Пресные воды
На территории Беларуси пресные воды вскрыты во всех горизонтах платформенного чехла и в верхней части фундамента. Мощность слоя этих вод изменяется в значительных пределах от приблизительно 200 до 300 м. Малые мощности (50 – 100 м) наблюдаются на участках глубокиъ эрозионных врезов долин Зап. Двины, Днепра, Припяти, Вилии, Немана, Березины и др. Максимальная мощность до ≈1000 м – в Брестском бассейне и центральной части Белорусского гидрогеологического массива (иногда более 450 м.)
Глубина раздела пресных и минерализованных вод и их солесодержание зависят от литологических особенностей водовмещающих пород и степени подвижности подземных вод. Преобладающая мощность слоя пресных вод в границах Белорусского гидрогеолгического массива – 350 – 400 м, а в своде Центрально-Белорусского массива – более 450 м. В платформенном чехле практически отсутствуют региональные водоупоры и водоносные горизонты и комплексы взаимосвязаны. Это способстует формированию в чехле пресных и ультрапресных вод с минерализацией от 150 – 200 до 350 – 400 мг/дм3.
В Оршанском гидрогеологическом бассейне основной водоупор – породы глинисто-доломитово-мергелистой пачки наровского горизонта среднего девона (мощность 20 – 40 м), которая разделяет зоны активного и замедленного водообмена, содержащих пресные и минерализованные воды. Воды антропогена в зоне активного водообмена (/верхнего девона и старооскольского горизонта среднего девона), что обеспечивает мощность слоя пресных вод 200 – 300 м и более. В северо-восточной части бассейна граница пресных и минерализованных вод сдвигается в старооскольско-ланские и фаменские отложения, залегающие под четвертичными осадками, а мощность пресных вод уменьшается до 150 м, а в долинах рек – до 50 – 100 м.
В Припятском гидрогеологическом бассейне граница пресных и минерализованных вод определяется наличием в разрезе глин позднеюрского возраста. Вместе с триасовыми отложениями они являются выдержанным региональным водоупором. Мощность зоны пресных вод здесь – 200 – 300 м. В северо-западной части бассейна в зону активного водообмена входят и франские, преимущественно – карбонатные отложения.
На пересечении долин рек с северным бортовым разломом Припятского прогиба известны очаги разгрузки минеральных вод, которая происходит по тектоническим нарушениям. Минимальная мощность зоны пресных вод (около 100 м) отмечена в районе Микашевичско-Житковичского выступа. В сторону Полесской седловины зона пресных вод увеличивается до 300 – 350 м из-за выклинивания водоупоров юры и триаса, а также смещения границы пресных и минеральных вод в отложения пинской свиты позднего протерозоя. Здесь горизонты верхнего протерозоя и перекрывающих пород образуют единый водоносный комплекс. Положение раздела вод зависит от наличия в разрезе юры и триаса глин или плотных мергелей верхнего силура. На крайнем западе Беларуси мощность зоны пресных вод превышает 1000 м.
МИНЕРАЛЬНЫЕ ВОДЫИ ЛЕЧЕБНЫЕ РАССОЛЫ
В пределах Беларуси выделены следующие главные бальнеологические типы минеральных вод и лечебных рассолов, которые уже выявлены, либо могут быть выявлены:
- Без специфических компонентов и свойств;
- Бромный воды и йодо-бромные рассолы;
- Сульфидные и сероводородные воды и рассолы;
- Железистые воды;
- Радоновые воды;
- Борные воды;
- Фторсодержащие воды;
- Селенсодержащие воды.
Внутри бальнеологического типа в зависимости от соотношения основных микрокомпонентов химического состава, наличия специфических компонентов, степени минерализации выделяются группы и минеральных и лечебных вод, показанные ниже на рисунке. Они отвечают требованиям стандартов (ГОСТ 13273-88 и СТБ 880-95, и аналогичных стандартов России, Украины, Польши).
Воды и лечебные рассолы без специфических компонентов состава и свойств. Выделено несколько групп:
Сульфатные воды по катионному составу делятся на:кальциевую, магниево-кальциевую и инатриево-магниево-кальциевую группы, распространенные на территории Беларуси. Сульфатные воды встречаются повсеместно в Оршанском ГГБ. Эти воды разного катионного состава связаны с карбонатными гипсосодержащими отложениями фаменского яруса верхнего девона. Их минерализация не превышает 5 г/дм3.
Хлоридно-сульфатные воды распространены на значительной территории северо-восточнее Белорусского массива и в Припятском ГГБ. Они приурочены к различным по возрасту горизонтам и залегают на глубинах 200 – 500 м. Минерализация изменяется от 1.5 до 20 – 25 г/дм3 с преобладанием 6 – 12 г/дм3. В Припятском ГГБ вскрыты хлоридно-сульфатные воды с минерализацией 1 – 5 г/дм3. В Оршанском ГГБ их минерализация тоже не превышает 5 г/дм3.
Хлоридные натриевые и хлоридные натриево-кальциевые воды и рассолы распространены на всей территории Беларуси кроме центральной части Белорусского ГГМ и в Полесской седловине. Воды с низкой минерализацией вскрыты на окраинах Белорусского массива на глубинах 200 – 450 м.
В Оршанском ГГБ и в пределах значительной части Белорусского ГГМ хлоридные воды распространены почти повсеместно.
Хлоридные натриевые воды с минерализацией 15 – 35 г/дм3 занимают значительную территорию страны, их мощность в среднем составляет 100 – 150 м. В Припятском бассейне они обнаружены практически во всех водоносных комплексах, включая зону пресных вод. В Оршанском бассейне такие воды можно встретить почти повсеместно. На северо-востоке Беларуси эти воды приурочены к карбонатным гипсоносным витебско-наровским отложениям среднего девона.
Хлоридные натриевые и хлоридные натриево-кальциевые рассолы (минерализация более 35 г/дм3) развиты в глубоких частях ГГБ. В Прибалтийском и Оршанском ГГБ их минерализация достигает 150 – 170 г/дм3, рассолы с большей минерализацией – до 460 г/дм3 встречены в глубоких комплексах Припятского ГГБ.
Сульфатно-хлоридные воды широко распространены на территории Беларуси и связаны с гипсоносными витебско-наровскими отложениями среднего отдела и мергельно-доломитовой толщей фаменского яруса верхнего отдела девона.
Гидрокарбонатно-хлоридные натриевые воды с минерализацией 1 – 2.5 г/дм3 распространены отдельными участками в Припятском, а также обнаружены в Оршанском и Брестском ГГБ.
Бромные и йодо-бромные воды и лечебные рассолы. Выделено несколько групп среди минеральных вод и лечебных ирассоллов: хлоридная натриевая бромная, хлоридная кальциевая бромная, а также – бромные и йодо-бромные рассолы. Сюда относят воды и рассолы при содержании брома свыше 25 мг/дм3, а для йода – более 5 мг/дм3 или же конценртации обоих компонентов, превышающих нижнюю границу лечебного применения.
Сероводородные воды и рассолы. К ним относят воды, содержащие сероводород (Н2S) или сульфид-ион (НS). Концентрация общего сероводорода по лечебным требованиям должна быть не менее 10 мг/дм3.
Железистые воды. Этот бальнеологический тип вод выделен сравнительно недавно. По химсоставу они представляют собой хлоридные магнмево-кальциево-натриевые воды низкой минерализации (4.5 г/дм3/), они юыли выделены в зоне сочленения Приптского прогиба си Микашевичско-Житковичского выступа. Нижний предел содержания железа (Fe2+ + Fe3+)| равен 20 мг/дм3 (СТБ880-95). Содержание двухвалентного железа достигает 86 мг/дм3, что можно отнести к крепким железистым водам.
Радоновые воды. Известны 2 месторождения радоновых вод: вблизи г. Несвижа в Минской области и г.п. Дятлово в Гродненской области. Зона потенциально возможного обнаружения радоновых вод территориально совпадает со сводом Центрально-Белорусского массива. Воды пресные (0.4 – 0.6 г/дм3) гидрокарбонатного кальциевого состава с концентрацией радона от 5 до 60 нКи/л.
Борные воды. Минеральные воды, содержащие ортоборную кислоту (Н3ВО3), впервые в Беларуси обнаружены в Ушачском районе Витебской области, где из девонских отложений получена сульфатно-хлоридная натриево-кальциевая минеральная вода (3.4 г/дм3) с концентрацией ортоборной кислоты 40 мг/дм3. В породах венда вскрыта минеральная вода (25.3 г/дм3)/ с таким же содержанием борного компонента. Нижний лечебный предел содержания отроборной кислоты – 35 мг/дм3.
ПРОМЫШЛЕННЫЕ ВОДЫ
Рассолы представляют собой ценное полезное ископаемое. Рассолы Припятского прогиба являются природными водными концентратами с содержанием растворенных солей до 400 – 485 г/дм3. В их составе содержатся в ионной форме десфтки макро- и микрокомпонентов: хлориды кальция, магния, натрия, калия, такие элементы как бром, йод, бор, стронций, литий, рубидий, цезий, железо, кобальт, медь, молибден, никель и др.
Подсолевой терригенный комплекс приурочен к верхнепротерозойским отложениям, эйфельским, живетским и франским образованиям девонской системы.
Мощность продуктивного комплекса изменяется от нескольких метров до 800 м на северо-западе бассейна. Минерализация – соответственно от 288 до 455 г/дм3. В рассолах содержится в мг/дм3: йод (от 13 до 84.8); бром (до 6639); бор (до 445); рубидий (0.41 – 0.62); цезий (0.2 – 2.12); стронций (114 – 3320/).
В этом комплексе выделены промышленные воды: бромные, бромно-стронциеносные, йодо-бромно-стронциеносные, йодо-бромно-стронциеносно-редкощелочнозметалльные, йодо-бромно-стронциеносно-редкощелочнометалльные-бороносные.
Подсолевой карбонатный продуктивный комплекс совпадает с рассолоносным надкомплексом франских отложений. Рассоловмещающими являются карбонатные породы. Их глубина кровли максимальная на северо-востоке – 3560 м и минимальная – на юге и востоке – 750 м. Фильтрационные свойства комплекса улучшаются с востока на запад и с юга на север, а притоки в скважины – от 0 до 900 – 1200 м3/сут при понижении до 1000 м.
Минерализация рассолов комплекса достигает 453 г/дм3 при их плотности 1.312 г/см3. В них содержание йода – до 63.4; брома – до 6052 мг/дм3. Макрокомпонентный состав хлоридный натриево-кальциевый и кальциево-натриевый при небольшом содержании гидрокарбонатов и сульфатов.
Межсолевой терригено-карбонатный продуктивный комплекс совпадает с межсолевыми отложениями и приурочен к породам задонского, елецкого и петриковского горизонтов. Минерализация рассолов изменяется от 236 до 416 г/дм3 (средняя- 336.2±2.3) при плотности до 1.273 г/см3 и высоких концентрациях: йода (до 108); брома (до 5418); бора (до 460); стронция (до 3928); рубидия (до 24.6); цезия – до 1.58 мг/дм3.
Максимальное содержание брома и стронция приурочены к натриево-кальциевым и магниево-кальциевым хлоридным рассолам. В северной части бассейна выявлены высокие концентрации йода – более 50 мг/дм3. В комплексе выделены 3 типа промышленных вод: бромные, йодо-бромно-стронциеносные и йодо-бромно-стронциеносно-редкощелочнометалльные.
Технико-экономическая оценка промышленного значения выполняется с учетом:
· Стоимости добычи и промышленной переработки рассолов (извлечения полезных компонентов);
· Затрат на бурение скважин и строительство рассолозабора;
· Капитальные вложения на строительство установок по извлечению ценных компонентов. Обычно около 50% всех затрат приходится на бурение скважин.
· Затраты по захоронению отходов рассолоперерабатывающего предприятия.
Рассолы межсолевого и подсолевого терригенного продуктивных комплексов отнесены к месторождениям промышленных вод. Коэффициент извлечения йода и брома из рассолов зависит от принятой технологической схемы установки.
Месторождение промышленных вод межсолевого продуктивного комплекса. Общая площадь месторождения около 15 400 км2, балансовая часть составляет около 7200 км2. Суммарные эксплуатационные запасы промышленных вод составляют 9.13 тыс. м3/сут при понижении уровня до 1000 м. Извлечение рубидия может составить 23.1, стронция – 3649, брома -= 8707, йода – 120.6 т/год. При снижении уровня подземных вод до полной сработки упругих запасов, величину эксплуатационных запасов а, следовательно, и количество добываемых ценных компонентов можно увеличить в 3 раза.
Месторождение промышленных вод подсолевого терригенного комплекса имеет площадь около 16 500 км2. Прогнозные эксплуатационные запасы этого комплекса составляют 25.8 тыс. м3/сут, извлечение рубидия составит 36.4, стронция – 6274, брома – 32.343, йода – 83.1 т/год. Сработкой упругих запасов показатели увеличиваются в 3 раза.
Области практического и иперспективного применения. Отдельные области возможного применения рассмотренных промышленных вод:
Горнохимическое сырьё. Представляет интерес извлечение в промышленных масштабах магния, кальция, лития, хлорида натрия, борной кислоты, бромистого натрия, йода и рубидия, аммонийных продуктов, углекислого газа, некоторых редких и рассеянных металлов. Эти компоненты важны для химической промышленности. В ряде стран (США, Япония, Германия, Италия и др.) есть практика извлечения этих компонентов из рассолов. В бывшем СССР из рассолов извлекали йод и бром.
Медицина ми бальнеология. Лечебный эффект рассолов связан с их особым природным составом и имеет противовоспалительное, рассасывающее и противоболевое действие. Они применяются при для лечения опорно-двигательного аппарата.
Сельскохозяйственное производство. Рассолы представляют интерес как богатое компонентами удобрение.
Строительство и технология. Рассолы применяют для противопожарной и противогнилостной пропитки древесины, в качестве компонента для получения низкотемпературного клинкера и т.п.