Подземные воды Оршанской впадины

УДК 556.3(476.5)

Кудельский, А. В. Подземные воды Оршанской впадины / А. В. Кудель
ский. – Минск : Беларуская навука, 2019. – 131 с. – ISBN 978-985-08-2408-0.

В монографии приведены результаты новейших исследований региональной гидрогеоло- 

гии и геохимии подземных вод Оршанской впадины. На основе геолого-тектонических данных выделены и охарактеризованы водоносные горизонты и комплексы четвертичных и дочетвертичных отложений, геохимия пресных, солоновато-соленых вод и рассолов. Разработаны 
вертикальная геохимическая зональность подземной гидросферы, а также новейшая концеп- 
ция подземной латеральной гидродинамики осадочного бассейна. Впервые приводится обшир- 
ная сводка данных по минеральным водам впадины (в пределах Могилевской, Витебской  
и частично Минской областей), устанавливается их генезис и распространение. С позиций 
современной теории нефтеобразования показана нефтегазовая бесперспективность Оршанской впадины.

Рассчитана на гидрогеологов, геологов, геохимиков и курортологов, специалистов водо
хозяйственных служб, а также на преподавателей, студентов и аспирантов геологического  
и природоведческого профиля.

Табл. 25. Ил. 18. Библиогр.: 32 назв.

Р е ц е н з е н т ы:

академик НАН Беларуси, доктор геолого-минералогических наук,

профессор А. А. Махнач,

доктор геолого-минералогических наук В. Г. Жогло

ISBN 978-985-08-2408-0 
 
           © Кудельский А. В., 2019

 
 
 
 
 
             © Оформление. РУП «Издательский дом  

 
 
 
 
 
 
 «Беларуская навука», 2019

ВВЕДЕНИЕ

В последние десятилетия водные ресурсы планеты становятся фактором 

политики не в меньшей степени, чем нефть и газ. Технологические, социаль- 
ные и экологические вызовы конца XX – начала XXI в. спровоцировали дополнительные обострения в данной сфере потребления человечества, что  
вызывает серьезную озабоченность международной общественности. В связи 
с этим в марте 2005 г. на 58-й сессии Генеральной Ассамблеи ООН резолюцией 
A/RES/58-217 принято решение о Международном десятилетии действий по 
Программе «Water for life» («Вода для жизни») в период 2005–2015 гг. В соот- 
ветствии с этим документом всем государствам рекомендованы активные действия, направленные на повышение информированности общества по пробле- 
мам рационального использования ресурсов питьевых вод, улучшения их качества 
и защиты от истощения и загрязнения. В одном из документов ООН «Право 
на воду», который с полным основанием можно назвать «Право на жизнь», 
констатируется, что «сегодня человечество стоит перед лицом серьезного глобального кризиса водных ресурсов, так как в настоящее время один миллиард человек во всем мире не имеет доступа к чистой питьевой воде, а более 
двух миллиардов человек не располагают достаточным количеством систем 
очистки воды, что является главной причиной заболеваний, вызываемых 
употреблением воды, которая не соответствует санитарным стандартам». По 
оценкам Всемирной организации здравоохранения, 80 % заболеваний в мире 
вызваны низким качеством и антисанитарным состоянием воды. При этом 
предполагается, что особенно остро проблема качества питьевых вод стоит  
в сельской местности.

Позднее решениями ООН 2008 год был объявлен Международным годом 

планеты Земля, чем еще раз стимулировались исследования ее геологии, ресурсного потенциала, состояния планетарной экологии (геоэкологии), в том 
числе биосферы в самом широком смысле этого понятия, атмосферы и гидросферы. Для стран мирового содружества и Беларуси в их числе особое значение в этих исследованиях приобретает проблема воды и водопользования. 
При этом достаточный для развития и социально-экономических потребностей уровень водообеспеченности, по данным материалов ООН, оценивается 
в 1000 м3/год на одного человека.

Из-за повсеместного загрязнения речных вод и русловых отложений ги
дрографической сети большинства высокоразвитых государств львиная доля 

их потребностей в хозяйственно-питьевой воде покрывается за счет скважинной эксплуатации подземных водоносных горизонтов. Но подземная вода – 
это не просто ординарная вода, а в первую очередь возобновляемое полезное 
ископаемое, геологический объект с весьма специфическими условиями формирования и эксплуатации. От того, насколько адекватно учитывается первое 
условие и профессионально грамотно разрабатываются технологии добычи 
подземных вод, зависит не только их качество, но и сохранность месторождений подземных вод. Рациональное и эффективное водоснабжение за счет 
источников подземных вод, эксплуатация месторождений минеральных вод, 
промышленных и бальнеологически ценных подземных рассолов обеспечиваются гидрогеологами – специалистами по проблемам геологии подземных 
вод, их геохимии и качественного физико-химического состояния.

В недрах объекта наших исследований – Оршанской впадины – сосредото
чены весьма значительные ресурсы подземных вод: пресных питьевых с минерализацией менее 1 г растворенных веществ в 1 л (дм3) воды; солоноватых 
(до 10–15 г/дм3), соленых (до 35 г/дм3) вод и рассолов (35–167 г/дм3). Пресные 
воды питьевого назначения распространены повсеместно с глубин от несколь- 
ких метров до глубин от 100–150 до 300–350 м и более, легко подвержены 
процессам загрязнения с поверхности земли в районах с отсутствующими  
в разрезе водовмещающими горными породами регионально выдержанных 
глинистых водоупоров. Этим объясняется высокий уровень уже сформировавшегося загрязнения грунтовых вод питьевого регистра на территории 
сельскохозяйственных угодий, а также в пределах и окрестностях всех без 
исключения городов и населенных пунктов (коммунальное и промышленное 
загрязнение), птицеферм, молокозаводов и крупных животноводческих комплексов с их высокотоксичными стоками.

Вместе с тем следует отметить, что многочисленные случаи, места и уров
ни загрязнения подземных вод хозяйственно-питьевого назначения не являются доминантными в современной гидрогеологии Оршанской впадины, что 
позволяет планировать не только последующее использование подземных вод 
в качестве основного источника водоснабжения, но и разнотипные системы 
водоохранных мероприятий по сохранению ресурсов и качества вод этого  
источника.

Солоноватые и соленые воды также распространены повсеместно на тер
ритории впадины, залегая своеобразным слоем между горизонтами пресных 
вод и нижезалегающими рассолами. Именно с этим слоем связаны преимущественно хлоридно-натриевые и сульфатно-кальциевые минеральные воды, 
эксплуатационные запасы которых вполне достаточны для реабилитации населения Витебской, Могилевской и частично Минской областей, занимающих 
территорию Оршанской впадины.

Нижнюю и наиболее мощную (1200 м) гидрогеохимическую зону состав
ляют хлоридные натриевые рассолы, заполняющие глубокопогруженную часть  
впадины и связанные с верхнепротерозойским комплексом осадочных пород,  

а также с трещиноватой зоной архей-нижнепротерозойского кристаллического фундамента.

Резко специфический гидрогеохимический разрез, в котором 2/3 мощно
сти (!) составляют рассолы докембрийских отложений, ставит Оршанскую 
впадину в ряд совершенно необычных для Беларуси геологических мегаформ, 
эксплуатация пресных и минеральных вод в которых довольно жестко лимитирована граничными условиями подземных вод различной минерализации.

В работе впервые приведена обширная сводка данных по химическому 

составу пресных хозяйственно-питьевых подземных вод, а также минеральных лечебно-столовых и бальнеотерапевтических вод Оршанской впадины  
(в пределах Могилевской, Витебской и частично Минской областей), устанавливается их генезис, распространение и перспективы практического использования.

В подготовке к изданию настоящей работы активное участие принимали 

сотрудники лаборатории гидрогеологии и гидроэкологии кандидаты геологоминералогических наук Л. Н. Рябова и Б. И. Коробейников, а также научный 
сотрудник И. А. Залыгина, что во многом способствовало успеху выполненных 
исследований. Автор глубоко признателен и благодарен члену-корреспонденту 
Р. Е. Айзбергу за плодотворное обсуждение проблем геологии и тектоники 
Оршанской впадины и кандидату геолого-минералогических наук Я. Г. Грибику 
за любезно предоставленные материалы опробования Оршанской и Суражской параметрических скважин.

Глава 1

ГЕОЛОГИЯ

По глубине залегания кристаллического фундамента на территории Бела
руси выделяются структуры первого порядка: Белорусская и Воронежская антеклизы, Украинский щит, Балтийская и Московская синеклизы, Оршанская 
и Подлясско-Брестская впадины, Припятский прогиб, Латвийская, Полесская, 
Жлобинская и Брагинско-Лоевская седловины. Среди трех крупных осадочных 
бассейнов – Припятского, Подлясско-Брестского и Оршанского – последний  
в настоящее время является наименее изученным и, естественно, нуждается  
в дополнительном исследовании.

1.1. Осадочный чехол

В платформенном чехле Оршанской впадины повсеместно распростране
ны рифейские, вендские и девонские отложения.

Рифейские отложения выполняют древний Волыно-Оршанский прогиб, 

протягивающийся через всю территорию Беларуси (Пинск, Минск, Орша).  
В составе рифея установлены три комплекса: нижнерифейский (бобруйская 
и шеровичская серии), среднерифейский (белорусская, или полесская, серия), 
верхнерифейский (?) (лапичская свита). Представлены рифейские отложения 
песчано-алевритовыми породами с прослоями глин, изредка (в пинской и лапичской свитах) доломитов. В нижнем рифее известны вулканогенные образования.

Отложения вендского комплекса распространены почти на всей терри
тории Беларуси и представлены осадочными и вулканогенными породами.  
В комплексе выделено три серии: вильчанская, волынская и валдайская. В Оршанской впадине наиболее распространены осадочные образования валдайской серии, где они представлены четырьмя седиментационными ритмами. 
Три нижних из них составляют редкинскую свиту, четвертый – котлинскую. 
Редкинская свита сложена песчаниками, алевролитами и глинами. Глинами, 
алевролитами, реже песчаниками представлена и котлинская свита, верхняя 
часть которой в отдельных районах размыта.

1.1.1. Верхний протерозой

Под верхним протерозоем понимают верхний рифей и венд. Венд офи
циально включается в состав верхнего протерозоя, и им заканчивают докембрийский отрезок истории. Однако по содержащимся в нем органическим 
остаткам, вполне отвечающим понятию фанерозоя как времени существова- 

ния «явной» жизни, и в тектоническом отношении венд все-таки больше тяготеет к фанерозою. 

В позднем докембрии (в рифее–венде, т. е. 1350–600 млн лет назад) Фен
носкандинавский (или Балтийский) щит был частью Восточно-Европейской 
платформы в составе более крупной литосферной плиты. На этом этапе происходит распад Мезогеи на два суперконтинента – Лавразию и Гондвану, формирование океана Япетус, а затем и закрытие его.

В раннем рифее на достаточно консолидированной (стабильной, пассив
ной) окраине платформы возникли северо-западные линейные зоны растя- 
жения с геосинклинальным (активным проявлением вулканизма и осадконакопления) режимом осадконакопления и перикратонные (на окраине континентов) прогибы. В среднем, а затем и в позднем рифее деструкция (разруше- 
ние) северо-восточной части Восточно-Европейской платформы усиливалась. 
Но к концу рифея и в венде (за исключением краткого этапа активизации  
в раннем венде) рассматриваемая область была стабилизирована после предшествующей коллизии. Верхневендско-нижнекембрийские отложения перекрывают блоковую структуру на юго-востоке Балтийского щита, образуя обширные моноклинальные (слабо наклоненные в одну сторону) толщи чехла 
(неметаморфизованных осадочных пород) платформы.

Таким образом, в рифей-вендское время можно предполагать следующие 

условия осадконакопления: от материковых фаций закрытых бассейнов с разным уровнем глубины формирования до прибрежношельфовых фаций открытых бассейнов или крупных рифтовых структур внутри континента. Кроме 
того, происходила смена аридных (сухих) климатических условий в среднем 
рифее на гумидные (влажные) – в более позднее время.

Установление климата рифейского времени представляет трудную задачу, 

так как из орбиты исследований исключаются такие важнейшие индикаторы 
климата, как растительные ассоциации и фаунистические комплексы. Особенности климата рифейского времени определяются в основном по распространенности осадочных пород – индикаторов климата и продуктов переотложения древнейших кор выветривания, а также по данным палеотермометрии. 
Широкое распространение в раннем и среднее рифее больших объемов шельфовых высокомагнезиальных известняков и доломитов и хемогенного кремнеобразования свидетельствует о существовании мягкого морского и очень 
теплого климата. По изотопам кислорода и водорода в сингенетических кремнях, заключенных в карбонатных породах, установлено, что средние температуры земной поверхности 1,3–1,2 млрд лет назад колебались в пределах 40–50 °С.  
Подобные температуры и насыщенность атмосферы углекислым газом способствовали образованию строматолитов и микрофитолитов, максимальное 
развитие которых за всю докембрийскую историю приходится на средний рифей. Помимо карбонатов в среднем рифее значительно развиты красноцветные 
терригенные толщи и эвапориты. Это позволяет полагать, что наряду с влажным климатом существовали территории с аридным типом климата.

В конце среднего рифея произошло понижение температуры земной по
верхности, что выразилось в сокращении карбонатонакопления, исчезновении хемогенного кремнеобразования, несмотря на увеличение интенсивности 
вулканизма. Широкое распространение получили терригенные толщи, среди 
которых ведущая роль стала принадлежать полимиктовым разностям. Снижается число строматолитовых построек. Все меньше встречается остатков 
протяженных биогермных тел. На смену однообразному в температурном отношении азональному жаркому климату с определенной дифференциацией  
по степени увлажнения в позднем рифее пришел климат с резкой термической 
зональностью. Стали обособляться области с нивальным (холодным) и экваториальным климатами.

Наиболее яркая особенность верхнего рифея – присутствие среди осадоч
ных толщ ледниковых отложений. Тиллиты известны на двух стратиграфических уровнях, и в соответствии с их положениями выделяют нижний и верхний 
тиллитовые горизонты. Нижний горизонт относится к уровню 750–720 млн лет, 
а верхний – к уровню 680–650 млн лет, т. е. уже к началу вендского периода.

1.1.1.1. Рифей

Рифейские отложения в основном распространены в пределах Валыно-Ор
шанского палеопрогиба (авлакогена). Выделяются отложения нижнего, среднего и верхнего рифея (табл. 1.1).

Средний рифей включает нижнюю часть белорусской серии на террито
рии Оршанской впадины, представленной пинской (средний рифей) и оршанской (средний-верхний рифей) свитами. 

Пинская свита в Оршанской впадине залегает на кристаллическом фун
даменте, перекрывается отложениями оршанской свиты. Мощность отложений пинской свиты 200–300 м. Глубина залегания кровли свиты 700–1400 м.  
В разрезе свиты преобладают песчаники и алевролиты с прослоями глин. 
Песчаники с глинистым, а в отдельных случаях – доломитовым цементом. Основными минералами песчаных и песчано-алевритовых пород пинской свиты  
являются кварц (70–90 %) и калиевые полевые шпаты (10–25 %). Из аутигенных 
минералов наиболее часто встречаются доломит и сульфаты (гипс, ангидрит).

В разрезе пинской свиты выделяются две толщи: нижняя – глинисто-алев
рито-песчаная (30–100 м) и верхняя (173–215 м) – песчаная.

Наиболее мощные и полные разрезы пинских отложений пройдены бу
ровыми скважинами в Богушевске, Рудне, Рогачеве, Шумилино, Рославле, 
Клинцах и др. Отложения пинской свиты в скважине Богушевск-2 (Лиозно,  
гл. 1363–1365 м) залегают на гнейсах кристаллического фундамента и перекрыты отложениями оршанской свиты. В первой ритмопачке (1600–1665 м) 
гравелиты образуют прослои на разных глубинах, песчаные с обломками кварца, гранита, кремнистых пород. В основании ритмопачки отмечены обломки  
(до 10–20 см) кварцитов.

Таблица 1.1. Стратиграфическая схема рифея Беларуси (Геология…, 2001)

Вторая ритмопачка (495–1600 м) не отличается по набору горных пород 

от первой (песчаники полевошпатовые, кварцевые, биотитовые). Обломочный 
материал слабоокатанный, несортированный, с железисто-глинистым цементом (каолинит-гидрослюдистый).

Отложения пинской свиты в Вильчицах (возле Могилева) в интервале 

1139–1306 м залегают на выветрелых породах кристаллического фундамента 
и перекрываются отложениями оршанской свиты. Обломочный материал песча- 
ников представлен кварцем, полевыми шпатами, обломками кристаллических  
пород – сланцев, гнейсов, кварцитов. В свите отсутствуют органические остат- 
ки, нет и следов жизнедеятельности каких-либо организмов.

Средний-верхний рифей. Оршанская свита. В Оршанском бассейне ор
шанская свита залегает на различных горизонтах пинской свиты, а в западной 
и восточной периферических зонах (Минск, Нелидово, Смоленск, Клинцы  
и др.) – на кристаллическом фундаменте. Зона максимальных мощностей свиты  
(428–620 м) приурочена к осевой части впадины – Могилев, Орша, Лиозно, 
Рудня. Свита представлена красноцветными кварцевыми песчаниками. В ниж- 
ней части свиты (7–10 м) песчаники нередко сменяются гравийно-галечными  
конгломератами. По степени окатанности гальки – типично прибрежная (пляж- 
ная) галька.

Наиболее мощный разрез оршанской свиты (620 м) вскрыт Оршанской 

опорной скважиной 2 (д. Барзовка) в интервале глубин 757–1377 м. Средняя  
и верхняя части разреза представлены кирпично-красными песчаниками  
с обильной вкрапленностью каолинита. В песчаниках отмечены зияющие, выполненные гипсом трещины.

К западу от зоны максимальных мощностей оршанская свита вскрыта в Го- 

родке, Минске, Городищах, Ждановичах, Смиловичах и др. Типичный разрез  
вскрыт скважиной Минск-4 (гл. 433–555 м). В разрезе кирпично-красные, квар- 
цевые песчаники, слабосцементированные, в основании свиты – прослои креп- 
ких пестроцветных глин.

Верхний рифей (?). Лапичская свита. Вскрывается скважинами в Осипо- 

вичах, Блони, Смиловичах, Рогачеве, Кличеве, Орше и др. Залегает на отложениях оршанской свиты на Осиповичской (46–82 м) и Блонской (13–58 м) площадях (рис. 1.1).

На остальной территории Оршанской впадины (Кличев, Орша, Рогачев  

и др.) мощность лапичской свиты 18–25 м. В Осиповичах лапичские отложения вскрыты на глубинах 705–762 м (скв. 14Р). Песчаники кварцевые на доломитовом и доломито-железистом цементе. Буровато-розовые.

На глубинах 714–727 м доломиты образуют частые прослои в песчаниках 

(красноцветные, кавернозно-брекчиевые, водорослевые). Выше по разрезу,  
на глубинах 705–714 м, отмечается переслаивание алевритов (полевошпатовокварцевых с примесью биотита и обломками доломитов) и доломитов, часто 
водорослевых, брекчиевых и кавернозных.