Отчет по гелиевой съемке объектов ЯТЦ , 1988 г.

Геологическая характеристика площадок под строительство АЭС.

Отчет по теме НИР за 1985-1988 гг. МИНГЕО СССР. ВИМС, комплексная экспедиция.

(приведены отдельные разделы)

ВВЕДЕНИЕ

Проблема выбора промышленных площадок атомных электростанций с точки зрения сейсмотектонической опасности имеет одно из первостепенных значений.

Для оконтуривания благоприятных участков в блоках и выделения наиболее опасных зон активных разломов существует ряд геолого-геофизических методов. К их числу относятся гелиометрические исследования, которые позволяют картировать проницаемые разрывные нарушения, и создавать или уточнять структурную основу для геологических карт. Исследования взаимосвязи распределения гелия с особенностями глубинного геологического строения представляют интерес для выделения консолидированных жестких блоков и проницаемых зон, вызывающих разрывные нарушения различной степени активности и повышенной вертикальной проницаемости.

Гелиометрические исследования, представленные в данном отчете, проводились партией региональных геохимических исследований комплексной экспедиции ВИМСа в 1985-1988 гг. на площадях строительства объектов большой энергетики, выбранных по согласованию с институтом "Атомтеплоэлектропроект": Ростовской, Краснодарской, Брянской, Нововоронежской, Грузинской, Ивановской, Волгоградской (2 площади), Ульяновской (2 площади), Башкирской, Пермской, Донецкой, Смоленской, Курской (2 площади), Ярославской, Чувашской, Латвийской, Московской (2 площади), Балаковской, Приморской, Калининской.

1. МЕТОДИКА РАБОТ

При выполнении гелиометрических исследований применялись принципы и методы, разработанные в ВИМСе (Еремеев и др., 1981; Яницкий и др., 1984) и Комплекской экспедиции ВИМСа (Зачернюк и др., 1985; Бащерия и др., 1987).

Теоретические основы гелиевой съемки изложены в "Методических рекомендациях по применению гелиометрических исследований при решении геологических задач" (1987) и здесь не рассматриваются.

Общая характеристика поля гелия

Приповерхностное поле гелия формируется в результате взаимодействия различных процессов, включающих одновременно факторы концентрации и рассеивания инертных газов. Результирующий их поток мигрирует с фазой-носителем под действием избыточного давления флюида к поверхности, где происходит формирование гелиевых ореолов в зоне активного водо-газообмена вплоть до окончательного рассеяния.

Все разнообразие природного поля гелия может быть выражено тремя типами распределения его концентраций (Методические рекомендации …, 1987):

равномерным распределением концентраций, имеющим площадное размещение;

аномально высокими концентрациями, размещенными в разной степени локально;

аномально низкими концентрациями, имеющими незначительное распространение.

В соответствии с характером распределения концентрации гелия выделяются три гелиевых поля:

поле фоновых концентраций;

поле аномально высоких концентраций;

поле аномально низких концентраций*.

Первый тип поля гелия развит весьма широко и занимает по данным статистических оценок для 5,4 млн.км² более 70% Европейской территории СССР. Поле фоновых концентраций, или "нормальное поле", характеризует фон приповерхностных горизонтов литосферы в любых геологических условиях.

По гидрогеологическим признакам в платформенных условиях оно соответствует области распространения ненарушенных экранирующих пластов, разделяющих водные комплексы. Гидрогеологические окна здесь отсутствуют, вертикальный переток выражен очень слабо и осуществляется преимущественно в форме молекулярной диффузии. Концентрация гелия в верхних горизонтах равновесна воздушной; с глубиной увеличивается ступенчато с резким усилением вертикальных градиентов концентрации в нижней части осадочной толщи (при подходе к породам субстрата). В пределах водоносного комплекса размещение концентраций гелия весьма однородное; при наклонном залегании пласта приводит к увеличению концентраций, выход к поверхности – к уменьшению концентрации гелия.

Фоновое поле гелия соответствует консолидированным жестким блокам, в области которых какая-либо тектоническая активизация массопереноса флюида отсутствует. Этим, в частности, объясняется наличие в их контуре ненарушенных разделяющих экранов.

Связь интенсивности поля гелия с радиоактивностью пород или их возрастом нигде не наблюдается; корреляция имеет место только в связи с положением пласта относительно залегания кристаллического субстрата (Яницкий, 1974). Эту закономерность некоторые авторы ошибочно трактуют как связь с возрастом пород, что неверно.

Второй тип поля гелия распространен достаточно широко, но распространение аномалий обычно достаточно локальное. Выявляется он однозначно по резко выраженным относительно "нормального поля", часто контрастным интенсивным аномалиям (начиная с поверхности подземных вод).

Природа гелиевых аномалий изучена детально – во всех случаях это

- третий тип поля гелия здесь не рассматривается, т.к. при гелиометрических работах на объектах большой энергетики этот тип поля не изучался.

активная разгрузка вод глубокой циркуляции по зонам повышенной проницаемости тектонической природы. Наличие гидрогеологических окон фациально-литологической природы приводит обычно к увеличению площади аномалий при потере их контрастности.

Связь аномальных концентраций гелия с глубинными разломами была установлена в конце 60-х годов (Закономерность распределения …, 1970). При этом оказалось, что далеко не все закартированные геологическими методами разломы проявляются в поле гелия. Совсем не фиксируются древние разломы, даже наиболее крупные, если они позже попали в область устойчивой консолидации; минимально геолионосными являются также крупные шарыжи. Наиболее часто гелиевые аномалии связаны с субвертикальными разломами, в первую очередь с их сопряжениями структурными узлами. Высокая корреляция гелиевых, гидрохимических и гидродинамических аномалий свидетельствуют о наличии в этом случае зон повышенной вертикальной проницаемости литосферы (Голубев и др., 1974).

Связанные с разломами зоны повышенной проницаемости литосферы распространены достаточно широко. Они разграничивают консолидированные местные блоки, образуют так называемую структуру "колотого льда" и свидетельствуют о неотектоническом режиме ограничивающих блоки разломов, в которых постоянно разгружаются все виды тектонических возмущений. Динамика разломов во всех формах ее проявления постоянно подновляет их структуру и предохраняет от консолидации, неизбежной в условиях покоя.

Основным механизмом миграции гелия является фильтрационный массоперенос. Энергетические основы фильтрации определяются термодинамической неравномерностью литосферы с характерными в ней температурными градиентами и тектонической неоднородностью. Все вместе взятое объясняет фоновые и аномальные распределения концентрации флюидов.

Наличие в области активных разломов вертикальных градиентов избыточного давления (Еремеев, Яницкий, 1980) и механизм формирования очагов избыточного давления в недрах объясняют широкое площадное развитие гелиевых аномалий.

Как известно (Баторин, 1980), гелиевой съемкой квартируются в первую очередь долгоживущие разрывные нарушения, по которым происходят новейшие и современные движения земной коры. Современные, в частности, вертикальные движения по разломам обычно носят закономерный характер (Рихтер, 1963). Такие движения приводят к образованию в породах ослабленных зон и способствуют миграции флюидов в толще земной коры. Благодаря постоянным нарушениям в зонах разломов глубинные флюиды получают возможность проникать в приповерхностные горизонты даже сквозь сравнительно мощные толщи пластичных глинистых пород (Рихтер, 1963). Это способствует формированию гелиевых ореолов в зонах мобильных проницаемых разрывных нарушений, которые квартируются гелиометрическими исследованиями.

Установлен определенный характер связи гелий–гидрогеологических параметров с тектоникой и сейсмичностью (Методические рекомендации …, 1987):

а) всем гелиеносным зонам соответствуют геофизические аномалии, в то время как геофизические аномалии не всегда сопровождаются гелий-гидрологическими. Это объясняется тем, что последние трассируют современные активные разломы, тогда как в геофизических полях отражаются также и консолидированные структуры;

б) гелий-гидрогеологические аномалии располагаются на флангах геофизических полей, что связано как с морфологией блоков, так и с динамикой разграничивающих их разломов;

в) периоды аномальных возмущений гидродинамики и сейсмической активизации опережаются тектоническим процессом, получившим наименование короткоживущих подкоровых локальных возмущений – КПЛВ.

На основании изложенного может быть сделан следующий общий вывод: в консолидированных структурах литосферы гелий-гидрохимические и другие параметры практически не коррелируются, в то время как в тектонически активных зонах коэффициент корреляции их обычно высокий.

Гелиеметрические исследования на объектах большой энергетики

В связи с широким развитием большой энергетики проблема выбора площадок строительства атомных станций с точки зрения сейсмотектонической опасности в настоящее время приобрела первостепенное значение (Губин, 1980). Для оценки сейсмотектонической опасности площадок строительства атомных станций обычно привлекаются материалы по тектоническому строению, получаемые традиционными геолого-геофизическими методами. При этом особое внимание уделяется выявлению разломов и изучению их сейсмической и тектонической активности. Однако в ряде случаев особенно это относится к платформенным районам, выделение разрывных нарушений связано с большими трудностями, что обусловлено сложностью и неоднозначностью истолкования геолого-геофизических материалов. В последние годы для этих целей стали привлекаться результаты гелиометрических исследований.

В приповерхностном поле гелия находит отражение блоковая структура земной коры, что позволяет с помощью гелиевого метода выделять консолидированные жесткие блоки и межблочные проницаемые зоны. Участки однородного фонового поля гелия, (нормальное поле) соответствует консолидированным жестким блокам земной коры с затрудненным вертикальным водообменом.

Аномальные участки приповерхностного поля гелия (повышенное поле) соответствуют проницаемым зонам, вмещающим разломы различной активности и повышенной вертикальной проницаемости, и являются неблагоприятными для строительства ответственных объектов, что необходимо учитывать при выборе промплощадок.

Гелиеметрические исследования на объектах большой энергетики включают рекогносцировочные исследования в "районе строительства" (в радиусе 100 км), площадную съемку на территории "пункта строительства" или на площади в 4 раза превышающую размеры "пункта строительства" (в радиусе 30 км), и детальные наблюдения на "площадке строительства".

Опережающим этапом работ являются рекогносцировочные исследования, которые должны проводиться на стадии технико-экономического обоснования строительства объектов большой энергетики, когда необходимо получить данные о сейсмотектонической активности значительного района, в котором расположен целый ряд конкурирующих пунктов, находящихся иногда на значительном удалении друг от друга. Эти работы направлены на изучение общих закономерностей распределения концентраций гелия для крупных тектонических структур. В процессе исследований определяются региональные геохимические параметры поля гелия, выделяются крупные малопроницаемые блоки пород и региональные межблочные проницаемые зоны, с которыми связаны долгоживущие глубинные разломы. Активность разломов, их протяженность и размещение определяют в целом потенциальную сейсмоактивность региона.

В процессе площадных и детальных работ изучаются геохимические параметры поля гелия, определяется тектоническая активность разломов в пределах отдельной региональной структуры, в которой она располагается, оконтуриваются малопроницаемые блоки, прослеживаются межблочные проницаемые зоны, дифференцируются по степени проницаемости известные разрывные нарушения, уточняются местоположения выхода мобильных разломов в приповерхностной части разреза, анализируется положение промышленной площадки относительно этих разломов.

Крупномасштабные исследования на участках промышленных площадок направлены на выявление и прослеживание локальных проницаемых разрывных нарушений. Однако вероятность их обнаружения во многом зависит от масштаба работ, который для каждой промплощадки определяется наличием водопунктов, доступных для опробования. Поэтому основные объемы опробовательных работ на гелий на участках промплощадок должны выполняться в процессе инженерно-изыскательских работ.

Общая характеристика проницаемости земной коры

По данным площадного распределения концентрации гелия представляется возможным изучать проницаемость земной коры путем выделения малопроницаемых блоков, зон и районов повышенной проницаемости и участков максимальной проницаемости земной коры. В основу такой классификации положены статистические параметры площадного распределения концентрации гелия в подземных водах.

Зоны повышенной проницаемости земной коры связаны с активными глубинными разломами и характеризуются в поле гелия протяженными, линейно-вытянутыми ореолами повышенных значений его концентраций, возникших за счет восходящей фильтрации обогащенной гелием фазы-носителя. В пределах этих зон поле гелия нередко резко дифференцированное, представленное чередованием ореолов различной интенсивности.

В пределах этих зон выделяются наиболее проницаемые участки, связанные с наиболее мобильными участками глубинных разломов, проявленными в поле гелия площадными аномалиями.

Малопроницаемые блоки земной коры соответствуют консолидированным жестким блокам, в области которых, как отмечалось выше, отсутствует активный вертикальный массообмен. В поле гелия они характеризуются нормальным распределением его концентраций. Сочетание зон повышенной проницаемости земной коры различных направлений определяет форму, размеры и размещение малопроницаемых блоков.

Внутриблоковые слабопроницаемые зоны земной коры выделяются внутри крупных малопроницаемых блоков и обычно связаны с разрывными нарушениями неглубокого (первые километры) заложения или слабоактивизированными участками глубинных разломов. В поле гелия они характеризуются протяженными, линейно-вытянутыми гелиевыми ореолами слабой интенсивности.

Участки максимальной проницаемости земной коры связаны с узлами пересечения наиболее активных глубинных разломов и характеризуются в поле гелия площадными интенсивными аномалиями. Такие участки обычно приурочены к узлам сопряжений межблочных проницаемых и наиболее проницаемых зон.

Гелиеметрическими работами выявляются долгоживущие, "приоткрытые" в настоящее время, проницаемые разломы в земной коре, по которым вместе с флюидами происходит миграция гелия к поверхности. "Залеченные" или "закрытые" разломы с относительно малой водо- и газопроницаемостью гелиевым методом не выделяются. Концентрация гелия в зоне любого отдельно взятого разлома не является величиной постоянной, а изменяется в широких пределах ввиду влияния различных геологических факторов. Нередко в зоне одного разлома выделяется несколько участков с резкими перепадами концентрации гелия. Это обусловлено тем, что проницаемые участки вдоль разломов перемежаются с "залеченными" интервалами с нормальным распределением концентраций гелия. В свою очередь проницаемые участки вдоль разлома различаются по интенсивности гелиевых ореолов.

В зависимости от глубины заложения, тектонической раздробленности плоскости зон разлома и их залеченности разломы характеризуются различной степенью проницаемости, которые различаются по величине концентрации гелия. По степени проницаемости, отождествляемой с тектонической раздробленностью, разрывные нарушения могут быть классифицированы на непроницаемые, слабопроницаемые, проницаемые и наиболее проницаемые.

При проведении исследований в пределах отдельных тектонических структур или структурно-формационных зон статистические параметры поля гелия для классификации разрывных нарушений по степени проницаемости могут быть заимствованы из табл.1 При крупномасштабных исследованиях на локальных площадях может применяться более дробная классификация (например, по изоконцентрациям гелия).

Таблица 1

Характеристика проницаемости земной коры

Характеристика проницаемости земной коры	Степень проницаемости разрывных нарушений	Гидрогеологические (динамические) условия	Характеристика поля гелия	Характеристич. границы
Малопроницаемые блоки	Непроницаемые участки	Зона инфильтрационного питания	Нормальное поле	до а₀
Внутриблочные слабопроницаемые зоны	Слабопроницаемые участки	Зона смешивания нисходящих и восходящих вод	Аномальное поле	а₀-а₁
Проницаемые зоны	Проницаемые участки	Краевые части восходящего активного потока	Аномальное поле	а₁-а₂
Наиболее проницаемые зоны	Наиболее проницаемые участки	Зоны восходящего активного потока	Аномальное поле	а₂-а₃
Участки максимальной проницаемости	Наиболее проницаемые участки	Участки максимального восходящего активного потока	Аномальное поле	Более а₃

Примечание:

а₀– значение изолинии нормального поля с доверительной вероятностью 0,999.

а1, а2, а3 – значения изоконцентраций аномального поля гелия, выделяемых с учетом размаха выявленных значений концентрации гелия.

В качестве исходного материала для построения схем разрывных нарушений, классифицированных по степени проницаемости, используются карты приповерхностного поля гелия и схемы проницаемости земной коры. Слабопроницаемые участки разрывных нарушений выделяются в пределах малопроницаемых блоков внутри соответствующих внутриблочных зон. Проницаемые и наиболее проницаемые участки разрывных нарушений выделяются внутри соответствующих зон.

2. РЕЗУЛЬТАТЫ ГЕЛИОМЕТРИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

В данной главе анализируются результаты гелиометрических исследований масштаба 1:1 000 000 (в радиусе 100 км) и 1:200 000 (в радиусе 30 км) по 20 площадям. Их расположение показано на обзорной карте (Рис.1).

2.1. Ростовская площадь

2.1.1. Краткий физико-географический и геолого-гидрологический очерк

Площадь работ находится в пределах Цимлянского, Волгодонского, Дубовского и Зимовинского районов Ростовской области. Промплощадка Ростовской АЭС расположена в 15 км к северо-востоку от г.Волгодонска.

В геоморфологическом отношении район расположен в юго-западной части Ергенинской возвышенности, расчлененной рекой Дон. Через площадь прослеживается Доно-Сальский водораздел с абсолютными высотами от 80 до 130 м. Водораздел расчленен балками и оврагами и круто обрывается к Цимлянскому водохранилищу. Южная часть района относится к долине р.Сал и Доно-Каушанскому водоразделу с абсолютными отметками 127-135 м.

Главной водной артерией является река Дон с широкой асимметричной долиной и хорошо выраженной поймой. Левым притоком ее является р.Сал с извилистым руслом шириной до 9 км. К северо-востоку от г.Волгодонска начинается Цимлянское водохранилище.

Район работ пересекает железная дорога Волгоград-Сальск. В пределах площади развита сеть профилированных дорог, местами имеющих каменистое и асфальтовое покрытие.

При геологической характеристике площади и интерпретации гелиометрических исследований использованы геологические, гидрологические материалы ряда исследователей (Орехова и др., 1962; Булатникова и др., 1974; Лозовской и др., 1975; Сидоренко и др., 1978), материалы Проектно-изыскательского института "Ростовдонтисиз" (1971-1977 гг.) и Горьковского отделения Института "Атомтеплоэлектропроект" (Абрасимов и др., 1981).

Площадь исследований расположена в Днепровско-Донецком авлакогене, который ограничен глубинными разломами северо-западного простирания – Северо-Донецким на севере и Южно-Донецким на юге (Рис.2.1).

Подпись к рис.1.

1 – границы Днепровско-Донецкого авлакогена (II) с Русской (I) и Скифской (III) платформами; 2 – глубинные разломы "общедонбасского" направления: 1 – Северо-Донецкий, 2 – Каменский, 3 – Северный, 4 – "Четвертый", 5 – Персаиновский, 6 – Южно-Донецкий, 7 – Передовой, 8 – Суровикинский; 3 – глубинные разломы "антидонбасского" направления: 9 – Мечетинско-Тормосинский, 10 – Цимлянский: 11 – Западно-Сальский, 12 – Восточно-Донбасский, 13 – Волгоградский; 4 – блоки фундамента Днепрово-Донецкого авлакогена: IIa – Донецкое складчатое сооружение, IIб – Восточно-Донецкое поднятие, IIв – Вал Карпинского; 5 – тектоническая зона разломов (а) и разрывные нарушения (б), выделенные по данным дешифрирования КС; 6-7 контуры площадей, на которые составлены карты приповерхностного поля гелия соответственно масштаба 1:1 000 000 (6) и 1:200 000 (7); 8 – Волгодонский участок; 9 – промплощадка АЭС.

Кристаллический фундамент скважинами не вскрыт. По геологическим данным максимальная глубина его залегания составляет 21 км.

Платформенный чехол сложен палеозойскими, мезозойскими и кайнозойскими отложениями. Каменноугольные отложения верхнего и среднего отделов представлены чередованием аргиллитов, глинистых сланцев, песчаников, известняков. Кровля отложений испытывает погружение к югу до глубин 610-850 м. Вскрытая мощность пород составляет 337 м.

По размытой поверхности каменноугольных отложений залегают породы верхнего мела, которые залегают на глубинах от 184 до 329 м и представлены мергелями, аргиллитами, песчаниками, глинами общей мощностью от 120 до 420 м.

Палеогеновые отложения трансгрессивно залегают на породах мела и представлены песками и песчаниками с прослоями глин и аргиллитов палеоцена общей мощностью до 120 м. Выше по разрезу залегают песчаники, пески и глины каневской и бучанской свит эоцена мощностью от 60 до 270 м. Отложения эоцена погружаются с севера на юг, в долине р.Дон глубина залегания составляет 20-30 м, а на юге площади достигает 300 м.

В южной части площади распространена мощная пачка нерасчлененных олигоцен-миоценовых глин майкопской серии, которая погружается в южном направлении с увеличением мощности от 25-30 (в долине р.Дон) до 120 м. Отложения неогена представлены сарметским ярусом миоцена, ергенинской и скифской свитами плиоцена. Отложения сарметского яруса залегают на глубине от 25 до 60 м и представлены глинами, реже песками с прослоями песчаника и известняка. Общая мощность отложений составляет до 30 м. Плиоценовые отложения распространены южнее долины р.Дон, которые представлены отсортированными песками ергенинской свиты мощностью до 35 м. Глубина залегания кровли песков возрастает в южном направлении от 15 до 110 м. Отложения скифской свиты сохранились на вершинах водораздела и представлены преимущественно глинами мощностью до 70 м.

Четвертичнве отложения представлены аллювиальными и золово-делювиальными глинами, супесями и суглинками мощностью до 40 м.

Площадь характеризуется сложным складчато-блоковым строением, основные черты которой сформировались в герцинский этап складчатости. Установлены две системы глубинных разломов. Первая система объединяет разломы северо-западного "общедонбасского" простирания, вторая – разломы "антидонбасского" направления. Глубинные разломы систем определяет блоковое строение фундамента и пространственное расположение тектонических структур площади (Рис.2.1). Согласно представлениям исследователей (Лозовский и др., 1975) Южно-Донецкий разлом отделяет Восточно-Европейскую платформу от Скифской плиты. В байкальскую эпоху, в пределах последней завершалось формирование складчато-метаморфического байкальского основания, а на глубоко опущенном краю древней платформы накапливались мощные образования в перикратонном прогибе, включая территорию современного авлакогена. С этим временем связано заложение крупных региональных разломов северо-западного простирания.

В палеозойский этап складчатости в результате интенсивного прогибания кристаллического фундамента происходит образование Днепровско-Донецкого авлакогена. Глубинные разломы представлены Северо-Донецким (Астраханским) и Южно-Донецким (Манычским) бортовыми разломами авлакогена и характеризуются большой амплитудой смещения и резкой сменой геологического разреза. Они прослеживаются по смещению отложений докембрия, палеозоя и мезозоя. Продольные разломы района (Северный, Персиановский, Каменский) являются сбросами, перемещение по которым обусловили унаследованное ступенчатое погружение фундамента к центру авлакогена и ограничивают наиболее погруженную часть. В результате интенсивных тектонических движений по зонам бортовых разломов и активизации разломов "антидонбасского" направления происходит дальнейшее осложнение блоковой структуры авлакогена и возникновение блоков фундамента более высокого порядка. Северо-западная часть площади расположена в пределах Донецкого складчатого сооружения, разделенного Западно-Сальским разломом от Восточно-Донбасского поднятия (Рис.2). Восточно-Донбасское поднятие представляет приподнятый блок фундамента с амплитудой смещения 3-5 км.

Структура осадочного чехла изучена слабо. Отложения верхнего палеозоя смяты в складки, для которых отмечается закономерная смена крупных линейных складок на мелкие складки и брахиантиклинали от центральной части авлакогена к его периферии. К тектоническим выступам фундамента в осадочном чехле приурочены валоподобные поднятия и брахиантиклинали (Булатников и др., 1974). В кровле палеозойских отложений выделяется Цимлянское поднятие, которое сменяется к югу пологим северным крылом Зимовнического прогиба.

В мезозое и кайнозое происходит изменение тектонического режима площади, в результате которого сформировалось Ергенинское поднятие, осложненное локальными поднятиями в эоцене. В это время происходит формирование долины р.Дон и ее многочисленных эрозионных террас.

По результатам дешифрирования космических снимков серии "Космос" и "Ландсат" масштаба 1:1 000 000 выделена серия разрывных нарушений диагональной и ортогональной систем (Вагинян, Шишов и др., 1985). Исследователи указывают, что характер выраженности линеаментов-разрывов на космических снимках находится в прямой зависимости от активности их в новейшее время и классифицируют разломы на активные и слабоактивные. Внимания заслуживают активная тектоническая зона разломов близмеридионального простирания шириной до 15 км и наименее проявленные разломы близширотного простирания, прослеживающиеся вблизи г.Волгодонска и промплощадки АЭС (Рис.3).

Основная часть площади входит в Ергенинский артезианский бассейн, а северо-западная часть ее относится к Донецкой гидрогеологической складчатой области.

Грунтовые воды приурочены к четвертичным отложениям, которые представляют систему переслаивающихся водоупорных и водоносных горизонтов, невыдержанных по простиранию. Между горизонтами существует гидравлическая связь. Грунтовые воды приурочены к прослоям лессовидных суглинков и супесей мощностью от 0,2 до 8,0 м, иногда до 18 м. На водоразделах и в верхних частях склонов водоупором служат глины скифской свиты плиоцена, а в придолинных участках и в нижних частях склонов – нижнечетвертичные глины и суглинки. Уровень грунтовых вод залегает на глубине от долей метра в придолинных участках, до 20-35 м на водоразделах и склонах. Водообильность пород низкая, удельный дебит в скважинах изменяется от 0,008 до 0,002 л/сек. Питание происходит за счет инфильтрации атмосферных осадков и частично за счет поверхностных вод. Дренируются воды гидрографической сетью и путем перетока в нижележащий водоносный горизонт. Уровень грунтовых вод подвержен сезонным колебаниям в зависимости от метеорологических условий. Химический состав вод изменяется от гидрокарбонатно-натриево-кальциевых с минерализацией 0.2 г/л до сульфатно-хлоридно-натриево-кальциевых с минерализацией до 8,1 г/л.

Основные ресурсы пресных вод сосредоточены в отложениях ергенинской свиты неогена. Водовмещающими породами являются отсортированные кварцевые пески мощностью от долей метра до десятков метров. Водоносный горизонт залегает на глинистой толще майкопской серии миоцена и киевской свиты эоцена, кровлей служат глины скифской свиты и нижнечетвертичные суглинки. В долинах рек он перекрывается аллювиальными отложениями, с грунтовыми водами которых устанавливается гидравлическая связь. Глубина залегания водоносного горизонта зависит от рельефа и изменяется от 2,5 до 100 м. Горизонт напорный, пьезометрический уровень понижается от области водораздела к долинам рек Дон и Сал, где величина напора составляет 10-12 м. Пьезометрический уровень устанавливается на глубинах 15-40 м. Водообильность горизонта зависит от гранулометрического состава песков и отличается большой пестротой. Дебиты скважин изменяются от 0,8 до 19,4 л/сек. Питание водоносного горизонта происходит за счет инфильтрации атмосферных осадков и перетока грунтовых вод четвертичных отложений, в местах, где водоупорные глины размыты. Дренируются воды горизонта долиной реки Сал и Цимлянским водохранилищем. По химическому составу воды пестрые. Общая минерализация изменяется от 0,3 до 12,0 г/л. По мере увеличения минерализации изменяется и тип вод от гидрокарбонатно-кальциевого до хлоридно-натриевого.

Подземные воды эоцена распространены повсеместно, но практическое значение имеют только севернее реки Дон. Водоносны кварцево-глауконитовые мелко-зернистые пески и песчаники. Мощность водовмещающих отложений колеблется от 15,5 до 120 м. Горизонт напорный глубина залегания пьезометрического уровня изменяется от 12 до 120 м. Нижним водоупором горизонта служат палеоценовые глины и глинистые песчаники, водоупорной кровлей являются глины киевской свиты. Глубина залегания водоносного горизонта составляет 25-35 м, увеличиваясь к югу до 300 м. Дебиты скважин изменяются от 0,3 до 7,8 л/сек. Питание осуществляется за счет перетока поверхностных вод в районе Цимлянского водохранилища, где перекрывающие глины размыты. Разгрузка подземных вод происходит за пределами площади работ. Воды слабосолоноватые, с общей минерализацией 1,1-3,1 г/л. По химическому составу воды сульфатно-натриевые, сульфатно-гидрокарбонатные-кальциево-натриевые. Эксплуатируются воды отдельными скважинами для хозяйственно-питьевого водоснабжения.

2.1.2. Характеристика участка промплощадки Ростовской АЭС

Промышленная площадка Ростовской АЭС находится в Дубовском районе Ростовской области, в 3,5 км к юго-западу от хутора Харсеев. Ближайшим крупным населенным пунктом является г.Волгодонск, расположенный в 15 км юго-западнее.

Промплощадка АЭС находится в зоне сочленения террасы реки Дон и склона Доно-Сальского водораздела. Рельеф площадки пологий, с уклоном в сторону Цимлянского водохранилища. Абсолютные отметки поверхности участка изменяются от 36 до 54 м. Овражно-балочная сеть промплощадки связана с балкой Харсеев, расположенной на севере площадки, и балкой Цимлянский Лог, расположенной на юго-западе. Береговая часть водохранилища промплощадки пологая и береговой уступ не выражен.

Стратиграфический разрез участка подобен вышеописанному для площади. Приводится краткая характеристика геологического разреза, подземные воды которого были опробованы при гелиометрических исследованиях.

Нерасчлененная олигоцен-миоценовая майкоская серия залегает на отложениях киевской свиты эоцена. Отложения серии представлены уплотненными черными и зелеными глинами, которые вскрыты на глубине 24-36 м. Кровля майкопских глин размыта и имеет волнистую поверхность. Выше по разрезу залегают отложения ергенинской свиты плиоцена. Они представлены отсортированными кварцевыми песками с маломощными прослоями глин, суглинков и супесей общей мощностью от 0,7 до 23 м. В подошве толщи распространены прослои гальки мощностью до 0,5 м. Глубина залегания отложений ергенинской свиты изменяется от 7 до 29,5 м.

Четвертичные образования представлены золово-делювиальными (Q_II-III) и делювиальными (Q_I) лессовидными тяжелыми суглинками, реже глиной. Общая мощность отложений колеблется от 4-21 м, на склонах до 20-40 м на водоразделах. Аллювиальные отложения (Q_I-IV) слагают надпойменные террасы р.Дон и представлены песками с прослоями глин, реже супесей. Залегают они на глубине 13-19 м, мощность их достигает 17 м.

В тектоническом плане промплощадка АЭС расположена в восточной части Донецкого складчатого сооружения Днепровско-Донецкого авлакогена. Северо-Восточный Западно-Сальский глубинный разлом прослеживается в 13 км юго-восточнеее промплощадки. В 18 км к северу от промплощадки, в пределах авлакогена, трассируется северо-западный Каменский глубинный разлом.

В пределах Донецкого складчатого сооружения выделяют наиболее глубокий грабен, заложенный в раннем палеозое. На юге грабен ограничен северо-западным Персиановским глубинным разломов. Различными исследователями (Лозовский и др., 1975; Сидоренко и др., 1978) тектоническое ограничение грабена на севере, вероятно, проводится по одному и тому же северо-западному глубинному разлому, но трассирование его трактуют по-разному (Прил.2). В частности, "четвертый" глубинный разлом, выделенный А.В.Сидоренко, прослеживается в 1,6-2,0 км от промплощадки, а Северный глубинный разлом, выделенный В.Р.Лозовским, прослеживается в 6,0 км от промплощадки. Указанные глубинные разломы пересекаются в 23 км на юго-востоке от промплощадки.

В палеозойских отложениях выделяется зона мелкой складчатости, представленная узкими линейными складками северо-западного простирания (Булатников и др., 1974), и откартирована валообразная структура северо-восточного простирания, названная Цимлянской зоной поднятия, на северо-западной границе которой расположена промплощадка АЭС (Абросимов и др., 1981). В кровле мезо-кайнозойских отложений выделяется Ергенинское поднятие, осложненное рядом мелких локальных поднятий и впадин. Преобладающая часть овражно-балочной сети в районе размещения АЭС приурочена к зонам предполагаемых неотектонических движений.

Как указывалось выше (Рис.2.2) промплощадка расположена в 18-20 км восточнее близмеридиональной зоны разломов, выделенной по результатам дешифрирования космических снимков. Вместе с тем отдешифрирован менее четко выраженный северо-восточный (до субширотного) разлом, который прослеживается через промплощадку. Участок промплощадки АЭС находится на границе зоны опускания (-2,5 мм/год) и зоны устойчивого поднятия +2,5 мм/год) (Мещеряков, 1971).

Гидрогеологические условия участка подобные для всего района и характеризуются наличием грунтового водоносного горизонта, представленного суглинками, в четвертичных золово-делювиальных отложениях, и напорного водоносного горизонта, приуроченного к пескам ергенинской свиты плиоцена и верхне-четвертичным аллювиальным отложениям. Питание их осуществляется за счет атмосферных осадков и частично за счет перетока из поверхностных водотоков. Разгрузка происходит в нижележащие отложения и Цимлянское водохранилище.

Грунтовые воды залегают на глубине от 0 до 18 м. Мощность обводненной части суглинков составляет 0,5-16 м. Нижним водоупором для них служат выдержанные делювиальные и аллювиальные суглинки и глины. Режим колебаний уровня грунтовых вод зависит от колебаний уровня в водохранилище, Амплитуда колебаний уровня составляет 0,9 м. Грунтовые воды минерализованные, хлоридно-гидрокарбонатные или сульфатно-хлоридно-натриевые.

Напорный водоносный горизонт, залегающий на глубине от 7 до 29 м, приурочен к верхнечетвертичным аллювиальным и неогеновым отложениям (N₂^l-al Q_III). Водовмещающими отложениями являются пески, реже суглинки. Мощность водоносного горизонта изменяется от 3,9 до 22,8 м. Величина напора достигает 25 м. Нижним водоупором служит толща глин майкопской серии нерасчлененного олиоцен-миоцена. Питание водоносного горизонта происходит за счет атмосферных осадков и перетока из вышележащих четвертичных отложений. Основной ареной водоносного горизонта является Цимлянское водохранилище. Водообильность неоген-четвертичных песков составляет 2,2 л/сек, коэффициент фильтрации изменяется от 2,3 до 11,6 м/сут. По химическому составу воды пестрые от сульфатно-гидрокарбонатно-натриевых с минерализацией 0,9 г/л до хлоридно-гидрокарбонатно-натриевых с минерализацией 1,4 г/л.

2.1.3. Результаты гелиометрических исследований

На Ростовской площади выполнены рекогносцировочные площадные гелиометрические исследования со сплошным опробованием водопунктов на Волгодонском участке и в районе промплощадки АЭС.

Рекогносцировочные исследования проведены на площади 35,4 тыс.км² в радиусе 100 км от промплощадки. Опробовано на гелий 164 водопункта, в том числе 138 водозаборных скважин и 26 колодцев. С учетом проб сторонних организаций (196 водопунктов) общее количество опробованных на гелий водопунктов составило 360, при средней плотности наблюдений 1 водопункт на 100 км², что соответствует масштабу гелиометрических исследований 1:1000000 (прил.1). Опробованные водопункты размещены неравномерно, наименьшая плотность водопунктов установлена в юго-западной части площади.

Площадные исследования масштаба 1:200000 проведены на площади 2600 км² в радиусе 30 км от промплощадки. На гелий опробовано 633 водопункта, в том числе 385 наблюдательных скважин на Волгодонском участке (30 км²), 30 картировочных скважин на промплощадке АЭС, на остальной площади 133 водозаборных скважины и 81 колодец. Средняя плотность наблюдений составила 2,45 водопункта на 10 км², однако, для большей части площади плотность не превысила 0,83 водопункта на 10 км², что связано с отсутствием водоисточников (Прил.1).

по колодцам опробованы грунтовые воды верхнечетвертичных отложений, по водозаборным скважинам – преимущественно неогеновый, а также нижнечетвертичный и галеогеновый (напорные пластовые воды) водоносные горизонты. Глубины скважин, вскрывающих эти водоносные горизонты, отличаются незначительно и зависят, в основном, от их геоморфологического расположения.

В северо-восточной части площади водозаборные скважины вскрыли молодой горизонт на глубинах 200-300 м. По наблюдательным скважинам (Волгодонская площадь) опробован водоносный комплекс четвертичных отложений. На промплощадке Ростовской АЭС по инженерно-геологическим скважинам опробован неоген-нижнечетвертичный водоносный горизонт (табл.2).

2.1.3. Общая характеристика поля гелия

Распределение концентрации гелия во всех изученных водоносных горизонтах характеризуется одинаковой формой графиков, указывающих на влияние аномального потока гелия, связанного с проницаемыми разрывными нарушениями, на общее распределение. Статистические параметры распределения фонового значения концентрации гелия (нормальное поле) даны в табл.2.2. Среднее значение концентрации гелия нормального поля для грунтовых вод в четвертичных отложениях и пластовых напорных вод в неогеновых и палеогеновых отложениях на глубинах 20-80 м составляет соответственно 5,6× 10^-5и (6-8)× 10^-5мл/л при аномальном значении с доверительной вероятностью 0,999, для грунтовых вод 6,9× 10^-5 мл/л, а для напорных вод (а_о) - 20× 10^-5 мл/л. Следует отметить, что напорные воды неогенового водоносного горизонта преобладают на Днепровско-Донецком авлагогене, а палеогенового – на Воронежской антеклизе. Статистические параметры распределения гелия для напорных вод всех водоносных комплексов (кроме мелового) оказались близкими и взяты как средние для напорных.

Среднее значение аномального поля гелия составляет для грунтовых вод 8,5× 10^-5 мл/л, а для напорных вод 30× 10^-5 мл/л (а₁). Дополнительные изоконцентрации гелия, выделенные с учетом размаха выявленных значений, составлены для напорных вод соответственно "а₂" - 60× 10^-5 мл/л и "а₃" - 130× 10^-5 мл/л (Табл.2.3).

Таблица 2

Общая характеристика водоносных горизонтов, опробованных на гелий

Место отбора проб воды	Водоносные горизонты	Кол-во опробованных водопунктов / % опробования к общему кол-ву	Глубина опробования, м (от – до) / среднее	Содержание гелия, n× 10^-5 мл/л (от – до)
Колодцы	Четвертичный (Q_I-IV)	/ 15,5	2-6 / 2	5 – 83
Наблюдательные скважины Волгодонского участка	Четвертичный (Q_II-III)	385 / 40	23 – 28 / 25	5 – 22
Инженерно-геологические скважины промплощадки АЭС	Неоген-нижне-четвертичный (N₂ – Q_III)	30 / 3,5	21 – 30 / 26	5 – 34
Водозаборные скважины, в том числе	Четвертичный (Q_I-IV)	35 / 3,6	25 – 36 / 31	5 – 266
	Неогеновый (N₂)	270 / 28	42 – 56 / 49	5 – 154
	Палеогеновый (P_1-2)	69 / 7,2	35 – 85 / 56	5 – 583
	Меловой (К₂)	21 / 2,2	200–300/ 250	81 – 1962

Полученные статистические параметры распределения концентрации гелия для Ростовской площади значительно ниже средних для Европейской части СССР (Башорин и др., 1984), причем по нормальному полю в 2 раза, а по аномальному в 3-5 раз, что, по-видимому, обусловлено общей пониженной степень тектонической активности рассматриваемой территории и большой мощностью платформенных отложений.

По данным гелиометрических исследований составлены карты распределений концентрации гелия в подземных водах масштаба 1:200000 и 1:1000000 (прил.2.4).

Район радиусом до 100 км

Концентрация гелия в грунтовых водах четвертичных отложений, вскрытых на глубинах 2-6 м, составляет (5-83)× 10^-5 мл/л (табл.2.1). Аномальные значение более 6,9× 10^-5 мл/л преобладают в северо-восточной части района, где грунтовые воды, зараженные гелием, охватывают площадь более 5 тыс.км², на юге площади – в 8 водопунктах и на остальной территории установлены в 2 водопунктах.

Концентрация гелия в напорных водах четвертичных-неоген-палеогеновых отложений, вскрытых на глубинах 20-80 м, составляет (5-593) × 10^-5 мл/л, причем в целом по району, как и в грунтовых водах, преобладают фоновые значения. Площадная гелиевая аномалия в подземных водах неогеновых отложений интенсивностью до 5,69× 10^-3 мл/л занимает южную часть района (более 3,5 тыс.км₂), в зоне сочленения Днепровско-Донецкого авлакогена и Скифской плиты, и связана с серией разломов северо-западного и северо-восточного простирания, в том числе дно в зоне "Четвертого" северо-западного разлома, проходящего вблизи промплощадки.

Напорные воды палеогеновых отложений опробованы на гелий в пределах Воронежской антеклизы. В северной части площадки на 40 км прослежен гелиевый ореол северо-восточного простирания интенсивностью до 63× 10^-5 мл/л.

Гелиевая аномалия, выявленная в грунтовых водах на северо-востоке площади, была дополнительно изучена по водоносным горизонтам палеогеновых и меловых отложений. С глубиной интенсивность гелиевой аномалии увеличилась в 50 раз и достигла 2,6× 10^-2 мл/л. По изоконцентрации гелия 1× 10^-2 мл/л в подземных водах меловых отложений локализовались аномальные участки в зонах Суровикинского и Цимлянского глубинных разломов и в узле их пересечения.

Площадь радиусом 30 км

При составлении карты распределения концентраций гелия в подземных водах использовались в основном результаты, полученные по четвертичному и неогеновому водоносным горизонтам, вскрытым большинством водозаборных скважин. Эти горизонты опробованы в близком интервале глубин и являются наиболее информативными для площади. Данные по остальным водоносным горизонтам использовались как вспомогательные для получения дополнительной информации на слабо изученных участках.

Ростовская площадь характеризуется слабодифференцированным полем гелия. На большей части территории (76% площади) наблюдаются фоновые концентрации гелия (менее 20× 10^-5 мл/л). Зоны повышенных концентраций гелия (более 20× 10^-5 мл/л) составляют 24% всей площади. Гелиевые аномалии с концентрацией более 60× 10^-5 мл/л установлены в 6 водопунктах (в трех точках более 130× 10^-5 мл/л) в западной части площади.

Северо-западный ореол повышенного (более 20× 10^-5 мл/л) поля гелия установлен вдоль Северного и "Четвертого" глубинных разломов и включает промплощадку. К узлу пересечения их с Западно-Сальским разломом приурочена гелиевая аномалия с концентрацией более 30× 10^-5 мл/л. Наиболее интенсивная аномалия установлена в тектоническом узле Северного и Цимлянского глубинных разломов с концентрацией гелия 265× 10^-5 мл/л. Здесь же проходит широкая субмеридиональная зона разломов, выделенная по дешифрированию космоснимков, в пределах которой установлены локальные гелиевые аномалии.

В зоне "Четвертого" разлома, проходящего вблизи промплощадки, установлены локальные гелиевые ореолы в узлах его пересечения с Цимлянским и Северным разломами, а также в восточной части площади.

Установленные закономерности распределения концентраций гелия в напорных водах проявляются и на уровне грунтовых вод. Особенности геологического строения Ростовской площади находят отражение в поле гелия. Площадь расположена в центральной наиболее погруженной части Днепровско-Донецкого авлакогена, где кристаллический фундамент залегает на глубине до 20 км. Геологический разрез платформенных отложений характеризуется сложным строением и наличием многочисленных мощных глинистых толщ, выполняющих роль экранов. В связи с этим площадь характеризуется слабодифференцированным полем гелия. Четко выраженные линейные гелиевые ореолы интенсивностью до (20-30)× 10^-5 мл/л установлены в зонах "Четвертого" и Северного глубинных разломов. Узлы сопряжения глубинных разломов, характеризуются наибольшей водогазопроницаемостью, картируются локальными гелиевыми аномалиями.

На Волгодонском участке в районе завода "Атоммаш" г.Волгодонска опробовано 385 наблюдательных скважин на глубине 20-30 м (Прил.5). Концентрация гелия в грунтовых водах четвертичных отложений составляет (5-15)× 10^-5 мл/л (Табл.2.1). Статистические параметры распределения концентраций гелия в грунтовых водах несколько выше, чем в целом по Ростовской площади, за счет увеличения глубины залегания зеркала грунтовых вод.

На территории промплощадки инженерно-геологическими скважинами вскрыты подземные воды неоген-нижнечетвертичного водоносного горизонта на глубинах 21-30 м. Концентрация гелия составляет (5-40)× 10^-5 мл/л. Аномальные значения – (29-40)× 10^-5 мл/л установлены в 5 водопунктах, по 4 водопунктам откартирован гелиевый ореол субмеридионального простирания.

2.1.3.2. Характеристика проницаемости земной коры

На схемах проницаемости земной коры , построенных с учетом статистических параметров площадного распределения концентрации гелия в подземных водах (Табл.3), выделены малопроницаемые блоки пород, зоны и участки разрывных нарушений различной проницаемости.

а) Район радиусом 100 км

В тектоническом отношении рассматриваемый район находится в пределах Днепровско-Донецкого авлакогена и захватывает на севере Воронежскую антеклизу, а на юге – участок Скифской плиты. В поле гелия блоки Днепровско-Донецкого авлакогена выделяются единым крупным малопроницаемым блоком, ограниченным с севера и юга проницаемыми зонами, связанными с глубинными долгоживущими разломами. Западная и восточная границы блоков не прослежены.

В пределах малопроницаемого блока проявилось несколько слабопроницаемых зон и локальных проницаемых участков, которые, в основном, картируют известно разломы и узлы их пересечения, выделенные по геолого-геофизическим данным.

Крупный малопроницаемый блок, в центральной части которого расположена промплощадка, обусловлен слабой тектонической активностью Днепровско-Донецкого авлакогена. Повышенной тектонической активностью характеризуются изученные части Воронежской антеклизы и Скифской плиты, где в поле гелия установлены проницаемые районы, насыщенные участками максимальной проницаемости, связанные с системами известных долгоживущих глубинных разломов Цимлянского и Суровикинского (Воронежская антеклиза), Западно-Сальского, Восточно-Донбасского, Персиановского, Южно-Донецкого, Передового (Скифская плита) и тектонической зоны субмеридиональных разломов, выделенной по результатам дешифрирования космоснимков.

Анализ поля гелия показал: "Четвертый" северо-западный разлом, проходящий вблизи промплощадки, проявился в поле гелия локальными слабопроницаемыми и проницаемыми участками. Северный разлом, проходящий в 6 км от промплощадки, проявился в поле гелия только в пределах Донецкого складчатого сооружения. Цимлянский глубинный разлом северо-восточного простирания, проходящий в 20 км от промплощадки, проявился в поле гелия отдельными участками в пределах Днепровско-Донецкого авлакогена. В контуре Воронежской антеклизы он оказался наиболее проницаемым и откартирован интенсивными гелиевыми аномалиями. Западно-Сальский разлом, проходящий в 13 км от промплощадки, оказался наиболее проницаемым в пределах Скифской плиты.

б) Площадь радиусом 30 км

В тектоническом отношении рассматриваемая площадь находится в пределах Днепровско-Донецкого авлакогена и захватывает Донецкое складчатое сооружение и Донецкое поднятие, разделенные Западно-Сальским глубинным разломом.

В поле гелия площадь предоставлена единым малопроницаемым блоком, в пределах которого выполнялись линейная слабопроницаемая зона, связанная с Северным и "Четвертым" глубинными разломами северо-западного простирания, и локальные слабопроницаемые и проницаемые участки, расположенные в узлах пересечения разломов.

Большинство проницаемых участков установлено в западной части площади в полосе развития тектонической зоны. Узлы ее сочленения с Западно-Сальским, Северным и Цимлянским разломами картируются участками максимальной проницаемости. Отдельные локальные проницаемые участки, по-видимому, уточняют область распространения субмеридиональной зоны разломов.

В центральной части площади, в пределах линей слабопроницаемой зоны проницаемым участком картируется крупный узел сочленения глубинных разломов северо-западного (Северный и "Четвертый") и северо-восточного (Западно-Сальский) простирания.

Таблица 3

Характеристика проницаемости разломов на Ростовской площади по данным гелиевых исследований

Наименование разломов	Проницаемость участков глубинных разломов, км/%
	Изучено в пределах разломов	Характеристика проницаемости
	Изучено в пределах разломов	Непроницаемые	Слабопроницаемые	Проницаемые	Наиболее проницаемые
Глубинные разломы
Каменский (2)	в пределах площади не изучен
"Четвертый" (4)	66	34	24	8	-
Северный (3)	66	27	26	11	2
Цимлянский (10)	24	18	4	1	1
Западно-Сальский (11)	72	51	11	10	-
ВСЕГО:	228/100	130/57,1	65/28,6	30/13	3/1,3

Анализ степени проницаемости основных глубинных разломов в пределах площади (Табл.2.4) показал, что большинство из них проявилось в поле гелия отдельными участками. Количество непроницаемых участков составило 58%. Количество проницаемых (в различной степени) участков составило 42%, причем 29% составляют слабопроницаемые участки.

Западно-Сальский разлом картируется двумя проницаемыми участками в юго-западной и центральной частях площади в узлах его пересечения с субмеридиональной тектонической зоной, Северным и "Четвертым" разломами. Большинство в различной степени проницаемых участков установлено в пределах Северного и "Четвертого" разломов. Наличие проницаемых участков вне зон известных разломов указывают на присутствие разрывных нарушений, ранее не выделенных комплексом геолого-геофизических методов (Прил.3).

Низкие концентрации гелия в пределах площади и слабая степень проницаемости глубинных разломов, проявленная в основном в тектонически напряженных участках, какими являются узлы пересечения или сочленения разрывных нарушений, объясняются влиянием ряда факторов. Во-первых, на распределение гелия в вертикальном разрезе оказала влияние мощная толща (около 20 км) осадочных отложений платформенного чехла. В стратиграфическом разрезе выделяется большое количество водоносных горизонтов, имеющих различную гидрогеологическую связь между собой. Во-вторых, исследуемая площадь расположена в центральной части авлакогена, и удаления от глубинных разломов, отделяющих авлакоген от тектонических структур Русской платформы на севере и Скифской плиты на юге, в пределах которых наиболее интенсивно проявлены тектонические деформации. Кроме того, площадь находится вдали от крупных узлов пересечения тектонически ослабленных зон северо-восточного и северо-западного простирания, устанавливаемых в пределах авлакогена региональными гелиеметрическими исследованиями в Европейской части СССР (Башорин и др., 1984).

Таким образом, в условиях мощной осадочной толщи область рассеяния гелия переходит в зону замедленного водообмена. Вертикальное расположение гелия обусловлено фактором рассеяния восходящего из недр фильтрационного потока (Яницкий, 1974), на который с базальных слоев осадочной толщи и до земной поверхности начинает действовать горизонтальный (пластовый) водообмен. Наиболее интенсивное выравнивание концентраций гелия в геологическом разрезе и слои избыточного давления восходящего потока проявились на данной площади.

2.1.4.Анализ положения промышленной площадки АЭС

Промышленная площадка Ростовской АЭС расположена в восточной части Донецкого складчатого сооружения Днепровско-Донецкого авлакогена. Складчатое сооружение ограничено региональными глубинными разломами северо-западного (Северо-Донецкий и Южно-Донецкий) и северо-восточного (Мочетинско-Тормосинский и Западно-Сальский) простираний (Рис.2.1. Прил.2.4).

Промплощадка находится в 1,6-2 км севернее северо-западного проницаемого "Четвертого" глубинного разлома, который в непосредственной близости от нее представлен слабопроницаемым участком протяженностью 22 км. Относильно других разрывных нарушений промплощадка расположена севернее в 6 км Северного глубинного разлома северо-западного простирания, который представлен слабопроницаемым участком. В 13 км юго-западнее промплощадки картируется проницаемый участок, обусловленный пересечением "Четвертого", Северного и Западно-Сальского глубинных разломов. Северо-восточный Западно-Сальский глубинный разлом в поле гелия изучен слабо из-за отсутствия водоисточников. В юго-западной части площади в пределах разлома установлен слабопроницаемый участок протяженностью около 8 км. По результатам дешифрирования космоснимков в районе промплощадки выделен слабовыраженный разлом близширотного пространства.

Исследователи считают, что четвертичный период тектоническая активность в пределах авлакогена не только не ослабла, но наоборот усилилась. Данное положение подтверждается повсеместным выявлением в четвертичных отложениях древних погребенных почв и другими особенностями (Мальков, 1944; Глухов, 1977).

На участке промлощадки на гелий опробовано 30 инженерно-геологических скважин, вскрывающих четвертичный водоносный горизонт, представленный безнапорными водами, и плиоценовый водоносный горизонт напорных вод. Глубина скважин 20-30 м. Плиоценовый горизонт местами перекрыт водоупором четвертичных глинистых отложений, а на участках, где он размыт существует гидравлическая связь водоносных горизонтов. В связи с этим имеются различные условия для проявления восходящего потока гелия и его накопления в приповерхностной части разреза.

Концентрация гелия изменяется от 5× 10^-5 до 40× 10^-5 мл/л. В 5 скважинах выявлены повышенные содержания гелия от 22× 10^-5 до 40× 10^-5 мл/л (Прил.5). Вероятно, в пределах промплощадки картируется проницаемая зона северо-западного простирания, которая является оперяющим разрывным нарушением северо-западного "Четвертого" глубинного разлома, или кулисой субширотной зоны, установленной при дешифрировании (Рис.2.2).

Представляется, что ранее проведенными инженерно-геологическими и гелиеметрическими исследованиями тектоническое строение участка изучено недостаточно. В сложной тектонической и гидрогеологической обстановке здесь опробованы на гелий скважины инженерно-геологического назначения глубиной 20-30 м и на уровне плиоценового и четвертичного водоносных горизонтов.

В пределах промплощадки выявлено 3 неоконтуренных ореола повышенных концентраций гелия, простирание которых не представляется однозначно определить. Вероятно, ореолы повышенных концентраций гелия связаны с близширотными или северо-западными разрывными нарушениями. –Как указано выше, близширотный разлом дешифрируется по космоснимкам на участке промплощадки, которая расположена в зоне влияния проницаемого северо-западного "Четвертого" глубинного разлома, что предполагает наличие оперяющих структур данного направления.

Глубина залегания плиоценового водоносного горизонта составляет 30-50 м. Для уточнения тектонического строения участка промплощадки и оконтуривания проницаемых зон необходимо провести гелиеметрические исследования на уровне плиоценового водоносного горизонта, для чего рекомендуется бурение скважин глубиной 30-40 м. Сеть и глубина скважин определяется, исходя из конкретных условий.

Рекомендуется применять профильный вариант расположения скважин с целью пересечения вкрест простирания предполагаемых разломов. Бурение скважин следует провести по четырем профилям, ориентированным в северо-восточном направлении 20-30^о через 0,4 км. При выборе сети бурения скважин следует учитывать кусты ранее пробуренных инженерно-геологических скважин. Расстояние между скважинами в профиле намечается, исходя из ширины проницаемый зон (100-150 м). Во флангах, за пределами ореолов, расстояние между скважинами может быть увеличено до 500 м. Все инженерно-геологические изыскания следует сопровождать гелиеметрическими исследованиями. Расположение 26 проектных скважин показано на Рис.2.4.

Нововоронежская площадь

2.3.1. Краткий физико-географический и геолого-гидрогеологический очерк

Площадь исследований расположена в Каширском районе Воронежской области. В пос.Нововоронежском находится действующая АЭС. Площадь разделяется р.Дон на 2 части: левобережную, относящуюся к западной оконечности Тамбовской низменности, и правобережную, входящую в Калачскую возвышенность. Левобережная часть площади слабо расчленена речной и овражно-балочной сетью с абсолютными отметками от 120 до 180 м и характеризуется сочетанием широких плоских водоразделов с редкими балками глубиной до 20 м. Правобережная часть площади расчленена овражной сетью с максимальными высотными отметками 213-234 м. Водоразделы сохранились в виде узких полос шириной 0,5-0,4 км.

Район работ относится к бассейну р.Дон, которая имеет древнюю разработанную долину. Правый склон долины крутой, а левый пологий.

Площадь пересекают в меридиональном направлении железнодорожные магистрали Москва-Ростов, с юго-запада на восток – Харьков-Балашов. Основные шоссейные магистрали: Воронеж-Ростов, Воронеж-Нововоронеж, Воронеж-Острогожск. В районе широко развита сеть профилированных грунтовых дорог. Населенные пункты связаны между собой проселочными дорогами.

Геолого-гидрогеологическая характеристика площади приводится по литературным данным с использованием производственных и тематических отчетов (Алехин и др., 1960; Алехин и др., 1962; Свешников и др., 1968; Богданов и др., 1981; Серебряков и др., 1982).

Площадь работ расположена в сводовой части Воронежской антеклизы и полностью входит в Воронежско-Россошанский мегаблок. Образования докембрия представлены михайловской вулканогенной серией архея, воронцовской серией и воронежской свитой нижнего протерозоя. Образования михайловской серии развиты в северо-западной части площади, где представлены мигматизированными в разной степени вулканогенными породами основного, среднего и кислого состава. Образования воронцовской серии имеют распространение в северной части площади и представлены песчаниково-сланцевыми отложениями. Образования воронежской свиты сложены эффузивами основного и среднего состава; ультраметаморфические и интрузивные образования представлены магматитами, гранитами, гранодиоритами и сиенитами нижнего протерозоя.

На кристаллических породах докембрия развита кора выветривания, формирование которой происходило от архея до среднего девона, когда Воронежская антеклиза являлась областью устойчивого поднятия. Модность коры выветривания колеблется от первых сантиметров в положительных структурах фундамента до 30 м – в отрицательных структурах. Коры выветривания представлены: в верхних частях глинистыми образования с включением наиболее устойчивых пород, в нижней – структурными корами с широким развитием эндогенной трещиноватости. Наибольшие мощности коры выветривания приурочены к участкам развития образований воронцовской серии и воронежской свиты. В зонах глубинных разломов фиксируются линейные коры выветривания.

На эрозионной поверхности кристаллического фундамента залегают отложения среднего и верхнего девона с резким стратиграфическим несогласием. Падение пород повторяет наклон поверхности фундамента к северу и северо-востоку, и соответственно мощность отложений увеличивается с юго-запада на северо-восток. На юго-западе среднедевонские отложения полностью размыты. В восточной части площади развита крупная эрозионная юрская долина северо-западного простирания, в пределах которой меловые отложения рамыты полностью, а верхнедевонские частично (Прил.10).

Отложения среднего и верхнего девона изучены детально и расчленены на горизонты. Средний девон представлен эйфейльским (мосоловский горизонт) и живетским (воробьевский и старооскольский горизонты) ярусами, которые сложены переслаиванием глинистых песков с песчаниками, известняками, песками, глинами и мергелем. Мощность отложений составляет 55-75 м.

Франский ярус верхнего девона расчленен на семь горизонтов, сложенных переслаиванием алевролитов, песков, глин, известняков, доломитов, мергелей. Мощность отложений изменяется от 65 до 115 м.

На отложениях верхнего девона с размывом залегают юрские, нижнемеловые и неогеновые образования. Юрские образования встречаются в западной части площади и представлены нерасчлененной толщей бат-келловейских пород. В составе отложений выделяются черные глины, черные алевролиты с прослоями глинистых песков, мощностью до 60-70 м.

Отложения нижнего и верхнего мела развиты на правобережье р.Дон. Нижнемеловые образования сложены глинами, песками с прослоями алевритов и глин. Мощность отложений уменьшается от 43-50 м в северной части площади до полного выклинивания в южной части. Верхнемеловые отложения сложены мелом, переходящим в мергели. Мощность отложений изменяется от 45 до 78 м.

Палеогеновые отложения трансгрессивно залегают на породах верхнего мела и представлены каневским и бучакским слоями песков с прослоями песчаников и гравелитов. Мощность отложений составляет 15-50 м. Киевские слои (пески, мергели, глины) верхнего эоцена трансгрессивно залегают на меловых и каневско-бучакских отложениях. Мощность отложений изменяется от первых метров до 40 м.

Отложения неогеновой системы залегают на меловых и девонских породах, реже – на палеогеновых, и представлены супесями и аллювиально-озерными песками с галькой и гравием. Аллювиально-озерные образования (пески, глины, гравий) выполняют глубокую эрозионную долину, врезанную в породы палеозоя и мезозоя. Мощность отложений изменяется от 7-20 до 40-50 м.

Четвертичные образования залегают на размытой поверхности нижележащих пород (неогеновых, палеогеновых, меловых, в долина рек – девонских). Образования представлены ледниковыми, водно-ледниковыми и аллювиальными породами. Мощность образований составляет на правобережье р.Дон 10-15 м, а на левобережье, в области развития террас, - до 60-85 м (Свешников и др., 1968).

В тектоническом плане площадь расположена в сводовой части воронежской антеклизы и входит в Воронежско-Россошанский мегаблок (Рис.2.7). Северо-восточное крыло антеклизы осложнено локальными структурами. Воронежско-Россошанский мегаблок (Богданов, 1981) совпадает с отрицательной структурой второго порядка – Воронежской синклиналью северо-восточного простирания, которая осложнена структурами более высокого порядка.

Для палеозойского структурного этажа характерен пологий наклон слоев с юго-запада на северо-восток. На фоне этого погружения наблюдается ряд поперечных впадин и разделяющих их поднятий север-северо-восточного направления. Природа их образования однозначно не решена. Эти структуры, очевидно, оказали активное воздействие на заложение и развитие речной сети в четвертичное время. Структуры мезо-кайнозойского комплекса в целом унаследуют структурные элементы девонских отложений, погружаясь в юго-восточном направлении.

Воронежско-Россошанский мегаблок разбит глубинными разломами на отдельные блоки: Землянский, Воронежский, Острогожский, Лискинский. Разрывные нарушения в фундаменте выделяются по геолого-геофизическим данным и по результатам дешифрирования космических снимков (Богданов, 1981; Серебряков, 1982).

Наиболее древние субмеридиональные (345-350^о) глубинные разломы совпадают с простиранием основных нижнепротерозойских структур. Лосенско-Мамонская и Ливенско-Белолуцкая зоны глубинных разломов ограничивают Воронежско-Россошанский мегаблок соответственно с востока и запада. Лосенско-Мамонский глубинный разлом имеет восточное падение, Ливенско-Белолучкий – западное. По времени заложения они относятся к протерозою и проявляли активность до девонского времени включительно. Орловско-Шумилинский, Елецко-Подколодиевский (290-300^о) глубинные разломы относятся к системе северо-западных тектонических нарушений. Разрывные нарушения северо-восточного простирания (40-50^о) Белгородско-Эртильский, Белорецко-Грязинский и ряд разломов более высокого порядка откартированы геофизическими методами. Вместе с северо-западными разломами они разбивают мегаблок на отдельные блоки. Суджено-Икорецкий и Хомутово-Эртильский глубинные разрывные нарушения субширотного и широтного простирания выделены по результатам дешифрирования космических снимков. Время их заложения, вероятно, нижнепротерозойское с активизацией в последующие тектонические эпохи. Часть разрывных нарушений находит отражение в строении осадочного чехла, что свидетельствует об их активности на различных этапах формирования платформенных отложений.

Площадь входит в полосу сопряжения двух артезианских бассейнов: на севере – Московского, а на юге – Днепрово-Донецкого.

В соответствии с геологическим строением и литологическим составом водовмещающих пород среди обводненной толщи выделяется ряд водоносных горизонтов и комплексов.

При проведении гелиометрических исследований опробованию подверглись водоносные горизонты осадочного чехла. Воды зон трещиноватости кристаллического фундамента оказывали влияние на гелиеносность при восходящей фильтрации. Ниже приводится краткая характеристика опробованных на гелий водоносных горизонтов. При интерпретации результатов исследования отдельные горизонты были объединены.

Водоносный горизонт средне-верхнечетвертичных и современных отложений представлен песками, галечниками и суглинками. Мощность горизонта колеблется от 10 до 25 м при глубине их залегания от 0 в пойменных и пониженных участках рельефа и до 10 м – на водораделах. Воды пресные, по химическому составу гидрокарбонатно-кальциевые с минерализацией до 1 г/л.

В среднечетвертичных отложениях, развитых на левобережье р.Дон, встречаются напорные подземные воды, заключенные в моренных суглинках днепровского оледенения и в подморенных водноледниковых отложениях. Воды распространены небольшими прерывистыми участками, гидравлически изолированными друг от друга. По химическому составу – гидрокарбонатно-сульфатные, реже сульфатно-гидрокарбонатно-натриевые с минерализацией от 1,2 до 2 г/л.

Воды плиоценового водоносного горизонта имеют повсеместное распространение на левобережье р.Дон. Водовмещающими породами являются пески и супеси, залегающие на отложениях верхнего и нижнего мела и верхнего девона. Воды напорные, залегают на глубинах от 23 м в пониженных частях рельефа до 91 м на водоразделах. Химический состав вод сульфатно-гидрокарбонатно-натрий-кальциевый с минерализацией от 0,1 до 0,85 г/л.

Водоносный комплекс меловых отложений повсеместно развит на правобережной части площади исследования. Здесь выделяется два водоносных горизонта: верхне- и нижнемеловой. Водовмещающими породами верхнемелового водоносного горизонта являются трещиноватые породы и мел мощностью от 10-30 м на севере до 120 м на юге. Химический состав вод пестрый: гидрокарбонатно-кальциевый, гидрокарбонатно-натрий-кальциевый, сульфатно-гидрокарбонатный или хлоридно-гидрокарбонатно-натрий-кальциевый с минерализацией 0,4-0,7 г/л.

Нижнемеловвой водоносный горизонт развит в песчанистых и алевролитистых отложениях. Мощность его изменяется от 9 м на северо-западе, до 45 м в центральной и южной частях площади правого берега р.Дон. По химическому составу воды гидрокарбонатные или сульфатно-гидрокарбонатные, магний-кальциевые или натрий-магний-кальциевые. Верхнедевонский водоносный комплекс сложен трещиноватыми известяками, мергелями, реже песчаниками. Воды напорные; по химическому составу гидрокарбонатно-хлоридные, магний-натрий-кальциевые с минерализацией не более 1 г/л.

2.3.2. Характеристика участка промплощадки АЭС

Нововоронежская АЭС расположена в 3 км к югу от пос.Нововоронежский и находится на левом пологом террасированном берегу р.Дон. Участок характеризуется развитием плоских водоразделов с редкими балками глубиной до 20 м. Абсолютные отметки поверхности участка изменяются от 84 до 115 м.

Стратиграфический разрез участка подобен вышеописанному разрезу площади. Ниже приводится краткая характеристика геологического строения участка и гидрогеологическая характеристика подземных вод, опробованных при гелиометрических исследованиях.

Докембрийские породы фундамента залегают на глубине 78-106 и от поверхности. В районе строительства 6-го блока фундамент вскрыт скважиной №7 на глубине 36 м. Девонские отложения с угловым несогласием перекрывают докембрийские образования и представлены песчаниками, известняками и алевролитами старооскольского горизонта (средний девон) и картирующимися известняками, известняковистыми глинами и мергелями нижне-верхнещагровского горизонтов (верхний девон). Общая мощность отложений составляет 68-90 м. Отложения мела со стратиграфическим несогласием перекрывают верхнедевонские отложения и представлены глинами с прослоями песка и алевролитов. Мощность отложений 5-6 м. Отложения криноборской плиты плиоцена со стратиграфическим несогласием перекрывают породы мела, а в местах размыва меловых отложений в древних долинах рек залегают на образованиях верхнего девона. Отложения сложены песками, глинами с гравием и галькой в основании. Мощность отложений в долинах русел рек составляет 12 м, а на водоразделах – до 28 м. Четвертичные образования представлены грубозернистыми песками и галькой флювиогляциальных отложений днепровского оледенения. В долинах рек и балок эти отложения размыты, а на водораздельных участках мощность их достигает 68 м. Долины рек выполнены отложениями среднего и верхнего отделов четвертичной системы, протяженными переслаивающимися суглинками с песками. Мощность осадочного чехла составляет 72-166 м.

Участок Нововоронежской АЭС расположен в северной части Лискинского блока, Воронежско-Россошанского мегаблока. Лискинский блок ограничен глубинными разломами% с востока – Белорецко-Грязинским, с северо-запада – Белгородско-Эртильским и с юго-востока – "Десятым".

Белгородско-Эртильский региональный глубинный разлом проходит в 7 км к северо-западу от промплощадки. Ряд разрывных нарушений, выделенных в кристаллическом фундаменте, прослеживается через промплощадку или вблизи ее. Широтный Суджано-Икорецкий разлом проходит в 0,5-1,0 км южнее промплощадки; "Седьмой" меридиональный разлом прослежен в 0,2 км к западу от нее, а разлом северо-восточного простирания пересекает промплощадку. При геологическом картировании масштаба 1:50000 (Свешников, 1982) на участке выявлены тектонические нарушения северо-западного простирания (10-15^о), один из них пересекает промплощадку и прослеживается через участки шестого (проектируемого), первого и второго (действующих) блоков (Рис.2.8). Близширотный предполагаемый разлом проходит в 2 км южнее промплощадки, а субмеридиональный разлом прослеживается по долине р.Дон в 0,5 км от западной границы промплощадки.

В пределах изучаемой площади комплекс (грунтовые воды) включает аллювиальные отложения террас и флювиогляциальные отложения днепровского оледенения. Воды гидрокарбонатно-кальциевые. Разгрузка вод происходит в долину р.Дон и нижележащие горизонты неогена. Водоносный комплекс неогеновых отложений, основу которого составляют кривоборский водоносный горизонт, представлен песками и глинистыми песчаниками мощностью 20-40 м. Воды слабонапорные, гидрокарбонатно-кальциевые. Девонский водоносный комплекс включаем щигровский, истребовский и оскольский водоносные горизонты. Воды напорные, имеют гидродинамическую связь между собой. Верхним водоупором являются меловые глины. Нижним водоупором комплекса служат глинистые отложения оскольского горизонта среднего девона. В местах отсутствия водоупоров девонские воды имеют связь с трещинными водами докембрия. Для водоснабжения и технических нужд используются воды четвертичных и кривоборских отложений, которые были опробованы на гелий.

2.3.3. Результаты гелиометрических исследований

На Нововоронежской площади в 1985 году были выполнены площадные гелиеметрические исследования масштаба 1:200000. На площади в 4000 км² было опробовано на гелий 403 водопункта, в том числе 249 водозаборных скважин, 47 наблюдательных скважин Нововоронежской АЭС и 107 колодцев, родников и ручных колонок. При составлении карты распределения концентрации гелия в подземных водах были использованы результаты по 118 водопунктам (86 скважин, 32 колодца и родника), опробованных Комплексной экспедицией ВИМСа в 1983 г. (Зверев, Башорин и др., 1984)

На участке промплощадки АЭС опробовано 47 наблюдательных скважин глубиной от 5 до 50 м, вскрывающих грунтовые воды верхнечетвертичных и напорные воды неогеновых отложений. В 1987 г. пробурена и опробована 21 скважина (Озерова, 1987) глубиной от 90 до 145 м, вскрывшие верхнедевонские отложения.

Средняя плотность наблюдений составила 1,3 водопункта на 10 км². По колодцам, родникам и ручным колонкам были опробованы на гелий грунтовые воды современных и верхнечетвертичных отложений по водозаборным скважинам – воды верхнедевонских, меловых и неоген-четвертичных водоносных комплексов (Табл.4).

Таблица 4

Общая характеристика водоносных горизонтов, опробованных на гелий

Место отбора проб воды	Водоносные горизонты, комплексы	Кол-во опробованных водопунктов / % опробования к общему к-ву водопунктов	Глубина опробования, м / от – до (среднее)	Содержание гелия в n× 10^-5 мл/л (от – до)
Колодцы, родники	Четвертичный (Q_III-IV)	107 / 26,5	0-17 / 6,8	5,2 – 16
Наблюдательные скважины промплощадки АЭС	Четвертичный (Q_II-III)	47 / 11,7	2,5-20 / 10	5,2 – 13
Водозаборные скважины	Неоген-четвертичный (N_2-3 Kr -Q_II)	157 / 38,9	10-80 / 43	5,2 – 695
В том числе:	Нижне-верхне-меловой (К_1-2)	78 / 19,8	41-142 / 100	5,2 – 4465
	Верхнедевонский (D₃)	14 / 3,5	47-146 / 75	10 – 10200

2.3.3.1. Общая характеристика поля гелия

Особенности распределения концентрации гелия в подземных водах опробованных водоносных комплексов представлены на Рис.

Статистические параметры распределения содержания гелия в воде с различной доверительной вероятностью определены для уровня грунтовых вод, опробованных по колодцам, родникам и мелким наблюдательным скважинам Нововоронежской АЭС, и для подземных напорных вод неоген-четвертичного, мелового и девонского комплексов (Табл.2.7).

Среднее значение концентрации гелия нормального поля для грунтовых вод на глубине от 0 до 20 м составляет 5,8× 10^-5 мл/л, при аномальном значении с доверительной вероятностью 0,999 (а_о) – 8,6 × 10^-5 мл/л (Табл.2.2).

Для неоген-четвертичного водоносного комплекса среднее значение концентрации гелия нормального поля составляет соответственно 6,7 и 6,8× 10^-5 мл/л. Близкие средние значения концентрации гелия в водоносных комплексах обусловлены влиянием следующих факторов: водоносные комплексы являются первыми от поверхности, питание которых происходит за счет атмосферных осадков; отсутствие выдержанных по площади между ними водоупоров определяет их гидрогеологическую связь. Аномальные значения с доверительной вероятностью 0,999 (а_о) для вод неоген-четвертичного водоносного горизонта составляют 18,4× 10^-5 мл/л, для меловых - 23× 10^-5 мл/л, для девона - 40× 10^-5 мл/л.

Характеристика параметров распределения гелия для девонских водоносных горизонтов взята с учетом данных региональных исследований (Башорин и др., 1984), т.к. в пределах площади водоносный горизонт опробован в единичных скважинах, часть из которых расположена в пределах влияния зон глубинных разломов. Высокое среднее содержание гелия в подземных водах девона обусловлено следующими факторами. Водовмещающие породы девонских отложений залегают на денудированной поверхности докембрийских образований. Связь девонского водоносного горизонта с водоносным горизонтом трещиноватых докембрийских пород осуществляется по проницаемым зонам разломов и гидрогеологическим окнам, что способствует насыщению девонского водоносного горизонта гелием.

Среднее значение аномального поля гелия составляет для неоген-четвертичных - 28× 10^-5 мл/л, для меловых - 32× 10^-5 мл/л (а₁) и для вод девонских отложений - 100× 10^-5 мл/л. Дополнительные изоконцентрации гелия, выделенные с учетом размаха выявленных значений составили для грунтовых вод а₂ - 13× 10^-5 мл/л и а₃ – 15,5× 10^-5 мл/л, для неоген-четвертичных вод а₂ – 46,2× 10^-5 мл/л и а₃ – 76,2× 10^-5 мл/л, для меловых вод а₂ – 60,8× 10^-5 мл/л и а₃ – 115,5× 10^-5 мл/л, а для вод девонских отложений а₂ – 400× 10^-5 мл/л и а₃ – 1000× 10^-5 мл/л (Табл.2.3).

При составлении карты распределения концентраций гелия в подземных водах использовались в основном результаты, полученные по неоген-четвертичному и меловому водоносным комплексам. Результаты исследований по остальным водоносным горизонтам использовались как вспомогательные для получения дополнительной информации на слабо изученных участках.

Площадь характеризуется дифференцированным полем гелия. На территории, составляющей 70% исследуемой площади, наблюдаются фоновые концентрации гелия (менее 20× 10^-5 мл/л). Зоны повышенных концентраций гелия (более 20× 10^-5 мл/л) составляют 30% площади. Аномалии с концентрацией гелия более 110× 10^-5 мл/л выявлены на 5 участках.

Крупный ореол повышенного поля гелия выявлен в центральной и северо-западной частях площади. Ореол имеет сложную конфигурацию, обусловленную влиянием проницаемых разломов. Ореол условно разделен на центральный и северо-западный.

Центральный ореол приурочен к зоне сочленения разнонаправленных разломов: широтного Суджано-Икорецкого, северо-восточного Белгородско-Эртильского и близмеридионального "Восемнадцатого". Ореол вытянут в северо-восточном направлении на 34 км при ширине 1-7 км с концентрацией гелия от 30× 10^-5 до 4465× 10^-5 мл/л. В пределах центрального ореола откартировано два участка с высокой концентрацией гелия. Один из них, участок субмеридионального простирания, шириной 1,0-1,5 км прослеживается на 9 км, в пределах которого максимальная концентрация гелия в водах мелового водоносного комплекса составляет 102× 10^-3 мл/л и обусловлена узлом сочленения Суджано-Икорецкого, Белгородско-Эртильского и "Восемнадцатого" разломов. Второй участок выявлен в западной части центрального ореола на площади 8х4 км² с максимальной концентрацией гелия 154× 10^-5 мл/л, обусловленной влиянием сочленения и пересечения северо-восточного Белгородско-Эртильского, северо-западного "Восемнадцатого" и северо-восточного "Двенадцатого" разломов.

Северо-западный ореол повышенного поля гелия имеет сложную конфигурацию, обусловленную влиянием разломов северо-восточного и близширотного простираний. Ширина ореола изменяется от 4 до 6 км с простиранием на северо-запад на 34 км. Максимальная концентрация гелия установлена на 3 разобщенных участках площадью от 3 до 7 км² и составляет 6100× 10^-5 до 21285× 10^-5 мл/л (Прил.10).

В северо-восточной части площади выявлено два гелиевых ореола на площади 7х3 км² и 21х5 км². Ореолы северо-восточного простирания. Один из ореолов совпадает с направлением близмеридионального "Высокого" разлома, где наиболее высокая концентрация гелия (605× 10^-5 мл/л) выявлена в неогеновом водоносном горизонте на участке пересечения "Восьмого" и северо-восточного "Семнадцатого" разломов. В юго-восточной части площади выявлено три разобщенных ореола повышенного поля гелия; один из них с концентрацией гелия до 54× 10^-5 мл/л прослеживается в близширотном направлении на 16 км при ширине до 2 км. Два изометрических ореола (8 км²) повышенных концентраций гелия приурочены к северо-восточному Белорецко-Грязинскому глубинному разлому и к участку его пересечения с широтным глубинным разломом (Суджано-Икорецким).

На юго-западе площади установлено два ореола повышенного поля гелия, которые ориентированы в северо-западном направлении. Ореолы размером 9-12 км² изометрической формы с максимальной концентрацией гелия 260× 10^-5 мл/л.

На проплощадке АЭС (8км²) в водозаборных скважинах, вскрывающих воды кривоборских отложений неогена, выявлено два гелиевых ореола с концентрациями в пределах 30-135× 10^-5 мл/л. Ореол с максимальной концентрацией гелия до 135× 10^-5 мл/л выявлен в пределах пункта строительства 6-го блока АЭС. Менее интенсивный ореол с концентрацией гелия до 9× 10^-5 мл/л установлен в грунтовых водах четвертичных отложений и прослеживается через участок 5-го блока АЭС.

2.3.3.2. Характеристика проницаемости земной коры

На схеме проницаемости земной коры площади, построенной с учетом статистических параметров распределения концентрации гелия в подземных водах (Табл.2.3), выделены малопроницаемые блоки пород, зоны и участки различной степени проницаемости. В поле гелия более 70% площади представляют собой разобщенные блоки непроницаемых пород.

Анализ степени проницаемости основных глубинных разломов в разделах площади показал, что большинство из них проявилось в поле гелия на отдельных участках в виде слабопроницаемых и проницаемых зон разломов (Табл.5). Суммарная протяженность разломов в пределах площади исследований, выделенных Богдановым (1981) и Серебряковым (1982), составляет 1008 км. Количество проницаемых в различной степени участков зон составило 26,0%, в том числе 15,7% составляют проницаемые и наиболее проницаемые участки разломов.

Таблица 5

Характеристика проницаемости основных глубинных разломов Нововоронежской площади по данным гелиометрических исследований

Наименование разломов	Протяженность участков глубинных разломов, км
	Изучено в пределах разлома	Уточнено местоположение разлома	Характеристика проницаемости
	Изучено в пределах разлома	Уточнено местоположение разлома	Непроницаемые	Слабопроницаемые	Проницаемые	Наиболее проницаемые
А. Разломы, выявленные по геолого-геофизическим данным
Субмеридионального простирания:
Седьмой (7)	61	14	47	6	3	-
Восьмой (8)	36	13	22	2,5	5,5	5
Девятый (9)	35	13	22	8	5	-
Восемнадцатый (18)	16	3,5	12,5	1,5	1,0	1,0
Субширотного простирания:
Суджано-Икорецкий (1)	66	16,5	49,5	7,5	8,5	0,5
Шестой (6)	48	-	48	-	-	-
Двадцатый (20)	66	41	25	8	20	-
Северо-восточного простирания:
Белорецко-Грязинский (2)	63	5,5	57,5	4,5	1,0	-
Белгородско-Эртильский (5)	75	39	47	13	15	-
Четырнадцатый (14)	28	-	28	-	-	-
Двенадцатый (12)	40	19,5	20,5	10,5	9	-
Тринадцатый (13)	38	14	24	5,5	8,5	-
Семнадцатый (17)	64	18	46	8	4	4
Девятнадцатый (19)	17	9,5	7,5	6,5	3	-
Двадцать первый (21)	15	6	9	6	-	-
Северо-западного простирания:
Орловско-Шумилинский (3)	65	7,5	57,5	4,0	3,5	-
Елецко-Подколодновский (4)	47	4,0	43,0	4,0	-	-
Десятый (10)	45	-	45	-	-	-
Одиннадцатый (11)	67	22	45	12	8	1
Пятнадцатый (15)	52	8	44	5	3	-
Шестнадцатый (16)	64	12	52	4,5	7,5	-
ИТОГО (км/%)	1008/100 262/26 747/74 118/11,7 116/13,6 21,5/2,1
Б. Разломы, выявленные по данным гелиометрических исследований
Широтного простирания	69	-	-	19	46	4,0
Северо-западного простирания	146	-	-	58	68	20,0
Северо-восточного простирания	60,5	-	-	18	39	3,5
ИТОГО (км/%)	275,5/100 - - 95/34,5 152/55,5 21,5/10

Наиболее проницаемым является северо-восточный Белгородско-Эртильский глубинный разлом, в пределах которого участки различной степени проницаемости составляют 46%.

Участки наиболее интенсивной проницаемости установлены в центральной части площади и приурочены к узлам пересечения глубинных разрывных нарушений. Один из интенсивно проницаемых участков, протяженностью 5 км, выявлен в 16 км к западу от промплощадки АЭС, и приурочен к узлу пересечения разноориентированных Белгородско-Эртильского, "Одиннадцатого" и "Двенадцатого" глубинных разломов. Второй наиболее протяженный проницаемый участок зон устанолен в центральной части площади, где он обусловлен влиянием пересечения меридионального "Восемнадцатого" разлома с широтным Суджано-Икорским и близширотным "Семнадцатым" глубинными разломами. На северо-востоке площади участок зоны максимальной проницаемости обусловлен влиянием пересечения меридионального "Восьмого" и близширотного "Семнадцатого" разломов.

По гелиеметрическим данным выявлено 275 км разломов различной проницаемости, не установленных геолого-геофизическими методами.

Химический анализ подземных вод показал, что на площади обследования, в слабопроницаемых блоках распространены два типа подземных вод – гидрокарбонатный и гидрокарбонатно-сульфатный на уровне мелового и неоген-четвертичного водоносных горизонтов. На участке повышенной проницаемости земной коры наблюдается появление вод смешанного состава, что позволяет предположить смешивание вод вышележащих водоносных горизонтов с нижележащими. Здесь наблюдается увеличение содержания ионов хлора и натрия (Рис.2.11).

2.3.4. Анализ положения промплощадки АЭС

Участок промплощадки Нововоронежвской АЭС расположен в Воронежско-Россошанском мегаблоке, в пределах которого образования кристаллического фундамента залегают на глубине 106 м. В пределах участка и прилегающей к нему площади выявлены следующие глубинные разломы различных направлений: меридиональный "Седьмой" глубинный разлом совмещается с западным контуром промплощадки, субширотный Суджано-Икорецкий проницаемый глубинный разлом прослеживается в 0,5 км к югу параллельно южному контуру промплощадки, северо-восточный "Семнадцатый" проницаемый разлом прослежен через промплощадку, в 1,8-2,0 км восточнее промплощадки откартирован северо-западный "Шестнадцатый" разлом, а на западе от промплощадки прослежен в 5 км близмеридиональный "Восемнадцатый" и на северо-западе в 8 км северо-восточный Белгородско-Эртильский проницаемые глубинные разломы (Прил.10).

При проведении инженерно-геологических изысканий Ю.И.Свешникова и др. (1968) в пределах промплощадки и за ее контуром (от 0,5 до 4,0 км) выделен ряд разрывных нарушений северо-западного и северо-восточного простираний (Рис.2.10).

По результатам детальных гелиометрических исследований, пройденных партией в 1985 г., с использованием результатов гелиеметрического опробования, выполненного по скважинам при инженерно-геологических работах в 1986-87 гг. ВНИИСом (Рис.2.10), получен остаточный материал для изучения проницаемости земной коры данного участка.

Подпись к рис.2.10

1 – предполагаемые разломы; 2 – места отбора проб воды и концентрация гелия в × 10^-5 мл/л: а) по наблюдательным скважинам, б) по водозаборным скважинам, в) по изыскательским скважинам 1986-1987 гг.; 3-6 – концентрации гелия в грунтовых водах соответственно: до 7× 10^-5 мл/л (3), (7-9)× 10^-5 мл/л (4), (9-12)× 10^-5 мл/л (5), более 12× 10^-5 мл/л (6); 7 – предполагаемые площадки строительства 6-го блока АЭС; 8 – группа водозаборных скважин.

Участок промплощадки расположен на границе малопроницаемого блока пород (северная часть) и межблочной слабопроницаемой зоны (южная часть). Межблочная проницаемая зона включает проницаемый участок широтного Суджано-Икорецкого глубинного разлома, установленного в 0,4-0,5 км южнее промплощадки. В 3-4 км к западу от промплощадки выделяется мобильная проницаемая зона с максимальной концентрацией гелия 4465× 10^-5 мл/л, обусловленная влиянием соответственно близмеридионального "Восемнадцатого", субширотного "Семнадцатого" и широтного Суджано-Икорецкого глубинных разломов.

Через юго-восточную часть промплощадки прослеживается проницаемый участок, который картирует продолжение на север северо-восточного "Девятнадцатого" разлома. В северной части промплощадки в грунтовых водах верхнечетвертичных отложений выявлена аномалия с концентрацией гелия 9× 10^-5 мл/л, которая совпадает с простиранием северо-восточного "Семнадцатого" разлома. Проницаемый участок "Семнадцатого" разлома прослежен в районе 5-го блока АЭС (Рис.2.10).

В западной части промплощадки выявлен гелиевый ореол по грунтовым водам с концентрацией гелия 9× 10^-5 до 13× 10^-5 мл/л и в водах неогенового водоносного горизонта (глубина 50 м) со значением гелия от 30× 10^-5 до 135× 10^-5 мл/л. Аномалия трассирует северо-западный разлом, выделенный Свешниковым (1968), который прослеживается на участке предполагаемого строительства 6-го блока АЭС.

Представляется, что район промышленной площадки по тектоническому строению, подтвержденному гелиеметрическими исследованиями, характеризуется широким развитием проницаемых зон разломов различного порядка, что необходимо учитывать при эксплуатации объекта и строительства энергоблоков.