Классификация скоплений подземных вод

Типы	Индекстипа	Классы	Номер класса
Пластовые	П	Поровые Трещинно-поровые Порово-трещинные Трещинные Трещинно-карстовые	1 2 3 4 5
Трещинно-жильные	Т	Регионально-трещинные воды зон выветривания зон тектонической и литогенетической трещиноватости Карстово-жильные Локально-тещинные воды зон тектонических нарущений	6 7 8 9
Лавовые	Л	Верхнелавовые Межлавовые Внутрилавовые	10 11 12

К структурам первого порядка относятся гидрогеологические массивы, гидрогеологические бассейны и вулканогенные бассейны. Напомним, что гидрогеологический массив представляет собой выход пород фундамента на поверхность и может быть прикрыт четвертичными отложениями. Для него характерно развитие разнообразных трещинных вод, образующих систему бассейна стока подземных вод, нередко тесно связанных с грунтовыми водами четвертичных отложений. Гидрогеологический бассейн, состоящий из фундамента и залегающего на нем платформенного чехла, отличается преимущественным распространением разнообразных пластовых вод –артезианских и грунтовых – в чехле, трещинных вод – в фундаменте. Вулканогенный бассейн образован вулканогенными породами и характеризуется распространением трещинных и лавовых вод.

12.2. Гидрогеологические массивы

Гидрогеологические массивы связаны с геологическими структурами, в пределах которых непосредственно с поверхности распространены древние кристаллические породы. В тектонических депрессиях или крупных эрозионных понижениях рельефа, на отдельных участках или на большей части массива кристаллические породы могут быть перекрыты рыхлыми и слабосцементированными осадочными породами неоген-четвертичного или более древнего возраста. Типичными примерами подобных гидрогеологических районов являются Балтийский щит, Украинский кристаллический массив, Енисейский кряж и др. (рис. 26).

Рис. 26. Схема строения гидрогеологического массива: 1 – древние кристаллические породы; 2 – зона экзогенной трещиноватости; 3 – рыхлые или слабосцементированные осадочные отложения; 4 – образования коры выветривания; 5 – возможные направления потоков трещинно-жильных вод; 6 – направления движения трещинно-грунтовых вод зоны экзогенной трещиноватости (В.А. Всеволожский, 2007)

Общими особенностями природных условий (физико-географические условия, геологическое строение и др.) гидрогеологических районов этого типа, в решающей степени определяющими типы и условия формирования подземных вод, являются:

1. древний сравнительно выровненный, в ряде случаев низко- и среднегорный рельеф с относительно глубокой и резко выраженной эрозионной расчлененностью;

2. хорошо выраженное проявление широтной климатической зональности (атмосферные осадки, испарение, температуры и др.), которая на участках с низкогорным и особенно среднегорным рельефом усложняется проявлениями высотной климатической поясности;

3. типичное блоковое строение с резко выраженными тектоническими границами блоков (зоны тектонических нарушений), в ряде случаев с достаточно четким проявлением новейших и современных тектонических движений. При этом характер тектонических движений (знак, амплитуды) для отдельных блоков массива может существенно различаться;

4. распространение мощных толщ древних кристаллических магматических или метаморфических пород: интрузивные породы различного состава, гнейсы, амфиболиты, кристаллические сланцы, кварциты и др.;

5. преимущественное распространение трещинных типов подземных вод, связанных с региональными или локальными (линейно-локальными) зонами трещиноватости кристаллических пород.

Основным типом подземных вод являются трещинные (грунтовые трещинные) воды верхней зоны выветривания кристаллических пород. В большинстве случаев эти воды образуют гидравлически единый водоносный горизонт с водами рыхлых покровных отложений и водоносными образованиями коры выветривания, распространенный в основном в пределах всей площади массива. Мощность водоносного горизонта в зависимости от строения верхней части разреза изменяется от нескольких до 60–100 м и более (Бабинец, 1961). Как правило, минимальные мощности характерны для существенно глинистых пород (сланцы, филлиты и др.) – максимальные для крепких скальных пород (гнейсы, кварциты и др.). Общей закономерностью является уменьшение проницаемости пород с увеличением глубины залегания и увеличение проницаемости в зонах тектонических нарушений, омоложенных новейшими движениями, и тектонических контактов.

Воды грунтовые со свободной поверхностью. Глубина залегания грунтовых вод тесно связана с рельефом территории и изменяется от нескольких метров на пониженных участках до 20–50 м и более на крутых склонах и водораздельных пространствах. На участках, где перекрывающие рыхлые отложения или образования коры выветривания представлены слабопроницаемыми породами (валунные суглинки, глины), распространены подземные воды с местным напором. В депрессиях поверхности кристаллических пород, в эрозионных понижениях и на склонах массивов при наличии в верхней части разреза слабопроницаемых отложений (валунные суглинки, озерные или морские глины и др.) скважины нередко вскрывают напорные самоизливающиеся воды.

В крупных тектонических депрессиях (погруженных блоках массива) при значительной (150–200 м и более) толще слоистых осадочных пород может формироваться система относительно изолированных водоносных горизонтов межпластовых вод. В некоторых случаях такие депрессии рассматриваются в качестве специфических артезианских бассейнов наложенного типа. В связи с относительно небольшой мощностью пластовой системы и отсутствием выдержанных слабопроницаемых пластов межпластовые водоносные горизонты наложенных артезианских бассейнов имеют, как правило, условия формирования, характерные для первого гидрогеологического этажа бассейнов платформенного типа (см. раздел 12.3).

Условия формирования трещинных грунтовых вод верхней зоны экзогенной трещиноватости рассмотрены в разделе 12.2. В пределах этой зоны в верхней части массива кристаллических пород формируется система местных потоков трещинных (грунтовых и с местным напором) подземных вод, связанных с современным рельефом территории. Движение подземных вод во всех случаях направлено от центральных частей междуречных пространств к дренирующим эрозионным понижениям. Гидродинамическими границами потоков являются поверхностные водоразделы и дрены (см. рис. 26).

Химический состав и минерализация грунтовых трещинных вод определяются главным образом слабой растворимостью древних кристаллических пород. В условиях умеренного и избыточного увлажнения с верхней зоной массивов связаны преимущественно ультрапресные и пресные (до 200–300 мг/л) гидрокарбонатные кальциевые (Са–Mg) воды. При наличии сульфидной минерализации (процессы окисления сульфидов) непосредственно в верхней зоне возможно формирование вод сульфатно-кальциевого состава с минерализацией до 1,5–2,0 г/л. В зоне недостаточного увлажнения при развитии процессов испарения и наличии частично засоленных рыхлых отложений непосредственно с верхней зоной массивов могут быть связаны сульфатные и хлоридные (SО₄–С1) воды с минерализацией до 10–15 г/л и более.

Вторым широко распространенным в пределах кристаллических массивов типом подземных вод являются трещинно-жильные воды зон тектонических нарушений. В большинстве случаев зоны тектонических нарушений характеризуются интенсивной проницаемостью и обводненностью только в пределах верхней зоны развития экзогенной трещиноватости до глубин 150–200 м и реже более. В этих условиях в зонах тектонических нарушений формируются линейно-локальные потоки трещинно-жильных вод, тесно связанные с поверхностными и трещинно-грунтовыми водами верхней зоны (см. раздел 12.2). Минерализация «жильных» вод обычно не превышает 300–500 мг/л, состав преимущественно гидрокарбонатный кальциевый (Са–Mg). Относительно более высокая минерализация, хлоридный (SО₄–С1 и т.д.) состав, содержание специфических компонентов (I, Br, Sr, Rb, F) и газов глубинного происхождения (H₂S, Не, СО₂, СН₄) характерны только для участков разгрузки трещинно-жильных вод глубинной циркуляции.

Так, Кольской сверхглубокой скважиной трещинно-жильные воды разломов были вскрыты в интервалах глубин 463–470, 580–610, 1135–1170, 1760–1812, 3317–3448 м и далее на глубинах 9920 и 10020 м. Мощность вскрытых зон изменялась от 10 до 30–80 м. До глубин 3,5–4,0 км трещинно-жильные воды характеризовались давлениями, в целом близкими к нормальным гидростатическим; на глубинах около 9 км – аномально высокими давлениями, приближающимися к геостатическим. Минерализация подземных вод изменялась от 1,0–3,7 г/л (463–610 м), 24–51 г/л (900–1350 м) до 150 г/л (4500 м) и предположительно до 300 г/л и более (9–10 км). Состав трещинных вод – от хлоридно-гидрокарбонатного натриево-кальциевого до хлоридного натриевого и хлоридного кальциевого Cl–Са (Mg, Na) (Кольская сверхглубокая..., 1984). Аналогичные воды с минерализацией более 1,0–3,0 г/л на глубинах около 1000 м и более были встречены в кристаллических породах Украинского массива, Канадского щита и в ряде других районов.