16. Вертикальная гидрогеологическая зональность подземных вод. Инверсии

Химический состав подземных вод в отличие от Мирового океана более разнообразен и довольно закономерно изменяется по площади и разрезу гидрогеологических бассейнов. Кроме того, закономерно меняется с глубиной и характер водообмена – от активного в верхних до затрудненного и весьма затрудненного водообмена в более глубоких горизонтах.

Закономерно изменяются по разрезу также газовый состав подземных вод и их температура. Этот комплекс явлений называется гидрогеологической зональностью, которая складывается из геогидродинамической, газогидрогеохимической и гидрогеотермической. Во всех случаях «классической» зональности происходит с глубиной увеличение ключевых параметров (минерализации, пластовых давлений, газонасыщенности, температуры подземных вод). Однако от классической могут быть довольно значительные отклонения, называемые инверсией, то есть наблюдается не увеличение, а уменьшение значений параметров, что связано с историей развития бассейна, его возрастом, палео-и современным климатами и др. На гидрогеологическую зональность бассейнов значительный отпечаток налагают процессы литогенеза и, в частности, стадийность нефтеобразования.

а) б) в)

Рис. 25.1 Схемы классической и инверсионной гидрогеохимической зональности.

Где, А- пресные воды; Б- солоноватые воды; В – соленые воды; Г- рассолы.

а) классическая зональность, б) инверсионная зональность за счет аридизации современного климата и сохранения реликта пресных вод в более глубоких горизонтах; в) инверсионная в гидрогеологических бассейнах молодых платформ и плит за счет дегидратации глинистых минералов и опреснения поровых и пластовых вод.

17. Трещинные и жильные воды

Это воды, приуроченные к трещиноватым породам (изверженным, метаморфическим и осадочным). А.С. Храмушев выделил два основных класса трещиноватости горных пород.

1. Региональная трещиноватость

2. Локальная трещиноватость.

В соответствии с этим подземные воды можно подразделить на трещинные и жильные.

Региональная трещиноватость «поражает» горную породу на значительной площади, может развиваться в пределах целой толщи пород. Наиболее распространенными по происхождению здесь являются литогенетические трещины и трещины выветривания. Литогенетические образуются в процессе остывания лавовых потоков, диагенеза и уплотнения осадков. Они обусловливают также водоносность артезианских горизонтов платформенных областей. Трещины выветривания возникают под влиянием температурного режима поверхностных слоев земли. Они часто бывают заполнены глинистым материалом. Например, при выветривании глинистых сланцев и алевролитов В.П. Казаринов в Западной Сибири выделяет три зоны:

1. Зону размягченных сланцев

2. Зону бесструктурного элювия,

3. Зону пара-или ортоэлювия (глины).

Региональная трещиноватость распространена сравнительно неглубоко, в пределах 100м, а в изверженных породах она затухает еще ближе к поверхности (30-50м). Наиболее водообильными являются верхние горизонты. С глубиной по мере затухания открытой трещиноватости выветривания водообильность уменьшается.

В рудных районах трещинные воды связаны с зоной окисления сульфидной минерализации, чем и определяются некоторые особенности химического состава этих вод (повышенная сульфатность, высокие концентрации различных металлов, низкие значения рН).

Локальная трещиноватость обычно обусловлена тектоническими факторами (дизъюнктивные и разрывные нарушения, зоны дробления). Расположение водообильных зон здесь подчиняется тектоническим закономерностям, а ориентировка их зависит от типа геологических структур.

В гранитных массивах или метаморфических породах водообильными часто являются хорошо выдержанные системы поперечных деформаций. В складчатых районах большое значение для подземных вод имеют молодые диагональные трещины и разрывы. В отличие от подземных вод региональной трещиноватости, имеющих площадное развитие, подземные воды, связанные с тектонической трещиноватостью (жильные воды), имеют линейное развитие, и поиски их затруднены. Глубина циркуляции этих вод значительна и может достигать 1000 и более метров. С их разгрузкой связаны восходящие источники, имеющие повышенную температуру, специфический газовый состав (СО₂, Н₂S), богатый спектр различных редких и рассеянных элементов и повышенная радиоактивность. Разгрузка этих вод часто бывает скрытой под элювиальными, делювиальными и аллювиальными отложениями, а также под руслами рек (субаквальная разгрузка) и дном моря (субмаринная разгрузка).

Эффективное выявление этих вод стало возможным благодаря гидрогеохимическим исследованиям. В общем, эти воды значительно отличаются от других вод, своим геохимическим обликом. Это обстоятельство явилось основанием для разработки теоретических основ и практического применения гидрогеохимического метода поисков рудных месторождений. Режим жильных вод обычно постоянен и мало реагирует на изменение климатических условий; они используются для целей водоснабжения, т.к. воды являются наиболее чистыми подземными водами. Поиски этих вод сопряжены с необходимостью детального изучения тектоники исследуемого района.