Припятский гидрогеологический бассейн

Территория Припятского ГГБ относится к двум геоморфологическим областям – равнинам Предполесья и Белорусского Полесья, сложенным водно-ледниковыми, речными и эоловыми отложениями.

Равнины Предполесья охватывают северную часть рассматриваемой территории в зоне сочленения Белорусской антеклизы, Жлобинской седловины и Воронежской антеклизы с Припятским 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 рр. Березина и Днепр до 117–131 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 – рр. 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 (гг. 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 осадочно-вулканогенных 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 Червонослободско-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, неоген-палеогеновых 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-палеогеновыми, 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.

В осадочном чехле Припятского ГГБ выделяются: водо- и рассолоносный подкомплекс верхнепротерозойских отложений, подсолевой водоносный комплекс, межсолевой водоносный комплекс, верхнесоленосный комплекс, надсолевой водоносный комплекс, каменноугольный водоносный комплекс, пермско-нижне-триасовый водоносный комплекс, водоносные комплексы юрских отложений, нижнемеловой и нижнесеноманский терригенный и верхнемеловой водоносные комплексы, палеоген-неогеновый водоносный комплекс, водоносные горизонты и комплексы четвертичных отложений.

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 палеоген-четвертичных горизонтов, кроме того, на территории самого бассейна. Местная разгрузка вод связана с долиной р. Припять и ее притоков. Региональная разгрузка осуществляется на юго-востоке 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 в себя 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 терригенных 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 Микашевичско-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-гидрокарбонатный. Такое засоление горизонтов зоны пресных вод по-видимому связано с очагами вертикальной разгрузки минерализованных хлоридных натриевых вод и слабой промытостью 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-гидрокарбонатным, гидрокарбонатно-хлоридным натриевым, хлоридным натриевым, хлоридно-сульфат-ным с различным соотношением катионов, причем в большинстве случаев сохраняется магниево-кальциево-натриевый состав, сульфатно-хлоридным 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 и на северо-западе до 800 м на северо-востоке. В межкупольных погружениях слабые рассолы распространены в основном в каменноугольных и надслоевых 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 надсолевого 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 хлоридным 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 натриево-кальциевыми. Кроме того, в рассолах присутствуют йод, стронций, железо, марганец и ряд других микроэлементов.

Современный гидротермический режим Прияпятского 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 величинами: для пермско-триасового – 14,4-16,9°С, надсолевого девонского и каменноугольного – 16,5-27,7°С, межсолевого – 45,6-51,7°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 мезокайнозойских, 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 верхней соли 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.