14.2. Закономерности распространения подземных вод

14.2.1. Гидродинамическая зональность

Гидродинамическая зональность гидрогеологических структур представляет собой временную картину динамического состояния подземных вод, сформированную вследствие сложения разнонаправленных массообменных процессов в подземной гидросфере. В разрезе осадочного чехла традиционно выделялись три гидродинамические зоны: активного водообмена (характеризуется влиянием современной гидрографической сети); затрудненной циркуляции вод (водонапорного и упруго-водонапорного режима); застойного гидродинамического режима. Учитывая современные представления о гидродинамической зональности литосферы разработана схема гидродинамической зональности осадочного чехла Беларуси, согласно которой, в зоне активного водообмена различают гидродинамические системы: грунтовых вод и артезианскую (табл. 21).

Гидродинамическая система грунтовых вод располагается в верхней части гидрогеологического разреза в интервале глубин от поверхности земли до 45 м, водовмещающими породами являются преимущественно четвертичные отложения. Питание водоносных горизонтов и комплексов, входящих в систему, осуществляется за счет инфильтрации атмосферных осадков, гидравлической связи с поверхностными водами, а также восходящими водами более глубоких напорных горизонтов. Интенсивное латеральное движение пресных вод в теле горизонта определяется разностью потенциала гравитационной силы и направлено в сторону более низких гипсометрических отметок зеркала грунтовых вод, напор подземных вод отсутствует.

Таблица 21

Гидродинамическая зональность осадочного чехла Беларуси

Гидродинами­ческая система	Гидрогеологическая структура
	Белорусский ГТМ	Брестский ГГБ			Орщанский ГГБ		Припятский ГГБ
Грунтовых вод	Глубина залегания до 45 м, мощность до 30 м, обычно не более 5-10 м. Верхняя часть зоны активного водообмена, интенсивное латеральное движение пресных подземных вод, напор отсутствует. *Рпл=Ргидр=γh
Артезианская	Нижняя часть зоны активного водообмена, пластовое давление гидро­статической природы, скорость латерального перемещения пресных подземных вод существенно снижена. P=(h+∆h)
	Глубина залегания от 20 до 400 м, мощность 350-450 м		Глубина зале­гания от 10 до 500 м, мощ­ность до 490 м	Глубина залега­ния от 10 до 300-350 м, мощность около 300 м		Глубина залегания от 10 до 200-250 м, мощность около 200 м
	Приурочена к периферии струк­туры, глубины залегания более 500 м, мощность 700-800 м		Замедленное и весьма замедленное движение мине­рализованных вод и рассолов. Элизионный водооб­мен. Pпл==(h+∆h) γ+Ризб
			Глубина зале­гания более 500 м, мощность 700-800 м	Глубина залега­ния 350-1500 м, мощность более 1000 м		Глубина залегания 200-2500 м, мощность более 1500-2000 м
Деградиро­вавшая эли- зионно-тер- могидроди- намическая	Отсутствует		Отсутствует	Отсутствует		Глубина залегания 2500 м и более, мощность 2000-2500 м. Зона прекращения региональ­ного движения подземных вод. Гидростатически уравновешенные пластовые системы

^*Р_пл – пластовое давление; Р_гидр – гидростатическое давление; γ – плотность воды; h – высота столба воды; ∆h – гипсометрическое превышение области питания над областью разгрузки; Р_изб – избыточное давление, обусловленное сокращением порового пространства вмещающих пород под воздействием гидростатических нагрузок.

Пластовое давление в условиях гидродинамической системы тождественно гидростатическому и определяется высотой и плотностью столба воды.

Температура грунтовых вод при их неглубоком залегании обычно соответствует среднегодовой температуре воздуха. Скорости фильтрации подземных вод большие (до десятков м/сут), динамические запасы составляют основную часть общих запасов вод. К этой же системе относятся и свободные воды зоны аэрации (верховодка). Максимальная мощность водовмещающих пород системы грунтовых вод достигает 30 м, преобладает 5–10 м.

Гидродинамическая система грунтовых вод развита в пределах верхней части всех гидрогеологических бассейнов и районов республики. Она занимает значительную часть разреза Белорусского массива и Брестского бассейна, а также незначительный объем Оршанского и Припятского бассейнов (см табл. 21).

Артезианская гидродинамическая система включает в свой состав остальную часть водоносного разреза зоны пресных вод. В Припятском ГГБ область инфильтрационного питания водоносных горизонтов от верхнеюрского до четвертичного возраста располагается непосредственно в пределах гидрогеологической структуры, местная разгрузка связана с долинами рр. Припять, Днепр, Березина и их притоков. На территории Оршанского ГГБ и Белорусского ГГМ, в зависимости от структурно-геологических условий, в разрезе гидродинамической системы отмечаются водовмещающие отложения древнее верхнеюрских, вплоть до верхнепротерозойских и фундамента.

Потенциал движения подземных вод определяется величиной гидростатического напора, зависящего, в свою очередь, от превышения отметок области питания водоносного горизонта над областью разгрузки. Пластовое давление в гидродинамической системе (так же как и в системе грунтовых вод) имеет гидростатическую природу.

Мощность гидродинамической системы колеблется от 200 до 490 м, интервал глубин залегания вмещающих пород от 20-45 до 500 м. Наибольшие мощности системы зафиксированы в Брестском бассейне (490 м) и на периферии Белорусского массива (400-450 м). Существенно меньше они в Припятском (до 200 м) и Оршанском (до 300 м) бассейнах.

Элизионная гидродинамическая система в различной степени развита в разрезе основных гидрогеологических структур республики. Наиболее ярко элементы элизионного режима проявились в Припятском и Оршанском бассейнах. Так, в Припятском ГГБ мощность системы может достигать 2000 м, в Оршанском ГГБ около 1000 м. Менее выражен и предполагается элизионный характер движения подземных вод на больших (более 500 м) глубинах Брестского ГГБ и на окраинах Белорусского ГГМ.

Потенциал движения подземных вод в разрезе системы определяется перепадами гидростатических давлений по профилю между высоко поднятыми и погруженными участками водоносных комплексов, а также зависит от процессов сокращения объема порового пространства глинистых пород и сопряженного с ним отжатия вод в песчано-глинистые и трещиноватые карбонатные резервуары. Скорости движения подземных вод под воздействием перепадов гидростатических давлений несопоставимо малы по сравнению со скоростями для верхней части разреза (гидродинамических систем грунтовых вод и артезианской). Пластовые температуры в разрезе системы изменяются от 20 до 60ºС.

В зависимости от природы пластового давления в вертикальном разрезе элизионной гидродинамической системы Припятского и Оршанского ГГБ можно выделить верхнюю и нижнюю части. Верхняя – распространена до глубины около 1000 м и характеризуется пластовыми давлениями, равными гидростатическому. На больших глубинах пластовые давления значительно превышают, на 2–17%, гидростатические. Перемещение подземных вод в разрезе системы возможны в пределах отдельных тектонических блоков, характеризующихся сравнительно однородными литолого-фациальными и, следовательно, гидрогеологическими условиями.

Деградировавшая элизионно-термогидродинамическая система развита в Припятском ГГБ, образована девонскими рассолоносными комплексами карбонатных и терригенных отложений, а также водоупорными соленосными толщами. Для рассматриваемой системы характерно отсутствие современного латерального перемещения рассолов, а пластовая энергия в значительной степени зависит от давления столба рассолов переменной плотности. В целом современное состояние гидродинамической системы, приуроченной к подсолевым и межсолевому девонским литологическим комплексам Припятского ГГБ, можно определить как гравитационно (гидростатически) уравновешенное, исключающее трансформные и трансбассейновые (латеральные) перемещения массы подземных вод и рассолов.

В тоже время необходимо отметить, что на периферии Припятского бассейна в условиях моноклинального залегания пород, вмещающих девонские рассолы, прослеживается разбавляющее действие пресных вод (по падению пластов до глубины ~ 1700 м). Это особенно отчетливо проявляется в девонских водоносных комплексах за пределами северо-восточной краевой зоны бассейна.