Лекция 6

56.Пластовое давление в водоносных горизонтах (три гидродинамические зоны)

Все это позволяет в разрезе земной коры выделить три гидродинамические

зоны, различающиеся характером пластовых давлений.

1 Зону гидростатических пластовых давлений, распространяющуюся до глубины

2-3 км, с преобладанием нисходящего и горизонтального движения подземных

вод инфильтрационного генезиса.

2 Зону переходных между гидростатическим и литостатическим пластовых

давлений, нижняя граница которой может достигать 7 км. В пределах этой

зоны распространены в основном седиментационные воды.

3 Зону литостатических давлений, в пределах которой содержатся в основном

физически связанные воды и редко свободные. Во второй и третьей зонах

преобладают восходящие потоки подземных вод.

57 Гидродинамические режимы подземных вод

1 Режим инфильтрационного типа, в пределах которого движение

подземных вод происходит вследствие разности напоров в зоне современной

инфильтрации и зоне разгрузки. Пластовое давление подземных вод равно

гидростатическому. При благоприятных условиях режим этого типа может

существовать до глубины 5~6 км. В этом случае важно только, чтобы была единая

гидравлическая система и область питания превышала область разгрузки.

2 Режим элизионного (выжимающего) типа. Движение вод происходит

вследствие их выжимания из пород, уплотняющихся под действием геостатического

давления или возникающих тектонических напряжений. Этот тип режима

наблюдается обычно на глубинах, превышающих 1000 м. Пластовое давление, как

правило, выше гидростатического, но значительно ниже литостатического.

3 Режим глубинного типа характерен для водонапорных систем, залегающих

в глубоких частях подземной гидросферы. Основными причинами движения вод в

зоне действия этого режима является воздействие на них геостатического и

тектонического давлений.

Такое воздействие возможно лишь в условиях

существенной изоляции глубинных водонапорных систем, ибо при наличии

хорошего оттока жидкости внешнее давление воспринимается преимущественно

скелетом породы. Пластовое давление может достигать значений геостатического

давления и даже его превышать.

58 Геологический круговорот воды

59 Мантийный круговорот

60.Мантийно-океанический круговорот

61 Сходство и различия геологического и климатического круговорота

2.2.7. Отличие геологического круговорота воды от климатического

1 Разный источник энергии движения воды.

В климатическом круговороте — это солнечная энергия, в геологическом — энергия земных недр, природа и источники которой до сих пор окончательно не установлены.

2 Принципиально различный механизм движения воды в горных породах.

Если в случае климатического круговорота вода заполняет уже существующие пустоты и поры горных пород и в них перемещается под действием сил гравитации от участков с более высоким уровнем воды к участкам с более низкими его отметками, то в случае геологического круговорота картина совершенно иная. Вода захватывается горной породой в момент ее образования, а не после, как в первом случае, и перемещается вместе с горной породой на значительные глубины, постепенно выдавливаясь из нее в результате уменьшения размера пор, обусловленного процессами уплотнения. Вода в этом случае движется от участков большого сжатия породы к участкам меньшего ее уплотнения.

3 Разная направленность изменения фазового состояния воды. Если климатический круговорот невозможен без перехода воды в парообразное состояние с последующей ее конденсацией, то геологический невозможен без перехода подавляющей части, воды через физически связанное состояние.

4 Формирование генетически разных подземных вод.

Климатический круговорот формирует на земле пресные воды инфильтрационного генезиса, значительная часть которых проникает в землю, образуя зону маломинерализованных растворов, создающих основу для жизни человека.

Геологический круговорот формирует ветвь соленых вод седиментационного генезиса, определяющих ход многих новых геологических процессов и явлений,

также необходимых для жизни человека.

5 Гидродинамика формирующихся бассейнов различна.

В случае климатического круговорота вода в порах горных пород не испытывает механического давления стенок, так как находится под действием только собственного веса, на какой бы глубине вода не находилась.

Иная ситуация складывается в процессе геологического круговорота. В этом случае вода практически всегда испытывает в той или иной мере давление стенок горной породы. Ведь для того, чтобы выдавить воду из породы, необходимо создать то или иное избыточное давление. Поэтому наличие избыточного давления, т.е. превышающего собственный вес воды, — это естественное состояние гидродинамических систем, формирующихся в процессе геологического круговорота. Все это сказывается и на характере формирующихся водообменных систем.

6 Разное направление движения воды.

Климатический круговорот обеспечивает подъем воды с океана в атмосферу, перенос ее на континент и нисходящее движение в горных породах от высоких отметок поверхности к более низким.

Геологический круговорот захватывает воду и перемещает ее в обратном направлении — вниз относительно морского дна. Затем под давлением вода

перемещается из погружающихся частей бассейна в боковые его структуры,

включая континент, и по зонам разломов движется к дневной поверхности навстречу фильтрационному потоку.

7 Гидрогеохимическое различие формирующихся водообменных систем.

Здесь лишь отметим, что направленность и механизмы, а значит, и геологический

результат всех геохимических процессов в этих двух типах круговоротов различны, что многократно разнообразит геохимическую среду, контролирующую ход геологических процессов.