- •130302 « Поиски и разведка подземных вод и инженерно-геологические изыскания,
- •Предисловие
- •1. Введение
- •Понятие «гидрогеология»
- •Методы исследований в гидрогеологии
- •Основные разделы гидрогеологии
- •Основные проблемы гидрогеологии
- •Основные этапы развития гидрогеологии
- •Системный подход в гидрогеологии
- •2.Вода в геосферах Земли
- •3. Строение подземной гидросферы
- •4. Понятие «Геологический круговорот воды»
- •4.1 Геологическая форма движения воды и ее разновидности
- •4.2 Этапы геологического круговорота
- •5. Понятие гидрогеологические структуры. Структурные типы подземных вод
- •6. Подземные водные резервуары
- •7. Гидрогеологический цикл
- •8. Проблема формирования подземных вод и её сущность
- •8.1. Формирование ресурсов подземных вод
- •8.2 Процессы формирования состава подземных вод
- •9. Гидросфера
- •9.1. Эволюция гидросферы Земли
- •9.2. Гидрогеологическая стратификация (г.С.)
- •9.3. Границы и объем гидросферы
- •9.4. Физические поля Земли, гидрогеологические закономерности и законы гидрогеологии
- •10. Виды воды в горных породах
- •11. Некоторые физические и водные свойства горных пород
- •11.1. Гранулометрический состав и его значение в гидрогеологии
- •11.2. Пористость и трещиноватость
- •11.3. Проницаемость
- •11.4. Пьезопроводность и уровнепроводность
- •11.5. Влажность
- •11.6 Влагоемкость и водоотдача
- •11.7. Водо-, нефте- и газонасыщенность
- •11.8. Капиллярность
- •12. Основные виды движения подземных вод
- •12.1 Элементы фильтрационного потока. Закон Дарси
- •12.2. Методы определения коэффициента фильтрации
- •12.3. Водопроводимость
- •12.4. Установившееся и неустановившееся движение
- •13. Гидрогеотермия
- •13.1. Гидрогеотермический режим земной коры
- •13.2 Виды теплопереноса
- •13.3 Геотермические зоны земной коры
- •13.4 Геотемпературное поле
- •13.5 Практическое применение геотермических методов в гидрогеологии
- •14. Свойства и состав природных вод
- •14.1 Распространение воды на Земле и уникальность ее свойств
- •14.2 Строение и структура воды
- •14.3 Изотопный состав воды
- •14.4 Физические свойства воды
- •14.5. Химический состав воды
- •14.6 Бактериологический состав воды
- •14.7 Газовый состав воды
- •14.8. Жесткость воды
- •14.9. Агрессивность воды
- •15. Классификация подземных вод и их краткая характеристика
- •15.1. Понятие режима подземных вод
- •15.2 Классификация подземных вод а.М. Овчинникова и ее сущность
- •16. Вертикальная гидрогеологическая зональность подземных вод. Инверсии
- •17. Трещинные и жильные воды
- •18. Карстовые воды
- •18.1 Особенности режима и химического состава карстовых вод
- •19. Подземные воды криолитозоны
- •19.1 Надмерзлотные воды
- •19.2 Межмерзлотные воды
- •19.3 Подмерзлотные воды
- •20. Источники
- •20.1 Классификация источников
- •20.2 Режим источников
- •21. Проблемы экологической гидрогеологии
- •21.1. Загрязнение подземных вод
- •21.2. Истощение подземных вод
- •21.3. Особенности эколого-гидрогеологических исследований
7. Гидрогеологический цикл
Гидрогеологическая цикличность тесно связана с цикличностью тектонической (тектонические погружения и трансгрессии, тектонические поднятия и регрессии моря).
Гидрогеологический цикл – отрезок гидрогеологической истории, состоящий из двух этапов – седиментационного (при трансгрессиях, рис.10) и инфильтрационного (при регрессиях, рис.11). На первом этапе преобладает элизионный водообмен и формируются эксфильтрационные водонапорные системы, а на втором – инфильтрационный водообмен и постепенное перерождение элизионных водонапорных систем в инфильтрационные. Соотношение этапов гидрогеологического цикла во времени может быть самым различным и в значительной степени определять гидрогеологические условия различных гидрогеологических комплексов бассейнов (мегабассейнов).
Рис. 8. Схема инфильтрационной водонапорной системы (по С.Б. Вагину): породы: 1- коллекторы; 2- водоупоры; 3-напраление движения вод; 4-пьезометрический уровень. Области: I-питания; II- напора и стока; III- разгрузки.
Рис. 9. Схема элизионной геостатической водонапорной системы (по С.Б. Вагину): породы: 1- породы-коллекторы; 2- уплотняющиеся глины и глинистые породы; 3-напраление движения пластовых вод; 4-пьезометрический уровень. Области: I-питания и напора; II и III-соответственно открытой и скрытой разгрузки;
8. Проблема формирования подземных вод и её сущность
Как уже отмечалось выше, формирование подземных вод представляет собой фундаментальную проблему современной гидрогеологии. Это- двуединая проблема, включающая формирование ресурсов подземных вод, и формирование их состава в четырёхмерном пространстве.
8.1. Формирование ресурсов подземных вод
Понятие о ресурсах подземных вод прямо связано с их происхождением. На основе современных теоретических представлений можно выделить следующие пути образования подземных вод (генетические типы):
1. Инфильтрационные воды – образовались путем инфильтрации. Сюда же можно отнести и инфлюационные воды (втекающие потоками по трещинным и карстовым пустотам). Эта теория всегда была господствующей, т.к. отвечала запросам практики водоснабжения и подтверждалась визуальными наблюдениями.
2. Конденсационные воды – проникающие главным образом из атмосферы в виде пара и конденсирующиеся в породах. Явление конденсации имеет место и при миграции различных газов (в том числе углеводородных) из мест с высокими в места с низкими температурой и давлением.
3. Седиментационные воды – захоронявшиеся вместе с осадочным материалом в процессе литогенеза и претерпевшие значительные изменения в ходе геологической истории.
Эти три генетических типа подземных вод входят в понятие экзогенные воды (рис. 12).
4. Эндогенные воды – образуются в горных породах при их метаморфизме, в магматических очагах, а также при дегидратации минералов и в некоторых других процессах (рис.12). А.А. Карцев выделяет также “возрожденные воды” – продукт дегидратации глинистых минералов и метаморфизма пород. Они занимают промежуточное место между седиментационными и эндогенными водами.
Рис. 10. Седиментационный этап гидрогеологического цикла.
1-инфильтрационное питание за счет просачивания метеорных вод; 2-элизионное питание в результате выжимания из уплотняющихся глин седиментогенных вод; 3-эндогеннное питание ювенильными флюидами и метаморфогенными водами; 4- фронт внедрения инфильтрационных вод; 5- водоносные песчаные отложения; 6- глинистые водоупоры; 7- кристаллический фундамент.
Условные обозначения:
Рис. 11. Инфильтрационный этап гидрогеологического цикла (идеальная схема артезианского бассейна по А.М. Овчинникову).
а- область питания, б- напора, в - разгрузки, Н1-напорный уровень выше поверхности Земли, вызывающий фонтанирование скважин, Н2-напорный уровень ниже поверхности Земли.
1-водоносный горизонт, 2- водоупорные породы, 3-уровень подземных вод,4-очаг разгрузки (источник), 5- область питания подземных вод, 6-направление движения артезианских вод.
5. Техногенные воды – продукт хозяйственной деятельности человека. Они образуются при различных технологических процессах, при бурении скважин, закачке чуждых вод в нефтяные пласты (система поддержания пластового давления), при захоронении промышленных стоков в глубокие горизонты. Могут содержать в своей основе все природные генетические типы подземных вод.
Рис. 12. Генетическая классификация подземных вод (по Е.В. Пиннекру).