5 История развитие гидрогеологических структур

В истории развития Припятской впадины выделено 7 гидрогеологических циклов.

Первый гидрогеологический цикл продолжался с начала живетского века среднего девона до раннефранского века позднего девона. Как показали исследования А.С. Махнача и В.К Голубцова (1961, 1966), Припятская впадина в верхнепротерозойское, кембрийское, ордовикское, силурийское, нижне- и частично среднедевонское время представляла собой сушу, за исключением северо-западной части, где происходило отложение осадков верхнего протерозоя (белорусский комплекс, оршанская и пинская свиты), которые вместе с заключенными в них водами формировались в мелком морском или обширном континентальном бассейне, с пониженной соленосностью в окислительной (оршанская свита) или восстановительной (пинская свита) обстановке [3].

В начале живетского века (средний девон) с востока началась трансгрессия мелкого моря, перекрывшего всю территорию Припятской впадины, Белорусский массив, Полесскую седловину на западе, Жлобинскую и Днепровско-Донецкую впадины на востоке. Это и явилось началом первого гидрогеологического цикла на территории впадины и охватившего наровское, старооскольское, саргаевское и семилукско-бурегское время.

В предворонежское время на всей территории Припятской впадины произошел перерыв в осадконакоплепии и верхняя граница семилукско-бурегских отложений является границей размыва. Начало перерыва являет собой конец седиментационного этапа образования вод и начало континентального. В течение седиментационного этапа первого гидрогеологического цикла одновременно с осадконакоплением происходило формирование вод морского генезиса, первоначально представлявших собой "иловые воды". Минерализация их соответствовала солености воды в бассейне, т. е. воды были то нормально-соленые (35 г/дм³), то несколько повышенной солености - 70-140 г/дм³. Во всех случаях минерализация вод была намного ниже концентрации современных пластовых вод средне- и верхнедевонских отложений.

К концу седиментационного этапа произошло диагенетическое преобразование осадков среднего девона и отжим под влиянием геостатического давления захороненных седиментационных вод из районов максимального погружения. Движение подземных вод в этот период осуществлялось, в основном, к периферийным частям современной территории впадины от ее центральных участков, а также на восток.

Второй гидрогеологический цикл охватывает воронежское, евлановское, ливенское, задонско-елецкое время и заканчивается предъелецким перерывом в осадконакоплении. К этому циклу относится формирование нижнесоленосной водоупорной толщи, полировавшей подсолевой и межсолевой водоносные комплексы.

Подземные воды межсолевого комплекса накапливались одновременно с осадконакоплением в мелкозернистых песчаника, песках, доломитах, доломитизированных известняках, мергелях. На ранней стадии диагенеза между водовмещающими породами и водами морского бассейна мог происходить свободный водообмен, сингенетичныеседиментационные воды частично возвращались в бассейн. На ранней стадии преобразования илов и заключенных них вод протекали обменно-адсорбционные процессы.

В предъелецкое время межсолевые отложения были выведены на поверхность и в верхней части разреза захороненные седиментационные воды с минерализацией от 15 до 80 г/дм³ частично замещались инфильтрационными водами, обогащенными сульфатами, кислородом, углекислотой, гуминовыми кислотами. В северо-восточной и южной погруженных частях впадины, где мощность отложений цикла составляла 700-1400 м, нижняя часть разреза межсолевых отложений находилась в условиях замедленного водообмена. Таким образом, произошло частичное замещение седиментационных вод инфильтрационными в верхней части разреза межсолевых отложений.

Кроме перерыва в предъелецкое время в период накопления межсолевой толщи были еще внутриформационные перерывы, установленные по выпадению некоторых пачек. Во время этих перерывов формировавшиеся в межсолевых отложениях воды испытывали неоднократное опреснение, но ввиду относительной кратковременности перерывов разбавление и смешение вод постседиментационно-метаморфогенного генезиса было, по-видимому, незначительный.

К концу второго гидрогеологического цикла (время накопле­ниимежсолевых отложений) осуществляется дальнейшее развитие подсолевого водоносного комплекса.В центральнойчасти впадины воды подсолевого комплекса находились в это времяв условиях замедленного водообмена, где мощность покрывающихосадков не превышала 600м. Зона весьма замедленноговодообмена занимала небольшую площадь и обрамляла центральную часть впадины. Перерыв в конце задонско-елецкого времени отразился в незначительной степени на водах подсолевого комплекса, ифильтрационные воды могли проникнуть в подсолевой комплекс только на прибортовых частях впадины и на крайнем юго-востоке [3].

Третий гидрогеологический цикл начался после перерыва в предъелецкое время и продолжался в елецкое, данково-лебедянское времена. Он включает в себя также турнейский век карбона и заканчивается в ранневизейское время раннего карбона.

В данково-лебедянское время воды нижележащих комплексов (межсолевого и подсолевого) оказались закрытыми мощной водоупорной толщей соленосных отложений и находились в замкнутой системе - были ограничены сверху и снизу водоупорными отложениями. В этих условиях могли происходить только эпигенетические процессы - метамортизация вод я пород под действием давления, температуры, переуплотнение пород в результате тектонических подвижек и усиление явлений катагенеза на глубинах >100 км при температурах > 40°С. Преобладали условия весьма замедленного водообмена. Перемещение вод могло осуществляться у тектонических (Брагинский выступ) и литологических (выклинивание задонско-елецкого комплекса и смыкание двух соленосных толщ) барьеров. Участками сноса и стока инфильтрационных вод служили: Украинский щит на юге, Белорусский массив на севере и Брагинский выступ на юго-востоке, где существенное влияние на формирование состава подземных вод продолжала оказывать активная вулка­ническая деятельность.

Во время поднятия территории (бобриковское время) питание подземных вод в отложениях надсолевого девона могло происходить на западе и севере, где осадки выходили на поверхность, и воды находились в зоне активного водообмена. Движение континентальных вод на этом этапе осуществлялось от участков гипсометрически высокого залегания пластов. Наклон поверхности надсолевых отложений отмечен в южном и юго-восточном направлении, следовательно, движение вод могло происходить с северо-запада и запада на юг и юго-восток.

Подсолевой водоносный комплекс к концу третьего гидрогеологического цикла (время накопления осадков нижнего карбона) на большей части территории впадины оказался в условиях весьма замедленного водообмена - под слабопроницаемыми осадками нижней и верхней соленосной толщ, глинистых отложений надсолевого девона и турнейского яруса нижнего карбона. Наибольшие мощности отложений к концу нижнего карбона отмечаются на периферийной и центральной частях впадины и движение (выжимание) седиментационных вод осуществлялось в северном и южном направлениях, в связи с чем на этих участках могло происходить нефтегазонакопление. Перерыв в осадконакоплении (бобриковское время) еще в меньшей степени оказал влияние на изменение состава вод подсолевого [3].

Четвертый гидрогеологический цикл продолжался в поздневизейское, среднекаменноугольное время и закончился перерывом в осадконакоплении в позднем карбоне. Анализ мощностей отложений четвертого гидрогеологического цикла позволил установить, что области максимального прогибания были приурочены к центральной и южной частям впадины. Движение вод в осадках нижнего карбона было направлено от этих погруженных участков, к которым были приурочены пьезомаксимумы, к периферийнш - северной и западной частям впадины.

В конце московского века положительные тектонические движения вызвали общий подъем территории. Припятская впадина стала сушей с жарким, сухим климатом, с которой происходил сток инфильтрационных вод и снос обломочного материала в Днепровско-Донецкую впадину. Начались интенсивные процессы химического и физического выветривания. Атмосферные воды, промывшие всю толщу осадков четвертого гидрогеологического цикла, ввиду небольшой мощности, по-видимому, полностью вытеснили седиментационные воды и к началу пятого гидрогеологического цикла.

В подсолевом водоносном комплексе ко времени накопление осадков среднего карбона распределение площадей по зонам водообмена остается постоянным. Это указывает на то, что к этому времени сформировались определенные гидродинамические усекшая подсолевого водоносного комплекса в восточной часта впадины (с постоянным питанием и разгрузкой). По гидрогеологическим условиям, в которых находился межсолевой комплекс к концу четвертого цикла (время накопления отложений нижнего карбона) территорию впадины можно разделить на несколько районов. Самый значительный из них включает центральную часть впадины. Подземные воды межсолевого комплекса ко времени накопления отложений карбона в этом районе были перекрыты отложениями верхней соленосной толщи, надсолевого девона, турнейского, визейского и намюрского ярусов нижнего карбона.

Пятый гидрогеологический цикл относится к сакмаро-артинскому, татарскому (пермь) времени (седиментационный этап) и раннетриасовому-раннеюрскому времени (инфильтрационный этап) [3].

Байосским веком завершился инфильтрационный этап пятого гидрогеологического цикла. В это время большая часть впадины, за исключением некоторых небольших участков, являлась сушей. За это время процесс промывания и опреснения осадков захватил мощную, приблизительно 200-300 м. толщу отложений (по аналогии с современными условиями). Продолжался процесс выжимания вод из глинистых толщ причем, по распределению мощностей отложений пятого цикла видно, что движение вод происходило от центральной часть впадины и ее периферии. Мощность отложений цикла составляла 200-400 м.

К концу пятого цикла условия гидрогеологической закрытости подсолевого и межсолевого комплексов усиливаются. Надсолевой комплекс к концу пятого гидрогеологического цикла (время накопления отложений нижнего триаса) в центральной и восточной частях впадины был перекрыт водоупорными глинистыми осадками перми и триаса. Воды находились в условиях замедленного водообмена.

Процессы изменения химического состава вод надсолевого комплекса (вторичный эпигенез) наиболее активно протекали в центральной и восточной частях впадины в обстановке повышенных (50-60 °С) температур и давлений (до 20 МПа), особенно в районах глубокого погружения отложений, куда инфильтрационные воды проникали в ничтожных количествах и не могли оказывать существенного влияния на изменение их состава. На осталь­ной территории впадины преобладали условия активного водообмена, а, следовательно, йоды были слабо минерализованные. Движение вод на седиментационных этапах происходило от центральной, наиболее погруженной части впадины, к периферии.

В шестом гидрогеологической цикле, включающем в себя позднеюрское время и оканчивающегося в раннемеловом времени, выделяется седиментационный этап, начало которого относится к байосскому веку (средняя юра). В этот этап включается также время осадконакопления и верхнеюрских (келловейских и нижнеоксфордских) отложений и формирование подземных вод.

Позднеоксфордским временем заканчивается седиментационный этап шестого гидрогеологического циклами начинается инфильтрационный этап, когда устанавливаются континентальные условия для большей части тер­ритории впадины. На этом этапе питание подземных вод юрского водоносного комплекса усиливалось на западе. Движение вод на инфильтрационном этапе в отложениях юры было направлено на восток к долине р. Днепр.

История гидрогеологического развития Припятской впадины заканчивается седьмым гидрогеологическим циклом, начавшимся в раннемеловое время и продолжающимся в настоящее время. Седиментационный этап этого цикла начинается новой трансгрессией моря, охватившей не только территорию впадины, но и большую часть Белоруссии. Море, покрывавшее территорию впадины, было очень опресненным, климат влажным и теплым. В начале неогена на территории впадины и всей Белоруссии устанавливаются конти­нентальные условия накопления осадков и вод, которые продолжаются и в антропогене. Распределение мощностей отложений седьмого гидрогеологического цикла равномерное по всей впадине и не превышает 200-250 м.

Область атмосферного питания на седиментационном этапе располагалась на Белорусском и Украинском массивах. Инфильтрационное питание вед мелового комплекса происходит непосредственно через отложения антропогена, неоген-палеогена. Полное замещение морских вод атмосферными произошло в меловых и юрских отложениях. Все отложения седьмого гидрогеологического цикла приурочены к зоне свободного водообмена с поверхностью.

Разгружаются воды в долинах рек, эрозионные врезы которых обнажают меловые, а иногда и горские отложения. Направление движения вод осуществляется с запада и северо-запада на восток и юго-восток к долине реки Днепр, т.е. максимальные гидростатические напоры приурочены к наиболее гипсометрически высоким участкамзалегания комплексов, расположенным в западной части впадины [3].