Гидрогеологические условия Республики Беларусь и их влияние на формирование подземных вод

Из пород кристаллического фундамента широко распространены метаморфические породы (гнейс, сланцы, кварциты, амфиболиты). Залегание их часто нарушается интрузиями кислого состава. (ПРИЛОЖЕНИЕ 4)

В составе кристаллического фундамента страны выделяются следующие три серии горных пород архейского и нижнепротерозойского возраста: 1)Щучинская серия – наиболее древняя (около 2, 6 млрд. лет). Сложена гнейсами и амфиболитами, прерывающимися многочисленными интрузиями гранитов и других пород. 2)Околовская серия – (около 2 млрд. лет) и образована гнейсами, амфиболитами, железистыми кварцитами с интрузиями габбро и диабазов. В целом эта серия относится к верхнему архею.3) Житковичская серия датируется возрастом примерно 1,6 – 1, 7 млрд. лет и представлена сланцами, кварцитами и другими горными породами.

              Породы верхнего протерозоя образуют рифейский и вендский комплексы. (90 % территории Беларуси);  мощность до  3 000 м. Рифейский комплекс состоит из бобруйской, шеровичской и белорусской серий

Вендский комплек включает в себя вильчанскую, волынскую и валдайскую серии. Вильчанская серия образована около 650-620 млн. лет назад и широко распространена на юго-востоке, востоке и центральной частях Беларуси. Волынская серия характерна для большей части территории Беларуси и сложена главным образом базальтами и туфами, а также красноцветными песчаниками небольшой мощности – до 20-30 м. Валдайская серия распространена главным образом на севере Беларуси. Она имеет мощность около 350 м и сложена песчаниками, глинами, алевритами с остатками водорослей и одноклеточных организмов.

Обобщенный стратиграфический разрез верхнего протерозоя обнаруживает различные условия накопления осадков, в том числе вулканизм и покровное оледенение.

Отложения палеозоя неравномерно распространены по территории Беларуси. Кембрийские отложения встречаются в пределах Подлясско-Брестской впадины и западного склона Белорусской антиклизы и представлены глинами, алевритами, песчаниками мощностью от 120 м (Белорусская антиклиза) до 400 м (Подлясско-Брестская впадина). В толщах кембрия обнаруживаются остатки брахиоподов и других примитивных организмов.

Ордовикские отложения имеются в пределах Подляско-Брестской впадины и Балтийской синеклизы. На юго-западе эта система сложена кварцево-глауконитовыми песчаниками, известняками, мергелем и содержит следы брахиоподов, кораллов, мшанок и иглокожих. Ее мощность составляет не более 40 м. В пределах Балтийской синеклизы мощность ордовика достигает 150 м и включает в себя кварцевые песчаники, фосфориты, мергель, глинистые известняки.

Силурийские отложения распространены в тех же районах, что и ордовинские (Подлясско-Брестская впадина, Балтийская синеклиза). Их мощность в пределах Подлесско-Брестской впадины достигает 630 м, а в Балтийской синеклизе – составляет всего 70 м. Сложена в основном глинами, мергелями и известняками. В Подлясско-Брестской впадине эти породы часто являются битуминозными, то есть содержат признаки нефти. Характерны остатки фауны беспозвоночных.

Девонские отложения охватывают около 80% территории Беларуси. Мощность до  3,5 – 4 км.

Каменноугольные отложения (мощность до 1000 м) развиты в основном в пределах Припятского и Днепровско-Донецкого прогибов, а также Волынской моноклинали. В Припятском прогибе мощность каменноугольных отложений весьма неодинакова. В депрессиях она несколько больше, а в пределах соляных куполов резко сокращается до полного исчезновения.

Пермские отложения имеются в Припятском и Днепровско-Донецком прогибах, Подлясско-Брестской впадине, а также на северо-западном склоне Белорусской антиклизы. В основании геологического разреза выявляются конгломераты, выше по разрезу находятся красные песчано-глинистые породы. Для верхних отделов перми типичны пески, песчаники, аолитовые известняки, а также прослойки гипса, ангидрита и барита. 

На территории страны известны и хорошо представлены отложения всех трех систем мезозойской группы: триасовой, юрской и меловой.

Триасовые отложения распространены в Припятском прогибе и частично в Подляско-Брестской впадине. В Припятском прогибе они отличаются большой мощностью и полнотой разреза. Юрские отложения широко представлены на востоке, небольшой участок  на северо-западе страны. Отложения юры представлены только средним и верхним отделами. Меловые отложения имеют наибольшее распространение по сравнению с отложениями других систем мезозоя. В долине р. Сож они выходят на дневную поверхность. Лучше всего выражены в южных районах Беларуси, где они образованы глауконит кварцевыми песчаниками, темно-серыми и черными глинами, кварцевыми песками с остатками растений.

              Специфические особенности кайнозойской эры на территории РБ. В палеогене существовал последний на территории страны морской бассейн. В неогене накопление осадков происходило в континентальных условиях, а в антропогене происходили неоднократные материковые оледенения.

Отложения палеогена имеют повсеместное распространение. Выделяются породы всех отделов палеогеновой системы, т.е. 1) палеоцена(сложены олевритами, глинами, разнозернистыми кварцевыми песками и песчаниками), 2) эоцена (образованы глаукониткварцевыми песками, глинами, песчаниками, мергелем и т.д.)  и 3) олигоцена (сложены глауконитово-кварцевыми песками и алевритами, каолиновые глины, кварцевые пески с прослойками бурого угля) . Часто выходят на дневную поверхность по долинам рек.

Отложения неогена охватывают наибольшие площади в междуречьях Припяти, Ясельды, Ствиги и Словечны и достигают мощности около 160 м. В виде небольших отдельных островков они встречаются также и в других районах Беларуси. Обнажения неогена известны в долине Днепра в южных районах республики, на реке Сож и его притоках и т.д. Наиболее типичными отложениями неогена на территории Беларуси являются белые кварцевые пески с прослойками бурого угля.

Отложения антропогена (четвертичного периода) связаны прежде всего с деятельностью ледников и имеют мощность около 325 м. Нижняя граница антропогеновых отложений характеризуется абсолютными высотами, изменяющимися от + 180 (восточная часть Беларуси) до 168 м (район Гродно).(ПРИЛОЖЕНИЕ 3)

Основными генетическими типами антропогеновых отложений на территории Беларуси являются: моренные, конечно-моренные, флювиогляциальные, озерно-ледниковые, озерные, лессовые и лессовидные, аллювиальные, болотные, эоловые, склоновые, хемогенные, техногенные.

1.3 Гидрогеологическое районирование территории

              На территории Беларуси выделены: Белорусский, Воронежский, Украинский гидрогеологические массивы, Оршанский, Припятский, Брестский, Днепровско-Донецкий, Волынский и Балтийский гидрогеологичесские бассейны. Гидрогеологические районы: Микашевичско-Житковичский, Бобруйский, Луковско-Ратновский, Жлобиннский, Полесский, Брагинско-Лоевский и Городокско-Хатецкий. (ПРИЛОЖЕНИЕ 5)

              Белорусский гидрогеологический массив занимает центральную и северо-западную части республики. Представляет собой крупный резервуар подземных вод. Мощность осадочной толщи от 80 до 900 м. Мощность зоны активного водообмена ( воды с минерализацией до 1 г/л) в долинах рек до 100 м, в районах возвышеностей до 400 м. Ниже залегает зона замедленного водообмена (воды с минерализацией более 1 г/л), приуроченная к эйфельским, силурийским, ордовикским, кембрийским и вендским отложениям. Прослеживается несколько водоупорных зон: глинисто-мергельная и глинисто-алевритовая пачки наровского горизонта, кембрийские глины и глинисто-алевритовые пачка котлинского горизонта венда. Питание водоносных толщ за счёт инфильтрации атмосферных осадков, разгрузка – вследствие перетоков и дренирования водоносных горизонтов речными долинами.

              Оршанский гидрогеологический бассейн является частью Московского мегабассейна подземных вод и приурочен к центру и северо-востоку Беларуси. Мощность осадочной толщи увеличивается по мере погружения кристаллического фундамента с запада на восток от 80-400 до 1000 до 1750 м. Верхняя часть толщи находится в зоне активного водообмена и содержит пресные воды.  Границы между зонами активного водообмена и зонами замедленного и и весьма замедленного водообмена проходит по глубинам 150-200 и 500-700 м соответственно. В наиболее погруженных частях осадочные образования содержат рассолы с высокой концентрацией брома, стронция, других редких и рассеянных элементов.

              Брестский гидрогеологичесский бассеин связан с Подлясско Брестским грабенообразным прогибом, расположенным в юго-западной Беларуси и смежных районах Польши. Характер земной поверхности здесь равнинный с редкими низкими песчаными холмами и нечётко выраженными уступами речных террас. С осадочными образованиями прогиба практически повсеместно связаны подземные преимущественно пресные, реже солоноватые(до 12 г/л) воды. Рассолы с минерализацией выше 180 г/л известны на территории польской погруженной части прогиба. В разрезе белорусской части Подлясско-Бресткого гидрогеологического бассейна выделяются две разобщённые гидродинамические системы – верхняя и нижняя. Верхняя охватывает водоносные горизонты и комплексы антропогеновых, палеоген-неогеновых, верхнемеловых, альбских и верхнеюрских отложений и характеризуется интенсивным водообменом, активной связью с поверхностным стоком и повсеместным развитием преесных вод. Питание всех водоносных и комплексов за счёт инфильтрации атмосферных осадков и фильтрации из речных и озёрных водоёмов. Разгрузка в те же реки, озёра и болота. Нижезалегающая глинисто-мергелевая толща ордовика и силура, а также слабоообводнённые глинисто-карбонатные образования верхней перьми и триаса представляют собой региональный водоупор, отделяющий верхнюю гидродинамическую систему от нижней. В объёме последней водоносные горизонты и комплексы трещиноватого кристаллического фундамента, верхнего протерозоя и нижнего кембрия гидродинамически обособлены горизонтом кембрийских «синих глин» от вышележащих горизонтов, связанных с терригенными породами среднего и верхнего кембрия. Нижняя гидродинамическая система характеризуется относительно замедленным водообменом.

              Припятский гидроогеологический бассейн связан с одноимённым грабенообразным прогибом. Один из наиболее изученных в Беларуси. С Припятским прогибом связан крупный бассейн подземных вод и рассолов, в разрезе которого выделяются три гидрогеологических этажа. Верхний охватывает антропогеновые, неоген-пелеогеновые, меловые и частично юрские отложения. В его основании залегают темноцветные глины батского яруса, представляющие собой в пределах большей части прогиба водоупор, выше которого повсеестно распространеы воды с минерализацией до 1, редко до 2-3 г/л. Общая мощность от 50 до 350-400 м.

              Средний гидрогеологический этаж выдепяется в объёме подбатской юры, триаса, перьми, карбона и надсолевого девона. Эта часть разреза представлена преимущественно песчано-глинистыми образованиями. Пластовые перемещения подземных вод весьма ограничены и возможны в пределах отдельных тектонических блоков, характеризующихся сравнительно однородным литолого-фациальными условиями.

              Нижний гидрогеологический, в объёме которого выделяются водоноснае комплексы подсолевых и межсолевых карбонатных и терригенных отложений, а также водоупорные нижняя и верхняя соленосные толщи. Здесь влияние современных областей инфильтрации пресных вод на состав рассолов девонских отложений выражается в некотором опреснении последних на периферии прогиба.

              На территории восточной Беларуси замыкается юго-западное окончание Воронежской антиклизы, соответсвующее части Воронежского гидрогеологичессгого массива. В районе сочленения Припятского прогиба и УКЩ  отдельные участки относятся к структуре Украинсгокого гидрогеологического массива.

              Ограниченные по площади территоррии на юго-востоке и юго-западе республике относятся соответственно к Днепровско-Донецкому и Волынскому гидрогеологическим бассейным.

1.4.Характеристика водоносных горизонтов и комплексов

              В качестве основных единиц гидрогеологического разреза принимаются водоносные горизонты и комплексы. (ПРИЛОЖЕНИЕ 5)

              Разрез четвертичных отложений представлен переслаивающимися мореными суглинками. Выделяется множество водоносных горизонтов и комплексов и комплексов, гидродинамическое единство и взаимосвязь которых оправдывает объединение их в составе единого гидрогеологического этажа.

              Безнапорные грунтовые воды содержатся в разновозрастных покровных отложениях. Мощность горизонта грунтовых вод от 0 до 30 м. Водообильность пород горизонта очень пёстрая. Коэффициенты фильтрации изменяются от тысячных долей до 35 м/сут, удельные дебиты скважин от 0, 01 до 5,00л/сек. Глубина залегания грунтовых вод варьирует от 0,1 до 10-14 м и более.

              Важнейшими водоносными комплексами, содержащими напорные подземные воды, являются: 1)сожско-поозёрский – распространены в северной части республики. Мощность  водовмещающих отложений от 3 до 50 м, величина напора под кровлей – 80 м, коэффициент фильтрации водовмещающих пород в среднем 3-10 м/сут, удельные дебиты скважин от 0,02 до 3,5 л/сек; 2) днепровско-сожский – распространен повсеместно, за исключением Полесья, глубина залегания кровли от 2-40 м в долинах рек до 100-195 м на водоразделах, мощность водовмещающих отложений от 2 до 74 м, величина напоров от 1 до 165 м, коэффициент фильтрации водовмещающих пород от 0,2 до 50 м/сут, удельные дебиты скважин от 0,01 до 9,5 л/сек; 3)березинско-днепровский – распространён повсеместно, за исключением крайнего севера, глубина залегания водовмещающих пород до 170 м, а их мощность от 2-10 до 100-170 м, величина гидростатического напора от 1 до 134 м, коэффициент фильтрации от 0,2 до 26 м/сут, удельный дебит скважин до 4,3 л/сек.

              В водоносных горизонтах и комплексах четвертичных отложений формируется третья часть все возобновляемых запасов пресных подземных вод республики. При этом естественные ресурсы подземных вод четвертичных отложений в её пределах оцениваются величиной 10,3 куб. км/год, а средний модуль подземного стока из этих отложений равен 1,6 л/сек/кв.км.

              Неоген-палеогеновые отложения. Водоносный комплекс в пределах Полесской седловины. Чаще всего залегают на меловых. Водовмещающими являются пески различного гранулометрического состава. Глубина залегания кровли от 1,6-10 и 15-50 в южной части до 70-200 м в центре. Мощность водовмещающей толщи достигает 160 м. Содержит напорные воды – удельный расход в них от 0,06-0,02 до 0,2-0,7 л/с/м, коэффициент фильтрации от 0,03-0,7 до 3,2-30 м/сут. Воды комплекса по химическому составу преимущественно гидрокрбонатно кальциево-магниевые.

              Меловые отложения. Водоносный комплекс верхнемеловых отложений отсутствует лишь на участках глубоких эрозионных врезов древних долин крупных рек. Водовмещающими служат трещиноватые и закарстованные мела, мергели и известняки. Глубина залегания кровли водовмещающих пород от 0-60. Водообильность отложений разнообразна. Коэфициэнт фильтрации пород от 0,1-0,5 до 39 м/сут, водопроводимость от 10-50 до 200-280 кв.м/сут. Питание за счёт перетекания из вышележащих отложений. Водоносный нижнемоловой комплекс является напорным. Высота напоров 50-325 м. Наиболее распространённая глубина залегания уровня подземных вод 5-10 м. Удельные дебиты 0,001-5,3 л/с/м. Коэффициент фильтрации 0,02-62 м/сут, водопроводимость до 771 кв. м/сут. Подземные воды меловых отложений преимущественно пресные, гидрокарбонатно кальциево-магниевые.

              Юрские отложения. Распространены на юго-западе и юго-восточных районах Беларуси. Здесь выделяют три водоносных комплекса. Терригенно-карбонатный представлен преимущественно известняками и песками. Глубина залегания 147-350 м. Напорный: высота напора 115-300 м. Водопроницаемость достигает 470 кв.м/сут. Водоносный комплекс средне-верхнеюрских отложений. Водовмещающими являются трещиноватые известняки, мергели, пески. Глубина залегания кровли вмещающих отложений от 30-100 до 350-470 м. Мощность водоносных пород не превышает 22м. Напоры от 80 до 240 м. Коэффициент фильтрации обычно не превышает нескольких метров в сутки. Состав вод преимущественно гидрокарбонатный кальциевый.