Основные гидрогеологические закономерности

На территории Беларуси на основе структурно-тектонического различия строения платформы вы­деляются водоносные системы - бассейны: Оршанский, Прибал­тийский, Брестский и Припятский (рис 5). Основные водоносные комплексы заключены в толще оса­дочного чехла. Согласно проведен­ной типизации зональности подзем­ных вод выделяются три зоны, от­личающиеся друг от друга степе­нью закрытости водоносных гори­зонтов:

• верхняя зона активного водо­обмена - пресные и солоноватые гидрокарбонатные воды;

средняя зона замедленного во­дообмена - соленые воды и рассолы хлоридно-натриевые и хлоридно-кальциевые;

• нижняя зона весьма замедлен­ного водообмена с участками за­стойного режима - термальные рас­солы, хлоридно-кальциевые.

В объеме поставленных задач нами рассматривается верхняя зона активного водообмена, к которой приурочены различные по мощно­сти и водообильности водоносные горизонты и комплексы.

Грунтовые воды и водоносные горизонты современных и четвер­тичных отложений, которые пред­ставляют верхнюю часть зоны ак­тивного водообмена, имеют гидро­карбонатный тип и повсеместное территориальное распространение. Водовмещающими породами служат песчаные, песчано-гравийные, валунно-гравийные отложения ледни­ковых, водно-ледниковых, озерно-аллювиальных отложений, а также торфяно-илистые отложения болот­ных образований. Мощность ука­занных водовмещающих пород варьируется в широких пределах, достигая на отдельных участках 60 - 70 м и более. Глубины залега­ния уровней грунтовых вод в рай­онах их повсеместного площадного распространения (поймы и надпой­менные террасы рек, аллювиальные равнины) колеблются от 0 до 3 м, составляя в среднем для первых 0,5 - 1,0 м. На водораздельных про­странствах и склонах долин мощ­ность зоны аэрации

Рис.5. Артезианские бассейны Беларуси (составлена Г. А. Колпашниковым): 1. Кристаллические массивы: А - Белорусский; Б - Украинский; В - Воронежский; Г - Ратновский выступ; 2. Впадины: I - Брестская; II - Припятская; III - Днепровско-Донецкая; IV -Оршанская; 3. Седловины: а - Полесская; б - Латвийская; в - Жлобинская; 4. Склоны Бе­лорусского массива; 5. Выступ кристаллических пород на Латвийской седловине; б. Основные разрывные нарушения (в северо-восточных, центральных и юго-западных районах); 7. Предполагаемая зона разрывных нарушений; артезианские бассейны: 8 - Оршанский; 9 - Прибалтийский; 10 - Брестский; 11 - Припятский; 12 - границы бассейнов

значительно возрастает (до 5 - 10 м и более). На части территории республики, за исключением южных и юго-вос­точных районов, в пределах разви­тия моренных возвышенностей и гряд широкое распространение имеют воды спорадического залегания без выдержанных границ по глубине, мощности и площади зале­гания. Внутриморенные водоносные отложения имеют преимущественно безнапорный или слабонапорный характер. Первым от поверхности водоупором, отличающимся значи­тельной невыдержанностью границ как в разрезе, так и до площади рас­пространения, являются суглини­стые моренные отложения: в север­ных районах - поозерского, в средних - сожского, в южных - днепровского оледенений. Количество водонос­ных горизонтов, заключенных в раз­резе четвертичной толщи, определя­ется числом стратиграфических подразделений водовмещающих и водоупорных (в основном морен­ных) пластов и составляет в сред­нем: 3 - 4 - для поозерского оледе­нения, 2 - 3 - для зоны сожского, 1 - 2 - для зоны днепровского оле­денений. Наличие многочисленных гидрогеологических окон в водо­упорных отложениях в сочетании с их относительно высокой водопро­ницаемостью и незначительной мощностью обусловливает тесную гидравлическую взаимосвязь водо­носных горизонтов всей четвертич­ной толщи и близость их гидроди­намического, уровенного и химиче­ского режима.

Дочетвертичные водоносные го­ризонты, заключенные в песчаных отложениях, палеоген-неогена, пес­чаных и карбонатных отложениях мела, юры, триаса и девона, состав­ляющие нижнюю часть зоны актив­ного водообмена, характеризуются значительно большим постоянством литологического состава, выдер жанностью границ распространения. Разделяющие указанные водонос­ные горизонты водоупорные отло­жения имеют повсеместно монокли­нальное, а зачастую и горизонталь­ное залегание.

Направление и интенсивность подземного стока активного водо­обмена определяется положением современной гидрографической се­ти. Интенсивность дренирующего влияния последней зависит от морфометрических параметров долин и русла реки, ее гидрогеологического режима, расстояния от водоразде­лов, литолого-стратиграфического строения водовмещающих и разде­ляющих горизонтов. Основными зонами разгрузки стока являются реки первого порядка (Западная Двина, Днепр, Припять, Западный Буг, Неман), древние погребенные долины которых обеспечивают тес­ную гидравлическую взаимосвязь поверхностных и подземных вод на глубину до 300 - 350 м. Границы водоразделов относительно основ­ных базисов стока - рек первого по­рядка - определяют региональное направление стока, на которое на­кладывается корректирующее влия­ние рек-притоков. При этом к водо­раздельным пространствам приуро­чены основные области питания напорных вод. По условиям питания грунтовых вод территория респуб­лики относится к провинции сезон­ного весеннего и осеннего питания. Периодам питания соответствуют весенний и осенний подъем уровней подземных вод с соответствующим летне-зимним спадом, величины и сроки наступания которых опреде­ляются соотношением гидролого-климатических элементов метеоус­ловий, формирующих общий тепло­вой и водный баланс территорий.

Грунтовые воды, распространен­ные на территории страны, являются преимущественно пресными, гидро-карбонатно-кальциевого типа с ми­нерализацией до 0,6 - 0,8 г/л, за ис­ключением участков, где имеет ме­сто разгрузка глубоких подземных вод. Такие участки приурочены к долинам рек Западная Двина (район Полоцка), Улла (район г. п. Чашни­ки), Птичь (район н. п. Поблин и Березовка), Припять (район н. п. Наровля и др.).

Здесь воды представлены суль­фатно-гидрокарбонатным и хлорид-но-гидрокарбонатным типом с мине­рализацией от 1 до 10 - 20 г/л и более. В целом отмечается приурочен­ность грунтовых вод к области из­быточного увлажнения, что опреде­ляет характерный для Республики Беларусь гидрокарбонатно-кальциевый тип вод с минерализацией от 0,1 до 1 г/л, и сезонные и годовые колеба­ния уровенного и химического состава пресных водоносных горизонтов.

В пределах Республики Беларусь выделяются четыре геолого-гидро­химические зоны, характеризую­щиеся определенными закономер­ностями распространения грунтовых вод с выраженными показателями агрессивности по отношению к бе­тонным конструкциям .

Первая зона охватывает север­ную часть Беларуси (бассейн реки Западная Двина), где на общем фоне преимущественно неагрессивных вод фрагментарно выделяются неболь­шие участки (на севере Белорусско­го Поозерья, в районе Бешенковичейи Шумилино), воды которых содер­жат повышенное содержание С0₂ и относятся к водам с углекислотным типом агрессивности. Характерна принадлежность к этому виду агрес­сивности грунтовых вод, заключен­ных в отложениях различных гене­тических типов - современных ал­лювиальных отложений пойм, древнеаллювиальных, внутриморенных и болотных отложений.

Вторая зона охватывает всю цен­тральную и юго-восточную часть Беларуси и характеризуется распро­странением преимущественно неаг­рессивных грунтовых вод, за ис­ключением вод, приуроченных к древнеаллювиальным отложениям крупных рек. На отдельных участ­ках (территориально сопряженных с древнеаллювиальными) агрессивны­ми являются флювиогляциальные и болотные водоносные горизонты. Основным видом агрессивности в этой зоне в указанных отложениях (участки надпойменных террас рек Неман, Березина, Сож и Днепр) яв­ляется карбонатный тип агрессив­ности.

Третья зона - юго-запад Респуб­лики Беларусь (бассейн р. Западный Буг), для которой характерно широ­кое распространение грунтовых вод, обладающих одновременно обще- и углекислотным типами агрессивно­сти. Стратиграфически эти воды приурочены ко всем характерным горизонтам - болотным, озерно-ал-лювиальным, древнеаллювиальным, флювиогляциальным, нередко - мо­ренным.

Четвертая зона охватывает прак­тически всю центральную часть Бе­лорусского Полесья и характеризу ется повсеместным распространени­ем грунтовых вод, обладающих различным типом агрессивности и их разнообразным сочетанием.

Наибольшее распространение получили воды, обладающие угле­кислотным типом агрессивности. Район развития таких вод - бассейн р. Ясельда и междуречье рек Улла -Бобрик. В южной части этого рай­она по правобережью р. Пина угле-кислотный тип агрессивности сме­няется на карбонатный. В среднем течении р. Припять в междуречье ее левых притоков Птичь - Лань и пра­вых - Уборть - Горынь широко рас­пространены воды, обладающие од­новременно тремя типами агрессив­ности - общекислотным, карбонат­ным и углекислотным. На юго-востоке этой зоны в междуречье рек Уборть - Припять - Словечна ука­занный тип агрессивности сменяет­ся на карбонатно-углекислотный. В районе Пинска одной из скважин вскрыт очаг грунтовых вод, обла­дающих сульфатным типом агрес­сивности.

Таким образом, четвертая зона - это наибольшая по площади зона распространения грунтовых вод, отдельные районы которой характе­ризуются различными типами агрес­сивности по отношению к бетону.

Анализируя далее закономерно­сти распространения грунтовых вод с различными типами агрессивно­сти, отметим, что показателями аг­рессивности являются компоненты, входящие в общий химический со­став подземных вод, гидрохимиче­ский режим которых на территории Беларуси предопределен в первую очередь ее приуроченностью: в тек тоническом отношении - к Восточ­но-Европейской платформе, в кли­матическом - к зоне избыточного увлажнения.

Процесс углекислотного выще­лачивания является весьма сложным природным процессом, зависящим от минералогического, грануломет­рического, химического состава по­род зоны аэрации и водовмещающих пород, метеорологических фак­торов, гидродинамических условий и, как всякий химический процесс, от давления, температуры, соотно­шения и концентрации компонентов химического состава природных растворов и, в частности, концен­трации водородных ионов. Поэтому все три показателя агрессивных свойств грунтовых вод связаны и взаимообусловлены протекающими в природных растворах процессами растворения и выщелачивания.

Примерно 1/3 территории Бела­руси занята заболоченными землями и торфяниками. Большое значение в ряду доминирующих геохимических процессов имеют и биохимические процессы, за счет которых формиру­ется большая часть углекислоты грунтовых вод, избыток которой существенно увеличивает их агрес­сивные свойства по отношению к бетонным конструкциям.

Исследованиями влияния мелио­рации (в частности, осушения) на изменение химического режима грунтовых вод установлен некото­рый рост общей минерализации грунтовых вод за счет как усиления притока напорных подземных вод, так и поступления в грунтовые воды продуктов окисления органического вещества торфа, что приводит к рос­ту концентрации в грунтовых водах ионов НСОз и Са (в меньшей степени - ионов Mg, Na, CI) и росту вели­чины рН. В дальнейшем при сель­скохозяйственном использовании следует ожидать усиления роста ми­нерализации грунтовых вод вслед­ствие применения удобрений.

Приведенные данные подтвер­ждают факт влияния мелиоративных работ на метаморфизацию степени и вида агрессивности грунтовых вод на территории Полесья.

Современные условия распреде­ления подземных вод в бассейнах, гидродинамическая зональность, аг­рессивность грунтовых вод, темпы водообмена являются результатом исторической перестройки водона­порных систем и служат важнейши­ми поисковыми критериями на питьевые, лечебные, промышленные воды, на скопление углеводородов, а также воздействие агрессивных вод на железобетонные основания. . Сложная трехзональная Припятская система вмещает в отложениях девона терминальные промышлен­ные рассолы (йод, бром, редкие ме­таллы - литий, рудий, цезий), ме­сторождения нефти.

Двухзональные протерозойско-девонские Оршанская и Прибалтий­ская системы характеризуются по­ложительными показателями лечеб­ных и промышленных вод. Двухзо­нальная протерозойско-кембрийская Подлясско-Брестская система со­держит большие запасы пресных и минеральных вод, широко исполь­зуемых в хозяйствах республики.

В настоящее время в стране экс­плуатируется более 60 месторожде­ний минеральных вод.

Химический состав минеральных вод разнообразен: хлоридные на­триевые воды - 39 месторождений, сульфатно-хлоридные натриевые -12, хлоридно-сульфатные натрие­вые - 5, сульфатно-хлоридные каль-циево-натриевые - 4, сульфатно-хлоридные магниево-кальциевые и гидрокарбонатно-хлоридные натри­евые - по 2, сульфатно-хлоридные кальциево-магниевые - 1.

Минеральные воды используют­ся в лечебных целях в лечебно-санитарных и профилактических уч- реждениях - это санатории, санато­рии-профилактории, дома и базы отдыха, детские санаторные лагеря, водно-спортивные комбинаты, по­ликлиники, бальнеолечебницы. Кро­ме этого, организован бутылочный разлив (около 60 заводов и цехов разлива) лечебно-столовых мине­ральных вод.