Естественнонаучный институт | Лаборатория ГТП

Лаборатория геологии техногенных процессов

Cотрудники

Список публикаций

Места работ

Максимович Н. Г., Казакевич С. В., Никифоров В. В. Роль карста в формировании нефтяного загрязнения гидросферы в районе п. Палазна // Геология и полезные ископаемые Западного Урала : Материалы регион. науч. - практ. конф. / Перм. ун-т. - Пермь, 2005. - С.290-295.

РОЛЬ КАРСТА В ФОРМИРОВАНИИ НЕФТЯНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ГИДРОСФЕРЫ В РАЙОНЕ П. ПОЛАЗНА

Н.Г. Максимович, С.В. Казакевич, В.В. Никифоров

С начала 70-х годов в пределах Полазнинского нефтяного месторождения стали отмечаться поверхностные нефтепроявления, приводящие к загрязнению Камского водохранилища [6].

Проведенными исследованиями установлено, что на левобережной части месторождения на поверхности грунтовых вод сформировалась линза нефтепродуктов мощностью около 2 м и наблюдается их разгрузка в Камское водохранилище. В ходе исследовательских работ изучались причины формирования этой линзы и условия разгрузки загрязненных нефтепродуктами подземных вод в Камское водохранилище. Одним из основных природных факторов приведших к формированию источника нефтяного загрязнения на поверхности трещинно-карстовых вод явилась интенсивная закарстованность территории [1, 4, 6].

Данная территория относится к Полазнинскому участку Полазнинского карстового района преимущественно гипсового и карбонатно-гипсового карста [3]. Он занимает левобережье Камского водохранилища в окрестностях пос. Полазна. Мощность гипсово-ангидритовой толщи иренского горизонта достигает 100 м и более, а покровные отложения либо отсутствуют; либо имеют незначительную толщину. Карст типично сульфатный. Отличительная черта участка — высокая закарстованность (табл.). Средняя плотность составляет 60 карстовых форм/км², а на некоторых микроплощадках она достигает 500-1000 (см. рис. 1).

Табл. Карстовые поля Полазнинского карстового участка [3]

Примечание: * — карстовые воронки, котловины, овраги

Рис. 1. Плотность карстовых форм на Полазненском и Лунежском участке [2]

На площади 28,1 км² закартирована 1691 карстовая форма, причем 97% их приходится на воронки. На участке также встречаются карры, карстовые рвы, котловины, овраги, сухие речки и озера. Выявлены карстовые депрессии, заполненные брекчией [2, 3].

Участок, где сформировалась нефтяная линза, принадлежит к Моховскому карстовому полю (см. табл.). В геоморфологическом отношении — это приподнятая слабоволнистая равнина, круто обрывающаяся к водохранилищу и полого спускающаяся к заливу. Глубина местных базисов эрозии увеличивается к крутому берегу водохранилища до 60-80 м и особенно к юго-востоку от д. Заборье (80-100 м). Наибольшая мощность покровных отложений наблюдается к юго-западу от линии Мохово-Заборье, а к берегам залива и водохранилища резко уменьшается. Карст поля относится преимущественно к русскому и подэлювиальному типам, а над скальными берегами водохранилища развивается голый и задернованный карст.

Карст Моховского поля представлен преимущественно воронками с преобладанием конусообразных (до 78 %), нередко глубоких (до 20-21 м), а также огромными блюдцеобразными воронками с поперечником до 100-350 м и котловинами.

Прибортовые участки обрывистого склона водохранилища и территории, прилегающие к логу, характеризуются наибольшей закарстованностью, что связано с трещинами бортового отпора. Они являются каналами, по которым фильтруются поверхностные воды. Над трещинами часто образуются цепочки воронок.

На развитие карстовых процессов района повлияло образование Камского водохранилища в 1954 г., которое вызвало подъем уровня воды на 20—22 м. Наполнение весной до проектной отметки и сработка уровня зимой на 6—8 м обусловило изменение гидродинамической зональности карстовых вод и периодическое поступление в массив слабоминерализованных вод.

Процессы растворения и выщелачивания особенно интенсивно происходят в интервале сливной призмы, т. е. в верхней 6—8-метровой толще подземных вод. Происходит омоложение старых и возникновение новых карстовых форм. Образуются коррозионные, провальные и коррозионно-суффозионные воронки, пещеры, волноприбойные ниши [7].

Таким образом, рассматриваемый участок имеет ряд особенностей обусловленных развитием карста, которые способствуют загрязнению первого от поверхности водоносного горизонта нефтепродуктами. Прежде всего, это практически полное отсутствие поверхностного стока. Все атмосферные осадки, а также проливы, разливы в т.ч. нефти практически беспрепятственно поглощаются трещинами пород, воронками, котловинами и другими карстовыми формами. Любые технологические или непреднамеренные сбросы и утечки нефти за короткое время попадают в водоносный горизонт. Это является отличительной особенностью данного месторождения. На других месторождениях, где нет подобных условий, проливы и разливы нефти в первую очередь загрязняют поверхностные воды, почвы, грунты зоны аэрации и затем подземные воды.

Карст создает существенную фильтрационную неоднородность массива. Значительная часть карстовых полостей находится в пределах зоны сезонного колебания трещинно-карстовых вод. После попадания нефти в эту зону можно с известной долей условности говорить о формировании своеобразного техногенного нефтяного месторождения в карстовых коллекторах. Создание Камского водохранилища, как отмечалось выше, активизировало карстовые процессы. Это создало еще более благоприятные условия для фильтрации загрязнителей в карстовые воды.

Для изучения нефтяной линзы проводились режимные наблюдения в скважинах. Результаты наблюдений показывают, что уровень жидкости в скважинах, расположенных на расстоянии 50-400 м от берега, находится практически на одном уровне с Камским водохранилищем. Это свидетельствует об их тесной гидравлической связи, что обусловлено интенсивной закарстованностью пород (см. рис. 2). По данным наблюдений за химическим составом подземных вод в скважинах установлено, что подземные воды имеют сульфатный гидрокарбонатно-кальциевый состав и минерализацию вод от 2,2 до 3,0 г/л.

Проведенное исследование методом терморезистивиметрии и путем гидрохимического опробования области разгрузки загрязненных нефтепродуктами подземных вод в Камское водохранилище протяженностью 1,5 км показало, что она существенно неоднородна. Выделены три зоны с интенсивной разгрузкой подземных вод в виде родников в зимнюю межень и субаквально в остальное время. Минерализация придонной воды в аномальных зонах достигает 0,5-3,5 г/л. На участках вне зоны сосредоточенной разгрузки в различные сезоны года она составляет 0,1-0,4 г/л. Вода в придонной части аномальных зон по величине минерализации и составу соответствует трещинно-карстовым водам кунгурского яруса. Анализ проб воды на нефтепродукты показал, что вне зон сосредоточенной разгрузки подземных вод их содержание составляет 0,04-0,08 мг/л, а для выявленных аномальных зон — 0,19-13,2 мг/л.

Таким образом, проведенные исследования показали, что интенсивная закарстованность массива явилась одним из основных природных факторов приведших к формированию нефтяной линзы на поверхности трещинно-карстовых вод, разгружающихся в Камское водохранилище.

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ «Урал-2004» № 04-05-96039 и гранта № 49181 научной программы «Развитие научного потенциала высшей школы» Федерального агентства по образованию Министерства образования и науки РФ.

Рис. 2. Изменение уровня воды и нефти в наблюдательной скважине СС-3

Библиографический список

1. Бузмаков С. А., Костарев С. М. Техногенные изменения компонентов природной среды в нефтедобывающих районах Пермской области. — Пермь: Изд-во Перм. ун-та, 2003. 171 с.

2. Бутырина К. Г. Гипсовый карст центральной части Пермской области. Диссетрация на соискание ученой степени кандидата географических наук. — Пермь, 1968.

3. Горбунова К. А. и др. Карст и пещеры Пермской области. — Пермь: Изд-во Перм. у-та, 1992. 200 с.

4. Горбунова К. А., Максимович Н. Г. Техногенное воздействие на закарстованные территории Пермской области // География и природные ресурсы.-1991.-N 3.-С.42-46.

5. Лукин В. С. Провальные явления на Урале и Предуралье. Тр. Института геологии УФАН СССР, в. 69, 1964.

6. Максимович Н. Г., Казакевич С. В. Геоэкологические особенности Полазнинского месторождения нефти // Геология и полезные ископаемые Западного Урала: Материалы регион. науч. — практ. конф.- Пермь, 2004. — С.277-280.

7. Печеркин И. А. Геодинамика побережий Камских водохранилищ. Ч.2: Геологические процессы. Пермь, 1969.

«Пермский государственный национальный
исследовательский университет»