Гидрогеологические условия. Гидрогеология, согласно большинству существующих определений, является наукой, которая изучает подземные воды планеты: закономерности их распространения в

Гидрогеология, согласно большинству существующих определений, является наукой, которая изучает подземные воды планеты: закономерности их распространения в земной коре, условия залегания и движения, их свойства и состав, взаимодействие с горными породами, а также условия и возможности их хозяйственного использования. Более правильно считать, что гидрогеология как подразделение наук естественного цикла изучает подземную часть гидросферы планеты, законы ее строения и развития, процессы, происходящие в ней в естественных условиях и в условиях интенсивного антропогенного воздействия.

В том и другом случае основным объектом исследования гидрогеологии являются подземные воды (основной элемент гидросферы), особенности которого определяют содержание и методологию науки.

Расположение Минска на возвышенности, служащей водоразделом бассейнов Балтийского и Черного морей, исторически привязало город к малым рекам. Но оказалось, что недра этого обширного холмистого массива скрывают в себе настоящее подземное море. Вода, как губку, насыщает мощные песчаные пласты, уходящие на десятки метров вглубь. Подземное водохранилище постоянно пополняется в результате фильтрации дождевых и талых вод. Непрерывное движение воды от возвышенных мест к долинам рек и выход ее в виде родников благоприятствует естественному круговороту, обновляет подземный поток. В разные сезоны года происходят подъемы и спады уровней подземных вод.

Глубина водосодержащей зоны в городе соответствует мощности осадочной толщи горных пород, покоящейся на гранитном фундаменте, и не намного превышает 0,5 км. В этой слоистой толще определенным образом чередуются пески, глины, доломиты, мергели, песчаники. Песчаные породы, насыщенные водой, разделены слабопроницаемыми (глинами, суглинками и т. п.), отчего возникла многоярусная водонапорная система. С глубиной движение вод в ней замедляется, а сами воды обогащаются в большей или меньшей степени растворимыми минеральными веществами. Зона пресных вод с общим содержанием солей до 1 г/л достигает глубины 300 м, далее, до 420 м, располагается зона солоноватых вод с минерализацией 1 —10 г/л, еще глубже — зона соленых вод с минерализацией до 28 г/л. Вода верхней зоны служит источником мощного непрерывного потока, который наполняет водопроводную сеть Минска, вода средней зоны используется как минеральная «Минская», а нижней — для лечебных ванн.

Но и пресноводная зона подземного моря имеет многослойное строение — песчаные пласты в ней разделены глинистыми породами. Наиболее водообильный днепровско-московский горизонт (названный так по двум оледенениям) залегает на глубине 20—70 м. Он образовался в недалекое по геологическим масштабам время, всего около 200—400 тысяч лет назад, когда территория нынешней Белоруссии подвергалась материковым оледенениям. Песчаные пласты мощностью в десятки метров в свое время были отложены текущими ледниковыми потоками, поэтому и циркулирующая в них вода сродни ледниковой. Здесь вода насыщается химическими элементами, придающими ей умеренную жесткость и приятный вкус, и приобретает гидрокарбонатно-кальциевый состав (оптимальная концентрация 0,3—0,4 г/л). Продолжительная фильтрация воды через песок гарантирует ей чистоту и очень высокие питьевые качества. Очередной ледник покрыл этот песчаный пласт многометровой глинистой мореной, которая предохраняет его от внешнего загрязнения. Сейчас на верхний водоносный пласт приходится до 90 % общего объема подземных вод, используемых для удовлетворения нужд населения города.

Еще один горизонт пресных вод расположен значительно глубже (220—300 м), в гдовских песчаниках, отложенных в древнейшем морском бассейне протерозойской эры около 600 млн. лет назад. Вода здесь имеет тоже небольшую минерализацию, но в отличие от вод верхних слоев обладает другим составом. Она, в частности, содержит натрий и повышенное количество фтора. Недостаток фтора в питьевой воде, как известно, может привести к кариесу зубов, но его избыток свыше 1,5 мг/л тоже вреден. Смешивание вод обоих горизонтов повышает гигиенические свойства потребляемой воды, а использование в пищевом рационе йодированной соли компенсирует недостаток йода в воде и предохраняет от заболеваний эндемическим зобом. Ценные свойства воды гдовского горизонта учитываются при ее использовании, хотя его доля в снабжении города не превышает 10 %.

Гидрогеологическая стратификация геологического разреза. В породах кристаллического фундамента воды формируются в зоне выветривания, образуя горизонт трещинных вод. Основные водоносные комплексы ГБ, получившие широкое распространение, образованы хорошо проницаемыми песчаниками и карбонатными породами верхнего протерозоя, среднего и верхнего девона, а также четвертичными отложениями. Подчиненное значение имеют водоносные комплексы, связанные с юрскими, меловыми и палеоген-неогеновыми отложениями, известные в южных и юго-восточных районах данной территории.

Водоупорные толщи, сложенные слабопроницаемыми глинистыми и алевролитовыми породами, не имеют повсеместного распространения. Значительная изолирующая роль их проявляется в наиболее погруженных центральных частях бассейна, где они характеризуются большей мощностью и выдержанностью литологического состава.

Прибалтийский бассейн площадью 38322 км2 расположен на северо-западе Беларуси. Воды залегают в трещинах пород кристаллического фундамента, в водоносных отложениях чехла разных геологических периодов и в четвертичных отложениях. По интенсивности водообмена выделяется три яруса водоносных комплексов -нижний, средний и верхний, – которые гидравлически взаимосвязаны. Воды всех комплексов слабо минерализованы; их минерализация повышается с глубиной до 50 г/л. Воды относятся к сульфатным и сульфатно-хлоридным.

Инфильтрационное питание подземных вод в бассейне среднего течения р. Свислоч (г. Минск) составляет 3,2 л/(с·км²). Средний многолетний слой подземного стока изменяется от 72–84 мм.

Мощность зоны активного водообмена контролируется глубиной эрозионного вреза современных и древних речных долин. Она составляет 400 м в пределах юго-западной окраины бассейна, где отсутствуют региональные водоупоры и 150–300 м на остальной территории.

Достаточно широкое распространение получили хлоридные натриевые, реже кальциево-натриевые воды, мощность которых колеблется от 100 до 250 м. Минерализация их, в зависимости от структурного положения водовмещающих отложений, колеблется в широких пределах от 1,8 до 34 г/дм³.

Зона слабых рассолов охватывает самую нижнюю часть разреза – вендский и рифейский водоносные горизонты, а также породы кристаллического фундамента.

Гидротермические закономерности Оршанского ГГБ определяется структурными особенностями фундамента и осадочного чехла, литологией пород и гидрогеологическими условиями.