Понятие о гидрогеологическом цикле, водообмене и этапе

Геогидродинамические водонапорные системы развиваются во вре­мени и пространстве, что определяется гидрогеологической историей развития бассейна, характером текущего геологического и соответ­ствующего ему гидрогеологического цикла. Одни и те же водоносные комплексы на протяжении времени своего существования могут вхо­дить в состав эксфильтрационных и инфильграционных природных водонапорных систем и связаны с характером текущего этапа гидро­геологической истории конкретного водоносного комплекса.

В развитии гидрогеологических процессов в пределах какого- либо района имеется определенная цикличность, выделяются циклы и этапы.

Гидрогеологический цикл — отрезок гидрогеологической истории, начинающийся с тектонического погружения, трансгрессии (наступ­ления), осадконакопления и образования седиментационных (эли­зионных) вод, включающий период последующей регрессии, дену­дации и инфильтрации и заканчивающийся новой трансгрессией и прекращением инфильтрации.

Различают современный и древний гидрогеологические циклы, современную и древнюю инфильтрацию.

Гидрогеологический цикл какого-либо бассейна подразделяется на элизионный и инфильтрационный этапы.

Элизионный гидрогеологический этап — та часть гидрогеологиче­ского цикла, которая начинается с тектонического погружения и трансгрессии моря, когда происходят накопление осадков и обра­зование седиментационных вод в молодых отложениях, происходит седиментационный водообмен. Этот этап завершается, когда на зна­чительной части территории, занятой седиментационным бассейном, отрицательный знак колебательных движений сменяется на положительный — происходит поднятие, регрессия моря и начи­нается денудация водоносных пород.

Инфильтрационный гидрогеологический этап — часть гидрогеоло­гического цикла, в течение которого образуются инфильтрационные воды, постепенно вытесняющие и замещающие седиментационные воды, т.е. происходит промывание пород инфильтрационными водами. Этот этап заканчивается, когда при новом тектоническом по­гружении море перекрывает наземные выходы водоносных пород и начинается накопление новых, более молодых осадков, а инфиль­трация прекращается.

Гидрогеологический цикл заканчивают один элизионный этап плюс один инфильтрационный этап. В пределах гидрогеологиче­ских бассейнов таких циклов может быть несколько. Кроме перечис­ленных, возможны сложные гидрогеологические циклы, когда бас­сейн, развивающийся как единое целое, распадается на отдельные участки, причем на одних из них продолжается инфильтрационный режим, а на других начинаются погружение и новый цикл. Под­разделение гидрогеологической истории той или иной территории на гидрогеологические циклы и этапы производится на основе ана­лиза литолого-стратиграфической характеристики и тектонического строения структурных элементов, сведений о палеогеографических и палеотектонических условиях.

При смене этапов одни воды могут вытесняться другими, пере­мешиваться или переходить в более древние отложения; иными сло­вами, происходит водообмен — замена одних вод другими.

При элизионном водообмене происходит уплотнение глинистых осадков и выжимаемые из них воды, направленные к относительно приподнятым участкам с меньшим геостатическим давлением, попа­дают в песчаные пласты-коллекторы, вытесняют оттуда сингенетичные им седиментационные воды, т.е происходит замена одних вод другими. Элизионный водообмен, с которым связываются основные гидрогео­логические процессы нефтегазообразования и нефтегазонакопления, рассматривается как положительный фактор в формировании ско­плений нефти и газа. Масштабы элизионного водообмена зависят от мощности глинистых толщ и перекрывающих их отложений, под влиянием геостатической нагрузки которых происходит их уплотнение.

При инфилътрационном водообмене инфильтрационные воды за­мещают элизионные. С этим водообменом связываются основные гидрогеологические процессы, приводящие к разрушению образо­вавшихся скоплений нефти и газа. Гидрогеологические условия и масштабы инфильтрационного водообмена обусловлены:

• гипсометрическими отметками выхода пород на дневную поверх­ность;
• коллекторскими свойствами пород-коллекторов;
• климатическими условиями территории;
• наличием гидрографической сети.

Полное обновление вод в пласте, или полный водообмен может произойти при соответствующих условиях на любом этапе. Отрезок времени, в течение которого происходит полное обновление сво­бодной воды в пласте, называется временем полного водообмена неза­висимо от этапа, который зависит от скорости движения вод, их об­щего объема. Показателем полного водообмена служит коэффициент водообмена К₀ — отношение годового расхода подземного потока q идущего через данный водоносный пласт к общему количеству воды в пласте Q:

Длительность водообмена зависит от скорости движения вод, их объема и может быть больше или меньше гидрогеологического цикла. В гидрогеологических бассейнах ПВНС могут быть распро­странены или только элизионные, или только инфильтрационные (гомогенные) системы, или разнородные ПВНС (гетерогенные). Примером таких бассейнов служат Азово-Кубанский, Прикаспий­ский (надсолевой гидрогеологический этаж — инфильтрационная система, подсолевой этаж — элизионная система) и Каракумский гидрогеологические бассейны.