Белорусский гидрогеологический массив

Белорусский ГГМ расположен в центральной и северо-западной части республики. В орографическом 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 ледниковые возвышенностями и грядами по периферии. Абсолютные высоты поверхности в преобладании составляют 120–140 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 водно-ледниковыми низинами. В этой области земная поверхность располагается на абсолютных отметках от 175–180 до 223 м.

Гидрографическую сеть Белорусского ГГМ составляют рр. 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 антеклизе.

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 разломами. 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 архейско-нижнепротерозойскими 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 обуславливает изменение глубин и как следствие этого – 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 обуславливает 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-силурийский, городокский горизонт витебско-наровского водоносного комплекса, старооскольско-швентойский, средне-верхне-юрский, 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 рр. 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, так и на северо-запад к Балтийской синеклизе.

Подземные воды зоны активного водообмена пресные гидрокарбонатные магниево-кальциевые. В нижней части зоны воды нередко имеют хлоридно-гидрокарбонатный кальциево-натриевый 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 составляют 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-гидрокарбонатный 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 северо-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 хлоридным 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-натрие-вые, кальциево-натриевые и натриевые воды (до 21 г/дм³) располагаются ниже сульфатных вод и связаны с вендским, кембрийским, ордовикско-силурийским и эйфельским 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).