Гидрогеологические особенности подземных минеральных вод в районе Сереговской солянокупольной структуры (Республика Коми)

Сереговское месторождение каменной соли расположено в Республике Коми, в пределах Вычегодского прогиба, являющегося составной частью Мезенской синеклизы Восточно-Европейской платформы. Серегов-ский соляной купол приурочен к участку пересечения разломов различного простирания, вмещающие породы сильно дислоцированы (Кальберг, 1962; Оловянишников, 2002). Геологический разрез вскрыт на глубине 1125 м, каменной соли – 800 м (Каль-берг, 1962; Агроминеральное..., 1987). Соляной шток характеризуется поперечными размерами у вершины 1,9×1,3 км и площадью более 5 км2, его окаймляют крутопадающие (до 60–85°) пермские отложения (рис. 1, 2). К периферии купола происходит их выполаживание, и на расстоянии 1,5– 2,0 км пермские и триасовые породы залегают уже горизонтально. В прикупольных частях отмечается уменьшение мощности сла- гающих крылья пород перми до полного выклинивания отдельных свит вблизи поверхности четвертичного среза. Приконтактные со штоком зоны характеризуются развитием разрывных нарушений, сильной трещиноватости, к ним приурочены приразломные складки. Общая мощность пород пермского возраста составляет до 700–750 м, отложений триаса – до 150 м.

Каменная соль (с неравномерно распределенными включениями глин с ангидритом и карбонатами, песчаника, алевролита и доломита) вскрыта скважинами на глубинах от 216 м в центральной части купола до 570 м на крыльях. Она перекрыта толщей кепрока (сильно раздробленной конгломератовидной, брекчированной породой, состоящей из обломков глин, аргиллитов, алевролитов, доломитов и песчаников от темно-фиолетового до зеленовато-серого цвета) (Кальберг, 1962) предположительно девонского возраста. Четвертичные разнофациальные отложения в районе купола перекрывают толщу кепрока

Работа лицензирована в соответствии с CC BY 4.0. Чтобы просмотреть копию этой лицензии, посетите

Рис. 1. Геологические карта и разрез Сереговской солянокупольной структуры (по материалам Э. А. Кальберг (1953, 1962 г.), А. И. Ваганова (1969 г.), В. Ф. Лапицкой (1977 г.), В. Ф. Жукова (1998 г.).

1–12 – Геологический возраст отложений (1 – четвертичные (Q); 2 – ветлужская серия индского яруса (T 1 vt); 3 – татарский отдел, северодвинскогий ярус (P 3 t); 4 – уржумский ярус (P 2 ur): сухонская и нижнеустьинская свиты; 5 – казанский ярус (P 2 kz): веслянская и чевьюская свиты; 6 – уфимский ярус, вихтовская свита (P 2 u); 7 – нерасчлененные сакмарский-кунгурский ярусы, верхнекулойская свита (P 1 kul); 8 – уфимский ярус, вихтов-ская свита (P 2 u); 9 – нерасчлененные сакмарский-кунгурский ярусы, верхнекулойская свита (P 1 kul); 10 – кепрок (D?); 11 – каменная соль (PR?); 12 – диабазы (D(?)β)); 13 – контур соляного штока, отметки -300 и -1000 м; 14–21 – литология пород (14 – известняки; 15 – доломиты; 16 – глины; 17 – песчаники, песчанистые известняки; 18 – алевролиты; 19 – известняки глинистые; 20 – каменная соль; 21 – толща кепрока (глины, аргиллиты, алевролиты, гипсы)); 22 – изомины, г/л; 23–26 – скважины (23 – поисковые и разведочные, 24 – эксплуатационные сользавода, 25 – разведочные минеральных вод Сереговского месторождения, 26 – скважина на геологическом разрезе, цифры: вверху – ее номер; внизу – глубина, м)

и крутозалегающие породы перми и триаса на одном уровне. Подошва соляного штока не вскрыта. По мнению В. Г. Оловя-нишникова (2002), она располагается на 2,8 км. Согласно данным сейсморазведочных и гравиметрических работ, опускается на глубину не менее 7 км. Внутреннее строение соляного штока неоднородно. По данным геофизических работ, разрывные нарушения делят его на блоки размерами 100–150×200– 450 м. На поверхности земли и в толще кепрока выявлены интрузии диабазов (Худя-ев, 1931; Кальберг, 1962; Юшкин, 1990).

Возраст каменной соли Сереговского диапира, по данным различных исследователей, однозначно не определен. Э. А. Кальберг (1962) считает его девонским, Н. П. Юшкин (1990) по полученным кембрийским калийаргоновым датировкам долеритов скв. 2-ПС (506±15 млн лет) – предположительно архейско-раннепротерозойским.

Каменная соль весьма однородна и представлена галитом. Содержание NaCl колеблется в пределах 46–99 %, при среднем содержании 85,5 %; KCl – 0,04–0,2 %; CaSO 4 – 0,1–1,7 %. Примеси (%): Mg – 0,45; Fe 2 O 3 – 0,02; Br – 0,013–0,018; H 2 O – 0,81, а также нерастворимый остаток (кварц, гематит, кальцит, доломит, калиевые полевые шпаты, рутил, эпидот) – от 4,98 до 12,73 (Агромине-ральное…, 1987). Опираясь на значения бромхлорного (Br^10³/Cl = 0,2–0,5) и бромного (Br^10⁵/Σ хлоридов = 5–28,5) коэффициентов, Т. В. Мандрыкина и Э. А. Кальберг (1962) считали галит первичноотложенным, образованным из морской воды.

Прогнозные ресурсы каменной соли Сере-говского месторождения оцениваются в 5 млрд т. Балансовые запасы составляют 689,066 млн т по категориям А+В+С 1 и 2061 млн т по категории С 2 (Государственный..., 2022).

Серегово на реке Выми известно благодаря многовековому соляному промыслу, существовавшему более 300 лет. В районе Се-реговской солянокупольной структуры распространены подземные минеральные воды сульфатно-хлоридного и хлоридного состава. Они, изначально являясь минеральными водами различных водоносных комплексов пермских отложений, поначалу служили для получения соли на Сереговском солеваренном заводе.

Для обеспечения потребностей солеваренного промысла в XVII–XIX вв. было пробурено более 10 скважин (Митюшева, 2022), для нужд курорта «Серегово» – пять скважин (рис. 1). В настоящее время эксплуатируется санаторием скважина 1–К, пробуренная Центральной гидрогеологической экспедиции ЦНИИКиФа. Скважины 100 и 101 (в настоящее время законсервированы) являются гидроминеральной базой нового строящегося санаторного комплекса «Серегово».

Первые химические анализы вод скважин солепромысла проведены К. Скальковским в 1865 г. Большой вклад в изучение гидрогеологических условий данного района внесли И. Е. Худяев (1931), Э. А. Кальберг (1953, 1962), В. В. Ваганов (1969), А. М. Гримберг (1957), Р. П. Корнышева (1959), В. Ф. Лапицкая (1977, 2013, 2018), В. В. Янчук (1978) и другие. Результаты геологических и гидрогеологических работ представлены в отчетах производственных организаций, на их основе далее приводится характеристика минеральных вод.

Минеральные воды от слабо- до высокоминерализованных и рассольных в районе Сереговской диапировой структуры выявлены в водоносных комплексах ветлужских отложений нижнего триаса и пермских отложений.

Водоносный комплекс ветлужских терригенных отложений нижнего триаса представлен песчаниками и песками, залегающими среди пестроцветных глин, алевролитов. Отложения встречены на глубинах от 12 до 68 м. Воды, опробованные скважиной 1–СД в интервале глубин 119,2–133,5 м, имеют хлоридный натриевый состав и минерализацию 2,4 г/л. На удалении от купола воды комплекса пресные гидрокарбонатно-натриевого состава.

Ниже залегает локально водоносный комплекс татарских отложений верхней перми, он представлен прослоями (не более 2 м) песков, песчаников, трещиноватых алевролитов в толще глин и аргиллитов северодвинской свиты (в верхней части разреза), в нижней части – трещиноватыми известняками. На глубинах более 100 м воды солоноватые, ниже – соленые хлоридного или суль-фатно-хлоридного натриевого состава с минерализацией до 5 г/л.

Водоносный уржумский карбонатнотерригенный комплекс залегает на глубинах от 0 (на обрамлении соляного штока узкой полосой выходит на дневную поверхность) до 240 м. Подземные воды приурочены к трещиноватым песчанистым мергелям, известнякам, песчаникам. Минерализация сульфатно-хлоридной натриевой воды достигает 9,0 г/л.

Водоносный комплекс карбонатнотерригенных казанских отложений верхней перми представлен отложениями веслянской и чевьюской свит. В пределах купола они узкой полосой выходят под четвертичными отложениями, а за его пределами встречены на глубине до 400 м. Общая мощность водоносного комплекса – до 146 м. Водовмещающими являются трещиноватые известняки и песчаники с прослоями глин, алевролитов и аргиллитов, обводненность которых весьма неравномерна и зависит от трещиноватости пород.

Скважинами 101 и 1–СD водоносный комплекс вскрыт в интервале 302–590 м. До глубины 150 м воды пресные– слабоминерализованные (0,8–1,9 г/л). С увеличением глубины залегания минерализация вод сульфатно-хлоридного натриевого состава возрастает до 4,2–25,6 г/л.

Разведаны запасы минеральных подземных вод месторождения «Серёговское-2» в объеме 3,63 м³/сут (скважина 101 в интервале глубин 243–318 м) (Государственный..., 2025). Водовмещающими являются мергели, известняки казанского и уржумского водоносных комплексов (P 2 kz-ur). Минеральные воды с минерализацией 6–9 г/л относятся к категории питьевых сульфатно-хлоридных натриевых, тип «без специфических компонентов и свойств». Концентрации брома и йода ниже норм ГОСТ Р 54316–2020 и составляют 14,4 и 1,2 мг/л соответственно, рН – 6–9. Состав водорастворенных газов, исследованный при детальной разведке, угле-кисло-азотный.

Предположительно, старинная скважина «Ключик» также каптирует воды данного водоносного комплекса. Воды Cl-SO 4 (Cl)– Na состава с минерализацией 2–4 г/л используются местным населением как питьевые минеральные.

В подошве казанских отложений залегает водоупорный (локально-водоносный) уфимский терригенный комплекс (глины и аргиллиты с прослоями и линзами алевролитов, гипсов и ангидритов), расположенный на удалении от диапира на глубине свыше 550 м. На обрамлении купола породы выходят на дневную поверхность.

Водоносный комплекс карбонатных верх-некулойских (Р 1 kul) отложений нижней перми . Водовмещающими нерасчлененных отложений сакмарского, артинского и кунгурского ярусов (Р 1 s-kg) нижней перми являются крутозалегающие трещиноватые, сильно кавернозные известняки и доломиты, переслаивающиеся с глинами и аргиллитами. Общая мощность отложений – до 160 м. В пределах купола отложения верхнекулой-ской свиты характеризуются углами падения до 80°, они узкой полосой выходят под маломощные четвертичные образования, а также контактируют с отложениями кепрока, играющими роль нижнего водоупора. На прилегающей территории породы залегают субгоризонтально на глубинах свыше 600 м.

В зависимости от глубины залегания воды верхнекулойской свиты распространены в зоне активного или затрудненного водообмена, в окислительной или восстановительной обстановке и, соответственно, характеризуются изменениями химического состава и степени минерализации.

По данным разведочных работ на скважинах 100 и 1–К, подземные воды высоконапорные, уровень подземных вод находится на глубине от 0,2 до 2,7 м от поверхности земли. С увеличением глубины водообиль-ность пород уменьшается, а солесодержание в водах возрастает. Дебиты при откачках составляют от 0,8 до 9,9 л/с, удельный дебит – 0,2–3,4 л/с. По результатам опробования скважины 100, до глубины 100 м минерализация Cl (Cl-HCO 3 ) – Na-Ca вод постепенно увеличивается до 6 г/л. На глубинах 270–

335 м она достигает 85–98 г/л, воды приобретают Cl–Na состав. Градиент минерализации на глубинах свыше 250 м – 0,54–1,95 г/л на каждый метр разреза. Все это свидетельствует о питании водоносного комплекса за счет инфильтрации атмосферных осадков в местах выхода отложений на дневную поверхность и смешении их с артезианскими водами верхнекулойской свиты примерно до глубины 200–250 м.

Рассолы в подошве карбонатных верхне-кулойских (Р 1 kul ) отложений скважин 100 (инт. 281–335 м) и 1–К (инт. 270–315 м) разведаны для обеспечения потребностей курорта «Серегово» для лечебных целей (наружного применения). Следует отметить, что ранее (с 1881 до 1952 г.) рассолы верхне-кулойской свиты скважины Октябрьской (Никольской) использовались для выпаривания из них соли на Сереговском солеваренном заводе и с 1929 г. – для бальнеотерапии на курорте.

По данным наблюдений с 1915 г. за качеством рассолов Р 1 kul водоносного комплекса по скважинам Октябрьской, 1–К и 100, можно отметить постоянство соотношений основных катионов и анионов при значительных вариациях абсолютных значений (рис. 2), что обусловлено ежедневным отбором различного количества вод. Минерализация этих рассолов может достигать 130 г/л. Рассолы находятся в восстановительной сероводородной обстановке, содержание общего сероводорода (H 2 S+HS^–) – до 46 мг/л. Кислотно-щелочные условия (рН 5,9–7,8) разнообразны: от слабокислых до нейтральных. Газовый состав вод азотный. Подземные воды скважины 1–К обладают повышенной радиоактивностью, содержания радия – 0,1–1,2^10^–10 г/л, радона – 0,03– 0,42 Бк/л (Черепенников, 1935; Митюшева, 2009). Концентрации в рассолах нормируемых ГОСТ Р 54316–2020 элементов (в мг/л): брома – 140–212, йода – 0,8–3,5, бора (в форме Н 3 ВО 3 ) – 66–148. Содержания лития – 4–8 мг/л, стронция – до 88 г/л.

Разведанные запасы бальнеологических Cl-Na бромных борных рассолов месторождения минеральных подземных вод «Серё-говское-1» (ранее Серёговское) (известняки, доломиты в интервал глубин 270–335 м, скважин 1–К и 100) составляют 18 м3/сут (Государственный..., 2025). Фактическая добыча рассолов не превышает 8,0 м3/сут.

Рис. 2. Содержания главных анионов и катионов в рассолах верхнекулойских отложений скважины 1–К за весь период наблюдений

Водоупорный девонский терригенный комплекс (D?). Толща кепрока («фиолетовых глин»), залегающая в кровле соляного штока и на его обрамлении, сильно раздроблена, брекчирована, огипсована, состоит из скопления обломков глин, аргиллитов, доломитов и песчаников. По мнению Э. А. Кальберг (1962), захват ею боковых пород происходит из более древних толщ, не выведенных на поверхность и не вскрытых скважинами в районе купола.

Химический состав вод опробованных немногочисленных песчаных линз и прослоев неоднороден. Воды из разных участков и глубин имеют сульфатно-хлоридный или хлоридный анионный и натриевый (реже кальциево-натриевый) катионный состав с минерализацией от 0,7 до 11 г/л.

Водоносные комплексы более древних толщ в пределах купола не исследованы.

Данных о распространении над- и внутрисо-левых рассолов Сереговского месторождения каменной соли при существующей степени геологической изученности не имеется.

Поскольку изученные Cl–Na рассолы находятся в непосредственной близости от залежи каменной соли, актуален вопрос генезиса этих минеральных вод, наличия их связи с солями штока. Толща кепрока мощностью до 500 м, залегающая ниже водоносного комплекса верхнекулойских отложений, предохраняет выщелачивание и растворение пород соляного купола, она практически водонепроницаемая. Не исключается поступление рассолов из нижележащих толщ – водоносных комплексов допермского возраста – по зонам многочисленных тектонических нарушений. Поскольку в районе соляного купола толщи древнее пермских скважинами не вскрыты, информация об их распространении основывается только на геофизических данных. Можно провести сопоставление состав рассолов района Сереговского диапира и выявленных в пределах Вычегодского прогиба глубокозалегающих рассолов.

Рассолы каменноугольных и более древних отложений установлены в ближайших по расположению скважинах: 40– Сереговская и 1–Сереговская. В отложениях московского яруса среднекаменноугольного отдела, опробованных в скважине 40– Сереговская в интервале глубин 1119– 1226 м, распространены Cl–Na рассолы с минерализацией 127–156 г/л. В скважине 1– Сереговская (инт. 1112–1200 м) в C 2 m 1 -D 3 f толще выявлены подземные Cl–Na-Ca рассолы с минерализацией 195 г/л.

Проведенное сравнение химического состава рассолов, гидрохимических коэффициентов (табл.) опробованных водоносных комплексов показывает более высокую степень минерализации и катагенетических преобразований более древних и глубокоза-легающих водоносных комплексов карбона – девона. Это позволяет практически исключить дополнительное питание рассолов пермских водоносных комплексов верхнеку-лойской свиты за счет миграций из нижележащих водоносных комплексов.

Таблица. Гидрохимические коэффициенты рассолов

Гидрохимический коэффициент	Морская вода*	Надсолевые рассолы	Внутри-солевые рассолы	Скв. 1–К инт. 271–315 м	Скв. 40 инт. 1119–1226 м	Скв. 1 инт. 1112–1200 м
rNa/rCl	0,86	0,8–1,0	<0,1	0,74–0,89	0,67–0,7	0,41
Br^103/Cl	3,5	<2,5	>3-30	3,4–3,6	4,8–5,3	5,9
rMg/rCl	0,19	0,01–0,3	0,3-0,9	0,09–0,12	0,12	0,10
Ca/Mg	0,32		0,2-20	1,5–2,5	2,65–2,97	4,12
Sr^103/Cl	0,41		3-30**	0,13–0,86	0,25–0,27	0,35
Ca/Cl	0,02		0,1-0,4**	0,06–0,08	0,11–0,12	0,14