Гидрогеологические памятники

(На карте справа: сверху вниз
 На более подробной карте:
номера объектов указаны в скобках)

Ларевские источники и озера (3)
Березовский источник (9)
Пыдольский источник и озеро Кочь (5)
Усольские источники и
Людмилинская скважина (4)
Кизеловские шахтные воды (7)
Голубое озеро (2)
Водопад Плакун (1)
Ключевские источники (6)
Петропавловский родник (8)

Гидрогеологический очерк
(И.Н. Шестов)

В истории изучения подземных вод можно выделить два этапа: дореволюционный и послереволюционный.

В дореволюционный изучение подземных вод велось в незначительном объеме. По направленности исследований этот этап можно разделить на два периода: период интенсивного развития солеварения в Прикамье и период академических экспедиций и начала исследования минеральных вод. Период интенсивного солеварения в Прикамье начинается с 1558 г., когда Иван Грозный подарил Григорию Строганову земли севернее устья р. Чусовой, по обе стороны р. Камы. Заполучив огромные владения, Строгановы становятся крупными солепромышленниками в Прикамье. Однако соль начали вываривать в Прикамье с XIII в., а выходы минеральных источников использовались человеком еще в V—VI вв., судя по археологическим находкам в районе курорта «Ключи» и в осыпи р. Иргины около д. Шестаково (в 5—6 км от с. Ключи), а также по наличию стоянок древнего человека возле солевых источников у с. Вильгорт Чердынского района.

С целью изучения естественных ресурсов страны в 1768 г. были организованы академические экспедиции (1768—1774). Они ознаменовали начало нового периода. Но первые литературные сведения о наличии минеральных вод на территории Пермского края относятся к 1703 г., когда верхотурский воевода Алексей Калитин сообщил в Москву о наличии у с. Златоустовского (с. Большие Ключи) серных источников.

На Урале исследования проводили И. И. Лепехин (1768—1772), П. С. Паллас (1768—1773), И. П. Фальк (1768—1774) и др. В результате этих экспедиций был собран фактический материал не только по минеральным водам, но и по полезным ископаемым в целом. С целью обобщения этого материала в 1882 г. был создан Геологический комитет.

Но исследование минеральных вод сводилось в основном к описанию естественных выходов источников, а использование — к организации солеварения.

С началом ХХ в. проводится специальное детальное исследование минеральных вод в районе с. Ключи (И. К. Знаменский), описание прочих минеральных источников (В. А. Весновский), изучение подземных вод во время геологических изысканий, предшествовавших строительству железных дорог и заводов. В это время появляются работы, посвященные рассолам Соликамского и Чердынского районов.

Послереволюционный этап характеризуется существенным расширением масштаба гидрогеологических исследований. Одним из основных событий восстановительного периода (1917—1925) стал I Всероссийский гидрологический съезд, созванный в 1924 г. и определивший основные задачи в исследовании подземных вод.

Широкий размах гидрогеологические работы приняли в 1926—1941 гг. Особое значение придавалось изучению гидрогеологических условий Верхнекамского месторождения солей (П. И. Преображенский, А. А. Иванов) и Кизеловского каменноугольного бассейна (Н. А. Алексеева). Открытие промышленной нефти в Пермском крае (пос. Верхнечусовские Городки, г. Краснокамск) обусловило изучение вод глубокозалегающих горизонтов (девона, карбона), а также их влияние на воды неглубоких горизонтов (А. А. Варов, В. А. Сулин).

В этот период велись работы по водоснабжению населенных пунктов, обеспечению водой нужд сельского хозяйства и промышленности, по изучению (А. П. Шушаков), поиску и районированию минеральных вод (Н. И. Толстихин, А. М. Овчинников), по исследованию подземных вод при изучении карстовых процессов, проведении геологического картирования и специальных инженерно-геологических изысканий в связи со строительством Камской и Соликамской ГЭС. Много внимания уделялось определению перспектив развития и бальнеологических возможностей курортов Урала (А. М. Аминев, В. К. Модестов).

В годы Великой Отечественной войны и послевоенные годы в результате геологических съемок, разведочных работ, бурения скважин для водоснабжения, проведения работ, связанных с нефтяной гидрогеологией (Н. К. Игнатович), и других исследований накоплен значительный материал о подземных водах, что послужило основанием для составления кадастра подземных вод и различных сводок. При Академии наук СССР был создан Центр теоретической гидрогеологии — Лаборатория гидрогеологических проблем. Появляются крупные сводные отчеты по подземным и минеральным водам Урала в целом и Пермского края в частности. В 40—50-е гг ХХ в. началось систематическое изучение минеральных сероводородных, йодобромных лечебных и промышленных вод (В. М. Куканов, В. И. Вещезеров и Б. М. Козлов). В годы войны на базе рассолов, полученных при бурении поисковых скважин на нефть на Оверятской структуре, строился йодобромный завод.

Всестороннее исследование подземных вод с постоянным совершенствованием методики работ началось с 1954 г., в это время с большим размахом стали проводиться геолого-поисковые и научно-исследовательские работы на нефть, газ и другие полезные ископаемые. Активно велось изучение минеральных (И. Н. Шестов, А. В. Шурубор) и карстовых вод (Г. А. Максимович, К. А. Горбунова). Продолжались гидрогеологические исследования, связанные с изучением и освоением Верхнекамского соленосного (Г. В. Бельтюков, А. Е. Ходьков) и Кизеловского каменноугольного (И. А. Печёркин) бассейнов и нефтяных месторождений (А. Л. Балдина).

Благодаря детальному исследованию микроэлементного состава подземных вод получили развитие гидрохимические методы поисков полезных ископаемых (А. М. Кропачев, А. А. Оборин).

Велись гидрогеологические работы поискового и разведочного характера, а также касающиеся вопросов водоснабжения сельского хозяйства, обеспечения питьевой водой городов и поселков за счет подземных вод, работы по определению ресурсов подземных вод, решению проблем по выявлению их загрязнения и обеспечению охраны (К. А. Горбунова), по изучению влияния тектонических структур на формирование подземного стока (Г. К. Михайлов). В 1963 г. создана Пермская режимная гидрогеологическая станция для ведения мониторинга подземных вод. В 1959—1964 гг. выполнены гидрогеологические съемки масштаба 1 : 500 000 (Л. А. Шимановский, И. А. Шимановская, Г. К. Михайлов, Е. А. Бобров, А. М. Оскотский, Т. Н. Беляев и др.).

На основании результатов этих исследований, проводимых в период с 1954 по 1973 г., были получены и обобщены сведения о закономерностях распространения, условиях залегания, ресурсах и химическом составе подземных вод, разработана гидро-стратиграфия разреза и составлены гидрогеологические карты масштаба 1 : 500 000.

В 1965—1992 гг. территория края, кроме крайних северо-западных и восточных горных районов, покрывается государственной гидрогеологической съемкой масштаба 1 : 200 000 (В. М. Крутов, В. И. Мошковский, Е. А. Бобров, Е. А. Иконников, В. А. Поповцев, А. В. Ревин, В. П. Куликов и др.). В ходе съемочных работ пробурено около 1000 гидрогеологических скважин с полным отбором керна и осуществлением геофизических исследований, обследовано более 9000 родников. Уточнены и детализированы ранее известные комплексы и горизонты, выделены новые гидрогеологические подразделения, закартировано более 300 водообильных зон, выделены и охарактеризованы ранее неизвестные минеральные лечебно-столовые и лечебные питьевые подземные воды.

В этот период составляются карты масштаба 1 : 200 000, серия карт масштаба 1 : 500 000 — 1 : 1 500 000, полистная гидрогеологическая карта масштаба 1 : 500 000 восточной окраины Восточно-Русского сложного бассейна пластовых вод (Е. А. Иконников, Л. В. Алек-сеева), разрабатывается новая легенда гидрогеологической карты масштаба 1 : 500 000, составленной для равнинной части края и дополненной в 1998 г. картой горной части территории.

Выполнены поисково-разведочные работы для целей хозяйственно-питьевого водоснабжения многих городов края (Г. П. Верхоланцев, А. М. Оскотский, В. И. Мошковский, Г. С. Гуслякова, А. Е. Крутова и др.), работы по контролю за охраной подземных вод от истощения и загрязнения (Р. В. Кипенко, М. И. Кузнецова и др.); получен фактический материал в ходе изысканий при проектировании водохранилищ (Д. Г. Зилинг, Р. Б. Крапивнер, Е. И. Варварина, Л. В. Мигунов и др.). В связи с интенсивной разведкой и разработкой нефтяных месторождений проведены исследования, посвященные охране окружающей среды от загрязнения; изучены подземные воды глубоких горизонтов (И. Н. Шестов, А. В. Шурубор, Г. К. Михайлов, Ю. А. Яковлев и др.), оценены эксплуатационные запасы и естественные ресурсы пресных подземных вод (А. Е. Крутова, Г. П. Верхоланцев, В. А. Всеволожский, Б. А. Шмагин).

В изучении подземных вод Пермского края велика роль Уральской школы гидрогеологов, основанной профессором Пермского государственного университета Георгием Алексеевичем Максимовичем.

Подземные воды Пермского края.
Пермский край обладает значительными ресурсами подземных вод. В основу гидрогеологического районирования положены принципы тектонического строения. По гидрогеологическому районированию СССР (1960) территория края относилась к Волго-Камскому и Печорскому артезианским бассейнам и Уральской и Тиманской гидрогеологическим складчатым областям. По современному районированию территория края захватывает три бассейна подземных вод: западная часть Пермского края (восточная окраина Русской платформы и Предуральский краевой прогиб) относится к Восточно-Русскому и Предуральскому сложным бассейнам пластовых вод; восточная часть региона (горный Урал) — к Большеуральскому сложному бассейну корово-блоковых (пластово-блоковых) и пластовых вод. В пределах этих бассейнов (областей) выделяются гидрогеологические районы: Печорский, Тиманский, Соликамский, Косьвинско-Чусовской, Сылвенский, Уфимский, Камский, главного антиклинального поднятия и внешней складчатой зоны.

На территории Уфимского района, на восточной окраине Восточно-Русского артезианского бассейна, в зоне его сочленения с Предуральским краевым прогибом, открыта первая на Урале крупная гидрогеологическая провинция распространения уникальных экологически чистых природных подземных вод Сылвенского кряжа. В формировании этих вод велика роль новейших региональных и локальных тектонических движений, «живых» глубинных разломов и связанных с ними трещинных зон, которые, в свою очередь, определяют активизацию карстовых процессов (Михайлов, Оборин, 2006). Этими факторами обусловлено образование большинства высокодебитных родников провинции, один из которых, Петропавловский, описан в настоящей энциклопедии.

В горноскладчатой области Урала водообильные зоны с крупными родниками и высокодебитными скважинами приурочены к разрывным нарушениям, а также к контактам карстующихся и терригенных пород. По трещинным зонам к поверхности поднимаются воды глубоких горизонтов. К участкам пересечения таких зон речными долинами в сводах положительных структур приурочены крупные родники с дебитом до сотен литров в секунду.

В целом, гидрогеологическая обстановка и условия формирования химического состава подземных вод, а следовательно, и их типовое разнообразие зависят от конкретных геологических особенностей строения территории: состава, происхождения, условий залегания и толщины проницаемых пластов, наличия внутрислойных и секущих трещин, связанных с тектоническими движениями земной коры, а также от физико-географических факторов: геоморфологических, климатических и др.

Гидроминеральные ресурсы — подземные воды, которые без существенного изменения геологической среды могут быть использованы человеком. В зависимости от области использования подземные воды подразделяются на четыре вида: питьевые и технические, лечебные минеральные, теплоэнергетические и промышленные. В Пермском крае, кроме теплоэнергетических, имеются все виды гидроминеральных ресурсов.

Пресные подземные воды (минерализация менее 1 г/л) используются для хозяйственно-питьевого и производственно-технического водоснабжения, орошения земель и обводнения пастбищ. Из пресных подземных вод наиболее ценной является вода, пригодная для хозяйственно-питьевого водоснабжения.

Среди промышленных вод в Пермском крае широким распространением пользуются бромйодные и хлорнатриевые рассолы. Месторождением бромйодных рассолов является Краснокамское. Содержание добываемых компонентов (I и Br) во всех водоносных комплексах превышает кондиционное. Месторождение огромно и фактически не имеет узаконенных границ. Из бромйодных рассолов можно получать соду, свободный хлор, соляную кислоту.

Хлорнатриевые рассолы встречаются непосредственно в кровле соленосной толщи Верхнекамского месторождения или вблизи нее в виде водообильных участков. Хлорнатриевые рассолы извлекаются в довольно больших объемах и используются главным образом на действующих ТЭЦ Соликамско-Березниковского промышленного узла для предотвращения образования накипи на стенках котлов.

Значительный объем промышленных вод края добывается совместно с нефтью в качестве попутных вод, что существенно увеличивает извлекаемые ресурсы гидроминерального сырья.

К минеральным лечебным водам относятся природные воды, содержащие в повышенных концентрациях те или иные минеральные (органические) компоненты и газы и (или) обладающие какими-либо физическими свойствами (радиоактивность, реакция среды и др.), благодаря чему эти воды оказывают на организм человека лечебное действие, отличающееся от действия пресной воды (Иванов, Невраев, 1964).

Все подземные лечебные воды по характеру использования подразделяются на питьевые и бальнеологические (для наружного применения). Среди питьевых вод по величине минерализации выделяются лечебные и лечебно-столовые (Абдрахманов, Попов, 1999).

Минеральные питьевые лечебные и лечебно-столовые воды распространены на площади всех трех гидрогеологических бассейнов Пермского края. В регионе разведано более 20 месторождений минеральных лечебных и лечебно-столовых вод и более 200 проявлений минеральных вод.

Минеральные воды классифицируются по следующим признакам:

• величина минерализации (общее содержание растворенных в воде веществ),
• общий ионно-солевой состав, газовый состав (азотные, метановые, углекислые),
• биологически активные микрокомпоненты (сероводород Н₂S, бром Вr, йод I, фтор F, органические вещества, железо Fе и др.),
• радиоактивность (радиевые, радоновые, радоно-радиевые, урановые),
• кислотно-щелочные и окислительно-восстановительные свойства,
• температура воды.

По минерализации воды подразделяются на слабо- (< 1 г/л), мало- (1—3 г/л), средне- (3—10 г/л), высокоминерализованные (10—35 г/л), рассолы (35—150 г/л) и крепкие рассолы (>150 г/л). Воды с минерализацией менее 2 г/л считаются минеральными лишь при наличии в них специфических компонентов и свойств, обусловливающих их биологическое или фармакологическое

В минеральных водах обнаружено более 50 элементов, но основной их ионно-солевой состав характеризуется по шести преобладающим анионам и катионам: гидрокарбоната НСО3^-, сульфата SO4^2-, хлора Сl^-, кальция Са²⁺, натрия Nа⁺, магния Мg²⁺, из которых и состоит основная масса растворенных веществ природных вод.

В классификации В. В. Иванова и Г. А. Невраева выделяется семь групп вод:

• без «специфических»компонентов и свойств;
• углекислые (СО₂>0,5 г/л);
• сероводородные (Н2S>10 мг/л)
• железистые (Fe>20 мг/л), мышьяковистые (Аs>0,7 мг/л) и «полиметальные»;
• бромные (Br>25 мг/л), йодные (I>5 мг/л), борные (Н3ВО3>35 мг/л) и с повышенным содержанием органических веществ;
• радоновые (>14 ед. Махе);
• кремнистые (Н2SiО₃⁺НSiО3^->50 мг/л).

По анионному составу лечебные воды подразделены на классы (всего 9), а по катионному — на подклассы. В результате сочетания групп и классов выделяются разнообразные типы вод.

На территории Пермского края из всех типов минеральных вод нет геологических предпосылок для поисков углекислых, мышьяковистых и кремнистых вод, так как они приурочены к зонам развития крупных тектонических движений и молодой вулканической деятельности.

Для данного региона характерны следующие типы минеральных вод:
1. По солевому составу: хлоридно-натриевые, сульфатно-кальциевые (гипсовые), сульфатно-натриевые (глауберовые), гидрокарбонатно-натриевые (содовые).
2. По газовому составу: сероводородные, азотные, метановые.
3. По содержанию биологически активных микрокомпонентов: железистые, бромйодные рассолы, радоновые (радиоактивные), фтористые, германиевые (кислые шахтные) воды с повышенным содержанием органических веществ, солей (Li, Sr, Ba) и других микрокомпонентов.

В Пермском крае в озерах, старицах, болотах, прудах, где осуществляется разгрузка минерализованных вод, встречаются многочисленные, но, как правило, маломощные скопления природных лечебных грязей, чаще сероводородных.

В целом, Пермский край обладает практически неограниченными ресурсами минеральных вод сульфатного, хлоридно-сульфатного и сульфатно-хлоридного состава, пригодных для лечебных целей и розлива, йодобромных вод, сульфидных вод (как невысокой минерализации, так и рассолов), используемых в бальнеологических целях.

Положение некоторых типов вод Пермского края
в классификации подземных минеральных вод В. В. Иванова, Г. А. Невраева (с упрощ.)

На иллюстрациях:

1. Разгрузка подземных вод в р. Чусовую. Фото О. Коротченковой.
    JPG, 600x380, 111 Кб
2. Схема гидрогеологического районирования территории Пермского края.
    JPG, 759x980, 154 Кб
3. "Кипящие" грифоны Голухинских родников, восходящие в заболоченной долине р. Боровой, - пример краевой разгрузки (до 500 л/с) подземных вод, которая характерна для периферии артезианских бассейнов платформенного типа и которую обеспечивает разрывное нарушение. Фото Ю. Яковлева.
    JPG, 483x371, 37 Кб