Вопрос №41. Трещинные и карстовые воды

Трещинные и карстовые воды по условиям залегания могут быть либо грунтовыми, либо артезианскими. Вместе с тем в отдельных случаях условия их залегания и распределения в горных породах резко отличаются от таковых грунтовых и артезианских, что заставляет исследователей выделять их в отдель­ный тип. Это связано, в первую очередь, с тем, что элементарными ячейками, в которых движется вода, здесь являются различные по размерам пустоты (трещины, каверны, жилы) разных генезиса и характера, формирующие неравномерно проницаемую среду.

Трещинные воды приурочены к региональной трещиноватости выветривания, трещинам тектоно-литогенетической природы либо локально проявляющимся зонам тектонических нарушений: а) при­поверхностным разломам и б) глубинным разломам. Региональная трещиноватость проявляется в зоне выветривания до глубины 100- 150 м. В более глубоких горизонтах она связана с образованием слоистых текстур, трещин напластования и контактов в осадочных породах, контракционных трещин и трещин отдельности в магмати­ческих породах. С глубиной региональная трещиноватость незако­номерно затухает. Соответственно и резко уменьшается водообильность горных пород.

Карстовые воды. Карст — геологическое явление, связанное с конгруэнтным растворением подземными или поверхностными вода­ми относительно легко растворимых пород (известняков, доломи­тов, гипсов, солей) и образованием сложной системы полостей, пещер, каналов и т.д. Различают карбонатный, сульфатный и со­ляной карст. Процесс выщелачивания карбонатных пород резко возрастает при наличии в воде агрессивной углекислоты.

Различают:

1. Карбонатный

2. Сульфатный

3. Соленой карст.

Как внутренние пустоты, так и поверхностные карстовые обра­зования обычно связаны с трещиноватостью пород, в направлении которой получают наибольшее развитие карстовые процессы. Фор­мы проявления карста на поверхности земли разнообразны: пещеры, поноры, трещины, колодцы, шахты, суходолы (поглощенные реч­ки). В результате в недрах земли формируются разнообразные пустоты, содержащие воды не в порах горных пород, а в беспо- ровом пространстве, т.е. формируются подземные реки и озера подобные тем. которые распространены на поверхности земли. Отсюда отличие условий залегания и движения .карстовых вод от обычных грунтовых, к тину которых они должны в подавляющем большин­стве случаев относиться.

Во многих складчатых областях трещинные и карстовые воды часто образуют крупные месторож­дения пресных, минеральных и термальных вод, которые широко используются в народном хозяйстве. С другой стороны, за счет трещинно-жильных вод формируются мощные водопритоки в гор­ные выработки или туннели; достигающие сотен и тысяч метров кубических в час и мешающие эксплуатировать месторождения полезных ископаемых или железные дороги.

Вопрос №42. Интенсивность водообмена. Гидродинамические зоны.

Итак, через любую емкость горных пород постоянно просачива­ется Определенное количество воды Q. Одновременно эта же ем­кость (горизонт, пора, комплекс, бассейн) содержит определенный объем воды V, который непрерывно ббновляетСя с той иди иной скоростью. Следовательно, можно вычислить время Т, необходимое для того, чтобы весь первоначальный "объем воды V сменился на равный объем новой воды. Оно равно-

Т = V/Q.

Полученное время в гидрогеологии принято называть временем водообмена, а величину, обратную этому времени со, - интенсив ностью водообмена.

Несмотря на условность введенных понятия, ооусловленную тем, что не все виды и типы воды даже в одном горизонте обменива­ются с одинаковой скоростью, эти понятия получили широкое распространение, так как они по своей сущности отражают фунда­ментальные свойства подземной гидросферы к непрерывному обме­ну, который реализует возможности развития многих геологических и биологических процессов.

По интенсивности водообмена в гидрогеологии, начиная с работ Н.К. Игнатовича, выделяют три гидродинамические зоны, играющие важную роль в развитии разнообразных геологических процессов.

Верхняя зона — зона активного водообмена - находится в сфере влияния эрозионного вреза местной гидрографической сети, интенсивного дренажа и воздействия современных климатических факторов. Поэтому характеризуется наиболее интенсивным подзем­ным стоком и непостоянным режимом. Мощность верхней зоны зависит от структурных особенностей района: она максимальна в горных (складчатых) районах и минимальна в платформенных. В первом случае это 500-1000 м, во втором - десятки, реже первые сотни метров. Для этой зоны характерны сроки однократного водообмена - от нескольких десятков лет (горносклалчятые обла­сти) до сотен и тысяч лет (платформенные области)

Средняя зона — зона замедленного водообмена — промежу­точная - это зона, где значение эрозионного вреза уменьшается, дренаж затруднен. В соответствий с этим уменьшается и величина подземного стока, а режим вод становится более постоянным. Эта зона наблюдается в глубоких чаСтях горных сооружений и в пе­реходных районах от гбрных сооружений к платформенным учас­ткам. Нижнюю ее границу часто проводят по уровню Мирового океана. Сроки водообмена в этой зоне возрастают до десятков и сотен тысяч лет.

Нижняя зона — затрудненного водообмена — располагается ниже уровня Мирового океана и не подвержена влиянию климати­ческих факторов. Поэтому режим подземных вод в ней постоянен, подземный сток минимален и в практическом смысле незначителен. Эта зона наблюдается в глубоких впадинах, характерных для плат­форменных участков. Интенсивность водообмена изучена слабо, кремя водообмена возрастает до единиц, десятков и даже, вероятно, сотен миллионов лет.

Следовательно, в самом общем виде с глубиной по мере увели­чения времени водообмена меняются характер режима подземных вод, интенсивность подземного стока и гидродинамическая обстанов­ка. Распространение той или иной зоны тесно связано с геологоструктурными особенностями региона, историей его развития. По­тому эти стороны нельзя отрывать друг от друга, а необходимо рассматривать вместе.