливий лише за умови високих значень Q/L, тобто по тріщинах з великою початковою розкритістю, малою довжиною і (або) при високих гідравлічних градієнтах; 2) зважаючи на швидку кінетику розчинення гіпсу і сильну залежність швидкості дифузійного розчинення від витрат води, швидкості і режиму (ламінарного або турбулентного) потоку, конкуренція у спелеогенному розвитку альтернативних первинних шляхів фільтрування у гіпсах виявляється сильнішою, ніж у карбонатах. Це ще більш обмежує можливість формування лабіринтових печерних структур у гіпсах у відкритих гідрогеологічних умовах.

Ранні спроби пояснення лабіринтових печерних структур їхнім розвитком в артезіанських умовах (Howard, 1964; White, 1969; Ford, 1971) робилися на основі класичної моделі латерального артезіанського стоку по розчинній породі. Вони не мали у подальшому визнання і розвитку, оскільки Палмером (1984) була доведена неможливість рівномірного розвитку альтернативних первинних шляхів фільтрування при латеральному артезіанському стокові, який постулюється класичною моделлю.

Нова концепція артезіанського спелеогенезу, що складає 3-е положення до захисту, базується на нетрадиційних уявленнях про гідродинаміку шарових водонапірних систем платформенного типу, що постулюють велику роль вертикальної фільтрації у водообміні (модель Мятиєва-Гірінського, розвинена для артезіанських басейнів України у роботах Шестопалова, 1974, 1981, 1988, Водообмен…, 1989; рис. 4-А), результатах моделювання ранньої еволюції печерних каналів (Палмер) і уявленнях про обернення гідрогеологічної функції елементів геофільтраційного розрізу у ході спелеогенезу (рис. 4-Б). Основні її положення зводяться до наступного (Климчук, 1990; Klimchouk, 1992, 1994, 1997b,с):

3.1. Шари розчинних пород, які залягають між порово-тріщінніми колекторами, спочатку відіграють роль розділових. Спелеогенез ініціюється вертикальною фільтрацією по тріщинах через ці шари. З розвитком каналової проникності у шарах розчинних порід посилюється, аж до досконалого, гідравлічний зв'язок горизонтів і відбувається обернення гідрогеологічної функції елементів геофільтраційного розрізу.

3.2. Найбільша інтенсивність вертикального водообміну через розділові шари і сприятливі умови для спелеогенезу виникають в областях висхідної фільтрації (зонах п'єзомінімумів - западин у рельєфі).

3.3. Переважним видом живлення карстових систем у шарі розчинних порід є розсіяне рівномірне живлення від суміжних некарстових колекторів. В умовах шарової водонапірної системи поперечні шляхи фільтрації відрізняються невеликою довжиною, а витрати через канали, які розвиваються у розчинній товщі, контролюються (обмежуються) проникністю суміжних колекторів і основного верхнього слабкопроникненого шару. Головною особливістю артезіанського спелеогенезу є рівномірне розширення всіх первинних шляхів фільтрації через розчинний шар, що, за наявності відповідних структурних передумов, веде до формування мережевих (лабіринтових) печерних структур.

3.4. Формування лабіринтових печер у гіпсах можливе винятково при вертикальному водообміні через закарстований шар у шаровій водонапірній системі. Спелеогенез у гіпсах у відкритих гідрогеологічних умовах і при латеральном русі вод через товщу можливий лише за високої початкової розкритості тріщин і призводить до утворення лінійних і (слабко) деревоподібних печерних структур. Істотного закарстування у нижніх гідродинамічних зонах при цьому не відбувається.

3.5. Еволюція печер в артезіанській обстановці (рис. 5) може охоплювати тривалі геологічні епохи, протягом яких умови змінюються поступово (стадії ініціювання і основна артезіанська). Різка зміна умов пов'язана з наступним розкриттям водонапірної системи, що призводить до інтенсифікації водообміну і прискорення спелеогенного розвитку каналів (пізня артезіанська стадія).

3.6. Печери артезіанського походження не виявляють функціонального зв'язку з сучасним рельєфом, однак, у палеогеоморфологічному плані, тяжіють до річкових долин (у т.ч. похованих). Вони характеризуються деякими типовими морфологічними рисами (одноманітність розмірів і морфології каналів, лабіринтні структури, безліч "сліпих" тупиків, куполів та напівтруб конвекційного походження на стелях ходів), а також домінуванням добре відсортованих глинястих водномеханічних відкладів.

4. Еволюція гідрогеологічних умов МВК і печер в сульфатній товщі

На основі результатів регіонального аналізу умов формування підземних вод МВК (1-е завдання, розділ 4), регіонального спелеогенетичного аналізу (2-е завдання, розділ 5) і розроблених теоретичних положень по спелеогенезу в артезіанських умовах (3-е завдання, розділ 6), реконструйована історія розвитку лабіринтових печер у гіпсах та природно-історична еволюція водообміну в МВК, виявлена роль гіпсового карсту у водообміні; на прикладі відкритих гірничих робіт розкрита роль техногенного впливу на водообмін в умовах гіпсового карсту, тим самим реалізоване 4-е завдання роботи (розділ 7) та обгрунтовано 4-те положення до захисту.

Основні положення регіональної спелеогенетичної концепції зводяться до наступного:

4.1. Формування лабіринтових печерних систем відбувалося в умовах напірного МВК, основним водоносним горизонтом якого є підгіпсовий.

4.2. На початкових етапах розвитку водообмінної системи гіпсова товща відігравала роль водотривкого шару, що поділяє підгіпсовий і надгіпсовий водоносні горизонти. З виникненням тріщинуватості у гіпсах та закладанням первинної гідромережі виникали передумови для вертикального водообміну через гіпси. Формування печерних систем відбувалося в зонах п'єзомінімумів, де верхня слабопроникна товща виявлялася витонченою внаслідок заглиблення ерозійних врізів і тектонічно послабленою (рис. 6), і де переважала висхідна фільтрація підземних вод від підгіпсового горизонту через гіпси до надгіпсового горизонту, з розвантаженням через вищчезалягаючі глинясті відклади.

4.3. Циркуляція вод у гіпсах визначалася полем напірних градієнтів і структурою мереж тріщин, розвинених в різних інтервалах товщі. Живлення гіпсової товщі на нижньому контакті мало площинний рівномірний характер, чим забезпечувалося рівномірне розширення всієї доступної мережі тріщин в гіпсах. Це, поряд зі структурою спелеоініціюючої тріщинуватості, виявилося найважливішою передумовою формування лабіринтових печер. Переважний розвиток каналів відбувався у блоках, де мережі тріщин на різних ярусах мали добру латеральну і вертикальну зв'язність.

4.4. На загальному тлі висхідного водообміну в МВК, сток і спелеогенез у гіпсах набував істотної латеральної компоненти внаслідок: а) різнородності структури проникності підгіпсового і надгіпсового горизонтів (на контурах живлення і розвантаження гіпсової товщі); б) різнорідності структури проникності різних ярусів тріщинуватості і с) різного ступеню вертикальної зв'язності тріщінних мереж. В інтервалах гіпсової товщі, де мережа тріщин мала розвинену латеральну зв'язність і більшу розкритість, формувалася мережа магістральних галерей.

4.5. При розкритті верхньої глинястої товщі долинами істотно зростала інтенсивність водообміну через гіпси і швидкість розвитку каналів. При подальшому врізанні долин і зниженні рівня дренування в гіпсах встановлювався режим водоносного горизонту з вільною поверхнею. При повному дренуванні гіпсової товщі в ній можуть циркулювати підвішені водотоки, які поглинаються лійками на поверхні. На останніх двох стадіях відбувається моделювання морфології порожнин, яке істотно не змінює їхню структуру, створену на етапі напірного водоносного комплексу.

Запропонована модель спелеогенезу грунтується на теоретичних положеннях, розвинутих у розділі 6, відповідає як сучасним, так і палеогідрогеологічним умовам регіону, добре пояснює лабіринтову структуру печерних систем у гіпсах, особливості морфології конкретних печер і водномеханічних відкладів у них. З її позицій одержують закономірне тлумачення регіональні особливості розповсюдження печер і закарстованих зон.

Оскільки реконструйовані умови формування реліктових нині печерних систем Придністровського Поділля і Буковини відповідають умовам області артезіанського стоку, верифікація запропонованої генетичної моделі отримана її застосуванням до пояснення особливостей закарстування (розподіл у розрізі і параметри виявлених бурінням порожнин, приуроченість зон підвищеної закарстованості до похованих і сучасних долин), гідродинаміки (результати експериментів по трасуванню підземних вод і дослідних відкачок, дані по режиму кар'єрних водовідборів) і гідрохімії напірного МВК у районах його сучасного розповсюдження. Таким чином підтверджується висновок про генетичну єдність порожнин, виявлених бурінням в умовах 4-ї обстановки, і реліктових печер, вивчених в сучасних умовах 2-ї і 3-ї обстановок. Це також узгоджується з висновком про еволюційно-стадійний характер зональності сучасних гідрогеологічних умов.

В роботі детально реконструйована природна еволюція водообміну в МВК починаючи з піздньосарматського часу, коли в регіоні встановився континентальний режим і елізійний етап гідрогеологічного циклу змінився інфільтраційним. Вона тісно пов'язана з диференційованими неотектонічними рухами, геоморфологічним розвитком території і спелеогенезом у гіпсах.