Материал: подземных вод
СПБГУАП группа 4736
очень небольшая часть объема пор.
Полупроницаемы неотсортированные породы (песчано-глинистые осадки, песчаники с глинистым цементом, меловидные известняки и т. д.) с
неравномерной пористостью (поры большей частью мелко- и субкапил-
лярные.)
Практически непроницаемыми считаются породы с субкапиллярными или закрытыми порами (глины, аргиллиты, невыветрелые сланцы, плотные кристаллические породы). Однако совершенно непроницаемые породы в природе отсутствуют. При значительных перепадах давлений водопроницаемыми могут быть даже толщи глин мощностью несколько десятков метров. Более того, известны случаи, когда через такие толщи
«продавливались» вместе с водой растворенные вещества. При
«нормальных» гидравлических градиентах миграция растворенных веществ через водоупоры возможна по механизму молекулярной диффузии.
Таблица 3.1 Средине значения коэффициентов фильтрации и водопроницаемости некоторых горных пород для условий движения пресных вод с температурой 20°С (по Н. А. Плотникову)
Вопределенных термодинамических или гидрогеологических условиях
сучетом геологического времени водопроницаемыми становятся и глинистые породы. При господствующих в верхней (до глубины 2-5 км)
СПБГУАП группа 4736
части земной коры температурах и давлениях породы со значениями коэффициента фильтрации менее 0,1-0,001 мД могут считаться достаточно надежным водоупором. По мнению Г. Я. Богданова и В. М. Кононова,
глинистые толщи следует считать водоупорными при мощности более 10м.
Хорошим водоупором являются мерзлые породы.
С глубиной, по мере роста давления, пористость и проницаемость горных пород уменьшаются. Правда, бывают и исключения, когда на глубинах 3-6 км встречаются песчаники или известняки, пористость которых составляет 1,5-20%. Однако в целом она па таких глубинах на порядок меньше, чем в верхних горизонтах.
По водно-коллекторским свойствам осадочные (а также осадочно-
вулканогенные) породы резко отличаются от кристаллических
(магматических и метаморфических) пород. Рассмотрим их раздельно.
Систематика подземных водоносных систем
Емкости подземных вод различного таксономического ранга могут быть охарактеризованы размером (объемом), строением (формой), составом и свойствами. Естественно, какой-то один признак не даст четкого представления о геологическом теле, содержащем воду. Даже разграничение гидрогеологических резервуаров по нескольким ведущим признакам не способно учесть всех факторов распределения, перемещения и формирования подземных вод.
Следуя структурно-вещественному принципу разграничения, который в гидрогеологии именуется структурно-гидрогеологическим, мы получим наиболее полный набор признаков. Применительно к систематике подземных водоносных систем он должен учитывать, по крайней мере, следующие признаки: 1) размер и строение геологического тела. 2) вещественный состав пород, определяющий характер распределения подземных вод, 3)
особенности питания, стока и разгрузки подземных вод.
СПБГУАП группа 4736
Самое мелкое подразделение резервуаров (совокупность водосодержащих пор или трещин) образует коллекторы простой или сложной формы с более или менее однородным распределением подземных код.
В осадочных породах сочетание обводненных пор, иногда и трещин дает водоносный горизонт, или комплекс. В кристаллических породах,
содержащих регионально-трещинные воды, резервуаром аналогичного ранга служит водоносная зона трещиноватости. Как в чехле, так и особенно в фундаменте протяженные каналы, каверны и полости, заполненные водой,
образуют резервуар жильного типа, называемый водоносной зоной нарушений.
В чехле находятся преимущественно коллекторы поровой и пластовой структуры. Наоборот, фундамент отличается коллекторами трещинной и жильно-трещинной структуры.
Рис. 3.3 Соподчиненность природных емкостей подземных год, их размеры и соответствующие им градации гидрогеологического районирования
Гидрогеологические резервуары более высокого порядка на рис. 3.3
имеют обобщенное название бассейн пластовых вод и массив трещинных
СПБГУАП группа 4736
вод. В них коллекторы чередуются с водоупорами. Бассейну свойственно чередование по разрезу осадочных пород водоносных пластов и комплексов.
Массив представляет выход на поверхность или горное поднятие чаще всего кристаллических пород, которые состоят из водоносных зон трещиноватости и жил.
Эти емкости подземных вод хорошо противопоставляются друг другу,
чего нельзя сказать при пользовании распространенными терминами
«артезианский бассейн» и «гидрогеологический массив». В самом деле,
артезианский бассейн по определению, данному К. Кейльгаком, есть не что иное, как система напорных вод, которая включает в себя и внешнюю область питания, т. е. склоны массива. Гидрогеологический массив, по Н. И.
Толстихину (1962),- массив трещинных вод. Выходит, противопоставляя систему напорных вод (артезианский бассейн) массиву трещинных вод
(гидрогеологическому), резервуары подземных вод сравниваются по различным признакам - напору и коллекторским свойствам пород. Если же названия давать по сопоставимым и противопоставляющимся друг другу признакам, то логичнее пользоваться терминами «бассейн пластовых вод» и «массив трещинных вод». Тогда, кстати, гораздо проще решается вопрос о проведении границы бассейна с массивом.
Бассейн и массив значительных размеров и сложного строения, в
отличие от простого бассейна и простого массива, могут рассматриваться как сложный бассейн и сложный массив.
Сложный бассейн пластовых вод образует обширное платформенное или межгорное погружение, отвечающее синеклизам, перикратонным опусканиям и орогенным прогибам - межгорным или краевым (предгорным).
Для его строения характерно сочетание нескольких простых по форме бассейнов - сочлененных или наложенных, местами разделенных поднятиями фундамента, разобщенных по верхним и единых по нижним горизонтам осадочного чехла или наоборот.
К сложному массиву трещинных вод относится сочетание более или
СПБГУАП группа 4736
менее простых по форме массивов (горных хребтов, складчатых поднятий или изолированных интрузий), объединяемых территориально в анти-
клинорий складчатого сооружения, группу интрузивных тел или выступ фундамента платформы. Имея сходные условия распределения подземных вод, простые массивы в таком гидрогеологическом резервуаре непосредственно сочленяются друг с другом, а иногда разделяются внутригорными впадинами.
Подземные водоносные системы более высокого порядка включают крупные геологические тела: на платформах - плиты и щиты, а в геосинклинальных (складчатых) регионах - геосинклинальные системы
(ветви складчатости) и срединные массы (устойчивые срединные массивы).
При этом обособляются группы бассейнов (см. рис. 3.3.)- система бассейнов пластовых вод, группы массивов - система массивов трещинных вод или сложное сочетание массивов и бассейнов, которое именуется системой массивов и бассейнов подземных вод. Эти подразделения резервуаров подземных вод отличаются от сложных бассейнов и массивов не только размерами, но и степенью сложности структурного плана. Им присущи также, иные гидрогеологические особенности, проявляющиеся в общности питания, движения и формирования подземных вод каждой системы.
В таксономическом отношении система бассейнов пластовых вод эквивалентна артезианской области И. К. Зайцева и II. И. Толстихина. но представляет собой не пространственное понятие «область», а объемное -
«емкость подземных вод». Точно так же система массивов трещинных вод и система массивов и бассейнов подземных вод имеют много общего с гидрогеологической складчатой областью тех же авторов. Здесь также площадное наименование заменено на объемное.
Система бассейнов отвечает плите - опущенной части платформы,
которая вмещает несколько сложных бассейнов пластовых вод, разделенных поднятиями или выступами кристаллического фундамента. Иногда к системе бассейнов относятся сочетание плит и краевых прогибов. Системой