Типы вод по водовмещающему пространству

Тип водовмещающих пород во многом определяет существенные различия пространственного распределения фильтрационных и емкостных параметров гидрогеологического разреза, закономерности распространения и формирования подземных вод. По типу водовме­щающих пород выделяют воды трещинные, трещинно-жильные, пластово-трещинные, карстовые, трещинно-карстовые, поровые.

Трещинные воды

Трещинные воды — свободные гравитационные воды, циркули­рующие в трещинах крепких горных пород — известняков, песча­ников, кварцитов, гранитов и др., фильтрационные и емкостные свойства которых определяются развитием трещиноватости раз­личных генетических типов.

Движение трещинных вод происходит только по открытым взаи­мосвязанным трещинам, между которыми крепкие породы ввиду их малой пористости практически водонепроницаемы и образуют единую гидравлическую систему. Трещинные воды могут быть как напорными, так и безнапорными, причем в пределах различных участков они могут сменять друг друга. Глубина залегания тре­щинных вод связана с глубиной распространения трещин: трещины выветривания проникают на глубину 100-200 м, тектонические тре­щины — на многие сотни и тысячи метров. Трещины отдельности и напластования могут встречаться на самых разных глубинах. На­ряду с тектоническими трещинами часто отмечаются зоны повы­шенной трещиноватости, крупные зоны нарушений, связанные со сбросами, сдвигами и разломами. Размеры трещин самые разно­образные — от миллиметров до зияющих.

Условия движения трещинных вод зависят от характера трещин, их густоты и раскрытости.

Различают воды:

• трещинно-грунтовые верхней зоны выветривания массивов скальных пород (до глубины 80—100 м), водоупором для которых служат монолитные нетрещиноватые скальные породы. Особен­ностями вод являются питание за счет инфильтрации, значительные колебания уровня, совпадение площадей их питания с площадями распространения, зависимость водообильности от условий питания и степени трещиноватости, распространение в зоне активного водообмена, поэтому в большинстве случаев они пресные, гидрокарбонатно-кальциевого состава;
• трещинно-жильные, имеющие локальное развитие в зонах текто­нических нарушений с крупными трещинами. Это линейно вытянутые узкие водные потоки (жилы), уходящие в глубину на не­сколько сотен метров, поэтому они часто имеют повышенную температуру, обладают напором, отличаются значительной водо-обильностью, нередко разгружаются на поверхности Земли и образуют мощные родники, которые используют для водоснаб­жения. Такие воды получают питание за счет трещинно-грунтовых вод, разгрузки глубокозалегающих напорных водоносных горизонтов и других источников;
• напорные зоны тектонической трещиноватости, выделение ко­торых связано с генезисом трещинной пустотности пород. К ее основным видам относятся трещиноватости: литогенетическая, возникающая при остывании магматических пород (контракционная); метаморфогенная, возникающая при метаморфизме; диагенетическая, возникающая при эпигенезе осадков, тектони­ческая, образующая при складкообразовании, экзогенная, появ­ляющаяся в процессе выветривания горных пород. Характер рас­пределения трещиноватости зависит от геостатического давления, состава, степени уплотнения и физико-механических свойств горных пород;
• пластовые порово-трещинные воды, связанные с сильно литифицированными породами или метаморфизованными породами платформ и складчатых областей;
• трещинные и порово-трещинные воды областей вулканизма.

Характерными особенностями трещинных вод являются следующие:

• питание за счет инфильтрации атмосферных осадков по всей пло­щади массива;
• разнообразный химический состав;
• изменчивость режима;
• напорные и безнапорные;
• значительные дебиты от 2-3 л/с до 500—1000 м³/ч;
• минерализация — от ультрапресных или слабоминерализованных (150-250 мг/дм³ до 2—3 г/дм ) до рассолов;
• значительная скорость движения.

Карстовые воды

Карстовые воды — свободные гравитационные воды, связанные с горными породами, скважность которых определяется карстовыми пустотами, образующимися в результате растворения минерального скелета горных пород подземными водами.

Карстом называется геологический процесс растворения и раз­рушения горных пород под воздействием вод с выносом раство­ренных и взвешенных частиц массива. Карст развивается в извест­няках, доломитах (карбонатный карст), гипсах (гипсовый карст), солях (соляной карст), реже в глинах. Различают открытый карст — при выходе пород на дневную поверхность и закрытый карст, когда закарстованные породы перекрыты сверху толщей более молодых пород. Карстовые пустоты бывают самых различных форм и размеров — от нескольких сантиметров до нескольких километров. Кар­стовые пещеры — гроты имеют длину до 341,1 км (Мамонтова пе­щера в США); Кунгурская пещера длиной 4,6 км состоит из 58 гротов, 360 озер с минерализованной водой; пещера пропасть Сотоно-де-Сан-Аугустин в Южной Мексике — 612 м, Снежная на Кавказе — 1320 м. Развитию карста способствует трещиноватость пород. Иногда при бурении скважин отмечаются карстовые полости на очень больших глубинах (это палеокарст, обусловленный процес­сами глубинного выщелачивания высокоагрессивными растворами).

Карстовые воды разделяются на два вида:

• пластовые трещинно-карстовые воды, развитые в слабодислоцированных пологозалегающих карбонатных и терригенно-карбонатных породах, реже с включениями галогенных и сульфатных;
• карстовые, основные черты которых (глубину развития, интен­сивность движения, гидравлическое сопротивление, водообильность) определяют степень и характер закарстованности горных пород. От трещинных вод карстовые отличаются более интен­сивным и сложным движением, резким изменением водообнльности на сравнительно коротком расстоянии.

Характерными особенностями карстовых вод являются сле­дующие:

• сложная связь с поверхностными водотоками: движение вод как в вертикальном направлении, так и в горизонтальном;
• резкое колебание уровня и расхода;
• быстрое поглощение атмосферных осадков;
• большие дебиты, питание за счет инфлуации (втекания) поверх­ностных и атмосферных вод;
• зависимость химического состава и минерализации от состава карстуюшихся пород.

С карстовыми водами могут быть связаны месторождения бок­ситов, золота и др.

Трещинно-карстовые воды

Трещинно-карстовые воды — свободные гравитационные цирку­лирующие в карстовых полостях большой протяженности и гидравлически связанных между собой, в породах (гипсах, ангидритах), в которых наряду с карстовыми пустотами имеется трещиноватость. Первичное фильтрующее пространство может быть представлено трещинами или порами в минеральном скелете карстующихся пород. Для них характерны те же особенности, что для трещинных и кар­стовых вод. Питание происходит за счет инфлуации атмосферных осадков, а также поглощения поверхностных вод благодаря высокой проницаемости пород в верхней части разреза. Разгрузка трещинно­карстовых вод осуществляется в виде многочисленных мелких или крупнодебитных родников. Дебиты вод могут достигать 152 (родник Воклюз во Франции) — 12 м³/сутки. Движение вод направлено от центральной части массива к дренирующим понижениям. Гидро­динамический режим зависит от характера закарстованного массива, условий залегания — наличия питания, резкой изменчивости уровней, дебитов, температуры, минерализации. Химический состав вод определяется составом карстующихся пород. Воды гидрокарбонатно-кальциево-магниевые с минерализацией до 1 г/дм³, или суль­фатные кальциевые, или хлоридно-натриевые, или натриево­калиевые при наличии неглубоко залегающих карстующихся со­ляных массивов. Как правило, это пресные воды, которые используются для водоснабжения, реже они являются минераль­ными, промышленными или термальными. Нередко трещинно-кар­стовые воды появляются на поверхности в виде ручьев и даже рек, а затем вновь исчезают в карстовых полостях. С этими водами могут быть связаны месторождения бокситов, золота и др.