ПРЕСНЫЕ, МИНЕРАЛЬНЫЕ И ПРОМЫШЛЕННЫЕ ВОДЫ

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 ВОДЫ И 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.

Лекция 9