Могилевская область

Располагает гидроминеральными ресурсами, достаточными для организации широкой сети лечебно-профилактических учреждений. Однако более трети территории области относится к зоне радиоактивного загрязнения, что создает определенные ограничения при выборе перспективных комплексов и участков. В области широко развиты бромные минеральные воды и не содержащие специфических компонентов и свойств, а также хлоридные натриевые воды и рассолы.

Бальнеологический тип минеральные воды без специфических компонентов и свойств представлен хлоридно-сульфатной и сульфатно-хлоридной группами в разрезе девонских отложений, залегающих на глубинах более 250–300 м на большей части территории, за исключением участков глубокого погружения девонских отложений в районе Жлобинской седловины.

Преимущественно хлоридные натриевые воды связаны с верхнепротерозойским водо- и рассолоносным комплексом. Минеральные воды распространены в верхней части верхнепротерозойских отложений до глубины 500-600 м, в отдельных случаях возможно вскрытие хлоридных натриевых вод и на меньших глубинах.

Бромные воды распространены почти повсеместно, за исключением крайних западных районов области. Связаны они, как правило, с верхнепротерозойскими отложениями с присущими им минеральными водами средней и высокой минерализации (10-15 г/дм³).

Хлоридные натриевые рассолы вскрыты в глубокопогруженных частях Оршанского ГГБ, вмещающие отложения представлены различными горизонтами верхнепротерозойского возраста.

Область располагает значительными ресурсами сульфатных, сульфатно-хлоридных и хлоридно-сульфатных, а также хлоридных натриевых минеральных вод, пригодных для розлива. Практически в любом районном центре (Кличев, Славгород, Быхов и др.) представляется возможным организовать производство розлива минеральных вод лечебно-столового и лечебно-питьевого назначения.

14.4. Промышленные рассолы и термальные воды

В истории изучения промышленных рассолов Беларуси можно выделить ряд этапов, связанных с интенсивностью их исследования. Первые сведения о химическом составе подземных рассолов появились в 1958-1961 гг., когда в Припятском прогибе было открыто Ельское месторождение нефти. В рассолах определялись такие компоненты как натрий, калий, хлор, бром, йод, стронций, аммоний и др. В 1958-1975 гг. ряд исследований было направлено на изучение условий формирования рассолов.

Особое развитие изучение рассолов приобрело с начала 70-х гг., что было связано с их промышленным значением. С этой целью в рассолах стали определять содержание редких щелочных металлов, бора, цинка, марганца. Велись поиски приемлемых химических технологий извлечения из рассолов промышленных компонентов.

Начиная с конца 80-х гг. интенсивность геохимических исследований подземных рассолов начала снижаться. С конца 1996 г. интенсивность геохимических исследований рассолов снова повысилась. Это было обусловлено возникшим интересом к промышленному использованию рассолов. В рассолах обнаружили в различных количествах такие ценные микроэлементы как серебро, алюминий, барий, бериллий, висмут, кобальт, хром, германий, молибден, ванадий, цинк, циркон и др.

В разные годы вопросы формирования рассолов, изучения их компонентного состава и перспективы промышленного извлечения были рассмотрены в работах А.П. Лаврова, А.В. Кудельского, В.М. Шимановича, Г.Л. Фурсикова, Л.И. Шаповал, М.Г. Ясовеева и др.

Систематическое изучение геотемпературных условий началось после 1959 г. В обобщающей работе А.П. Лаврова по температурным условиям Беларуси были выделены гелиотермическая, нейтральная и геотермическая температурные зоны подземной гидросферы Полесья. Позже Г.В. Богомоловым и др. была выявлена на территории Припятского прогиба закономерность нарастания температур с юго-запада на северо-восток. Для северной части региона составлена геотермическая карта.

Геотермические исследования заметно активизировались в связи с открытием Речицкого нефтяного месторождения. В 1965 г. организовывается сектор геотермии глубинных зон в лаборатории геохимических проблем АН БССР. Под руководством Г.В. Богомолова здесь составлена первая геотермическая карта территории республики по поверхности фундамента и установлена взаимосвязь теплового поля с положением кристаллического фундамента: наиболее низкие температуры ассоциируются с зонами неглубокого залегания кристаллических пород.

В 1966-1967 гг. проводятся обобщения результатов данных гидрогеологии, включая геотермию. Крупной обобщающей работой авторского коллектива БелНИГРИ в 1975 г. явилась книга «Гидрогеология глубинных зон артезианских бассейнов Белоруссии». В ней наряду с гидрогеологической характеристикой артезианских бассейнов дана характеристика их геотермических условий. Построена геотермическая карта, на которой отмечено закономерное нарастание температуры с юго-запада на северо-восток.

Одновременно в АН БССР изучались геотермические условия Припятского прогиба, получена характеристика распределения геотермических параметров по комплексам, составлены карты срезов по глубинам 2000 и 3000 м, рассчитаны величины теплового потока и указано на их максимум в районе Шатилковской депрессии. Раскрыта связь теплового поля Припятского прогиба с тектоникой и нефтяными месторождениями.

Дальнейшие и современные исследования БелНИГРИ, Гомельского государственного университета, АН Беларуси, треста «Белнефтегазразведка», объединения «Беларусгеология» были направлены на получение более точных результатов и выявление геотермических особенностей отдельных структур.

Промышленные рассолы на территории Беларуси приурочены к отложениям палеозоя юго-восточной части Беларуси (Припятский ГГБ). Их особенностью является содержание промышленного количества хлористого натрия, калия, брома, йода, и других химических элементов, повышенная минерализация 300-350 г/дм³, залегание на больших глубинах (от первых сотен до нескольких тысяч метров). Величины концентрации рассолов, их состав и содержание различных микроэлементов обусловлены в основном широким развитием в отложениях палеозоя (девонский период) мощных толщ каменной соли.

Выделяют подсолевой рассоловмещающий комплекс, который подразделяется на два подкомплекса: терригенный и карбонатный; межсолевой, верхнесолевой и надсолевой рассолоносные комплексы.

Подсолевой терригенный рассолоносный подкомплекс объединяет рассолоносные горизонты в верхнепротерозойских и девонских подсолевых терригенных отложениях. В целом минерализация рассолов подкомплекса достигает 445 г/дм³ при плотности 1,3 г/см³. Состав рассолов хлоридный натриевый и кальциевый. Среднее содержание йода составляет 1,1-13,1, брома – 171-3829 мг/дм³. Площадь месторождения составляет около 16500 км², а прогнозные запасы оцениваются в 25,8 тыс. м³/сут.

В подсолевом карбонатном подкомплексе минерализация рассолов в среднем составляет 1,2-361,5 г/дм³ при плотности до 1,3 г/см³. Состав их хлоридный натриево-кальциевый и кальциево-натриевый. Среднее содержание йода – 0,7-20,6 мг/дм³ и брома – 72,24-3539,66 мг/дм³.

Рассолы межсолевого комплекса имеют хлоридный, с переменными количествами натрия и кальция состав с минерализацией достигающей 393 г/дм³ и плотностью 1,27 г/см³. Максимальное содержание в них йода до 108, брома около 6000 мг/дм³. Его общая площадь составляет около 15400 км², а суммарные эксплуатационные запасы оцениваются в 9,13 тыс. м³/сут.

Верхнесолевой комплекс содержит рассолы хлоридного натриевого и кальциевого состава с минерализацией 392 г/дм³ и содержанием йода до 30 мг/дм³, а брома до 4000 мг/дм³.

В надсолевом рассолоносном комплексе наиболее продуктивным с точки зрения компонентного состава рассолов является полесский горизонт верхнего отдела девона. Минерализация рассолов и вод горизонта изменяется от 7 до 327 г/дм³, а на северо-западе Припятского ГГБ, где воды пресные, минерализация составляет 0,3-0,6 г/дм³. Содержание йода, брома и аммония в них составляет (мг/дм³): 17, 1904, 607 соответственно.

В районе г. Мозырь кроме брома и йода воды содержат стронций в количестве до 30 мг/дм³, а в районе г. Ельск особенностью вод внутрисолевых отложений девона является значительное содержание сероводорода (до 372,3 мг/дм³), аммония (до 5216 мг/дм³), углеводородов (9,8%) и редких газов (7,6%).

Содержание и распределение некоторых промышленно-ценных элементов в химическом составе рассолов выглядит следующим образом.

Хлор преобладает в составе анионов (до 98-98,5%). Пространственное распределение его концентраций аналогично минерализации рассолов. В межсолевых рассолах его содержание составляет 69580-246732 мг/дм³, в подсолевых – 158054-290772 мг/дм³.

Содержание натрия и калия в рассолах межсолевого и подсолевого комплексов в среднем составляет 59342,7-2037,39 мг/дм³ (Na+) и 6637,29-657,54 мг/дм³ (К+).

Средние концентрации кальция в рассолах межсолевых отложений составляют 1112,24-52507,01 мг/дм³, в подсолевых – 1345,81-71920 мг/дм³.

Магний в межсолевых рассолах содержится в количестве 948-17016 мг/дм³, в подсолевых от 1021 до 23324 мг/дм³.

Среднее содержание брома в рассолах с минерализацией до 310 г/дм³ составляет 54,79-1197,5 мг/дм³, в рассолах с минерализацией более 310 мг/дм³ – 56,32-3307,5 мг/дм³. Содержание брома в рассолах Припятского ГГБ связано с их минерализацией, т.е. его концентрации увеличиваются с ростом минерализации.

Йод в рассолах содержится в количествах от следов до 108 мг/дм³, а в отдельных случаях до 170-223,7 мг/дм³. Содержание йода в рассолах зависит от минерализации, литологии осадочных пород, наличия или отсутствия в них залежей нефти. Поскольку йод это биогенный элемент он тесно связан с содержанием рассеянного органического вещества в породах. Поэтому его концентрации в рассолах межсолевого комплекса значительно выше, чем в подсолевом карбонатном и терригенном комплексах. Его концентрации также повышаются с увеличением температуры.

Среднее содержание аммония в рассолах межсолевого комплекса составляет 19,22–623,7 мг/дм³, подсолевого – 12,5-341,32 мг/дм³. Уникальные по содержанию аммония рассолы (22778,9 мг/дм³) известны в районе Ельской площади. Максимальные его концентрации тяготеют к рассолам нефтяных месторождений межсолевого и подсолевго комплексов.

Концентрации стронция в рассолах межсолевого комплекса изменяются от 31,29 до 3229 мг/дм³, в подсолевых рассолах – от 70,1 до 6202,6 мг/дм³.

Кроме перечисленных в рассолах Припятского прогиба обнаружены и другие элементы: Cr, Mn, Ni, Cu, Zn, Pb.

Белорусские промышленные рассолы могут быть с успехом использованы во многих областях экономики страны.

Горнохимическое сырье. Поликомпонентный состав рассолов, высокие концентрации в них элементов и соединений позволяют считать их ценным горнохимическим сырьем для извлечения в промышленных масштабах магния, кальция, лития, хлорида натрия, борной кислоты, бромистого натрия, кристаллического йода и рубидия, аммонийных продуктов, углекислого газа, некоторых редких и рассеянных металлов. Экономическая целесообразность использования промышленных вод подтверждается многолетней практикой получения из них ценных элементов в развитых странах (США, Япония, Германия, Италия и др.). К сожалению, до настоящего времени отсутствуют промышленные технологии переработки рассолов Припятского прогиба, а предлагаемые опытные и лабораторные методики отличаются энергоемкостью и высокой ценой использования.

Медицина и бальнеология. Лечебный эффект применения рассолов связан с их особым природным составом, который оказывает противовоспалительное, рассасывающее и противоболевое действие. Они применяются при заболеваниях опорно-двигательного аппарата (артриты, артрозы, остеохондрозы позвоночника и др.); периферической нервной системы (люмбаго, невриты и др.); хирургических заболеваниях (последствиях травм, растяжений и разрывов связок и др.).

Сельскохозяйственное производство. Исследования показали достаточную эффективность применения рассолов в качестве природно-сбалансированного по макро- и микроэлементам комплексного жидкого минерального удобрения. Возможно использование рассолов в качестве микроудобрения, препарата для инкрустации семян, средства защиты растений от болезней. Можно предполагать также положительное влияние рассолов в животноводстве, например в качестве микродобавок, для компенсации дефицита микроэлементов в кормовом рационе.

Строительство и технология. Природные рассолы могут служить компонентом получения низкотемпературного клинкера, применяются они для пропитки древесины с целью придания ей огнестойкости и способности противостоять гнилостным процессам. Перспективно их применение для изготовления строительных материалов и конструкций из отходов деревообработки.

В технике возможно применение рассолов в качестве присадки к топливу и смазочным жидкостям, при закалке деталей атомных реакторов, очистки стали от окалины, при химико-термической обработке стальных изделий и т.д. [59].

Термальные воды на территории Беларуси связаны с глубинными зонами геологических структур.

Среди них выделены: низкопотенциальные (Брестский и Оршанский ГГБ), средне- и высокопотенциальные (Припятский ГГБ) термальные воды.

Воды, с температурой 42ºC обнаруживаются на крайнем западе Брестского ГГБ на глубинах 1600–1700 м. Они связаны с верхнерифейским-вендским комплексом. Минерализация данных вод составляет 1–12 г/дм³, а по составу они изменяются от гидрокарбонатных натриевых до хлоридных натриевых в сторону Подлясского погружения.

В пределах Оршанского ГГБ термальные воды с температурой 20–30ºC распространены в водоносном комплексе пород фундамента и коры выветривания на глубине 1000–1800 м и более, а также в рифейско-вендском водоносном комплексе на глубине 433–680 м. Воды характеризуются хлоридным кальциевым составом с минерализацией 120-150 г/дм³.

В пределах наиболее погруженной части Припятского ГГБ обнаружены термальные рассолы: 1) хлоридного натриевого и хлоридного кальциевого состава с высоким содержанием сероводорода; 2) хлоридного натриевого и хлоридного кальциевого состава с повышенным содержанием брома.

Наибольшие температуры в Припятском ГГБ составляют 100,5-102,2ºC на глубинах более 4000 м.

Термальные рассолы хлоридного натриевого и хлоридного кальциевого состава с высоким содержанием сероводорода приурочены к соленосным отложениям верхнего девона или к подстилающим их осадкам среднего девона и нижнего кембрия. Залегая на больших глубинах в условиях почти полной гидрогеологической закрытости эти рассолы достигают предельного насыщения (минерализация 320–397 г/дм³) и характеризуются повышенной температурой (до 50–80ºC), закономерно возрастающей с глубиной. Рассолы такого типа были вскрыты в гг. Брагин, Речица, Мозырском и Ельском районах.

Термальные воды хлоридного натриевого и хлоридного кальциевого состава с повышенным содержанием брома вскрыты в тех же районах и обладают теми же характеристиками. Особенностью их является повышенное содержание брома. В районе д. Слободка минерализация рассолов хлоридного натриевого состава на глубине 2600–2800 м составляет 320 г/дм³, а содержание брома достигает 407 мг/дм³. Температура рассолов составляет 41,1ºC. В районе г. Ельск на глубине от 1458 (д. Стреличево) до 3414 м (д. Первомайское Речицкий район) содержание брома варьирует от 314 до 1460 мг/дм³. В районе д. Кустовница (глубина 2500 м и более), при общей минерализации хлоридных кальциевых рассолов от 397 до 438 г/дм³ содержание брома достигает 3750 мг/дм³. В районе д. Анисимовка в хлоридных кальциевых рассолах с минерализацией 376 г/дм³ содержание брома достигает 4161–4336 мг/дм³.

В силу особенностей физических свойств рассолов технологические приемы их добычи и переработки вызывают определенные трудности.

Одним из ограничений препятствующих эффективной разработки промышленных рассолов является их высокая минерализация, составляющая сотни г/дм³. При такой минерализации рассолов их эксплуатация является практически невозможной из-за интенсивного выпадения солей в колоннах скважин и водоподъемных трубах глубинных насосов. Представляется, что оптимальной минерализацией для добычи йод- и бромсодержащих рассолов является интервал 300–350 г/дм³. Кроме того, затрудняющим эксплуатацию фактором является повышенное содержание в рассолах аммония, нафтеновых кислот и нефтяных эмульсий.

Важным этапом, от которого может зависеть ввод той или иной структуры в эксплуатацию является выбор объектов, связанных с оптимизацией процессов эксплуатации и химической технологии переработки рассолов, сброса стоков йода-бромного производства. Например, в условиях Припятского Полесья утилизация промышленных стоков может быть эффективной только в случае их захоронения в отложениях древнее юрского возраста.

Вопросыдля самоконтроля

1. Назовите принципы, положенные в основу гидрогеологического районирования территории Беларуси.

2. Назовите основные структурные единицы гидрогеологического районирования.

3. Дайте характеристику основных водоносных горизонтов и комплексов.

4. Какие гидродинамические (гидрогеохимические) зоны выделяются в осадочном чехле территории Беларуси.

5. Охарактеризуйте основные группы минеральных лечебных вод, распространенных на территории Беларуси.

6. Условия формирования и распространения йодобромных промышленных вод на территории Беларуси.

7. Виды использования промышленных рассолов.

8. Особенности формирования и распространения термальных вод.