Родник «Самовар». 11 мая 2014 г. Фото Даниила Мануйлова
К сожалению, газетный формат не позволяет перечислить всех ученых и специалистов-практиков, начиная с царских времен, заслугой которых Камиль Кантеев назвал относительно высокий уровень локальной изученности геолого- и гидрогеологических условий территории Пензенской области. Широкомасштабные и глубокие разведочные работы в области проводились в 1930–1960 гг. Обобщенный и научно обоснованный региональный гидрогеологический материал имеет большое значение, в том числе для прогнозной оценки эксплуатационных ресурсов подземных вод и их перспективного использования для Пензенской области.
***
Территория области имеет огромный запас подземных вод. Эти воды находятся в различных гидрогеологических структурах с широким спектром и по классификации, и по количественно-качественному содержанию. Они сконцентрированы в артезианском и грунтовом бассейнах.
Область располагает всеми классами подземных вод за исключением теплоэнергетических.
Большую часть территории области занимает Сурско-Хоперский артезианский бассейн, к которому приурочены основные эксплуатационно-ресурсные запасы подземных вод. Воды этого бассейна напорные и высоконапорные, характеризуются особой водообильностью.
Артезианские воды сформированы в широких впадинах платформы за счет комплекса геохимических процессов, протекающих в верхней зоне земной коры. Эти процессы связаны в основном с инфильтрацией атмосферных осадков и поверхностных вод, имеющих малые скорости и длительный по времени путь циркуляции (так называемым гидрогеологическим циклом сложенных в основном дочертвертичными породами).
На формирование подземных вод оказывают влияние множество факторов, например физико-географические условия, разнообразие геологических пород, взаимодействие климатических, гидрогеологических и почвенно-биогенных процессов, фазовое состояние воды и т. д. Сам процесс формирования артезианских вод и их динамика являются очень сложными и до конца еще не изучены.
Сурско-Хоперский бассейн вытянут с севера-востока на юго-запад (иногда его называют Саратовско-Ульяновским). Исследователи выделили в нем 10 водоносных комплексов.
Отдельные комплексы имеют множество ярусов и отделов, которые имеют, в свою очередь, отличные друг от друга водоносные горизонты, разделенные кровлями и подошвами, которые представлены водонепроницаемыми породами.
Водоносные комплексы залегают повсеместно на территории области, но отличаются друг от друга глубиной залегания от поверхности земли, вмещающими породами, возрастом формирования, а также химико-минералогическим составом.
Например, палеогеновый комплекс ярко выражен на востоке области и является основным источником скважинного водоснабжения населения.
Водные запасы этого комплекса практически неисчерпаемы и являются надежными источниками водоснабжения. Комплекс включает воды царицынской свиты, камышинской свиты, а также водоносные горизонты саратовских слоев и верхне- и нижнесызранских слоев.
Воды пресные, мягкие, преимущественно гидрокарбонатно-кальциевые с общей минерализацией от 200 до 500 мг/л. Только на ст. Евлашево вскрыты воды с общей минерализацией до 957 мг/л хлоридно-кальциевого типа. Их появление в песках камышинской свиты на этом участке профильные гидрогеологи связывают с прогибом, разделяющим Борлинские и Жигулевские дислокации.
Также воды этого комплекса питают множество родников. Например, в верховьях рек Чардым, Няньги, Вершаут, Тютняри, а также множество родников и шахтных колодцев в селах Сосновоборского, Кузнецкого, Неверкинского, Камешкирского и Лопатинского районов.
А вот меловая система разделяется на нижний и верхний отделы, которые состоят также из множества ярусов (более 10). Каждый ярус имеет свое название. Воды из этой системы залегают повсеместно.
Для целей водоснабжения из этой системы на территории Пензенской области больше всего используются воды ярусов верхнего отдела и верхнего яруса нижнего мела под названием Альбский горизонт. Другие ярусы пригодны для технического водоснабжения.
Воды из этих ярусов очень качественные, а по степени минерализации и по растворенному солевому составу имеют широкий спектр. Все пригодны для питья и имеют хорошие вкусовые качества.
Практически все горизонты высоконапорные и высокодебитные.
Минерализация этих вод находится в диапазоне 220–800 мг/л в зависимости от конкретного яруса и месторасположения скважины, глубина залегания водоносных пластов также зависит от этих факторов.
Например, Альбский горизонт на восточной части территории области залегает глубоко: 250–300 м, местами и ниже. А при наличии вышележащих палеогеновых и верхнемеловых вод воды с этого горизонта скважинами практически не отбираются.
В Пензе глубина альба колеблется в диапазоне 70–130 м в зависимости от топографической отметки земли.
Воды этого яруса пресные, мягкие, обладают хорошими вкусовыми качествами. Химический состав от гидрокарбонатно-натриевого до гидрокарбонатно-сульфатно-кальциево-натриевого. Вода очень полезная для здоровья. По критериям оценки качества близки к высшей категории.
На территории г. Пензы – в основном в 60-е и 70-е годы прошлого столетия, когда был острый дефицит водных ресурсов, – альбский горизонт интенсивно эксплуатировался, в основном предприятиями и организациями.
Степень скважинного водоотбора была так высока, что в скважинах стало наблюдаться падение статического уровня воды с уменьшением дебита. Поэтому в целях защиты водоносного горизонта от истощения было принято постановление Пензенского облисполкома о запрете (ограничении) заложения новых артскважин.
***
По залежам подземных вод и тектоническим характеристикам среди других районов Пензенской области особо выделяется территория Мокшанского района. Там представлены чуть ли не все водоносные комплексы: и ярусы верхнего мела, и нижнего мела, и палеоген, и глубокие воды каменноугольного периода, а также воды девона, где рапа – это насыщенный соляный раствор.
Большинство ярусов высоконапорные и высокодебитные, характеризуются выклиниванием вод на поверхность земли в виде множества восходящих родников и ключей. Поэтому Мокшанский район является лидером по количеству рек и ручьев, где берут свое начало (исток) реки Мокша, Шукша, Пензятка, Азяс, Скачки и многие другие.
Видимо, повлияли тектонические процессы, которые происходили в эпоху складчатости (сотни миллионов лет тому назад).
Этим обусловлено и появление соседствующих геологических структур, как Сурско-Мокшанское поднятие (вал), Пенза-Муромская депрессия (впадина). В результате чего в земной коре происходили разрывные перемещения фрагментов геологических тел относительно друг друга, вертикальные или наклонные смещения пластов с образованием водоносных каналов (трещин), способствующих выходу (изливу) на поверхность земли напорных подземных вод.
По этим тектоническим причинам глубина залегания вод одного и того же горизонта на территории сильно разнится.
Например, в р. п. Мокшан карбон залегает на глубине 300–350 м, а в с. Нечаевка – более 500 м.
Или же сантон в с. Успенском залегает на глубине 80–100 м, а в с. Нечаевка – 200–220 м.
Аномальные явления наблюдаются и в характере водоотдачи пород водоноса. Так, в р. п. Мокшан водонос карбона после вскрытия выдает дебит 35 куб. м/час, а в с. Нечаевка тот же водонос – около 5 куб. м/час.
Аналогичные случаи были в прошлом в с. Голицыно Нижнеломовского района, в с. Бессоновка.
Свежий пример: в 2019 г. в с. Чемодановка бурили скважину по программе «Чистая вода» саратовские подрядчики, скважина дала дебита около 5 куб. м/час (глубина 350 м, каменноугольного периода). Увеличение дебита было достигнуто в селах Бессоновка и Голицыно только после перфорации пласта методом взрыва.
К сожалению, проектировщики при проектировании скважин на воду не учитывают эти факторы в виду отсутствия у них достаточной информации. А заказчики, в свою очередь, не предпринимают соответствующих мер для повышения водоотдачи пласта. Но такие мероприятия можно выполнять в любое время и довести дебит скважины до 25 куб. м/час и более.
Отклонения дебитов одного и того же водоносного пласта, видимо, зависят от компонентов или структур известняков (слагаемых пород карбона), которых более сорока разновидностей: доломитизированный, коралловый, кремнистый, песчаный. Скорее всего, в скважинах со «скупой» водоотдачей в известняках содержится сцементированный микрокристаллический кальцит, который разрыхляется при детонации пласта (по признакам такая порода похожа на афонитовый известняк).
Эта версия подтверждается и другим случаем. В 2011 г. в с. Николо-Барнуки Сосновоборского района была пробурена артскважина общей глубиной 300 м. В процессе прокачки глубинным насосом производительностью 16 куб. м/час дебит скважины и динамический уровень были стабильны, но вода не осветлялась, независимо от продолжительности прокачки. В ней не было никаких механических включений или частиц, дающих осадок в испытательной емкости. Вода беспрестанно текла молочного цвета без признаков надежд на дальнейшее осветление.
В этом случае слагаемой породой были, скорее всего, известняки луговые (иногда их называют «гажа»), где породы представлены из порошковообразной массы, углекислого кальция.
Во всех случаях до достижения конечной цели заказчик обязан внести корректировку в проектную документацию. На практике это почему-то не происходит. Такие скважины остаются или заброшенными, или работают с малым недостаточным дебитом.
***
Наш регион также располагает водоносными горизонтами каменноугольной системы. Эти воды находят все более широкое применение для питьевого и промышленного водоснабжения в связи с их водообильностью. Их эксплуатационные запасы огромны. Они являются перспективным источником водоснабжения качественной и полезной водой жителей г. Пензы.
Местами воды карбона вскрыты буровыми скважинами с дебитом 30 куб. м/час и более. Скважины долговечны, стабильные в эксплуатации в связи с тем, что водовмещающие породы в большинстве случаев – трещиноватый известняк, не требующий устройства сетчатой фильтровой колонны.
Воды каменноугольной системы вскрыты практически повсеместно. Их глубина залегания увеличивается с севера-запада и юго-восток и колеблется от 100 м до 500 м и более от поверхности земли.
Химический состав и качество карбоновых вод хорошие, они пресные, пригодные для питья. Однако химический состав имеет широкий диапазон (зависит от местонахождения скважины, гипсометрического положения горизонтов, литологического состава пород).
Общая закономерность такова: воды карбона мягкие, жесткость в пределах 1,5–2,5 мг/л, минерализация 400–1500 мг/л. Правда, в некоторых скважинах наблюдается превышение ПДК по хлоридам в 1,5, иногда в 2 раза.
Это связано с тем, что в толще каменноугольной системы заключено несколько водоносных горизонтов, и степень минерализации вод повышается по мере увеличения глубины скважины (воды гидрокарбонатно-хлоридно-натриевые сменяются хлоридно-натриевыми).
Данный факт подтверждается практикой строительства разведочно-эксплуатационных скважин на территории Пензенской области. Природные хлориды завышены в скважинах с более глубоким вскрытием водоноса (40–100 м), а где пласты вскрывались в пределах 10–20 м, концентрация хлоридов всегда ниже (ПДК 350 мг/л).
Например, на территории Лунинского района за период 2019–2022 гг. в построенных скважинах показатели хлоридности следующие: р. п. Лунино – 158 мг/л, с. Манторово – 183 мг/л., с. Липовка – 132 мг/л., что соответствует водам высшей категории по нормативным требованиям.
В 2012–2013 гг. на территории Города Спутника Засечного сельского совета в результате разведочных работ по выявлению подземных водных ресурсов были вскрыты в том числе воды каменноугольного периода на глубине более 300 м. Водовмещающие породы представлены мелоподобными известняками. Скважина фонтанировала (самоизливалась) за счет высокого градиента напора, дебит высокий – более 35 куб. м/час, при незначительном понижении динамического уровня в скважине.
Пробы анализов воды брались несколько раз с интервалом по времени в 2012–2013 гг. Во всех случаях содержание хлоридов в воде было стабильно (50–64 мг/л) за исключением пробы взятой 05.08.2013 с большей глубины (163 мг/л, что тоже ниже ПДК).
Залежи подземных вод под Городом Спутником гидрокарбонатно-сульфато-хлоридные, пресные, мягкие (жесткость 1,3 мг/л), другие показатели близки к водам по критериям оценки качества к первой категории, а некоторые к высшей. Фактически Город Спутник стоит на огромном подземном озере с огромным ресурсным запасом!
***
В недрах земли нашего региона залегают минерально-лечебные и бальнеологические воды, месторождения которых находятся соответственно в девонском и протерозойском отложениях, намного глубже каменноугольного периода: на глубине 500–700 м от поверхности земли, слабо и маломинерализованные (минерализация 2,7–3,5 г/л) и среднеминерализованные (6–7 г/л).
Бальнеологические на глубине 1100–1200 м – рассольные и крепкорассольные воды (рапа), соответственно с содержанием солей от 35 г/л – 150 г/л –185 г/л.
К началу 1970-х гг. строились отдельные предположения о возможности залегания минеральных вод в западной части Пензенской области на глубине около и более 800 п/м. Но специальные разведочные работы по линии Минводхоза СССР и других ведомств в области до 1973 г. не производились.
В результате инициатив областного Совета профсоюзов, областного управления мелиорации и водного хозяйств в 1973 г. было выдано задание пензенскому СМУ «Ремводстрой» объединения «Пензаводстрой» на устройство экспериментальной разведочно-эксплуатационной скважины в лечебных целях для Поимского профилактория – оздоровительного лагеря Белинского района глубиной 500–800 п/м с эксплуатационным дебитом не менее 2,5 куб. м воды в час.
Технические возможности разведки ограничивались параметрами буровой установки БА-15В, гидрогеологической неизученностью района на глубине более 400 м, недостаточным мастерством бурильщиков при работе на глубинах более 400 м.
Бурение производилось разведкой в сложных гидрогеологических условиях, случались аварии, но трудности преодолевались.
В результате в Пензенской области впервые за многолетнюю историю строительства водозаборных скважин было найдено большое месторождение минеральной воды хлоридно-натриево-магниевого состава, отнесенной (по заключению Центрального НИИ курортологии и физиотерапии, 1975 г.) к лечебно-столовым минеральным водам. Близкими аналогами этой воды являются «Миргородская» и «Минская» (применяется при хронических колитах, заболевании печени и желчевыводящих путей).
Так было открыто месторождение минеральной воды «Поимское». Скважина водообильная, дебит составляет более 30 куб. м/час.
В 1976 г. при Белинском райпищекомбинате был организован розлив воды «Поимской» для населения, только за период 1976–1980 гг. через торговую сеть реализовалось 35 тыс. декалитров.
К сожалению, в настоящее время скважина законсервирована. Со слов директора Поимского профилактория – оздоровительного лагеря Юрия Макарова, собственником скважины теперь является коммерческая организация.
В бальнеологическом отношении рассольные и крепкорассольные воды являются «купальными» (преимущественно хлоридные) и выполняют оздоровительную функцию через воздействие на кожу.
С 1976 г. по 1990 г. на территории области было устроено более 20 глубоководных скважин на минеральные и бальнеологические воды. Большинство из них находятся на территориях санаториев и профилакториев: Ахуны, с. Поим, «Березовая Роща», Липовка, «Полесье», «Надежда», «Хопровские зори», завод ЗИФ.
По ресурсным запасам подземных вод и их разнообразию территорию Пензенской области можно называть «водным Кувейтом»!
По сравнению с соседними и многими другими регионами РФ наша область является лидером по богатству залежей подземных вод.
