Водообильность протерозойской водоноской зоны пестрая - от практически безводных (скв. 6) до водообильных с дебитом 1 л/с (скв. 3), коэффициент фильтрации варьирует от 0,01 (скв. 6) до 0,55 м/сут (скв. 1). В целом, водообильность протерозойской водоносной зоны слабая. По имеющемся на территории скважинам водопроводимость зоны изменчивая и составляет 0,26 - 10,4 м²/сут.

Гидрохимическое опробование трещинных и трещинно-жильных вод гранитов и гнейсов показало, что воды верхней трещиноватой зоны с поверхности пресные, с минерализацией 0,1-0,3 г/л гидрокарбонатные со смешанным катионным составом, при вскрытии трещинно-жильных вод, связанных с глубинными разломами, минерализация повышается до 1 г/л (скв.3), воды становятся хлоридными натриево-магниево-кальциевыми.

В подземных водах фундамента района отмечено повышенное содержание радона от 74 Бк/л до 300 Бк/л, часто наблюдается повышенное содержание железа до 16,0 мг/л и марганца до 0,39 мг/л.

3. Геоморфология

Древний четвертичный рельеф

Дочетвертичный рельеф, обусловленный геологическим строением и процессами денудации, представлен холмисто-градовым рельефом и слабоволнистой равниной, развитыми на кристаллических породах верхнего и среднего протерозоя.

Холмисто-грядовый рельеф охватывает северную и западную части территории листа, к северу от побережья Финского залива и широты г.Выборга. Для холмисто-грядового рельефа характерны значительные колебания абсолютных высот (10-66 м) и относительных превышений (от 5-10 до 50-60 м). Слабоволнистая равнина на кристаллических породах верхнего протерозоя развита восточнее г.Выборга. Поверхность равнины характеризуется небольшими колебаниями абсолютных высот (от 10 до -20 м) и только на юго-востоке площади листа прослеживается довольно крутой уклон ее к югу (от -20 до -70 м на расстоянии около 10 км).

Современный рельеф

В четвертичное время изученный район неоднократно перекрывался ледником, в результате чего были денудированы почти все четвертичные отложения и соответственно формы рельефа, сформировавшиеся до карельского ледника. Исключение представляют одинцовские, московские и микулинские осадки.

В современном рельефе выражены три основных типа: I) структурно-денудационный со слабой ледниковой и водно-ледниковой обработкой; 2) структурно-денудационный, преобразованный ледниковой и водно-ледниковой аккумуляцией и абразией; 3) аккумулятивный и абразионный ледниковый и водно-ледниковый рельеф. В пределах указанных типов выражены форм, образованные в период наступания карельского ледника или после его отступания в течение поздне- и послеледникового времени. Основными из них являются моренная равнина, зандры, озы, озерно-ледниковая и морская равнина.

Структурно-денудационный рельеф со слабой ледниковой и водноледниковой обработкой развит на нескольких участках в северной части территории, от бухты Защитной до государственной границы (на западе) и р.Вуоксы (на севере) - в районе озер Бол.Цветочного, Нуйямаярви, Утиного, а также по правому берегу р.Вуоксы. Он приурочен к участкам преобладающего развития кристаллических пород на поверхности и характеризуется сильной расчлененностью, представляя собой чередование гряд, холмов и понижений (холмисто-грядовый сельговый рельеф). Абсолютные высоты здесь колеблются от 20 до 60-70 м, наибольшие достигают 92 м. Относительные превышения гряд и холмов над понижениями изменяются от 10-20 до 50 м. Сельги, сложенные кристаллическими породами, имеют различную форму и размеры: щирицу 20-400 м, длицу до нескольких километров: склоны чаще крутые, обрывистые. Понижения между ними выполнены карельской мореной, флювиогляциальными и озерно-ледниковыми отложениями, они небольшой ширины, имеют различную форму.

Структурно-денудационный рельеф, обусловленный геологическим строением и процессами денудации, в четвертичное время был частично обработан ледниковой экзарацией и аккумуляцией.

Структурно-денудационный рельеф, преобразованный ледниковой и водно-ледниковой аккумуляцией и абразией, охватывает северную и западную части территории от побережья Финского залива (на западе) и ст.Матросово - оз.Смирновское - оз.Соколиное (на востоке) до государственной границы. Данный тип рельефа также приурочен к площадям развития кристаллических пород на поверхности, характеризуется сильной расчлененностью и пестротой. Первичный структурно-денудационный рельеф в четвертичное время был в значительной степени сглажен и перекрыт ледниковыми и водно-ледниковыми осадками. Наряду с участками холмисто-грядового (сельгового) рельефа значительные площади здесь заняты слабохолмистой и волнистой моренной равниной, зандрами, озами и в меньшей степени озерно-ледниковой равниной. Абсолютные высоты достигают 100 м, в среднем колеблются от 40 до 70 м. Относительные превышения холмов и гряд от 5-10 до 20-40 м. Преимущественно распространены моренная равнина и зандры, занимающие наиболее значительные площади в западной части территории, примыкающей к государственной границе.

Моренная равнина в значительной мере абрадирована водами балтийского ледникового озера, в меньшей степени - литориноаого моря и современного Финского залива. Поверхность равнины волнистая и слабоволнистая, редко - плоская. Абсолютные отметки ее колеблются от 10-18 до 40-60 м, относительные превышения - от I до 3-5 м. Равнина сложена перемытой мореной, участками сильно обогащенной галькой и валунами кристаллических пород. На поверхности ее местами находятся скопления валунов.

Зандры также широко развиты в западной части территории, где прослеживаются вблизи государственной границы. Поверхность зандров холмистая и волнистая, реже плоская, с абс.отм. от 10-20 до 50-70 м и с колебаниями относительных высот до 3-5 м. Слагаются зандры разнозернистыми косослоистыми песками с различным количеством гравия, гальки и валунов кристаллических пород.

Озовые гряды прослеживаются на моренной равнине и зандрах и вытянуты в направлении с северо-запада на юго-восток в виде прерывающихся цепей. Здесь находятся преимущественно небольшие озы, имеющие высоту от 3-5 до 10-15 м и длину от 0,3-0,5 км до нескольких километров. Склоны имеют крутизну 15-25°. Абсолютные отметки вершин озовых гряд колеблются от 10-20 до 63-86 м, чаще 40-50 м. Большая часть озов выражена отчетливо, имеет характерный продольный и поперечный профиль. Наиболее крупные из них развиты в западной части территории, вблизи государственной границы, где протягивается на расстоянии до 8-12 км.

Озерно-ледниковая равнина развита на пониженных участках. Поверхность ее слабоволнистая и плоская; абсолютные отметки колеблются от 10-20 до 40-60 м, относительные превышения - 1-3 м. Равнина сложена суглинками, глинами и песками, реже - супесями.

Морская равнина развита на небольших участках во побережью Финского залива и характеризуется плоской слабонаклоненной в сторону залива поверхностью, с абс.выс. от 1-2 до 10-12 м. На морской равнине прослеживаются пляжи и береговые валы. Пляжи шириной от .1-2 до 150-200 м, на поверхности их много валунов и глыб кристаллических пород. Береговые валы имеют длину до 20-50 м, относительную высоту 1,5-2 м и асимметричные склоны. Ввиду незначительных размеров в масштабе карты они почти не выражаются.

Аккумулятивный и абразионный ледниковый и водно-ледниковый рельеф развит в юго-восточной части территории. Этот тип рельефа характеризуется менее сильной расчлененностью, более плавными очертаниями, довольно пологими склонами, меньшими абсолютными и относительными высотами. Здесь преобладают ледниковые и водно-ледниковые формы рельефа, образованные во время наступания карельского ледника или после его отступания.

Моренная равнина прослеживается преимущественно в северо- восточной части площади. Поверхность равнины холмистая и волнистая, реже слабоволнистая и плоская. Абсолютные отметки ее колеблются от 5 до 56-60 м, относительные превышения холмов и гряд от 3 до 10-15 м. Равнина сложена перемытой мореной, участками сильно обогащенной галькой и валунами кристаллических пород. На поверхности ее местами наблюдаются пологие склоны, представляющие уровни стояния озерно-ледникового бассейна.

После отступания карельского ледника территория была затоплена водами балтийского ледникового озера, максимальный уровень которого достигал 60 м асб.выс. В результате повышенные участки моренной равнины и зандров были абрадированы, а пониженные погребены под озерно-ледниковыми осадками. Здесь образовалась озерно-ледниковая равнина, сложенная суглинками и песками, реже супесями.

Речные долины на территории развиты слабо. Морфология современных долин и рисунок речной сети обусловлены в основном разрывной тектоникой, определившей главное направление водотоков - северо-западное. Депрессии, в которых протекает современные реки, характеризуются различной выработанностью и глубиной вреза долин.

Наиболее отчетливо выражена долина р.Вуоксы. Ширина ее на отрезке от государственной границы до пос.Лесогорский 200-1700м, глубина вреза 10-40 м, поперечный профиль ящикообразный. Повсеместно выражена пойменная терраса высотой 1-1,5 м и шириной до 50 м. I надпойменная терраса имеет высоту 2-2,5 м и ширину 50-150 м /17/. Долина р.Оторожевой (правого притока р.Вуоксы) также ящикообразная, шириной 250-1000 м, глубиной 7-15 м. Пойменная терраса высотой до 1,5 м и шириной до 260 м; I надпойменная терраса высотой 2-3 м. Река Сторожевая, как и некоторые другие реки территории, является протоком между озерами, расположенными в пределах той же долины.

Большая часть рек в пределах площади района образовалась после спада вод балтийского ледникового озера. В их формировании преобладала в основном глубинная и раже боковая эрозия. Долины их слабо разработаны. Участками прослеживаются пойменная и реже I надпойменная террасы. Мощность аллювия незначительная. На некоторых реках наблюдаются пороги и перекаты. В пределах развития на поверхности кристаллических пород долины глубокие и узкие с отвесными склонами.

4. Полезные ископаемые

Цветные металлы

Медь

Пробы с повышенной концентрацией меди с содержанием 0,02% были отмечены в близи г.Светогорск в гранат-биотитовых гнейсах нижней-средней толщи ладожской свиты.

Изверженные породы

Гранит

В пределах рассматриваемой территории изверженные и метаморфические породы докембрийского возраста выходят на дневную поверхность. На севере Ленинградской области это граниты и гранито-гнейсы. Эти породы характеризуются высокой механической прочностью и морозостойкостью, а исключительная стойкость против выветривания и долговечность позволяют применять граниты в самых ответственных сооружениях.

Интрузивные и метаморфические породы Карельского перешейка являются крупной сырьевой базой для получения разнообразных каменных строительных материалов. Отличаются большим разнообразием рисунка и расцветок в полированном виде.

5. История геологического развития

Территория Ленинградской области расположена на северо-западе Русской плиты, в пределах южного склона Балтийского щита и западной окраины Московской синеклизы. Выделяется три основных этапа: этап формирования и консолидации кристаллического архейско-раннепротерозойского фундамента (доплитный этап), позднепротерозойский и палеозойско-кайнозойский этапы формирования осадочного чехла.

В раннем протерозое завершилось формирование двух основных постархейских систем складчатости: свекофеннской и карельской.

Доплитный этап - это история развития структур в южной части Свекофеннской подвижной области (Лахденпохско-Выборгская структурно-формационная зона). Здесь на рубеже раннего и позднего карелия, структуращразвивалась в режиме активной окраины архейского палеоконтинента, к юго-западу от которого формировалась новая раннепротерозойская континентальная кора. Этот этап развития структуры включает в себя четыре стадии: раннеорогенную, синорогенную, поздне- и посторогенную.

На рубеже людиковия и калевия (2,1-1,9 млрд лет назад) в условиях растяжения и деструкции юго-западной окраины постархейского палеоконтинента на территории листа Р-35-XXIX образовалось окраинное море (тыловодужный бассейн) с глубоководным тыловодужным трогом, в котором и накапливались осадки, послужившие затем субстратом для лахденпохского метаморфического комплекса.

Раннеорогенная стадия (1,88-1,87 млрд. лет назад) развития структур Лахденпохско-Выборгской структурно-формационной зоны характеризуется начальными проявлениями складчатости и метаморфизма.

В синорогенную стадию (1,87-1,86 млрд лет назад) накопившиеся образования подверглись интенсивному сжатию и региональному метаморфизму гранулитовой фации. Ко времени окончания синорогенной стадии параметры метаморфизма снизились до уровня условий амфиболитовой фации, что сопровождалось массовой мигматизацией и развитием разрывных дислокаций. Складкообразование продолжалось, так как условия сжатия сохранялись, что позже привело к постепенному воздыманию земной коры. Это вызвало высокотемпературный регрессивный региональный метаморфизм амфиболитовой фации.

В позднеорогенную стадию хрупкость земной коры еще более возросла, и план напряжений изменился. Появились региональные глубинные зоны растяжения, поперечные ранеевустойчивому субмеридиональному плану сжатия. Эти зоны послужили структурным контролем появления больших масс микроклиновых гранитов кузнеченского комплекса.

В посторогенную стадию растягивающие усилия действуют уже в субширотном направлении. План субширотногожсжатия синорогенной стадии сменился растяжением в этом же направлении. Эти структуры растяжения контролируют появление кислых интрузий возрастом около 1805-1808 млн лет. В целом тектоно-магматическая активность снижается. В эту стадию развивается приразломный регрессивный метаморфизм эпидот-амфиболитовой фации.

После этого следовал продолжительный перерыв в осадконакоплении. В разрезе отсутствует все палеозойские, мезозойские и почти все кайнозойские отложения. Достоверных сведений о причинах их исчезновения нет. Четвертичный период характеризуется общим сильным похолоданием климата и последовательной сменой ледниковых и межледниковых эпох. Каждый ледник значительно изменял поверхность и мощность нижележащих образований. В результате ледниковой экзарации почти полностью была уничтожена кора выветривания кристаллического фундамента, значительно изменился рельеф и мощность дочетвертичных пород. Наибольшей ледниковой и водно-ледниковой экзарации подвергались ослабленные зоны по линиям тектонических разломов, на их месте образовались глубокие ложбины, которые в дальнейшем были унаследованы гидросетью.

На Карельском перешейке в течение всего четвертичного периода происходили гляциоизостатические движения. Каждая ледниковая эпоха сопровождалась опусканием блоков земной коры, а межледниковая - поднятием. В течение последних 7 тыс. лет происходит быстрое поднятие Фенноскандинавского щита.

6. Гидрогеологические условия района

6.1 Геологическое строение

Геологическое строение территории характерно для юго-восточной оконечности Балтийского кристаллического щита. Под прерывистым чехлом осадочных четвертичных пород залегают интрузивные и метаморфические породы архея и протерозоя.

На большей части площади развиты глубоко измененные вулканогенно-осадочные и магматические образования, подвергшиеся региональному метаморфизму и сопровождавшим его явлениям, а также различным более поздним процессам (рис. 6.1.1, 6.1.2.). Самое широкое распространение среди этих пород имеют различные по составу гнейсы ладожской серии, повсеместно мигматизированные, собранные в сложные складки. Существенная роль в строении принадлежит также гранитоидам магматического и метаморфического генезиса, в меньшей мере - основным породам. Все эти комплексы отнесены к среднему протерозою. Не исключено, однако, что здесь имеются и более древние, архейские или раннепротерозойские формации. К верхнему протерозою отнесены граниты рапакиви Выборгского массива.

Протерозойская акротема

Протерозойские отложения в процессе буровых работ вскрыты всеми скважинами. Полная мощность не установлена, приблизительно составляет 7- 10 км, вскрытая 0,5 м.



Рис. 6.1.1. Геологическая карта района работ, г.Светогорск, 1978г.

Рис. 6.1.2. Условные обозначения к геологической карте

Кайнозойская эратема

Четвертичная система

В районе работ четвертичные отложения представлены различными генетическими типами. В пределах изучаемого района развиты в виде прерывистого чехла мощностью от 5 - 10 м до 50 м.

Среднечетвертичные отложения

Среднерусский надгоризонт

Московский ледниковый горизонт (g_IIms). Мощность московской морены достигает 11,5 м. Морена состоит из супеси темно-серой плотной и твердой, местами сцементированной глинистым цементом с содержанием гравия, гальки и валунов 15-35 %.

Среднечетвертичные - верхнечетвертичные отложения

Флювиогляциальные межморенные осадки (f_IIms-_IIIos). На рассматриваемой территории имеют ограниченное древними (переуглубленными) долинами распространение. Флювиогляциальные отложения представлены разнозернистым песком, нередко гравелистым, кварцево-полевошпатовым, розовато-коричневым, с включениями гравия, гальки и валунов от 2-7% до 15-20 %, на отдельных участках содержат гравийно-галечные слои.

Верхнечетвертичные отложения

Валдайский надгоризонт

В пределах территории представлен образованиями осташковского горизонта, в котором выделены карельские слои и отложения балтийского ледникового озера. Карельские слои включают в себя собственно ледниковые и флювиогляциальные отложения.

Карельские ледниковые отложения (g_IIIkr) развиты на большей части площади работ, за исключением участков выхода на поверхность кристаллических пород и на участках размыва в некоторых древних долинах. Ледниковые отложения залегают на поверхности локально. На значительной части территории они перекрыты толщей флювиогляциальных, ледниково-озерных и болотных осадков различной мощности. Ледниковые отложения вскрыты на дочетвертичных породах, реже на флювиогляциальных межморенных осадках. Мощность морены колеблется от 0,5 - 15,0 м. Выделяется несколько литологических разностей основной морены. Наиболее распространены серо-бурые и желто-бурые пылеватые глинистые валунные пески и супеси с включением гравия, гальки и валунов гранита, гранодиорита, гнейсо-гранита. Локальная морена представлена буровато-серыми гравелистыми песками и суглинками, с обломками и глыбами подстилающих кристаллических пород.

Флювиогляциальные карельские отложения (f_IIIkr). На отдельных участках они перекрыты ледниково-озерными, озерно-аллювиальными и биогенными отложениями. Мощность их изменяется от 1,5 до 30 м. Флювиогляциальные отложения представлены чередованием разнозернистых кварц-полевошпатовых светло-желтых и серых песков, косо- и горизонтально слоистых с различным содержанием неравномерно распределенных в толще гравия, гальки и валунов гранита, гранито-гнейса, гранодиорита, с линзами и прослоями гравийных песков, галечников, валунников различной степени окатанности.

Ледниково-озерные отложения (lg_IIIbl) на значительной части площади залегают с поверхности. Перекрываютсяони на отдельных участках биогенными и озерно-аллювиальными отложениями. Мощность их колеблется от 0,5 - 20 м. Ледниково-озерные отложения слагаются песками, супесями, суглинками и глинами. Ледниково-озерные суглинки и глины развиты на поверхности на значительных участках. Местами суглинки и глины залегают под супесями и песками того же возраста. Мощность их колеблется от 1 до 18 м. Суглинки и глины пылеватые плотные пластичные голубовато-серые, буровато-серые и коричневато-бурые слюдистые с растительными остатками. В наиболее пониженных участках побережий развиты типичные ленточные глины, характеризующиеся правильной отчетливо выраженной слоистостью.

Верхнечетвертичные - голоценовые отложения

Элювиально-делювиальные отложения (ed_III-Н) развиты ограниченно и залегают на кристаллических породах фундамента, представляя собой продукты его выветривания в виде глыб, обломков, щебня, дресвы с незначительной примесью песка и суглинка. Размер обломков чаще от 1 до 4 м в поперечнике. Мощность элювиально-делювиальных отложений 1 - 5 м.

Современные отложения

Озерно-аллювиальные отложения (lа_Н) развиты по берегам рек и озер. Залегают озерно-аллювиальные отложения на поверхности, на незначительных участках перекрыты биогенными образованиями. Подстилаются они ледниково-озерными осадками, реже - мореной. Мощность озерно-аллювиальных отложений изменяется от 2 до 10 м. Озерно-аллювиальные отложения представлены глинами, суглинками, супесями и песками с растительными остатками и редкими включениями гравия и гальки.

Биогенные отложения (b_Н). Торф различной степени разложения от светло-коричневого до черно-бурого цвета. Мощность торфа колеблется от 0,5 до 2 м.

Интрузивные образования

Гнейсо-гранодиоритовый комплекс

Гнейсо-граниты, гнейсо-гранодиориты (гдPR₂). Возрастное положение пород комплекса определяется тем, что они прорывают гнейсы ладожской серии и имеют с ними интрузивные контакты, содержат их ксенолиты и в свою очередь прорываются гранитами рапакиви и рассекаются дайками и апофизами последних. В эндоконтактовых зонах интрузии рапакиви наблюдаются многочисленные ксенолиты пород гнейсо-гранодиоритового комплекса. Выходы среднепротерозойских гранитоидов вблизи интрузии рапакиви претерпели незначительное контактовое воздействие, выразившееся в слабой их флюоритизации.

К описываемому комплексу, можно отнести также небольшой шток кварцевых диоритов, рассекающий ладожские гнейсы. Контакт этого тела с вмещающими породами довольно резкий. В эндоконтактовой зоне наблюдаются ксенолиты гнейсов и огнейсование кварцевых диоритов. Породы массивные красновато-серые и темно-зеленовато-серые. Структура их гипидиоморфнозернистая. Минеральный состав пород: олигоклаз, кварц, роговая обманка, биотит, калиевый полевой шпат. Акцессорные минералы - апатит, сфен, циркон, магнетит. По химическому составу они близки к кварцевым диоритам, отличаясь несколько меньшим содержанием магния и большим - железа и натрия.

Формирование пород комплекса связано с интенсивным метаморфизмом и гранитизацией, магматогенных образований. Интрузивная порода этого комплекса в значительной мере замаскирована наложенными процессами гранитизации, в результате чего в ряде случаев трудно определить, в какой мере их интрузивный характер связан с наложенными ультраметаморфическими процессами.

Интрузивное происхождение пород комплекса подтверждается рвущими контактами с вмещающими гнейсами, реликтами первично- магматической гранитной структуры и хорошо сохранившимися кристаллографическими формами циркона и монацита.

Ультраметаморфогенный гранитоидный комплекс

Граниты плагиомикроклиновые, грубопорфиробластические , граниты-анатектиты, мигматиты, граниты с гранатом (г¹PR2), распространены среди гнейсов ладожской серии на севере района, вблизи г.Светогорска, а также в юго-восточной экзоконтактовой зоне Выборгского массива рапакиви, к северо-востоку от д.Черничное. Они слагают мелкие жилообразные и линзообразные тела в магнетизированных гнейсах ладожской серии, но иногда обособляются в значительные по величине массивы, вытянутые согласно с простиранием вмещающих образований на расстояние до 10 км при ширине выходов до 1-3 км. Ультраметаморфогенные гранитоиды не образуют четких контактов с вмещающими гнейсами, а связаны с ними постепенными взаимопереходами через послойные и теневые мигматиты. Границы массивов имеют сложную конфигурацию с частыми жилоподобными ответвлениями. Ультраметаморфогенные гранитоиды неоднородны и по структурно-текстурным особенностям. Среди них выделяются массивные и гнейсовидные разности. По структурным признакам обособляются грубопорфиробластические, пегматоидные и относительно равномернозернистые мелко- и среднезернистые породы, беспорядочно чередующиеся между собой. Порфиробластические гранитоиды содержат 40-60% порфиробластов микроклина и реже плагиоклаза, длинные оси которых часто ориентированы по гнейсовидности. Равномернозернистым разностям также свойственны гранобдастовая и гетерогранобластовая структуры.

По минеральному и химическому составу порода комплекса приближаются к гранитоидам от плагиогранитов до аляскитов и вместе с тем обнаруживают сходство с вмещающими их гнейсами. Порода неоднородны и состоят на 20-60% из микроклина, на 20-40% из кварца, также есть плагиоклаз и биотит. Спорадически в них встречаются унаследованные от вмещающих пород гранат, кордиерит, моноклинный или ромбический пироксен, роговая обманка и крайне редко силлиманит. Акцессорные минералы представлены апатитом, цирконом, магнетитом, монацитом, ксенотимом, сфеноы, ортитом и эпидотом.

Сформировавшиеся метасоматические гранитоиды обладают гранитным обликом и сходны с типичными изверженными гранитоидами. Они не были перемещены на большие расстояния и находятся на месте образования, обнаруживая минералогическое сходство с выедающими гнейсами. Акцессорные минералы - циркон и монацит - в породах унаследованы от древних толщ и имеют округлую форму. Форма выходов пород комплекса, имеющих небольщую мощность, свидетельствует об их пластообразном залегании согласно с гнейсовиднотью вмещающих гнейсов ладожской серии.

6.2 Гидрогеологическая стратификация

Поисковая площадь расположена в пределах Восточно-Балтийского гидрогеологического массива (Сфекофеннского района), который характеризуется распространением трещинных и трещинно-жильных вод в зоне экзогенной трещиноватости кристаллического фундамента с маломощным чехлом четвертичных отложений, содержащих порово-пластовые воды.

Особенности гидрогеологических условий территории определяются избыточным увлажнением, высоким процентом озерности, отсутствием регионально выдержанного водоупора. В районе поисковых работ основным источником питания подземных вод являются атмосферные осадки, область их разгрузки - р. Вуокса.

Подземные воды района образуют единую гидравлическую систему. В зависимости от литологии водовмещающих пород, форм залегания, степени пористости и трещиноватости, фильтрационных свойств, характера движения и условий разгрузки выделяются следующие водоносные подразделения:

Водоносная система четвертичных отложений

1) Относительно водоупорный осташковский ледниково-озерный горизонт (lg_IIIos);

2) Водоносный осташковский надморенный флювиогляциальный горизонт (f_IIIos);

3) Относительно водоупорный осташковский моренный горизонт (g_IIIos);

4) Водоносный московско-осташковский межморенный флювиогляциальный горизонт (f_IIms-_IIIos);

Водоносная система кристаллических пород

1) Протерозойская водоносная зона (PR).

Водоносная система четвертичных отложений

Относительно водоупорный осташковский ледниково-озерный горизонт (lg_IIIos). Горизонт представлен ледниково-озерными ленточными глинами, глинами и суглинками с линзами и прослоями песков и супесей. Суглинки и глины пылеватые, плотные. На отдельных участках горизонт представлен тонкозернистыми и среднезернистыми песками иногда с прослоями и линзами супесей и суглинков. Мощность ледниково-озерного горизонта достигает 20 м, чаще 5- 10 м.

По результатам предшествующих исследований ленточных глин коэффициент фильтрации в горизонтальном направлении составляет 0,05-0,4 м/сут., в вертикальном 6 х 10^-6 м/сут. Удельный дебит скважин не превышает 0,01-0,05 л/с. Низкой водообильностью характеризуются также песчаные и супесчаные отложения. По химическому составу воды гидрокарбонатные смешанные по катионам и хлоридно-гидрокарбонатные натриевые с минерализацией 0,1-0,3 г/л.

Водоносный осташковский надморенный флювиогляциальный горизонт (f_IIIos). Водоносный горизонт представлен чередованием разнозернистых песков косо- и горизонтально слоистых, с неравномерно распределенными в их толще гравием, галькой и валунами, присутствием линз и прослоев гравийных песков и галечников, а также валунов. Мощность горизонта колеблется от 1,5 до 30,0 м, чаще до 10 м.

Абсолютные отметки уровня подземных вод изменяются от 10 до 50 м. Водопроводимость горизонта составляет преимущественно 8-50 м²/сут. Удельный дебит скважин обычно изменяется от 0,06 до 0,3 л/с, коэффициент фильтрации 1-6 м/сут. Удельный дебит скважины достигал 1 л/с/м, дебит - 1,48 л/с, коэффициент фильтрации - 16,49 м/сут. Подземные воды горизонта весьма пресные с минерализацией 0,1-0,37 г/л. По химическому составу воды гидрокарбонатные, реже сульфатно-гидрокарбонатные со смешанным катионным составом.

Относительно водоупорный осташковский моренный горизонт (g_IIIos). Горизонт приурочен к толще моренных отложений, представленной валунными супесями и песками пылеватыми, глинистыми с включениями гравия, гальки и валунов с гнездами и прослоями разнозернистых песков, а также к линзам гравелистых песков. Часто нижние части моренных отложений сложены суглинками плотными, песчанистыми. Мощность морены колеблется от 0,5 м до 15 м.

Уровень подземных вод залегает на глубине 0,5-10 м. Коэффициент фильтрации для суглинистой морены составляет 0,006-0,01 м/сут, для валунных супесей и пылеватых песков - 0,05-0,5 м/сут.

Воды морены гидрокарбонатные смешанные по катионам и сульфатно-гидрокарбонатные натриевые с минерализацией 0,1-0,5 г/л, общей жесткостью 0,6-2,5 ммоль/л, нейтральные, величина pH составляет 6,2-7,4.

Водоносный московско - осташковский межморенный флювиогляциальный горизонт (f_IIms-_IIIos). Водовмещающими породами горизонта являются разнозернистые пески, пески гравелистые, с гравием галькой и валунами, на отдельных участках встречаются гравийно-галечные отложения, мощностью до 20 м.

На рассматриваемой территории ранее он вскрывался несколькими скважинами в районе города Светогорск и поселка Лесогорский. В ранее проведенных работах горизонт был вскрыт скважиной № 1 на глубине 32 м, мощностью 8 м. Дебит скважины 0,5 л/с, удельный дебит от 0,07 л/с/м. Воды пресные, напорные. Глубина установившегося уровня порядка 1,8 м. Коэффициент фильтрации составил 1 м/сут.

Воды межморенных отложений пресные, нейтральные, от мягких до жестких, с общей жесткостью 1,7-6,4 ммоль/л. По химическому составу воды хлоридно-гидрокарбонатные и гидрокарбонатные смешанные по катионному составу.

Данный водоносный горизонт является наиболее защищенным от поверхностного загрязнения.

Водоносная система кристаллических пород

Протерозойская водоносная зона (PR). На значительной части территории кристаллические породы выходят на поверхность в виде массивов, скал, «бараньих лбов». Под чехлом четвертичных отложений вскрывается скважинами на глубине 9,2 - 40,0 м. Абсолютные отметки положения кровли изменяются на исследуемой территории от 102,7 до - 20 м и глубже.

В зонах тектонических нарушений в кристаллических породах развиты трещинно-жильные воды, связанные с локальными трещинными зонами-зонами разломов, гидравлически обособленными. При вскрытии их скважиной № 3 наблюдается изменение уровня воды, увеличение минерализации и изменение химического состава подземных вод, что подтверждается данными гидрохимического опробования. На участках, где кристаллические породы более монолитны, существенно снижается их водоносность, скважины, как правило, безводны.

Уровень грунтовых вод залегает на глубине от 0,3 до 10 м и более в зависимости от рельефа местности. Пьезометрический уровень подземных вод устанавливается на глубине от +0,1 до 6,40 м от поверхности земли.

Водообильность протерозойской водоноской зоны пестрая - от практически безводных до водообильных с дебитом 1 л/с, коэффициент фильтрации варьирует от 0,01 до 0,55 м/сут. В целом, водообильность протерозойской водоносной зоны слабая. По имеющемся на территории скважинам водопроводимость зоны изменчивая и составляет 0,26 - 10,4 м²/сут.

Гидрохимическое опробование трещинных и трещинно-жильных вод гранитов и гнейсов показало, что воды верхней трещиноватой зоны с поверхности пресные, с минерализацией 0,1-0,3 г/л гидрокарбонатные со смешанным катионным составом, при вскрытии трещинно-жильных вод, связанных с глубинными разломами, минерализация повышается до 1 г/л (скв.3), воды становятся хлоридными натриево-магниево-кальциевыми.

6.3 Методы оценки эксплуатационных запасов подземных вод

В настоящее время в практике разведочных гидрогеологических работ для оценки эксплуатационных запасов подземных вод применяются следующие методы:

а) гидродинамический;

б) гидравлический;

в) балансовый;

г) метод гидрогеологической аналогии;

д) численное моделирование;

Также есть комплексный метод путем совместного применения перечисленных выше методов.

Гидродинамический метод основан на использовании формул динамики подземных вод применительно к определенным расчетным схемам. Этот метод позволяет решить практически все приведенные выше задачи оценки запасов подземных вод, кроме технико-экономического обоснования. В зависимости от сложности геолого-гидрогеологических условий гидродинамические расчеты выполняются как аналитически, так и с помощью математического моделирования. Аналитические расчеты применимы для простых геолого-гидрогеологических условий, когда реальная природная обстановка легко приводится к типовым расчетным схемам. Математическое моделирование применяется, когда сложно схематизировать природные условия в простую схему, и позволяет учесть влияние всех факторов, определяющих формирование эксплуатационных запасов подземных вод на рассматриваемой территории.

Гидравлический метод основан на использовании теоретических или эмпирических зависимостей понижения уровня подземных вод от расхода водозабора или наоборот. То есть, этим методом можно спрогнозировать понижение уровня или расход водозабора, но нельзя оценить обеспеченность водоотбора. Прогноз осуществляется на основе данных, полученных по результатам проведения опытно-фильтрационных работ с максимальным расходом или наблюдений за действующим водозабором. Этот метод применяется на месторождениях подземных вод с очень сложными геолого-гидрогеологическими условиями.

Балансовый метод основан на определении и сопоставлении приходных и расходных статей водного баланса. Этот метод позволяет оценить обеспеченность запасов подземных вод, но не дает возможности спрогнозировать понижение уровня в скважине.

Метод гидрогеологических аналогий применяется при оценке запасов по низким категориям (C₁, C₂). В качестве аналогов берутся участки соседних месторождений со схожими геолого-гидрогеологическими условиями. Предполагается, что на оцениваемых участках с теми же условиями будут приблизительно равны значения расхода и понижений уровня. Сходство устанавливается на качественном уровне, так как количественные различия учитываются с применением соответствующих коэффициентов.

Численное моделирование применятся для месторождений подземных вод со сложными геолого-гидрогеологическими условиями и для ответственных сооружений. Метод сочетает преимущества гидродинамического и балансового метода. Отличается высокой точностью рассчитываемых значений и возможностью получения значений расчетных параметров в любой точке пространства и времени. Для использования этого метода необходимо максимальное среди прочих методов исходное количество информации. Этим определяется дороговизна этого метода.

В данном проекте будет использован гидродинамический метод оценки эксплуатационных запасов подземных вод.

6.4 Гидрохимические условия

Изучаемый район работ приурочен к Восточно-Балтийскому гидрогеологическому массиву, где подземные воды принадлежат преимущественно зоне свободного водообмена, формирующейся под влиянием дренирующего воздействия речной сети и климатических факторов, и в гидрохимическом разрезе которого главенствующее положение занимает зона пресных вод. Преобладающими являются гидрокарбонатные со смешанным катионным составом пресные воды. Наряду с этими водами в пределах описываемой территории имеют место аномальные участки в кристаллических породах, где развиты трещинно-жильные воды, связанные с локальными трещинными зонами, гидравлически обособленными. При вскрытии их скважинами наблюдается заметное повышение уровня и изменение химического состава воды. Так в скважине № 3 при интервале опробования 15,5-70,0 м уровень воды устанавливается на глубине 0,88 м, и формируется хлоридный состав воды с минерализаций - 0,75 г/л.

Поверхностные воды в рассматриваемом районе обычно характеризуются гидрокарбонатно-сульфатным калиево-натриевым или хлоридно-сульфатно-гидрокарбонатным магниево-кальциево-натриевым составом, невысокими значениями минерализации 0,07-0,15 г/л.

Формирование химического состава подземных вод

Огромное значение в формировании химического состава подземных вод играет атмосферное питание, что определяет особенную черту - малую минерализацию. Наличие в водах углекислоты и кислорода вызывает процессы углекислого выщелачивания и гидролиза, что и обусловило обширное развитие гидрокарбонатных вод с разнообразным катионным составом. Воды хлоридного состава с повышенной минерализацией распространены на этом фоне локально и наблюдаются при вскрытии трещинно-жильных вод, связанных с глубинными разломами. Распространенные водовмещающие породы практически лишены хорошо растворимых веществ, за исключением железа и марганца, что и обуславливает содержание этих микроэлементов в подземных водах.

Исследования режима химического состава как подземных, так и поверхностных вод показали незначительные сезонные колебания: во время паводков наблюдается минимальная минерализация, что связано с увеличение поверхностного питания, а в меженные периоды (зимняя и летняя межень) минерализация достигает наибольших величин. Исключение составила скважина № 3, вскрывшая трещинно-жильные воды, режим которой не поддается анализу: в паводковый период здесь наблюдается увеличение минерализации, а в меженный уменьшение минерализации с переходом воды из хлоридного в гидрокарбонатный тип.

Согласно инструкции ВСН ВК4-90 /1 в чрезвычайных ситуациях для хозяйственно-питьевых целей допускается использование воды, качество которой имеет отклонение от норм по показателям указанным в таблице 6.4.1., но которые могут быть устранены при наличии методов обработки, остальные показатели не должны превышать ПДК применяемых к питьевым водам.

На полуострове (перспективный участок № 2), по показателям качества, воды относятся ко 2 классу, т.е. требуются простые методы водоподготовки. Для доведения состава воды оцениваемого водоносного осташковского надморенного флювиогляциального горизонта (в связи с содержанием железа в количества 1,09 мг/л) до кондиций, удовлетворяющих требованиям к воде хозяйственно-питьевого назначения необходимо обезжелезивание методом упрощенной аэрации с последующим фильтрованием. Поскольку после окисления кислородом воздуха растворенного в воде железа, его окисные формы устраняются при помощи фильтров, показатель по мутности воды будет также соответствовать нормативному значению.

Как следует из приведенных материалов, в чрезвычайных ситуациях для хозяйственно-питьевых целей допускается использование подземной воды на выбранных перспективных участках.

Таблица 6.4.1

Показатели качества воды источников водоснабжения в период ЧС
Наименование показателя	Показатели качества воды источников по классам	Фактические данные по перспективным участкам
	1	2	3	участок № 2 (скв. 1)
Водородный показатель (рН)	6-9	6-9	6-9	7,40
Железо (Fe), мг/л не более	0,3	0	20	1,09
Марганец (Mn), мг/л не более	0,1	1	2	0,063
Фтор (F), мг/л не более	1,5	1,5	5	0,44
Окисляемость перманганатная, мг/л не более	2	5	15	1,12
Сухой остаток, мг/л не более	1000	1000	1500*	278,2
Хлориды (Cl), мг/л не более	350	350	1500*	10,50
Сульфаты (SO4), мг/л не более	500	500	1000*	45,10
Общая жесткость, ммоль/л не более	7	7	10*	4,30
* - по согласованию с органами санитарно-эпидемиологической службы

6.4.1 Характеристика качества поверхностных вод

Характеристика качества поверхностных вод долины реки Вуоксы дана согласно Санитарным правилам и нормам 2.1.4.1074-01, ГН 2.1.5.1315-03, ГН 2.1.5.2280-07 и НРБ-99/2009 и приведена в таблице 6.4.1 по результатам опробования притоков р. Вуоксы и собственно р. Вуоксы. Одним из основных показателей санитарного состояния водоемов является окисляемость: из 8 определений 7 превышают ПДК (6,80-8,0 мг/л). В пробах воды также отмечается несоответствие нормативам органолептических показателей - превышение ПДК по цветности (31,3-45,2 град.) в 7-ми из 8-ми проб и по мутности (1,83 мг/л) в 1 из 8 проб. В 1 из 8 проб отмечено повышенное содержание никеля (0,028 мг/л). По остальным химическим и органолептическим показателям поверхностные воды соответствуют нормативам.

6.4.2 Химический состав подземных вод

Водоносный осташковский надморенный флювиогляциальный горизонт (fQ_IIIos).

Химический состав водоносного осташковского надморенного флювиогляциального горизонта охарактеризован по пяти пробам, отобранным из двух родников при проведении гидрогеологического обследования и из скважины № 1 в процессе пробных откачек.

Подземные воды рассматриваемого водоносного горизонта по химическому составу(табл. 4.3.2.), преимущественно, относятся к гидрокарбонатным или сульфатно-гидрокарбонатным кальциево- или -натриево-магниевым, реже к натриево-магниево-кальциевым, весьма пресным (минерализация 0,2-0,37 г/л), нейтральным (рН 6,7-7,8), от очень мягких до жестких (общая жесткость - 1,3-7,1 мг/л). Формула химического состава имеет вид:

(скв.1).

Таблица 6.4.2. Химический состав подземных вод скважины 1

По качеству, в основном, соответствуют нормативным показателям (в табл.6.4.1) приведена характеристика качества подземных вод на соответствие требованиям СанПиН 2.1.4.1074-01, ГН 2.1.5.1315-03, ГН 2.1.5.2280-07 и НРБ-99/2009), за исключением обнаружения в пробе железа - 1,09 мг/л (ПДК 0,3 мг/л). Наличие железа можно объяснить выщелачиванием железистых минералов, имеющихся в толще флювиогляциальных песков.

По антропогенным, органическим и микробиологическим показателям подземные воды данного водоносного горизонта соответствуют нормам. По радиационной безопасности воды в скважине № 1 соответствуют нормативам по общей б-радиоактивности и в дальнейшем требуется более детальное изучение (определение индивидуальных концентраций присутствующих радионуклидов в воде).

7. Анализ результатов проведенных гидрогеологических исследований

Опытно-фильтрационные работы заключались в проведении откачки в пробуренной скважине. В соответствии со стадийностью работ (поисковая стадия) - откачка пробная, кратковременная - по 2-е суток. Пробная откачка проводилась прокачкой компрессором, для определения максимальной производительности этой скважины. Откачка выполнялась по единой методике - после деглинизации скважина выстаивалась несколько часов, замерялся статический уровень, запускался насос и с интервалом сначала в 1 минуту, потом 2, 3, 5, 10 и так далее до 1 часа, а затем с интервалом в 2 часа замерялся динамический уровень. Откачки проводились, как правило, в течение 48 часов, восстановление по той же методике, продолжительностью по факту восстановления уровня до статического. Оборудование скважин фильтрами на четвертичные горизонты, осуществлялось по фактическому разрезу (по керну).

По данным пробных откачек выполнялись расчёты коэффициентов фильтрации по формулам Дюпюи с учётом несовершенства вскрытия водоносного горизонта, где это имело место.

При условии напорных вод, вскрытых совершенной скважиной:

где Q - дебит скважины, м³/сут;

m - мощность водоносного горизонта, м;

R - радиус влияния, м;

r₀ - радиус скважины, м;

S₀ - понижение уровня, м;

Результаты пробной откачки и расчетов гидрогеологических параметров приведены в таблице результатов опытно-фильтрационных работ (табл 7.1).

Так как поисковые работы направлены на выявление источников резервного водоснабжения на период чрезвычайных ситуаций или военных действий, то основное внимание уделялось горизонтам, не имеющим прямой фильтрации с поверхности. Т.е. имеющим в кровле более или менее слабопроницаемые породы.

В разрезе выделено три основных водоносных горизонта защищённых от прямой фильтрации загрязняющих веществ:

- водоносный осташковский надморенный флювиогляциальный горизонт (fQ_IIIos);

- водоносный московско-осташковский межморенный флювиогляциальный горизонт (fQ_IIms-Q_IIIos);

- протерозойская водоносная зона (PR).

Фильтрационные свойства первых двух горизонтов сильно зависят от крупности песчаной фракции и количества крупнообломочного материала в составе. Фильтрационные свойства протерозойских кристаллических пород в первую очередь зависят от трещиноватости и отсутствия процессов кольматации.

По испытаниям предыдущих исследований было выявлен, что осташковский надморенный флювиогляциальный водоносный горизонт горизонт (fQ_IIIos) является самым перспективным.

Осташковский надморенный флювиогляциальный водоносный горизонт был опробован одной скважиной 1. Она расположена на полуострове, на правом берегу реку Вуоксы, напротив поселка Лесогорский. Дебит скважины при испытании компрессором достигал 1,48 л/с, удельный дебит около 1л/с/м. Статический уровень воды в скважине близок к уровню реки, что в данной ситуации, учитывая очень быструю стабилизацию динамического уровня, указывает на связь с рекой. Кровля горизонта находится на глубине 14 м, при удельном дебите 1л/с/м и возможности снизить уровень с 6 до 14 м теоретически можно ожидать от эксплуатационной скважины дебит 8 л/с или 691 м³/сут, что покроет всю заявленную водопотребность.

Таблица 7.1. Результаты опытно-фильтрационных работ

№ скв. абс. отм. устья	Дата опробования продолжит., час	Интервал опробования, м интервал установки фильтра, м	Мощность водоносного горизонта, м	Результаты пробных откачек
				Уровень воды, м	Понижение, S0, м	Дебит, Q, л/с	Удельный дебит, g, л/с/м	Коэфф. фильтр., Кф, м/сут	Коэфф. водопроводимости, м2/сут km=130g
				Нст.	Ндин.
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Водоносный осташковский надморенный флювиогляциальный горизонт (fQIIIos)
1 32,5	04-06.07.2010 53 (насос)	14,0-23,0 16,0-23,0	7,0	5,76	6,56	0,8	0,8	1	16,49	130
	06.07.2010 3(эрлифт)	14,0-23,0 16,0-23,0	7,0	5,76	7,35	1,59*	1,48	0,93	-	120,9

*- Понижение при откачке эрлифтом замерялось спустя 1 минуту после остановки компрессора

8. Предварительная оценка запасов подземных вод

Скважиной № 1 отдельно вскрыт и опробован водоносный осташковский надморенный флювиогляциальный горизонт (fQ_IIIos), который и предлагается в качестве эксплуатационного. Его гидрогеологические характеристики довольно высоки: удельный дебит скважины - 1 л/с/м, Кф - 16,5 м/сут, Кm 120-130 м²/сут, производительность поисковой скважины, при диаметре фильтра 89 мм и откачке эрлифтом, составила 1,48 л/с или 128 м³/сут на 1,6 м понижения.

В данном случае имеем пласт полосу с разнородными границами - река с одной стороны и коренное ложе с другой. При работе водозабора в этих условиях движение подземных вод быстро стабилизируется. Поэтому расчёты производим по формуле установившегося движения:

где: В - ширина полосы водопроницаемых пород 350 м;

r₀ - радиус эксплуатационной скважины 0,1 м;

l - расстояние скважины от реки 50 м.

h_отн - статический уровень воды в скважине, 5,8 м

m - мощность водоносного горизонта 9 м

Рассчитаем допустимое понижение S_доп = h_отн +0,5m = 10,3 м.

Имея все данные, произведем расчет понижения и возьмем заявленную водопотребность 620 м³/сут.

В ходе расчета получилось S_доп > S_{расч ,} что и является доказательством того, что запасы будут обеспечены с помощью 1 скважины.

9. Прогноз изменения гидрогеологических условий и мероприятия по охране окружающей среды

Место будущего расположения скважины №2 находится в благоприятных условиях для организации водозабора и создания его ЗСО. Производственных объектов как потенциальных источников поверхностного загрязнения подземных вод на участке не имеется. Их строительство также не предвидится.

Территорию I пояса ЗСО скважины необходимо спланировать для отвода поверхностного стока за ее пределы, и огородить. Первый пояс ЗСО (строгого режима) включает в себя территорию расположения водозаборного сооружения и предназначен для защиты его от случайного или умышленного загрязнения.

Второй и третий пояса ЗСО будут располагаться на территории садоводческого товарищества и прилегающего лесного массива. В их пределах находятся исключительно частные дома с участками.

На территории второго и третьего поясов ЗСО отсутствуют источники химического загрязнения.

Размеры поясов ЗСО

№ скважины	Радиус I пояса ЗСО	Радиус II пояса ЗСО	Радиус III пояса ЗСО
2	50	59,95	299,75

Второй и третий пояс ЗСО рассчитываются аналитически.

...