Территория Республики Марий Эл расположена в пределах Восточно-Европейской артезианской области в пределах Ветлужского (аII Д) и Волго-Сурского (аII Е) артезианских бассейнов.
Большая мощность осадочных отложений и различный литологический состав водовмещающих пород определили широкое разнообразие гидрохимических типов подземных вод, среди которых выделены пресные (питьевые), минеральные (лечебные и столовые), рассолы.
Подземные воды являются основным источником водоснабжения на территории Республики Марий Эл. Существующее хозяйственно-питьевое водоснабжение населения республики основано на эксплуатации следующих гидрогеологических подразделений.
Водоносный локально слабоводоносный нижнечетвертично-современный аллювиальный, аллювиально-флювиогляциальный комплекс (a, af QI-IV) получил распространение в центральной и западной частях республики, в долинах основных рек республики – Волга (левобережье), Большая и Малая Кокшага, Ветлуга, Рутка, Илеть, Юшут и на их водоразделах. Подземные воды приурочены к аллювиальным отложениям пойменных (aQIV), надпойменных террас (aQII, aQIII), древних речных долин (aQI) и аллювиально-флювиогляциальным образованиям (afQII).
Гидрогеологические горизонты и комплексы
Условия залегания и относительная однородность литологического состава водовмещающих образований обуславливают формирование в них единого водоносного комплекса с общим положением уровня подземных вод со свободной поверхностью.
Комплекс залегает первым от поверхности, и лишь на отдельных участках перекрыт водоносными болотными и флювиогляциальными образованиями.
Водовмещающими отложениями являются пески в многослойной толще аллювиальных образований. Суммарная мощность водовмещающих пород изменяется в пределах 1-69 м. Воды безнапорные, иногда встречаются местные напоры от 1-14 до 22 м. Участками подземные воды выходят на поверхность, вызывая заболоченность пойм и надпойменных террас. На остальной территории распространения комплекса глубина залегания уровня подземных вод может достигать 36 м и более.
Воды комплекса гидрокарбонатные, в основном, магниево-кальциевые с минерализацией 0,05-0,6 г/л и жесткостью 0,4-6 мг-экв/л. На участках, где имеет место гидравлическая связь комплекса с нижележащими пермскими гидрогеологическими подразделениями (Волжский, Звениговский, Моркинский районы) отмечается увеличение минерализации и жесткости воды. Их гидрохимический состав меняется на сульфатный гидрокарбонатный, натриево-кальциевого или смешанного катионного состава. Для комплекса характерно почти повсеместное присутствие в подземных водах повышенного содержания железа от 1,3 до 24,7 ПДК, а на отдельных участках в Волжском, Звениговском и Килемарском районах – марганца до 1,5 ПДК и более.
Питание комплекса происходит за счет инфильтрации атмосферных осадков, поверхностных вод и локально – водами неогеновых, котельничских, уржумских и казанских отложений. Разгрузка осуществляется в реки, местами на дневную поверхность и в нижележащие отложения.
Подземные воды комплекса широко используются для питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения в Килемарском, Волжском, Звениговском, Медведевском и Моркинском районах республики.
Водоносный акчагыльский аллювиальный горизонт (N2a). Почти повсеместно залегает вторым от поверхности и приурочен к аллювиальным отложениям, выполняющим погребенную палеодолину р. Волги, пересекающую республику с северо-запада на юг (Килемарский, Медведевский, Звениговский и Волжский районы). Палеодолина врезана в верхне- и среднепермские породы. Залегание кровли горизонта изменяется в пределах глубин от 1,1-58,8 м в прибортовых частях до 54,6-123,7 м в тальвеге палеодолины.
На участках, где вышележащие подразделения сдренированы (в зонах пересечения долиной локальных поднятий или их периклинальных замыканий), горизонт залегает первым от поверхности.
Водовмещающие породы акчагыльского горизонта представлены неоднородными по гранулометрическому составу песками. По краевым участкам палеодолины наблюдаются невыдержанные по площади прослои глин мощностью от 1,1 до 19,0 м. Общая мощность водоносных песков изменяется от 1,6-17 м в бортах до 112,7 м в осевой части палеодолины.
В зависимости от литологических особенностей разреза подземные воды носят напорный или безнапорный характер. При наличии в разрезе глинистых прослоев наблюдаются местные напоры величиной от 0,7 до 67,8 м.
Глубина залегания уровней подземных вод горизонта изменяется в пределах 0,9-65,0 м.
По химическому составу воды гидрокарбонатные, местами гидрокарбонатно-сульфатные, разнообразного катионного состава, что связано с литологией подстилающих водоносных подразделений. На уржумских отложениях формируются преимущественно натриевые воды, на казанских – кальциевые и магниево-кальциевые. Минерализация подземных вод изменяется в пределах 0,04-0,4 г/л, жесткость общая – 0,25-2,3 мг-экв/л. При наличии гидравлической связи с подземными водами нижезалегающих пермских отложений, характеризующихся повышенными значениями минерализации и общей жесткости, иногда отмечается увеличение минерализации до 1,1 г/л (1,1 ПДК) и общей жесткости до 19,1 мг-экв/л (2,7 ПДК). Часто в подземных водах отмечается повышенное содержание железа до 2.3-10 мг/л (7,7-33,3 ПДК).
Основным источником пополнения запасов подземных вод акчагыльского горизонта являются подземные воды четвертичных и верхнеэоплейстоценовых отложений. Частично питание осуществляется за счет инфильтрации атмосферных осадков и подтока нижезалегающих подземных вод пермских отложений (в речных долинах и на их склонах). Разгрузка происходит по направлению к долинам рек и по уклону палеодолины на юго-восток, на водораздельных участках – в нижележащие водоносные подразделения.
Высокая водообильность и хорошее качество подземных вод обуславливает их широкое использование для водоснабжения городов Йошкар-Ола, Волжск, пгт. Сурок, Суслонгер, Шелангер и других населенных пунктов республики, особенно в Медведевском, Звениговском и Волжском районах.
С водными ресурсами акчагыльского горизонта и перекрывающих его четвертичных образований связаны разведанные Йошкар-Олинское и Волжское месторождения подземных вод.
Водоносный локально слабоводоносный котельничский терригенный комплекс (P3 kt). Объединяет водоносные путятинский, юрловский терригенные комплексы и слабоводоносную слободскую карбонатно-терригенную свиту. Глубина залегания кровли комплекса изменяется в пределах 0-107 м. Комплекс залегает первым от поверхности на участках развития безводных четвертичных отложений в Горномарийском, Оршанском и в северной части Килемарского районов. На остальной территории он перекрыт более молодыми водоносными отложениями верхнепермского, неогенового и четвертичного возрастов. На отдельных участках распространения палеодолины р. Волги котельничские отложения полностью размыты.
Водовмещающие породы представляют собой литологически и фациально изменчивую толщу песчаников с линзами конгломератов, песчаных и трещиноватых алевролитов, реже – трещиноватых мергелей и известняков, переслаивающихся с глинами. Суммарная мощность водосодержащей толщи изменяется от 12 до 60-85 м.
Воды пластово-поровые, реже – пластово-трещинные. В местах выхода котельнических отложений на дневную поверхность безнапорные, при погружении кровли – напорные с величиной напора до 40-60 м. Уровни подземных вод устанавливаются на глубинах от 2 до 110 м. По химическому составу подземные воды гидрокарбонатные, магниево-кальциевые, кальциевые, натриево-кальциевые с минерализацией 0,1-0,5 г/л и жесткостью общей 0,3-8,2 мг-экв/л.
Питание комплекса осуществляется за счет инфильтрации осадков и подтока из выше- и нижележащих водоносных отложений. Разгрузка происходит в реки, на дневную поверхность и в нижележащие отложения.
Котельничский комплекс является основным источником питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения в Юринском, Оршанском и, особенно в Килемарском районах.
Водоносная локально слабоводоносная верхнеуржумская терригенно-карбонатная свита (P2 ur2). Распространена практически повсеместно, отсутствуя в пределах поднятий Вятского вала, в юго-восточной части республики.
Глубина залегания кровли верхнеуржумской свиты изменяется в пределах 0-96 м. Свита залегает первой от поверхности на ограниченных участках центральной и обширных территориях восточной части республики. На остальной территории она перекрыта водоносными четвертичными, неогеновыми и верхнепермскими отложениями.
Водовмещающие породы свиты представлены известняками кавернозными, трещиноватыми, песчаниками, песчаными алевролитами.
Воды пластово-поровые и трещинные, безнапорные и напорные с величиной напора от 1,5 до 100 м. По химическому составу подземные воды гидрокарбонатные магниево-кальциевые, с минерализацией 0,2-0,4 г/л и жесткостью 1,6-5,5 мг-экв/л.
Питание водоносной свиты происходит за счет инфильтрации атмосферных осадков в местах выхода ее отложений на дневную поверхность, а в зонах погружения дополняется перетоком вод из выше- и нижележащих водоносных подразделений. Разгрузка осуществляется в направлении движения к речным долинам, а на тектонически активных участках – в перекрывающие отложения.
Подземные воды верхнеуржумской свиты используются для питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения практически на всей территории республики.
Водоносная локально слабоводоносная нижнеуржумская карбонатно-терригенная свита (P2 ur1). Широко распространена на всей территории республики, отсутствуя в
сводах поднятий Вятского вала и на отдельных участках речных долин.
Глубина залегания кровли нижнеуржумской свиты изменяется в пределах 0-140 м. На отдельных участках территории в северо-восточной, восточной и юго-восточной частях республики свита залегает под маломощным покровом практически безводных элювиально-делювиальных и флювиогляциальных отложений. На остальной площади она перекрыта обводненными четвертичными, акчагыльскими и верхнеуржумскими образованиями.
Водовмещающими породами являются кавернозные, неравномерно трещиноватые известняки, трещиноватые мергели, слабые, трещиноватые песчаники, песчанистые и трещиноватые алевролиты. Суммарная мощность водосодержащей толщи составляет 21 до 76 м.
Воды трещинные, реже поровые, безнапорные и с напорами от 4-24 до 120-160 м. Уровни устанавливаются от 1,6-3,8 м над поверхностью земли до глубины 143 м. По химическому составу подземные воды свиты разнообразны. В условиях неглубокого залегания и активной связи с поверхностью формируются гидрокарбонатные магниево-кальциевые воды с минерализацией 0,3-0,4 г/л и жесткостью 1,8-7,3 мг-экв/л. С глубиной, по мере загипсованности пород, воды становятся гидрокарбонатно-сульфатными, сульфатными с минерализацией до 0,9-2,1 г/л.
Питание водоносной свиты происходит за счет инфильтрации в местах выхода ее на дневную поверхность, перетока вод из выше- и нижележащих водоносных подразделений. Разгрузка осуществляется в направлении движения к речным долинам, а на тектонически активных участках – в перекрывающие отложения. Также возможна разгрузка в нижележащие казанские отложения.
Нижнеуржумская водоносная свита интенсивно эксплуатируется практически на всей площади распространения, во всех районах республики.
Водоносная локально слабоводоносная верхнеказанская терригенно-карбонатная свита (P2 kz2). Распространена повсеместно, за исключением отдельных участков в пределах палеодолины и Вятского вала в Моркинском районе.
Глубина залегания кровли свиты в зависимости от структурных особенностей территории изменяется в пределах от 0 до 200 и более м. Свита является первой от поверхности на отдельных участках в Моркинском, Куженерском, Новоторъяльском и Сернурском районах. В западном и восточном направлениях отложения свиты залегают под нижнеуржумскими, а в южном – под водоносными четвертичными и акчагыльскими образованиями и гидравлически с ними связаны.
Водовмещающими породами являются кавернозные, макропористые, неравномерно трещиноватые, участками закарстованные известняки, трещиноватые мергели, слабые, трещиноватые песчаники, песчанистые и трещиноватые алевролиты. Мощность водосодержащей толщи составляет 10-40 м.
Подземные воды карстово-трещинные, трещино-поровые, пластово-трещинные, почти повсеместно напорные с напорами от 1 до 140 и более м, в сводах локальных поднятий – безнапорные. Уровни устанавливаются на глубинах от 2-100 и более м до самоизлива на высоту до 10 м от поверхности земли.
По химическому составу подземные воды гидрокарбонатные кальциевые и магниево-кальциевые с минерализацией до 0,5 г/л. С увеличением глубины залегания кровли свиты и загипсованности водовмещающих пород воды становятся гидрокарбонатными, сульфатными, натриевыми с минерализацией до 2 и более г/л.
Аномальной минерализацией характеризуются также воды в зонах повышенной трещиноватости, в районах населенных пунктов Икша и Коротни, где имеют место восходящие потоки рассолов, в результате чего по химическому составу воды становятся хлоридными и хлоридно-сульфатными натриевыми. На площади примыкающей к р. Волга, в Волжском районе, подземные воды иногда характеризуются повышенным содержанием марганца и железа.
Питание свиты осуществляется за счет инфильтрации атмосферных осадков (область питания в зоне Вятского вала) и перетоков нисходящего и восходящего характера. Разгрузка происходит в направлении движения к речным долинам, в зонах трещиноватости – в перекрывающие и подстилающие отложения.
Подземные воды верхнеказанской свиты широко используются для питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения в Моркинском, Куженерском, Новоторъяльском, Звениговском и Волжском районах.
Водоносная нижнеказанская терригенно-карбонатная свита (P2 kz1). Распространена повсеместно, за исключением участков эрозионных переуглублений в осевой зоне акчагыльской палеодолины.
Глубина залегания кровли свиты изменяется в пределах 0-180 и более м. Свита залегает первой от поверхности на локальных участках в зоне Вятского вала в Моркинском и Куженерском районах. На остальной территории она перекрыта более молодыми гидрогеологическими подразделениями.
Водовмещающие породы представлены в различной степени трещиноватыми, кавернозными известняками и трещиноватыми песчаниками. Мощность водосодержащей толщи изменяется в пределах 32-80 и более м.
Подземные воды пластово-трещинные, трещинно-поровые, безнапорные и напорные с величиной напора от 1 до 120-150 и более м, достигая максимальных значений в депрессионных зонах. Уровни устанавливаются выше поверхности земли и на глубинах в пределах 2-120 м.
Качество подземных вод связано с условиями залегания свиты. В благоприятных условиях питания подземные воды гидрокарбонатные, сульфатно-гидрокарбонатные, гидрокарбонатно-сульфатные с минерализацией 0,3-1 г/л. К зонам трещиноватости приурочены хлоридно-сульфатные, сульфатно-хлоридные натриево-кальциевые воды с минерализацией 3,5-8,7 г/л.
Местами в них отмечается высокое содержание стронция – до 40 мг/л (5,7 ПДК).
Питание свиты осуществляется за счет инфильтрации атмосферных осадков в зоне Вятского вала и нисходящих и восходящих перетоков. Разгрузка подземных вод происходит в направлении их движения к речным долинам, а в зонах трещиноватости – в перекрывающие водоносные отложения.
Подземные воды нижнеказанской свиты эксплуатируются в Волжском, Моркинском и Куженерском районах республики.
Ресурсы подземных вод. По состоянию на 01.01.2017 г. на территории Республики Марий Эл разведано 42 месторождения и 48 участков месторождений пресных подземных вод, в т. ч. 5 месторождений и 7 участков технических подземных вод, из них эксплуатируются 33 месторождения и 41 участков месторождений пресных подземных вод.Наиболее крупными месторождениями являются – Йошкар-Олинское и Волжское, связаны с погребенной речной долиной р. Волги, являющейся естественным резервуаром прекрасных по качеству пресных подземных вод.
Прогнозные ресурсы подземных вод основных водоносных горизонтов и комплексов республики составляют 4018,6 тыс. м3/сут, из них 99,6% составляют ресурсы пресных подземных вод и только 0,4% – слабоминерализованных. Порядка 80% прогнозных ресурсов подземных вод республики приурочены к Ветлужскому артезианскому бассейну. Степень разведанности прогнозных ресурсов по Республике Марий Эл составляет 8%. В большей степени разведаны ресурсы в наиболее развитых в промышленном отношении Волжском (27%) и Медведевском (16%) районах. В остальных районах степень разведанности составляет менее 10%, в Юринском районе – менее 1%, а в Куженерском районе ресурсы до сих пор не разведывались.
Ресурсы подземных вод
Модуль прогнозных ресурсов по Республике Марий Эл составляет 1,99 л/с на км2. Для большей части территории республики характерны высокие модули прогнозных ресурсов, превышающие 1 л/с на км2. Лишь для 3 восточных районов (Параньгинского, Мари-Турекского и Куженерского) они составляют 0,65-0,87 л/с на км2. Максимальные значения модуля 2,11-3,86 л/с на км2 характерны для левобережья р. Волги и западной части территории республики.
Обеспеченность ресурсами подземных вод питьевого качества составляет 5,85 м3/сут на человека. По степени обеспеченности прогнозными ресурсами подземных вод все административные районы и крупные водопотребители республики относятся к категории надежно обеспеченных.
Помимо пресных подземных вод республика богата минеральными и бальнеологическими подземными водами. Основные, наиболее изученные в республике проявления минеральных вод расположены в Волжском и Медведевском районах республики.
Разведаны 4 месторождения: 3 питьевых лечебно-столовых вод – Кленовогорское, Сурокское и Сосновоборское, 1 бальнеологических вод (рассолы) – Кленовогорское.
Питьевые, лечебно-столовые минеральные подземные воды приурочены к водоносным отложениям казанского возраста. Добыча питьевых, лечебно-столовых минеральных вод посредством водозаборных скважин проводится в районе расположения санаторно-курортных центров республики «Кленовая Гора», «Лесная Сказка» и «Сосновый Бор». Перспективы использования питьевых, лечебно-столовых минеральных подземных вод азотного типа довольно широкие. В практическом бальнеолечении они применяются для лечебных ванн и как питьевые лечебно-столовые при санаторно-курортном лечении хронических гастритов, колитов, энтероколитов, заболевания печени и желчевыводящих путей, панкреатитов, язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки, нарушения обмена веществ, заболевания мочевыводящих путей. Суммарные запасы питьевых, лечебно-столовых вод оценены в промышленных категориях объемом 135,6 м3/сут.
Распространение рассолов приурочено к водоносным отложениям от нижнепермского до среднекаменноугольного возраста. Крепкие бромные рассолы с повышенным содержанием йода и бора используются только для собственных нужд санаторно-курортного центра для наружных бальнеологических процедур при лечении органов движения и опоры, сердечно-сосудистых, кожных, гинекологических заболеваний, центральной нервной и периферической систем. Суммарные запасы бальнеологических минеральных вод (рассолов) на Кленовогорском месторождении оценены в количестве 27 м3/сут.