Гидрогеохимическая зональность


Гидрогеохимическая зональность во многом обусловлена степенью гидродинамической изолированности структур и литологическими особенностями водовмещающих пород.
В гидрогеологическом разрезе республики выделяется несколько гидрогеохимических зон (табл. 21).
Гидрогеохимическая зона пресных вод (минерализация менее 1 г/дм3) распространена повсеместно на территории республики, в большинстве случаев совпадает с зоной активного водообмена. Для гидрогеологических структур мощность зоны варьирует в различных пределах.
Состав подземных вод гидрохимической зоны в верхней части преимущественно гидрокарбонатный кальциевый. В нижней части нередко встречаются гидрокарбонатные натриевые и смешанные сульфатно-гидрокарбонатные и хлоридно-гидро- карбонатные воды.
Гидрогеохимическая зона солоноватых и соленых вод (135 г/дм3) широко распространена на территории республики, за исключением центральной части Белорусского ГГМ и гидрогеологического района Полесской седловины. Мощность зоны варьирует в широких пределах.
Химический состав подземных вод преимущественно сульфатный, хлоридно-сульфатный и сульфатно-хлоридный. Среди катионов преобладают кальций и магний, в более глубоких горизонтах превалирует натрий.
Гидрогеохимическая зона слабых рассолов (35-150 г/дм3) распространена в пределах Оршанского и Припятского ГГБ. Преобладающий макрокомпонентный состав рассолов - хло- ридный натриевый. Мощность зоны, особенно в Припятском ГГБ, изменяется в широких пределах.

Гидрогеохимическая зональность осадочного чехла
территории Беларуси (Ясовеев, 2002)
Таблица 21

Г идрогеохимическая зона

Г идрогеологическая структура

Белорусский ГГМ

Брестский ГГБ

Оршанский ГГБ

Припятский ГГБ

i

2

3

4

5

Пресных вод, минерализация меньше 1 г/дм3

Солесодержание менее 1 г/дм3 совпадает с зоной активного водообмена; в верхней части зоны вода гидрокарбонатного кальциевого и гидрокарбонатного натриевого состава, в нижней части - гидрокарбонатного натриевого, сульфатно-гидрокарбонатного и хлоридно-гидрокарбонатного состава

Глубина залегания 0-400 м, мощность до 400 м

Глубина залегания до 500 м, мощность до 500 м

Глубина залегания до 150-300 м, мощность до 300 м

Глубина залегания до 200-350 м, мощность до 350 м

Солоноватых и соленых вод,
1-35 г/дм3

Сульфатный, хлоридно-сульфатный и сульфатно-хлоридный состав вод

Распространена на периферии структуры, глубина залегания 400-700 м, мощность 100-300 м

Составляет большую часть разреза структуры, глубина залегания 500-1000 м, мощность до 500 м

Глубина залегания 300500 м, мощность до 200 м

Глубина залегания 200500 м, мощность до 300 м

Слабых рассолов, 35-150 г/дм3

Отсутствует

Отсутствует

Хлоридный натриевый состав

Глубина залегания 4001500 м, мощность до 100 м

Глубина залегания 5001100 м и более, мощность более 1000 м







Гидрогеохимическая зона крепких и весьма крепких рассолов (150-320 г/дм3 и более) развита в пределах Припятского ГГБ, охватывает большую часть разреза девонских и верхнепротерозойских отложений. Мощность зоны нередко достигает 2-3 км. Состав рассолов - хлоридный натриевый, кальциево-натриевый, натриево-кальциевый, магниево-кальциевый и кальциево-магниевый. В составе зоны принято выделять подзоны крепких (150-320 г/дм3) и весьма крепких (более 320 г/дм3) рассолов. Глубина залегания подзон изменяется в широких пределах и определяется глубиной поверхности верхней соленосной толщи и блоковым строением вмещающей структуры рассолоносных комплексов.
Рассмотрим основные закономерности распространения подземных вод наиболее крупных гидрогеологических структур на территории республики: Белорусского ГГМ, Припятского, Оршанского и Брестского ГГБ.
Белорусский гидрогеологический массив
Белорусский ГГМ расположен в центральной и северо-западной части республики. В геоморфологическом отношении северная половина рассматриваемой территории принадлежит Белорусскому Поозерью, южная - Центрально-Белорусским краевым ледниковым возвышенностям и грядам. Север региона окаймляет Полоцкая озерно-ледниковая низина, с краевыми ледниковыми возвышенностями и грядами по периферии. Абсолютные высоты поверхности в основном составляют 120140 м, на водораздельных пространствах увеличиваются до 150-160 м, в пределах краевых ледниковых возвышенностей превышают 200 м.
Отличительной особенностью южной части региона является широкое развитие краевых моренных возвышенностей, чередующихся с волнистыми моренными равнинами и водноледниковыми низинами. В этой области земная поверхность располагается на абсолютных отметках от 175-180 до 223 м.
Гидрографическую сеть Белорусского ГГМ составляют р. Западная Двина, Неман, Вилия. Для рассматриваемой территории характерно широкое развитие озер. В климатическом отношении территория бассейна находится в зоне избыточного увлажнения, где годовое количество осадков (600-700 мм) превышает суммарное испарение (350 мм).
В современном структурном плане рассматриваемый район расположен на северо-западе Русской плиты и принадлежит геологической структуре первого порядка - Белорусской анте- клизе.
Белорусская антеклиза в пределах региона представлена погружающимися по простиранию западным и северо-восточным периклинальными окончаниями, обособляющимися соответственно в Мазурский и Вилейский погребенные выступы.
Центрально-Белорусский массив, наиболее приподнятая часть Белорусской антеклизы, отделен от Вилейского погребенного выступа Воложинским грабеном, который с юго-запада ограничен Налибокским, с северо-востока - Ошмянским разломом. Поверхность фундамента на площади грабена залегает на глубине 200-400 м.
Западный склон Белорусской антеклизы, выделяемый в Прибалтийскую моноклиналь, составляет зону сочленения последней с Балтийской синеклизой. Поверхность фундамента в ее пределах погружается с различным градиентом (3-10 м/км) в северо-западном и северо-северо-западном направлениях. На стыке с Латвийской седловиной кристаллическое ложе залегает на отметке около 650 м.
В геологическом строении ГГМ выделяются два структурных этажа: кристаллический фундамент, сложенный архейсконижнепротерозойскими гнейсами, амфиболитами, габбро, гранитами, гранодиоритами, и осадочный чехол мощностью от 160-900 м, представленный верхнепротерозойскими (венд), палеозойскими (кембрий, ордовик, силур, девон, пермь), мезозойскими (триас, юра, мел) и кайнозойскими (палеоген, неоген, четвертичные) образованиями.
Гидрогеологическая стратификация геологического разреза. Подземные воды в пределах восточного склона Белорусского ГГМ приурочены ко всем (исключая каменноугольный) стратиграфическим горизонтам - от верхнепротерозойского до четвертичного.
Распространение водоносных комплексов, условия питания и разгрузки, минерализация и химический состав подземных вод определяются геологическим строением и геоструктурными особенностями территории.
Моноклинальное залегание дочетвертичных водоносных комплексов обусловливает изменение глубин и, как следствие, различие в напорах и химическом составе подземных вод от области питания к областям погружения и разгрузки.
Литолого-петрографические особенности горных пород осадочного чехла определяют различие их фильтрационных и емкостных свойств. К ним приурочены основные скопления пластовых поровых и трещинно-поровых вод.
Толщи глинистых пород нижнего кембрия и наровского горизонта среднего девона образуют региональные водоупоры, изолирующие ниже залегающие водоносные комплексы.
Отсутствие регионально выдержанных водоупоров в разрезе мезо-кайнозойских отложений обусловливает переливы подземных вод из одного водоносного горизонта в другой.
С выветрелой зоной кристаллических пород фундамента связаны скопления трещинных вод. Обводненность пород фундамента неравномерна и зависит от их трещиноватости.
С погружением фундамента происходит последовательная смена пресных, гидрокарбонатных кальциевых вод (минерализация менее 1 г/дм3) солеными гидрокарбонатно-хлоридными натриевыми и хлоридными натриевыми, а затем рассолами.
В осадочном чехле Белорусского ГГМ выделяется ряд водоносных комплексов: верхнепротерозойский, кембро-силурий- ский городокский горизонт витебско-наровского водоносного комплекса, старооскольско-швентойский, средневерхнеюрский терригенно-карбонатный, нижнемеловой и нижнесеноманский терригенный, верхнемеловой, палеоген-неогеновый, четвертичный.
Гидродинамическая зональность. Гидродинамические особенности Белорусского ГГМ определяются условиями взаимосвязи с дневной поверхностью водоносных комплексов, фильтрационными свойствами пород и расчлененностью современного рельефа.
Инфильтрационный режим захватывает весь гидрогеологический разрез до глубины 900 м. Нижней границей его распространения служит подошва трещиноватых пород кристаллического фундамента.
Зона активного водообмена имеет повсеместное развитие и распространяется на глубину от 100 м в долинах р. Дисна, Западная Двина до 400 м в районе Ошмянской и Минской возвышенностей. В области высоко поднятых склонов Белорусской антеклизы зона активного водообмена распространяется до фундамента.
Питание подземных вод, помимо внешних областей постоянной инфильтрации, осуществляется на водораздельных пространствах крупных речных систем, где происходит частичная их разгрузка, а также на северо-запад к Балтийской синеклизе.
Подземные воды зоны активного водообмена пресные гидрокарбонатные магниево-кальциевые. В нижней части зоны воды нередко имеют хлоридно-гидрокарбонатный кальциевонатриевый состав.
Зона замедленного водообмена включает наиболее погруженные горизонты эйфельских, силурийских, ордовикских, кембрийских и вендских отложений и прослеживается до фундамента.
Общий сток подземных вод направлен от внешней области питания (Белорусской антеклизы) на северо-запад в сторону Балтийской синеклизы.
Распределение подземного стока по площади и по горизонтам неравномерно. В вертикальном разрезе бассейна величина подземного стока количественно уменьшается от верхнедевонских отложений к верхнепротерозойским. Зона замедленного водообмена характеризуется повышенной минерализацией (1-46,5 г/дм3) и разнообразием химического состава подземных вод.
Гидрогеохимическая и гидрогеотермическая зональность. Гидрогеохимическому разрезу рассматриваемой территории свойственна прямая гидрогеохимическая зональность, когда зона пресных вод, находящаяся вверху, сменяется зоной соленых вод и рассолов внизу.
Зона пресных вод (минерализация до 1 г/дм3) распространена повсеместно и пространственно совпадает с зоной активного водообмена. Мощность ее изменяется от 100 до 400 м.
Наибольшие мощности пресных вод достигают 350-400 м. Их состав определяется величиной минерализации. Ультрапресные воды (0,1-0,3 г/дм3) обычно гидрокарбонатные магниево-кальциевые. При минерализации 0,3-0,5 г/дм3 - воды гидрокарбонатные магниево-натриево-кальциевые. Пресные воды с минерализацией 0,5-1 г/дм3 имеют хлоридно-гидрокар- бонатный кальциево-натриевый состав.
Ниже пресных вод располагается зона солоноватых и соленых вод с минерализацией 1-35 г/дм3. Она распространяется на глубину 500-600 м и захватывает в той или иной степени все водоносные комплексы, включая и зону трещиноватости кристаллических пород фундамента.
Мощность зоны возрастает от внешних областей питания в сторону погружения водоносных комплексов на запад и севе- ро-запад от нескольких десятков метров до 400 м. Солоноватые воды имеют пестрый состав. Хлоридно-гидрокарбонатные и гидрокарбонатно-хлоридные натриевые воды с минерализацией 1-2 г/дм3 развиты в верхней части зоны; они являются переходными от гидрокарбонатных кальциевых вод к хлорид- ным натриевым водам. Формируются в терригенных породах вблизи областей инфильтрационного питания при неглубоком залегании водоносных комплексов.
Гидрокарбонатно-сульфатные с различным сочетанием катионов и сульфатные магниево-кальциевые слабосоленые (1-2 г/дм3) воды формируются вверху рассматриваемой гидрогеохимической зоны за счет растворения гипсоносных пород эйфельских отложений.
Хлоридно-сульфатные и сульфатно-хлоридные магниево- кальциево-натриевые, кальциево-натриевые и натриевые воды (до 21 г/дм3) располагаются ниже сульфатных вод и связаны с вендским, кембрийским, ордовикско-силурийским и эйфель- ским водоносными комплексами.
Внизу зоны соленых вод расположены хлоридные натриевые воды различной минерализации.
Зона слабых рассолов (35-46,5 г/дм3) залегает в самой нижней части разреза - в вендском водоносном комплексе и трещиноватых породах кристаллического фундамента. Мощность зоны рассолов возрастает с увеличением глубины залегания фундамента.
В гидрогеологическом разрезе Белорусского ГГМ выделяется только зона холодных вод. Она охватывает все водоносные комплексы и распространяется до фундамента. Наиболее низкие температуры (до 10 °С) характерны для поверхности фундамента и располагаются на юге территории, в областях неглубокого (до 500 м) залегания кристаллических пород. С погружением фундамента на запад и северо-запад температура вод возрастает, не превышая 15 °С (район оз. Нарочь).
Припятский гидрогеологический бассейн
Территория Припятского ГГБ относится к двум геоморфологическим областям - равнинам Предполесья и Белорусского Полесья, сложенным водно-ледниковыми, аллювиальными и эоловыми отложениями.
Равнины Предполесья охватывают северную часть рассматриваемой территории в зоне сочленения Белорусской антекли- зы, Жлобинской седловины и Воронежской антеклизы с При- пятским прогибом. Наибольшие абсолютные отметки поверхности (150-165 м) располагаются на северо-западе и востоке области, постепенно снижаясь в южном направлении и в сторону речных долин. В пределах междуречий они достигают 140-145 м, уменьшаясь к урезам р. Березина и Днепр до 117131 м.
Поверхность Белорусского Полесья наклонена с запада на восток. В этом направлении абсолютные отметки дневной поверхности уменьшаются от 160-145 до 120-110 м.
Гидрографическая сеть представлена р. Днепр с разветвленной системой притоков. Северная и северо-восточные части территории дренируются р. Днепр и системой наиболее крупных ее притоков - р. Березина, Сож, западная и юго-восточная - р. Припять.
Многочисленные озера территории, как правило, мелководные с плоскими, овальной формы котловинами.
Температурный режим характеризуется повышением среднегодовой температуры воздуха от 5,8 на севере (г. Чечерск) до 6,6-6,9 °С на юго-западе и юге (г. Петриков, Комарин). Годовое количество осадков на большей части территории не превышает 550-600 мм.
Территория Припятского ГГБ расположена на юго-востоке республики и пространственно совпадает с крупной грабенообразной депрессией - Припятским прогибом. Припятский прогиб в тектоническом плане состоит из собственно Припятского грабена и его северного плеча - Городокско-Хатецкой ступени и выполнен мощной (до 6200 м) толщей осадочных и осадочновулканогенных образований различной степени метаморфизма, консолидации и своеобразного литологического состава.
По основным структурным поверхностям в Припятском прогибе обособляются три структурно-тектонические зоны - северная, южная и центральная, разделенные Червонослобод- ско-Малодушинским и Буйновичско-Наровлянским субрегиональными разломами.
Осадочный чехол сложен разнообразными по вещественному составу породами верхнего протерозоя, девона, карбона, перми, триаса, юры, палеогена, неогена и четвертичными отложениями.
Гидрогеологическая стратификация геологического разреза. В разрезе осадочных образований Припятского ГГБ выделены водоносные комплексы подсолевых (объединяющих образования верхнего протерозоя, терригенную и карбонатную толщи среднего и верхнего девона), межсолевых, внутрисолевых песчано-глинистых и карбонатных пород верхней соленосной толщи, надсолевых девонских, каменноугольных, верхнепермско-нижнетриасовых, юрских, меловых, неогенпалеогеновых и четвертичных отложений. Водоносные комплексы разделены тремя региональными водоупорами, представленными нижней и верхней соленосными толщами, а также глинистой толщей средней юры.
Пресные воды связаны с четвертичными, неоген-палеоге- новыми, меловыми, верхнеюрскими, а на западе бассейна - с верхнепротерозойскими отложениями и породами фундамента. Мощность зоны пресных вод 200-300 м.
К трещиноватой зоне кристаллического фундамента, верхнепротерозойским, карбонатно-терригенным девонским, каменноугольным, пермским, триасовым и частично юрским отложениям приурочены соленые воды и рассолы.
Гидродинамическая зональность. По современным представлениям, в разрезе Припятского ГГБ по активизации гидравлической связи между водоносными горизонтами и поверхностью выделяются три гидрогеологических этажа: верхний, средний и нижний.
Верхний гидрогеологический этаж объединяет четвертичные, неоген-палеогеновые, меловые и верхнеюрские отложения. От среднего гидрогеологического этажа он отделяется глинами батского яруса средней юры, представляющими в пределах большей части бассейна водоупор.
Гидродинамический режим верхнего гидрогеологического этажа инфильтрационный. Область питания расположена в пределах Украинского кристаллического щита, Белорусской антеклизы и Полесской седловины, а для меловых и палеогенчетвертичных горизонтов, кроме того, на территории самого бассейна. Местная разгрузка вод связана с долиной р. Припять и ее притоков. Региональная разгрузка осуществляется на юговостоке бассейна в долину р. Днепр и Днепровско-Донецкую впадину.
На участках литологического замещения глинистых пород водоупора песчаными вследствие проявления соляно-купольной и разломной тектоники образуются гидрогеологические окна, через которые происходит разгрузка соленых вод и рассолов водоносных комплексов нижних гидрогеологических этажей, проявляющаяся в гидрогеохимических аномалиях, наблюдаемых в водоносных комплексах верхнего гидрогеологического этажа. Так, в Речицком районе из верхнемеловых отложений были получены хлоридные натриевые воды с минерализацией 8,0 г/дм3.
Средний гидрогеологический этаж охватывает отложения средней юры (ниже отложений батского яруса), триаса, перми, карбона и надсолевого девона, сложенные преимущественно песчано-глинистыми породами. Этаж включает обычно напорные воды, большей части которых свойственны условия затрудненного водообмена. Непосредственную связь с дневной поверхностью имеет лишь надсолевой девонский комплекс на северо-западе бассейна, где водоупорный горизонт батских глин выклинивается.
Нижний гидрогеологический этаж включает водоносные комплексы подсолевых, межсолевых карбонатных и терриген- ных отложений, а также водоупорные нижнюю и верхнюю соленосные толщи. Для него характерно отсутствие современных внешних и внутренних областей питания водоносных комплексов, латерального перемещения рассолов, влияние возрожденных рассолов на седиментогенные воды.
Гидрогеохимическая и гидрогеотермическая зональность. В разрезе Припятского ГГБ выделяются гидрогеохимические зоны пресных вод (минерализация до 1 г/дм3), солоноватых и соленых (1-35 г/дм3), слабых рассолов (35-150 г/дм3), крепких и весьма крепких рассолов (150-350 г/дм3 и более).
Зона пресных вод мощностью 230-300 м имеет повсеместное распространение. На большей части бассейна пресные воды зоны приурочены к четвертичным, неогеновым, палеогеновым, меловым, верхнеюрским и верхнепротерозойским отложениям. В западной краевой части бассейна в пределах Ми- кашевичско-Житковичского выступа нижняя граница зоны прослеживается в породах фундамента до глубины 210-216 м.
По химическому составу пресные воды преимущественно гидрокарбонатные кальциевые в верхней части зоны и гидрокарбонатные натриевые в ее нижних горизонтах.
В центральной части бассейна, на отдельных площадях в составе пресных вод возрастает содержание хлоридов натрия, химический состав воды изменяется на хлоридно-гидро- карбонатный. Такое засоление горизонтов зоны пресных вод, по-видимому, связано с очагами вертикальной разгрузки минерализованных хлоридных натриевых вод и слабой промыто- стью пород.
Зона солоноватых и соленых вод распространена широко, за исключением отдельных участков, где глубина залегания подошвы верхнего водоупора, отделяющего зону пресных вод от соленых, превышает 500 м. Мощность зоны различна и охватывает в основном отложения нижнего триаса, перми, карбона и надсолевого девона, в краевой северо-восточной части бассейна отложения верхнего и среднего девона, а также трещиноватые породы фундамента.
На северо-западе и западе мощность зоны составляет 150 м. В центральной и восточной частях бассейна она значительно сокращается (до 70-100 м), а в прибортовых частях увеличивается до 300 м.
Воды зоны подразделяются на подзоны с минерализацией до 2; 2-5; 5-10; 10-35 г/дм3.
В целом для зоны воды характеризуются хлоридно-гидро- карбонатным, гидрокарбонатно-хлоридным натриевым, хло- ридным натриевым, хлоридно-сульфатным с различным соотношением катионов (причем в большинстве случаев сохраняется магниево-кальциево-натриевый состав), сульфатно-хло- ридным кальциево-натриевым, иногда магниево-натриевым составом.
Зона слабых рассолов распространена повсеместно в среднем гидрогеологическом этаже и в нижнем, главным образом в краевых частях. Глубина залегания рассолов изменяется в зависимости от структурного плана поверхности верхней девонской соленосной толщи от 400 м на северо-западе до 800 м на северо-востоке. В межкупольных погружениях слабые рассолы распространены в основном в каменноугольных и надсо- левых девонских отложениях до глубины 1000-1100 м.
Мощность зоны слабых рассолов увеличивается с погружением кровли верхней соленосной толщи с запада на восток от 70-100 м до 600-900 м. В районах интенсивного проявления соляной тектоники мощность подзоны весьма неустойчива и варьирует от 100-150 м на куполах до 450-600 м в межкупольных опусканиях. Рассолы обладают хлоридным натриевым составом.
Зона крепких и весьма крепких рассолов подразделяется на подзоны крепких рассолов и весьма крепких рассолов. Первая распространена, главным образом, в нижних горизонтах над- солевого девонского водного комплекса. Она также прослеживается в отложениях перми и карбона, заполняющих межкупольные депрессии. Нижняя граница подзоны в среднем гидрогеологическом этаже определяется глубиной залегания поверхности верхней соленосной толщи.
В краевых частях бассейна подзона крепких рассолов распространяется на глубину 2100-2400 м, охватывая частично или всю мощность до фундамента породы межсолевого и подсолевого девонских водоносных комплексов.
В водоносных комплексах нижнего гидрогеологического этажа мощность описываемой подзоны находится в зависимости от глубины залегания и структурного плана поверхности фундамента и колеблется от 400 до 1200 м.
Глубина залегания подзоны весьма крепких рассолов в связи с пликативно-блоковым строением рассолоносных комплексов изменяется в широких пределах от 2800-4300 м. В силу этого обстоятельства мощность колеблется от 400 до 800 м, причем большие ее значения характерны для краевых частей бассейна.
Наибольшей мощности (до 1300-1500 м и более) подзона достигает в северной части Припятского ГГБ.
Основная масса рассолов этой подзоны обладает хлорид- ным натриево-кальциевым составом. Иногда среди них, в зонах региональных разломов, развиты хлоридные магниево-кальциевые рассолы. При общем солесодержании, превышающем 410 г/дм3, состав рассолов становится хлоридным кальциевым. Как правило, они приурочены к нижней части гидрогеологического разреза.
Отличительной особенностью весьма крепких рассолов является наличие в их составе биологически активных элементов, в частности брома, в количествах, при которых они признаются минеральными, т.е. бромными хлоридными натриевокальциевыми. Кроме того, в рассолах присутствуют йод, стронций, железо, марганец и ряд других микроэлементов.
Современный гидротермический режим Припятского ГГБ определяется его геологическим строением и характеризуется резкими различиями в абсолютных значениях температур, геотермических градиентов и тепловых потоков в пределах отдельных структурно-тектонических зон. Средние температуры кровли и подошвы для различных водоносных комплексов Припятского прогиба оцениваются следующими значениями: для пермско-триасового - 14,4-16,9 °С, надсолевого девонского и каменноугольного - 16,5-27,7 °С, межсолевого - 45,6 °С, подсолевого - 54,8-57,6 °С. Относительно высокие температуры свойственны северной зоне, низкие - южной. Выделяется несколько гидрогеотермических зон в соответствии с классификацией вод по температуре: холодных вод с температурой менее 20 °С; теплых вод с температурой 20-35 °С, горячих вод с температурой 35-50 °С, очень горячих вод с температурой 50-70 °С, весьма горячих вод с температурой 70-100 °С, сверхгорячих (перегретых) вод с температурой более 100 °С.
Зона холодных вод с температурой до 20 °С развита в верхних горизонтах осадочного чехла в мезо-кайнозойских, девонских и верхнепротерозойских отложениях. Мощность ее обусловлена глубиной залегания фундамента, верхней соленосной толщи и инфильтрацией вод в периферийных частях бассейна. В северной части бассейна мощность зоны холодных вод изменяется от 400 до 800 м, в центральной колеблется в пределах 600-800 м, в южной увеличивается до 1100 м.
Зона теплых вод с температурой 20-35 °С в центральных районах охватывает образования от пермско-нижнетриасового до среднедевонского возраста, а в краевых приподнятых частях - и верхнепротерозойские отложения. Мощность зоны теплых вод изменяется от 500-700 до 1000-1300 м.
Зона слабогорячих вод с температурой 35-50 °С залегает на глубине от 950 до 2300 м в пермских, надсолевых и верхнесолевых девонских отложениях. В западных и восточных районах, где наблюдается неглубокое залегание фундамента, мощность геотермической зоны составляет 500 м, по мере погружения фундамента она увеличивается до 1200-1600 м.
Зона очень горячих вод с температурой 50-70 °С развита в центральных районах Припятского ГГБ. Верхняя граница зоны в северных районах проходит в породах верхнесолевых отложений на глубине 1500 м и опускается в нижнесолевые отложения до 3600 м на юге территории. Мощность ее колеблется от 200 до 1500 м.
Зона весьма горячих вод с температурой 70-100 °С приурочена к наиболее погруженным горизонтам осадочных отложений. Нижняя граница ее проходит в породах подсолевого девона и верхнего протерозоя на глубине более 5000 м. Мощность зоны в северных районах достигает 1500 м, уменьшаясь в центральных и южных до 800 м.
Зона перегретых вод с температурой более 100 °С приурочена к северной и центральной тектоническим зонам в депрессиях, где глубина залегания поверхности кристаллического фундамента достигает максимальных величин. Верхняя граница зоны проходит предположительно на глубинах 5100-5200 м. Мощность перегретых вод в пределах осадочного чехла изменяется от 300 до 750 м.

Оршанский ГГБ занимает центральную и северо-восточную части Беларуси. Территория принадлежит трем геоморфологическим областям: Белорусскому Поозерью, Центральнобелорусским возвышенностям и грядам, равнинам и низинам Предполесья.
Характерной особенностью Поозерья, занимающего северную часть бассейна, является широкое развитие пологоволнистых равнин и озерно-ледниковых низин. Абсолютные высоты поверхности варьируют от 140 до 180-200 м, к долинам рек снижаются до 125 м.
Своеобразие рельефа центральной, наиболее высокой части территории определяется развитием, преимущественно в западной половине, крупнохолмистых ледниковых возвышенностей (Минская, Лукомльская, Оршанская), приподнятых над уровнем моря на 300-320 м, в среднем составляя 200 м.
Равнины Предполесья, охватывающие южную часть Оршанского ГГБ, характеризуются слабохолмистой поверхностью с абсолютными высотами 155-200 м.
Гидрографическая сеть представлена р. Западная Двина в северной части района и р. Днепр, которая дренирует южную часть территории бассейна.
По климатическим условиям артезианский бассейн находится в зоне сильного увлажнения. Среднее количество осадков в год - 500-650 мм. Среднегодовая температура воздуха уменьшается с юго-запада на северо-восток от +6,6 до +5,0 °С.
Территория Оршанского ГГБ расположена в области сочленения ряда крупных геологических структур Русской плиты. Она включает одноименную впадину, занимающую центральную ее часть, которая граничит с Белорусской и Воронежской антеклизами, Латвийской и Жлобинской седловинами.
Оршанская впадина в своих границах (площадь 300 х 200 км) имеет изометрическую, вытянутую на юго-запад форму. В пределах впадины на поверхности фундамента выделяются Витебская и Могилевская мульды, Центрально-Оршанский горст, ограниченный Оршанским и Смоленским разломами и отделяющий мульды, а также Червенский структурный залив. Абсолютные отметки поверхности фундамента постепенно погружаются от окраин (-800 м) к центральной части (-1600 м).
В современной структуре Оршанской впадины выделяются два структурных этажа: кристаллический фундамент архей-

ско-среднепротерозойского возраста (гнейсы, граниты, диориты и др.) и осадочный чехол, сложенный верхнепротерозойскими, девонскими, юрскими, меловыми, неоген-палеогено- выми и четвертичными образованиями мощностью до 1800 м.
Гидрогеологическая стратификация геологического разреза. В породах кристаллического фундамента Оршанского ГГБ воды формируются в зоне выветривания, образуя горизонт трещинных вод. Основные водоносные комплексы ГГБ, получившие широкое распространение, образованы хорошо проницаемыми песчаниками и карбонатными породами верхнего протерозоя, среднего и верхнего девона, а также четвертичными отложениями. Подчиненное значение имеют водоносные комплексы, связанные с юрскими, меловыми и палео- ген-неогеновыми отложениями, известные в южных и юговосточных районах данной территории.
Водоупорные толщи, сложенные слабопроницаемыми глинистыми и алевролитовыми породами, не имеют повсеместного распространения. Значительная изолирующая роль их проявляется в наиболее погруженных центральных частях бассейна, где они характеризуются большей мощностью и выдержанностью литологического состава. На западе, в периферийных частях бассейна, слабопроницаемые алеврито-глинистые породы часто выклиниваются или литологически замещаются песчаными образованиями, что способствует развитию гидравлической связи между водоносными комплексами и глубокому проникновению инфильтрационных вод в области пи тания.
В пределах осадочного чехла Оршанского ГГБ выделяются: рифейский и вендский водоносные горизонты верхнего протерозоя, городокский горизонт витебско-наровского водоносного комплекса эйфельского яруса средней юры, старооскольско- швейтойский водоносный комплекс, франский карбонатный комплекс, подземные воды меловых отложений, водоносные горизонты и комплексы четвертичных отложений и три разделяющие водоупорные толщи - котлинская, наровская (верхний протерозой) и юрская. Среди выделенных водоупорных толщ стратиграфически выдержана и регионально распространена, хотя и неповсеместно, наровская. Две другие, с непостоянными контурами распространения, имеют местное значение.
Гидродинамическая зональность. Гидродинамическая зональность подземных вод Оршанского ГГБ находится в тесной связи с историей геологического развития этой структуры, когда на отдельных тектонических этапах развития происходила перестройка структурного плана, приводящая в итоге к изменению гидрогеологических условий.
Для большей (300 м) части гидрогеологического разреза бассейна характерен инфильтрационный режим. В разрезе Оршанского ГГБ установлены три гидродинамические зоны: активного водообмена, затрудненного водообмена и застойного водного режима.
Зона активного водообмена охватывает все водоносные комплексы, залегающие выше наровского регионального водоупора. На юго-западе, в пределах склонов Белорусской анте- клизы, в нее входят эйфельская, верхняя часть вендского и ри- фейского (в пределах Бобруйского погребенного выступа) водоносных комплексов.
Инфильтрационное питание подземных вод в бассейне среднего течения р. Западная Двина (г. Витебск, Полоцк) составляет 3,2 л/(с • км2). Средний многолетний слой подземного стока изменяется от 72-84 мм в северных до 105 мм в южных районах Оршанского ГГБ.
Мощность зоны активного водообмена контролируется глубиной эрозионного вреза современных и древних речных долин. Она составляет 400 м в пределах юго-западной окраины бассейна, где отсутствуют региональные водоупоры, и 150— 300 м на остальной территории.
Практически повсеместное распространение получила зона затрудненного водообмена, охватывающая среднюю часть гидрогеологического разреза от подошвы наровских глин до глубины примерно 800—1000 м. Являясь переходной зоной, она еще сохраняет в верхней части признаки затухающего инфиль- трационного режима, а нижняя ее часть приобретает черты, характерные для зоны весьма замедленного водообмена.
Среднегодовые модули глубокого инфильтрационного питания на севере территории в бассейне р. Западная Двина (г. Витебск, Полоцк) определяются величиной 0,1 л/(с • км2), в бассейне р. Днепр (г. Орша) увеличиваются до 0,9 л/(с • км2).
Подземный сток регионально направлен от областей устойчивого инфильтрационного питания на северо-восток, к центральным частям Московской синеклизы и в сторону Жлобин- ской седловины. Значимая вертикальная разгрузка его происходит на участках глубоких эрозионных врезов долины р. Западная Двина и ее притоков (г. Полоцк, Новополоцк, Чашники), где наблюдаются гидрогеохимические аномалии.
Зона застойного водного режима выделяется во внутренней наиболее погруженной (1000-1300 м) области Оршанского ГГБ, где она охватывает отложения рифейского водоносного горизонта.
Гидрогеохимическая и гидрогеотермальная зональность. В разрезе Оршанского ГГБ выделяются три гидрогеохимические зоны: пресных вод (минерализация до 1 г/дм3), солоноватых и соленых вод - 1-35 г/дм3, слабых рассолов - 35150 г/дм3.
Зона пресных вод развита повсеместно и охватывает верхнюю часть разреза, находящегося в зоне активного водообмена. Наибольшая мощность зоны пресных вод (до 350-400 м) установлена в областях питания на склонах Белорусской и Воронежской антеклиз. На остальной территории она составляет 250-300 м. На площадях развития гипсоносных пород мощность зоны пресных вод колеблется от 100 до 200 м.
Преимущественным распространением пользуются пресные (0,1-0,4 г/дм3) гидрокарбонатные магниево-кальциевые воды. Также отмечаются гидрогеохимические аномалии, представляющие очаги разгрузки напорных минерализованных вод глубоких горизонтов, что приводит к формированию хлорид- но-гидрокарбонатных, сульфатно-хлоридных кальциево-натриевых и хлоридных натриевых вод с минерализацией 0,8 г/дм3.
Зона солоноватых и соленых вод распространена в западной части рассматриваемой территории в виде полосы (шириной 60-120 км), протягивающейся меридианально Оршанскому ГГБ. Верхняя граница зоны опускается до глубины 600 м, захватывая среднедевонские и верхнепротерозойские отложения, а на юго-западе бассейна и трещиноватые породы фундамента.
К этой зоне приурочены разнообразные по составу и минерализации воды сульфатного и хлоридного типов.
Среди сульфатных вод малой минерализации (1,7-3,7 г/дм3) наиболее распространенными являются сульфатные магниевокальциевые и натриево-магниево-кальциевые воды, получившие развитие в центральной части бассейна ниже глубины 100-350 м.
Небольшую часть разреза (до 50 м) зоны занимают хлорид- но-сульфатные кальциево-натриевые, магниево-кальциево-натриевые и натриевые воды, залегающие под сульфатными, а в местах их отсутствия - непосредственно под пресными водами.
Значительно шире, в пределах зоны соленых вод, распространены сульфатно-хлоридные магниево-кальциево-натриевые, кальциево-натриевые и натриевые воды с минерализацией от 3,1 до 15,1 г/дм3.
Достаточно широкое распространение получили хлорид- ные натриевые, реже кальциево-натриевые воды, мощность которых колеблется от 100 до 250 м. Минерализация их в зависимости от структурного положения водовмещающих отложений колеблется в широких пределах - от 1,8 до 34 г/дм3.
Зона слабых рассолов охватывает самую нижнюю часть разреза - вендский и рифейский водоносные горизонты, а также породы кристаллического фундамента. Отсутствует она в юго-западной части рассматриваемой территории в пределах приподнятых склонов Белорусской антеклизы - Приоршан- ской моноклинали и Бобруйского погребенного выступа.
Мощность рассолоносных пород в периферийных частях бассейна составляет 200 м, в наиболее погруженных частях Оршанской впадины - Витебской и Могилевской мульдах - достигает максимальных значений (1000-1200 км). Минерализация рассолов изменяется от 36,6 (г. Лепель) до 151,8 г/дм3 (г. Орша). Состав рассолов, как правило, хлоридный натриевый и лишь в единичных случаях среди них встречаются хлорид- ные магниевые. В рассолах присутствуют бром (88-295 мг/дм3), йод (0,6-1,8 мг/дм3), стронций (26-64 мг/дм3) и другие компоненты.
Гидротермические закономерности Оршанского ГГБ определяются структурными особенностями фундамента и осадочного чехла, литологией пород и гидрогеологическими условиями.
В пределах Оршанского ГГБ выделяются две гидротермические зоны: зона холодных вод с температурой менее 20 °С и зона теплых вод с температурой 20-35 °С.
Зона холодных вод распространена в верхней части разреза до глубины 750-1200 м. На северо-западе бассейна она охватывает всю осадочную толщу до фундамента, в центральной и северо-восточной частях нижняя ее граница прослеживается в вендском водоносном горизонте.
Развитие мощной зоны холодных вод на западе бассейна связано с постоянным подтоком холодных вод из внешней области питания.
Зона теплых вод распространена в центральном и северовосточном районах данной территории, главным образом в глубоко погруженных отложениях рифейского водоносного горизонта и породах кристаллического фундамента.
Брестский гидрогеологический бассейн
Брестский ГГБ пространственно совпадает с Подлясско- Брестской впадиной и занимает юго-западную часть территории Беларуси.
В геоморфологическом отношении центральная часть территории принадлежит к области равнин и низин Предполесья, образующих переходную орографическую ступень между возвышенностями западной Беларуси на севере бассейна и Полесской низменностью на юге.
Северная часть бассейна характеризуется денудационным грядово-холмистым рельефом с пологими и расчлененными равнинами, распространены краевые ледниковые возвышенности. К югу от этой области в переходной зоне широко распространены зандровые равнины, ограничивающие возвышенности. Еще южнее простирается Полесская низменность - область широкого развития сильно заболоченных аллювиальных и озерно-аллювиальных равнин. Только в междуречье р. Ясельда и Пина монотонность и однообразие поверхности равнин нарушаются повышенными участками краевых ледниковых образований водно-ледниковой равнины Загородье. Абсолютные отметки земной поверхности достигают 175 м.
Наиболее высокие абсолютные отметки 200-220 м, иногда 250 м, находятся в северных районах бассейна и до 190195 м - в западных. На низинных равнинах абсолютные высоты поверхности колеблются в пределах 140-160 м. Самые низкие абсолютные отметки (105-125 м) приурочены к урезам воды в реках.
Гидрографическая сеть на западе бассейна представлена р. Западный Буг, на севере - р. Неман, в центральной и восточной частях бассейна - р. Припять. Наиболее крупные озера - Выгоновское, Бобровичское, Черное, Споровское, Ореховское.
Годовое количество осадков составляет 540-645 мм. Среднегодовая температура воздуха +7,4 °С.
Значительную часть Брестского ГГБ занимает Подлясско- Брестская впадина, вытянутая в субширотном направлении. На севере она отделена Свислочским разломом от Белорусской ан- теклизы, на юге - Северо-Ратновским разломом от Луковско- Ратновского горста. Общее погружение поверхности фундамента наблюдается с востока на запад от 600 до 1600 м и более.
Восточная часть бассейна принадлежит Полесской седловине, разделяющей Подлясско-Брестскую впадину и Припят- ский прогиб. Глубина залегания фундамента в осевой части седловины составляет 300 м, к западу увеличивается до 500 м.
В геологическом разрезе Брестского ГГБ выделяются два стуктурных этажа. Нижний кристаллический фундамент архейско-нижнепротерозойского возраста представлен биотито- выми гнейсами, амфиболитами, гранитами, гранодиоритами и габбро-норитами. Верхний - осадочный чехол - сложен отложениями верхнего протерозоя (рифей, венд), кембрия, ордовика, силура, девона, перми, триаса, юры, мела, палеогена, неогена и четвертичными общей мощностью более 1600 м.
Гидрогеологическая стратификация геологического разреза. Геологический разрез Брестского ГГБ представлен отложениями всех геологических систем разнообразного литологического состава и различной мощности. Среди доминирующих осадочных пород широко распространены эффузивные (базальты, дациты, липариты) и вулканические туфы, образующие слабопроницаемую толщу.
В целом для разреза характерно преобладание терригенных образований в нижней его половине и карбонатных (исключая кайнозой) - в верхней.
Блоковое залегание водоносных горизонтов в наиболее погруженной юго-западной части бассейна обусловливает значительное колебание глубин, что в свою очередь приводит к изменению напоров, химического состава вод, установлению гидравлической взаимосвязи между горизонтами.
Характерной особенностью осадочного чехла бассейна является хорошая промытость (выщелоченность) пород. В континентальный период развития гидрогеологической структуры имели место многократные инфильтрационные этапы, которые обеспечивали глубокое проникновение древних инфильтраци- онных вод и формирование современной мощной (более 1000 м) зоны пресных вод.
Подземные воды пород фундамента связаны с зоной выветривания. Ее мощность составляет 40 м. Воды преимущественно пресные, гидрокарбонатного кальциевого состава. С тектоническими нарушениями фундамента связаны термальные источники.
В осадочном чехле Брестского ГГБ выделяются: рифейский и вендский водоносные горизонты, водоносный комплекс кем- бро-силурийских отложений, водоносный комплекс пермскотриасовых отложений, подземные воды юрских отложений, подземные воды меловых отложений, палеоген-неогеновый водоносный комплекс и водоносные горизонты и комплексы четвертичных отложений. Роль разделяющих водоупорных толщ выполняют вендские вулканогенные породы и нижнекембрийские глины.
Гидродинамическая зональность. Современные гидродинамические условия Брестского ГГБ формировались в процессе неоднократных и длительных перерывов в осадконакоплении и сопутствующих им инфильтрационных этапов.
Инфильтрационный режим подземных вод захватывает гидрогеологический разрез на всю его мощность.
Важным фактором, наряду с другими, определяющим особенности региональной гидродинамики бассейна, является близость внешних областей питания, Белорусской антеклизы (на севере), Луковско-Ратновского горста (на юге), Полесской седловины (на востоке), оказывающих решающее влияние на направленность подземного стока.
Движение подземных вод в рифейском водоносном горизонте направлено от склонов Белорусской антеклизы и Луков- ско-Ратновского горста к центру, в область локальной разгрузки (р. Ясельда, оз. Черное, Белое).
Заметная разгрузка подземных вод наблюдается в долинах р. Западный Буг, Мухавец и др., что также указывает на движение подземных вод от областей инфильтрационного питания к западной части бассейна.
Величина среднегодового модуля подземного стока увеличивается с юга на север от 0,75 до 3 л/(с • км2).
Гидрогеохимическая и гидрогеотермическая зональность. В гидрогеохимическом разрезе Брестского ГГБ выделяются две зоны: пресных вод (минерализация до 1 г/дм3) и солоноватых и соленых вод - 1-35 г/дм3.
Зона пресных вод развита широко, глубина ее развития зависит от гипсометрического положения и соотношения различных частей водоносных комплексов. Максимальная мощность пресных вод характерна для центральной части бассейна, где достигает 1000 м. В краевой восточной части на западном склоне Полесской седловины подошва ее достигает поверхности фундамента и прослеживается на глубину 170— 200 м.
На юге территории, в пределах Луковско-Ратновского горста, где сплошное залегание пород нижних (до юры) водоносных комплексов нарушено разломной тектоникой и имеет место их блоковое строение, мощность зоны пресных вод изменчива и на отдельных блоках составляет 485 м.
На северо-востоке бассейна в области приподнятой поверхности фундамента - Ивацевичского погребенного выступа - мощность зоны пресных вод сокращается до 160 м, нижняя граница ее прослеживается в вендском водоносном горизонте.
В химическом составе пресных вод в зависимости от минерализации выделяются гидрокарбонатные кальциевые и магниево-кальциевые (до 0,3 г/дм3), гидрокарбонатные натриевокальциевые и кальциево-натриевые (0,3-0,5 г/дм3) и хлоридно- гидрокарбонатные натриево-кальциевые и кальциево-натриевые (0,5-1 г/дм3). Площади их распространения и взаимные переходы от одного гидрогеохимического типа к другому определяются составом и фильтрационными свойствами пород, геоструктурными особенностями водоносных комплексов, степенью их изоляции и дренирования. Наиболее широкое развитие имеют гидрокарбонатные кальциевые и магниево-кальциевые воды.
Зона солоноватых и соленых вод распространена преимущественно в рифейском и вендском водоносных горизонтах, кембро-ордовикско-силурийском водоносном комплексе. Наибольшая ее мощность (до 800 м) характерна для внутренней наиболее погруженной части бассейна. К бортам она сокращается до 500-600 м. В пределах Луковско-Ратновского горста мощность зоны изменяется от 180 до 300 м.
Воды зоны имеют гидрокарбонатно-хлоридный натриевый (1-2 г/дм3) и хлоридный натриевый (2-34 г/дм3) состав.
Характерными особенностями современного геотермического режима Брестского ГГБ являются относительно низкие температуры на кровле кристаллического фундамента и значительные различия в абсолютных значениях температур и тепловых потоков в пределах периферической и внутренней его областей. В пределах Брестского ГГБ выделяются три гидрогеотермические зоны - холодных (до 20 °С), теплых (20-35 °С) и горячих (35-42 °С) вод.
Зона холодных вод распространена до глубины 800-1000 м, в отложениях мезо-кайнозоя, палеозоя и венда. В окраинных частях бассейна она захватывает породы рифея и фундамента.
Зона теплых вод ограничена в площадном распространении и развита на западе бассейна. Подошва ее залегает на глубине 1200-1300 м в отложениях венда.
Зона горячих вод приурочена к глубокозалегающим отложениям вендского комплекса и тяготеет к крайней западной части. Мощность зоны составляет 400 м
<< | >>
Источник: Ю.А. Гледко. Гидрогеология. 2012

Еще по теме Гидрогеохимическая зональность:

  1. Зональность морского берега
  2. КЛИМАТИЧЕСКАЯ ЗОНАЛЬНОСТЬ
  3. КЛИМАТИЧЕСКАЯ ЗОНАЛЬНОСТЬ
  4. климатическая ЗОНАЛЬНОСТЬ
  5. Зонально-климатические типы карста
  6. УЧЕТ ЗОНАЛЬНЫХ ОСОБЕННОСТЕЙ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ СЕТИ ДОРОГ
  7. Ю.А. Гледко. Гидрогеология, 2012
  8. Карпаты
  9. Эллиниды
  10. Северо-Американские Кордильеры
  11. Глава 22 РЕЛЬЕФ — ВАЖНЕЙШИЙ ФАКТОРДИФФЕРЕНЦИАЦИИ ПРИРОДНО-ТЕРРИТОРИАЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ (ПТК)
  12. 3.3. Зонирование земель поселений
  13. Мерзлотные формы рельефа
  14. Уральская позднепалеозойская складчато-покровная система
  15. 11. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ И КЛИМАТ НИЖНЕГО ПАЛЕОЗОЯ
  16. Японская островная дуга и впадины Японского и Восточно-Китайского морей
  17. Температура, распространение и численность организмов
  18. Глава 18 РЕЛЬЕФООБРАЗУЮЩАЯДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ВЕТРА.ФОРМЫ РЕЛЬЕФА АРИДНЫХ СТРАН
  19. БИОЛОГИЧЕСКИЕ ЗОНЫ МОРЯ
  20. КЛИМАТ И ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ ДОКЕМБРИЯ