Гидродинамическая и гидрогеохимическая зональность

Гидродинамическая зональность. В разрезе платформенного чехла территории Беларуси выделяются гидродинамические системы: грунтовых вод, артезианская, элизионная (седиментационная), а также – деградированная элизионно-термогидродинамическая. Они представлены в таблице.

Гидродинамическая система грунтовых вод приурочена к верхней части гидрогеологического разреза. Латеральное движение подземных вод определяется разностью потенциала силы гравитации, при этом напор подземных вод отсутствует.

Пластовое давление равно гидростатическому давлению и определяется высотой и плотностью столба воды:

Р_пл = Р_гидр = γ·h

Где Рпл – пластовое давление; Ргидр – гидростатическое давление; γ·– плотность воды; h– высота столба воды.

Артезианская гидродинамическая система включает остальную часть водоносного разреза зоны пресных вод.

Потенциал движения подземных вод определяется гидростатическим напором, который зависит от превышения отметок области питания водоносного горизонта над областью разгрузки. Пластовое давление в гидродинамической системе имеет гидростатическую природу и описывается формулой

Р_пл = Р_гидр = γ(h + Δh) = γ·h*,

Где Δh – гипсометрическое превышение области питания над областью разгрузки; h*= h,остальные обозначения прежние.

Формирование массы подземных вод двух верхних гидродинамических систем связано преимущественно с общим круговоротом воды на поверхности земли и в зоне активного водообмена (инфильтрация, подземное перемещение и разгрузка с переводом подземного стока в поверхностный), а также в меньшей мере – с конвективно-диффузионным перемещением вещества из элизионной и термогидродинамической систем.

Элизионная (седиментационная гидродинамическая система развита в Припятском и Оршанском бассейнах. В Припятском бассейне мощность системы достигает 2000 м, а в Оршанском – около 1000 м. Пластовое давление в разрезе системы определяется:

Р_пл = γ(h + Δh) + Р_изб = Р_гидр + Р_изб,

где Р_изб – избыточное давление, обусловленное сокращением порового пространства вмещающих пород под действием геостатических нагрузок.

Потенциал движения подземных вод определяется перепадами гидростатических давлений и зависит от сокращения объема порового пространства глинистых пород. Скорости движения подземных вод под воздействием перепадов гидростатических давлений весьма малы по сравнению со скоростями для гидродинамических систем грунтовых вод и артезианской.

Деградированная элизионно-термогидродинамическая система развита в Припятском бассейне, образована девонскими рассолоносными комплексами, а также – водоупорными соленосными толщами. Согласно представлениям А.В. Кудельского для рассматриваемой системы характерно отсутствие современного латерального перемещения рассолов, а пластовая энергия в значительной степени зависит от давления столба рассолов переменной плотности. Современное состояние гидродинамической системы подсолевых и межсолевых девонских комплексов Припятского бассейна можно определить как гравитационно (гидростатически) уравновешенное, исключающее трансформные и трансбассейновые (латеральные) перемещения массы подземных вод и рассолов.

Гидрогеохимическая зональность

Эта зональность обусловлена степенью гидродинамической изолированности структур и литологическими особенностями водовмещающих пород и зависит от разнонаправаленных процессов взаимодействия в системе вода – порода, смешения вод различного генезиса и состава. В гидрогеологическом разрезе Беларуси вделяют несколько гидрогеохимических зон, представленных в таблице.

Гидрогеохимическая зона пресных вод распространена повсеместно на территории страны, в большинстве случаев совпадает с зоной активного водообмена. Состав подземных вод верхней гидрогеохимической зоны преимущественно гидрокарбонатный кальциевый.

На северо-востоке Оршанского бассейна наблюдается инверсия гидрохимического разреза, заключающаяся в распространении пресных вод под минерализованными. Похожая гидрохимическая инверсия наблюдается на соседних территориях – в Псковской области России, Литве и Латвии.

Гидрогеохимическая зона солоноватых и соленых вод (1 – 35 г/дм³) широко распространена на территории Беларуси. Мощность этой зоны изменяется в широких пределах. В Брестском бассейне мощность зоны солоноватых вод может достигать около 500 м, в Припятском и Оршанском бассейнах она значительно меньше. В Припятском бассейне эта зона отсутствует лишь на тех участках, где глубина залегания подошвы водоупора , отделяющего зону пресных вод от соленых, превышает 500 м.

Химический состав подземных вод преимущественно сульфатный, хлоридно-сульфатный и сульфатно-хлоридный.

Гидрогеохимическая зона слабых рассолов (35 – 150 г/дм³) распространена в Оршанском и Припятском гидрогеологических бассейнах. Преобладающий микрокомпонентный состав рассолов – хлоридный натриевый. Мощность этой зоны увеличивается с погружением кровли верхней соленосной толщи с запада на восток бассейна от 70 – 100 до 600 – 900 м.

Гидрогеохимическая зона крепких и весьма крепких рассолов (150 – 320 г/дм³) развита в Припятском бассейне. Она охватывает большую часть разреза девонских и верхнепротерозойских отложений. Мощность зоны иногда достигает 2 – 3 км. В ее составе принято выделять подзоны крепких (150 – 320 г/дм³) и весьма крепких (более 320 г/дм³) рассолов. В большинстве случаев весьма крепкие рассолы имеют хлоридный натриевый состав. При общем содержании солей более 410 г/дм³ состав рассолов становится хлоридным кальциевым.

В целом для гидрогеохимического разреза подземной гидросферы территории Беларуси имеет место закономерная смена гидрогеохимических зон: минерализация подземных вод увеличивается с глубиной от пресных к минерализованным и соленым водам, затем – к рассолам. Анионный состав подземных вод изменяется от гидрокарбонатного к гидрокарбонатно-сульфатному и сульфатно-гидрокарбонатному, затем – к хлоридно-сульфатному и сульфатно-хлоридному, наконец – приобретает чисто хлоридный облик. Изменчивость катионного состав имеет более простой характер. С тенденцией к преобладанию с глубиной натриево-кальциевой и кальциевой составляющей.