Район исследований расположен на северо-западной окраине Донбасса. Это весьма обширная площадь, вытянутая с юго-востока на северо-запад от г.Артемовск до сел Волвенково и Петровское на 130 км, а с юго-запада на северо-восток от линии Константиновка-Гавриловка до линии Изюм-Кременная на 80 км; общая площадь составляет околол 9000 км².

В административном отношении участок работ расположен в Артемовском районе Донецкой области около Часов-Яра. Геоморфологически приурочен к водоразделу рек Бахмутка и Казенный Торец, являющихся правыми притоками реки Северский Донец. Водораздел представляет собой платообразную, полого-волнистую равнину, расчлененную балками, оврагами, осложненную выемками и отвалами карьеров и каналом Северский Донец - Донбасс. Максимальные абсолютные отметки водораздельной поверхности составляют 230 м. На наименьшем удалении от участка изысканий находятся: балка Долгенькая и Кринички. Эрозионные врезы названных балок достигают абсолютных отметок 175-185 м и 160-175 м соответственно. Большинство балок имеет временные водотоки, имеющие место в период дождей и весеннего снеготаяния.

Рельеф представляет слегка волнистое степное пространство, в пределах которого располагается водораздел между бассейнами Днепра и Северского Донца.

Начиная с 30-х годов 19-го столетия и кончая началом 20-столетия ряд геологов (Н.Д.Борисяк, Л.И.Лутугин, Н.Н.Яковлев, А.А.Борисяк и др.) занимались изучением стратиграфического расчленения толщ, слагающих исследуемую площадь, и тектоники района. В 1831 г. было открыто Петровское месторождение каменного угля и началась его разведка (Бледе, 1844). С 1917 по 1941 г. началось планомерное развитие геологосъемочных и разведочных работ на соль, нерудные полезные ископаемые и отчасти на уголь (Мефферт, 1926; Савенко, 1936; Лунгерсгаузен, 1940-1944 и др.) [3].

Начиная с 1948 г. широко развертываются поисковые работы на уголь, нефть и газ (Балуховский, 1950; Стукало, 1951; Лапкин, 1954-1959 и др.); детально изучаются пермские и мезозойские отложения (Нестеренко, 1956; Макридин, 1951; Стерлин, 1954, 1959; Лапчик, 1958). С целью выяснения перспектив угленосности производятся геолого-поисковые работы в районах Петровского, Корульского, Краснооскольского куполов и Дружковско-Константиновской антиклинали.

В строении района участвует комплекс осадочных образований от девонских до четвертичных включительно. Палеозойские породы, начиная со среднего карбона, выходят на дневную поверхность в сводовых частях некоторых антиклинальных поднятий, более древние - вовсе не обнажаются.

Девонские отложения известны только в брекчиях зон нарушений Петровского и Корульского куполов, а также возле с.Адамовка на северо-западной периклинали Славянского купола. Они представлены обломками известняков франского яруса и глыбами диабазов. Предполагается, что они вынесены на головах мощных девонских соляных штоков, прорывающих весь комплекс более молодых осадков. Аналогичные соляные штоки широко известны в смежных районах Днепровско-Донецкой впадины. В коренном залегании породы девона еще не вскрыты.

Отложения нижнего карбона, представляющие собой терригенную толщу с очень редкими прослойками известняков, на поверхность нигде в районе не выходят. Свиты московского яруса вскрыты скважинами и обнажены по балке Орловая на Петровском куполе. Отложения московского яруса представлены типичной для Донбасса серией песчано-глинистых пород, известняков и углей. Суммарная мощность отложений свит московского яруса составляет в районе Петровского купола примерно 870 м. В юго-восточном направлении отчетливо роявляется увеличение мощности; вблизи юго-восточной границы района, у северо-западной периклинали Главной антиклинали, мощность этих отложений достигает 1300 м. Выходы отложений верхнего карбона имеются в сводовых частях большей части антиклинальных структур. Суммарная мощность их изменяется с севера на юг от 1300 м (Красный Оскол) до 2100 м (Константиновка). По литологическому составу и облику ряда маркирующих известняков верхнекарбоновые отложения сходны и хорошо увязываютяс с одновозрастными отложениями всей западной части Донбасса. В составе верхнекарбоновых отложений в отличие от среднекарбоновых появляются пестроцветные аргиллиты и алевролиты. Характерно также значительное развитие песчаников с окременелыми стволами араукаритов.

Пермская система представлена отложениями нижнего и верхнего отделов. Наиболее полно разрез перми изучен на восточном крыле Бахмутской котловины, а также на площади Славянского купола. В нижней перми выделяются картамышская, никитовская и артемовская свиты (Нестеренко, 1956).
Картамышская свита (P₁krt) примерно соответствует прежней свите медистых песчаников; она представлена аргиллитами и алевролитами с прослоями мелкозернистых песчаников. Окраска пород пестрая - красно-бурая с зеленовато-серыми мелкими пятнами. На общем красном фоне обычно выделяется шесть небольших по мощности серых зон, к которым приурочены растительный детритус и изредка тонкие линзовидные горизонты известняков. У верхней границы свиты в северной части площади появляются прослои доломитов и доломитизированных известняков. Мощность свиты увеличивается от 500 м на севере до 1100 м на юге.
Никитовская свита P₁nk (нижняя половина прежней известняково-доломитовой свиты) сложена аргиллитами, песчаниками, доломитами, доломитизированными известняками, гипсами; на Славянском куполе в ней встречаются изменчивые по мощности пласты каменной соли. Мощность свиты минимальная на севере (100 м), и возрастает до 240 м на юге.
Артемовская (соленосная) свита P₁at представлена в основном гидрохимическими осадками (каменная соль, гипс, ангидрит) и известняками с обильной фауной. Мощности отдельных пластов соли достигают 40 и более метров. Мощность артемовской свиты в районе Артемовских солерудников и Славянского рассолпромысла равна примерно 430 м.

На различных горизонтах нижнепермских образований несогласно залегают красноцветные отложения дроновской свиты, которая предположительно относится к верхней перми. Мощность толщи от 40 м (на севере района) до 250-380 м (Славянск). Дроновская свита делится на две подсвиты: нижняя обычно представлена глинистыми породами; верхняя - основная по мощности - пестрыми песчаниками малинового и зеленовато-серого цвета. В основании подсвит местами встречаются конгломераты с галькой пород карбона и нижней перми.

Мезозойские отложения развиты довольно широко; они, как правило, залегают несогласно на размытой поверхности палеозоя и представлены осадками триаса, юры и мела.

Палеогеновые отложения, широко распространенные на водораздельных площадях, трансгрессивно перекрывают все нижележащие породы мезозоя и палеозоя. Они представлены рыхлыми глауконитовыми песчаниками, песками, зелеными глинистыми мергелями, глинами и опоками бучакского, киевского и харьковского ярусов. Общая мощность палеогеновых отложений достигает 45-60 м.

Неоген представлен белыми, иногда желтыми кварцевыми песками с пластами огнеупорных глин полтавской серии (Часовярское месторождение и др.) мощностью 10-15 м.

Четвертичные осадки сложены на водоразделах лессовидными суглинками и красно-бурыми глинами, в речных долинах и балках - аллювиально-эоловыми песчаными отложениями.

В геоструктурном отношении район изысканий расположен в пределах Донецкого складчатого сооружения, его северо-западного погружения, характеризирующегося наличием куполовидных структур. Непосредственно участок изысканий приурочен к юго-западной краевой части Часов-Ярской мульды.

В геологическом строении верхней части разреза рассматриваемого участка принимают участие отложения меловой, палеогеновой, неогеновой систем, нерасчлененные неоген-четвертичные отложения и четвертичные образования среднего, верхнего и современного отделов.

Верхнемеловые отложения (K₂) трансгрессивно залегают на пермских отложениях и представлены писчим мелом. Общая мощность составляет 200-300 м. Зона элювия мела представляет собой мучнистую массу, которая при смачивании переходит в тестообразное состояние. Мощность этой зоны изменяется от 0.5 до 3-4 метров, локально до 6 метров. Ниже элювированной зоны толща представлена мелом твердым, трещиноватым, при этом толща рассечена системой вертикальных и горизонтальных трещин на отдельные блоки. По результатам исследований мощность трещиноватой зоны увеличивается в долинах рек (до нескольких десятков метров). Морфология кровли мелового пласта отражает структуру, к которой он приурочен. Глубина залегания мелов под дном канала составляет около 13 метров (абс.отм. 188.0 м). Общее понижение наблюдается от канала по направлению к карьеру. При этом, на расстоянии около 250 метров от канала в сторону карьера залегание пласта почти горизонтальное. Максимальная глубина залегания кровли мелов отмечается на расстоянии порядка 430-450 метров от канала и соответствует абсолютной отметке 178.0 м.

Меловые образования перекрываются отложениями харьковского яруса верхнего палеогена (P₃h). В литологическом отношении представлены песком и глиной. палеогеновые отложения залегают на мелах с угловым и стратиграфическим несогласием. Непосредственно на мелах залегают глины от мягкопластичной до твердой зеленовато-серого и зеленовато-коричневого цвета. Отмечаются включения кремнистых щебня, гальки и гравия. Мощность глин составляет в среднем 4-5 метров, несколько увеличиваясь под днищем канала и отмечается утонение пласта вплоть до его выклинивания в точке перегиба. Выше по разрезу глины переходят в другую литологическую разность - песок пылеватый и мелкий, глинистый с линзами мелкого, от зеленовато-серого до зеленовато-коричневого цвета с включениями кремнистой гальки, плотный. Мощность песков изменяется от 0.5 до 8.0 м. По площади пласт невыдержан, локально отмечаются значительные утонения пласта вплоть до его полного выклинивания.

Палеогеновые отложения перекрываются отложениями неогеновоговозраста нижнего отдела полтавского яруса (N₁pt), представленными глинами и песком.

Песок пылеватый и мелкий, глинистый. Отмечаются тонкие прослойки песчаника светло-серого, включения щебня и известковистых включений, плотный и средней плотности. Мощность в районе исследований изменяется от 0.5 до 27.5 метров. На участке изысканий минимальная мощность отмечается под днищем канала и составляет около 3 метров. Максимальная мощность отмечается в месте перегиба (максимальная глубина погружения мелового основания).

Глина легкая, пестрая от светло-коричневой, серовато-белой до фиолетовой, огнеупорная, известковистая с гнездами ожелезнения, песчанистая и песчаная, от твердой до текучепластичной. Общая толща глин составляет 1.5-20.0 м. При этом, морфология пласта очень сложная, пласт огнеупорных глин залегают прослои и линзы песка, мощность которых изменяется от 0.5 до 5.0 метров. Значительные утонения пласта в отдельных точках залегания определяют линзообразный рисунок. Месторождение огнеупорных глин имеет границу распространения на удалении около 300 м от канала.

Нерасчлененные неоген-четвертичные отложения (N₂ - Q₁) имеют почти повсеместное распространение и представлены суглинком, глиной и песком. Консистенция суглинка и глины изменяется от тугопластичной до твердой. Мощность глинистых образований изменяется от 1.5 до 12 метров. Увеличение мощности отмечается от канала в сторону повышения абсолютных отметок водораздела. Локально отмечается выклинивание глинистых образований, либо фациальные замещения песком. Песок пылеватый и мелкий, глинистый с числом пластичности 0.04-0.07. Отмечаются прослойки глин до 1 см, местами с обломками песчаника и карбонатными включениями. Пласт песка невыдержан по простиранию, т.е. имеет не повсеместное распространение. В целом, отложения N₂ - Q₁ равномерно плащеобразно перекрывают более поздние образования.

Средне- и верхнечетвертичные отложения (Q_II-III) имеют повсеместное распространение и залегают на неогеновых образованиях. Представлены образования суглинком (эолово-делювиальные отложения) средним и тяжелым, лессовидным, темно-коричневым, серовато-коричневым, слабомакропористым с гнездами и прожилками карбонатов, от твердой до тугопластичной консистенции, слабопросадочные. Мощность отложений изменяется от 8 до 14 метров.

Современные четвертичные образования (Q_IV) представлены почвенно-растительным слоем (pdQ_IV) супесью темно-серой мощностью 0.5 м и техногенными образованиями (+Q_IV) - в основном, отвалами вскрыши карьера и строительства канала.

Гидрогеологические условия участка исследований определяются природными и техногенными факторами.

На описываемом участке водоносный горизонт приурочен к меловым породам, при этом мощность мелового горизонта составляет первые десятки метров. Коэффициент фильтрации неравномерно-трещиноватых мелов колеблется от 0.5 до 50 м/сут. Наличие элювированной зоны может обеспечивать напорные условия водоносного горизонта.

В породах харьковского яруса палеогена и полтавского яруса нергена ранее выделено два горизонта:

1. подглиняный, имеющий распространение в полтавских песках неогена под огнеупорными глинами и песках харьковского яруса палеогена;
2. надглиняный, заключенный в песках неогена, залегающих на огнеупорных глинах.

Подглиняный водоносный горизонт ограничен в подошве мелами и палеогеновыми глинами. На участке отработки карьера предполагается, что подглиняный горизонт осушен. Также сработан и надглиняный горизонт. Проводимыми ранее гидрогеологическими исследованиями гидравлическая связь между надглиняным и подглиняным горизонтами не установлена.

Наличие канала Северский Донец - Донбасс определило формирование фильтрационных вод, имеющих ограниченное распространение (по результатам ранее проведенных исследований).