§ 4. Возрожденные воды

Возрожденные воды, образуются (высвобождаются, «возрождаются») при дегидратации седиментогенных минералов, а следовательно, тесно примыкают к седиментогенным водам. Наибольшие количества возрожденных вод появляются при перестройке структуры глинистых минералов, в основном при превращении монтмориллонита (содержащего до 24% воды) в иллит и другие гидрослюды (содержание обычно не более 10% воды) — за счет высвобождения межслоевой воды глинистых минералов.

Количества возрожденных вод, появляющиеся при дегидратации монтморил­лонита, могут на целый порядок превышать имеющиеся количества вод в объемах коллекторов.

§ 5. Инфильтрогенные воды

Инфильтрационные воды проникают в горные породы уже после образования последних, причем часто в породы, уже заполненные водой иного происхождения или инфильтрогенной. водой более древнего возраста.

Следует различать: а) субаэральную (наземную) инфильтрацию — проникновение в породы атмосферных вод и б) субаквальную (подводную) инфильтрацию — всачивание и втекание речных, озерных и морских вод в коренные породы, •обнажающиеся ниже уровня воды в водоеме. Основную роль играет наземная инфильтрация.

Воды из атмосферы и гидросферы могут проникать в породы: 1) путем собственно инфильтрации (т. е. всачивания) в пористые грунты; при этом случае образуются инфильтрационные воды 2) путем инфлюации (т. е. втекания) по каналам относительно крупного сечения (главным образом там, где развит карст) - инфлюационные воды,; 3) в парообразной форме с последующей конденсацией уже в породах. конденсационные воды.

Инфильтрации благоприятствуют большое количество атмосферных осадков, малое испарение, плоский рельеф (затрудняет поверхностный сток), высокая проницаемость пород. В случае, например, закарстованных известняков происходит инфлюация, вода как бы проваливается под землю, поверхностный сток может совсем отсутствовать. Там, где сплошь развиты глины, наоборот, инфильтрации может совсем не быть.

Инфильтрационные воды, проникнув в породы, начинают двигаться в них сначала в виде грунтовых вод, а затем частично и как напорные воды. Инфильтрационная метеогенная вода в самом начале своего подземного существования является, как правило, пресной и почти не содержит растворенных веществ По мере продвижения по породам она начинает обогащаться ионами, солями и газами за счет выщелачивания пород, деятельности организмов, а в аридном климате — частично также за счет испарения (континентальное засоление). В дальнейшем движение инфильтрогенной воды вглубь обычно постепенно замедляется, на ее состав начинают сильно влиять окислительно-восстановительные реакции, затем катионный обмен, фильтрационный эффект и другие физико-химические процессы, а также, возможно, примеси вод иного происхождения. Минерализация инфильтрационных вод постепенно возрастает, а ионно-солевой и газовый составы их преобразуются/

§ 6. Эндогенные воды

К эндогенным подземным водам следует относить все воды, образовавшиеся в литосфере, в горных породах, в магматических очагах и в другой глубинной обстановке.

Эндогенные воды представляют собой хемогенные (иначе— «геосинтетические») воды, образованные молекулами, заново возникающими при различных химических реакциях в подземных усло­виях.

Одна часть магматических вод имеет хемогенный (геосинтетический) характер, а другая — ассимилирована из окру­жающих пород.

Химические реакции, при которых образуются молекулы вод_г протекают не только в магматических очагах, но и при небольших температурах и давлениях. К таким реакциям относятся, например, разложение гидрокарбонатов и органических соединений, окисле­ние сероводорода и некоторые другие:

Са(НСО₃)₂ = СаСОз + СО₂ + Н₂О

Mg(HСO₃)₂ = MgCO₃ + СО₂ + Н₂О

Fe(OH)₂ + 2H₂CO₃ = Fe(HСO₃)₂ + 2Н₂О

Эндогенные воды в момент своего выделения и образования практически лишены растворенных компонентов (как и возрожденные). Однако магматогенные воды, возникающие в условиях высоких температур и давлений, могут сразу же после своего образования (как в жидкой, так и в парообразной форме) растворять значительное количество веществ в окружающей среде.

16 УСЛОВИЯ ЗАЛЕГАНИЯ И ВИДЫ БАССЕЙНОВ АРТЕЗИАНСКИХ ВОД

Артезианскими называют подземные воды, находящиеся в водоносных горизонтах (комплексах), перекрытых и подстилаемых водоупорными или относительно водо­упорными пластами и обладающие напором, который обусловливает подъем уровня вод над их кровлей при вскрытии воды скважинами или другого вида выработка­ми. При благоприятных геоструктурных и гидрогеологи­ческих условиях скважины дают фонтанирующую воду.

Артезианские воды получили название от провинции Артуа в Южной Франции (древнее латинское назва­ние— Артезия), где в XII в. (1126) впервые в Европе был найден колодец, вскрывший самоизливающуюся во­ду Артезианские воды широко распространены в преде­лах синеклиз, впадин, мульд, краевых и предгорных про­гибов моноклинальных структур, а также в межгорных впадинах, синклинальных прогибах, грабенах и в зонах тектонических разломов.

По условиям залегания подземных артезианских вод выделяются артезианские бассейны, артезианские скло­ны, субартезианские бассейны, а также напорные воды в зонах крупных тектонических разломов.

Артезианский бассейн — совокупность артезианских водоносных горизонтов или комплексов, залегающих в тектонических синклинальных структурах. В частном случае в артезианском бассейне может быть только один водоносный горизонт или комплекс.

В каждом артезианском бассейне принято выделять три области: 1) область современного питания (современная инфильтрация) и создания напора, 2) об­ласть разгрузки и 3) область распространения напора (рис. 63).

Область современного питания и создания напора— площади выхода на дневную поверхность водоносных пород, которые слагают артезианский бассейн, располагающихся на наивысших гипсометриче­ских отметках. Это грунтовые воды, дренируемые местной гидро­графической сетью.

Выделяют внешнюю и внутреннюю области питания. К внешней об­ласти питания относятся прилегающие к артезианскому бассейну части площадей горноскладчатых сооружений или поднятий, с которых стекают атмосферные воды и по достижении выходов водопроницаемых пластов они частично поглощаются и таким путем идут на питание подземных вод. Для многих артезианских бассейнов, особенно расположенных в предгорных прогибах и впа­динах, важное значение имеют именно внешние области питания; например, для Азово-Кубанского, Терско-Кумского бассейнов внешней областью питания служат се­верные склоны горно-складчатых сооружений Большого Кавказа.

Внутренней областью питания являются участки, рас­положенные в пределах самого артезианского бассей­на, где осуществляется инфильтрация атмосферных осад­ков и вод местного поверхностного стока. Внутренние области питания связаны преимущественно с подняти­ями и антеклизами на платформах (например, Волго-Камский артезианский бассейн), а также антиклиналь­ными структурами в предгорных районах и межгорных впадинах, в пределах которых артезианские водоносные горизонты выходят на поверхность или залегают неглу­боко под более молодыми, как правило, рыхлыми отло­жениями.

Артезианские воды могут быть гидравлически связаны с грунтовыми водами на участках, где размыты водонепроницаемые пласты. В зависимости от соотношения уровней подземных вод на таких участках будет расход или пополнение запасов артезианских вод Если пьезо­метрическая поверхность артезианских вод располага­ется на более высоких абсолютных отметках по срав­нению с отметками зеркала грунтовых вод, напорные воды будут питать грунтовые, при обратном соотноше­нии отметок горизонтов подземных вод грунтовые воды расходуются на питание

артезианских

Многие артезианские бассейны соединяются между собой, в таких условиях создаются благоприятные воз­можности для перетока вод из одного бассейна в дру­гой Необходимо отметить, что область питания и созда­ния напора пространственно совпадают не везде, так как зона погружения водоносного горизонта может не сов­падать с областью инфильтрации атмосферных осадков и вод поверхностного стока (рис 66) [8]. Более того, в зем­ной коре причины создания напора подземных вод мо­гут быть различными. Помимо гидростатических давлений на создание напора оказывают действие геостатическая нагрузка, тектонические напряжения, криогенный фак­тор, а также изменение пористости пород в результате образования новых минералов

Область разгрузки — участки выхода водоносных го­ризонтов и комплексов на поверхность на более низких абсолютных отметках по сравнению с областью питания.

Выделяет современные и древние очаги разгрузки; современные подразделяются на есте­ственные и искусствен­ные, среди которых выде­ляются открытые и скры­тые.

К открытым (естест­венные) очагам относятся эрозионные (локализо­ванные очаги разгрузки в долинах рек, бессточных впадинах и пустынных районах); барьерные (при наличии препятствий на пути движения артезиан­ских вод); структурно-тектонические (зоны тек­тонических разломов, ан­тиклинальные структуры в горно-складчатых обла­стях и др ) (рис. 67) Скрытые очаги раз­грузки подразделяются на внешние и внутренние Примером скрытых внешних очагов стока могут служить субфлювиальные (очаги в русле рек и под аллювиальными отложениями), субмаринные (источники на дне моря)

К скрытым внешним очагам разгрузки А. М Овчин­ников относит также рассредоточенную разгрузку подзем­ных вод через водоупорные толщи при наличии больших напорных градиентов Скрытые внутренние очаги раз­грузки широко распространены в зоне насыщения под­земной гидросферы и чаще обнаруживаются в местах несогласного налегания свит, на участках «фациальных окон», а также в зонах, перекрытых осадочными породами тектонических разломов, осевых частях антиклина­лей, куполов и поднятий, не проявляющихся на поверх­ности земли.

В районах распространения многолетнемерзлых по­род разгрузка артезианских вод осуществляется через сквозные талики, которые отчетливее проявляются в зимнее время в виде наледей и гидролакколитов

Искусственные очаги разгрузки — это крупные водо­заборы подземных вод при длительной эксплуатации которых в не­которых водоносных горизонтах создаются понижения статических уровней на 80—120 м.

Крупнейшие очаги раз­грузки подземных вод- это источни­ки восходящего типа, обычно связаные с закарстованными карбонатными поро­дами, вулканогенными лавовыми образованиями и рых­лыми крупнообломочными гравийно-галечниковыми от­ложениями.

Область распространения напора (область напорного стока) — основная площадь развития артезианского бас­сейна, для водоносных горизонтов которой характерны пьезометрические (напорные) уровни подземных вод.

Уровень напорных вод называют пьезометрическим. Пьезометрический уровень всегда располагается выше кровли водоносного горизонта. Расстояние по вертика­ли от кровли водоносного горизонта до пьезометрическо­го уровня называется напором над кровлей водоносного горизонта. Распределение пьезометрических уровней 'на всей площади распространения артезианских вод опре­деляется соотношением их отметок в области питания и разгрузки.

Пьезометрический уровень реален только в скважи­нах, вскрывших артезианский водоносный' горизонт. На участках отсутствия скважин пьезометрический уровень можно установить по результатам интерполяции, где он отражает только те высотные отметки, до которых под­нимается вода при вскрытии водоносного горизонта скважинами.