- •Глава 1 предмет і значення геології
- •1.1 Земля – планета Сонячної системи
- •1.2 Форма, розміри та будова Землі
- •1.3 Геотектонічні гіпотези і теорії
- •Контрольні питання
- •Глава 2 мінерали та гірські породи
- •2.1 Мінерали та їх властивості
- •2.2 Класифікація мінералів
- •2.3 Магматизм та магматичні гірські породи
- •2.4 Седиментогенез та осадові гірські породи
- •2.5 Метаморфізм та метаморфічні гірські породи
- •Контрольні питання
- •Глава 3 вивітрювання гірських порід
- •3.1 Фізичне вивітрювання
- •3.2 Хімічне вивітрювання
- •3.3 Біологічне вивітрювання
- •Контрольні питання
- •Глава 4 підземні води
- •4.1 Гідрогеологічні властивості гірських порід
- •4.2 Будова водоносного горизонту та умови циркуляції
- •4.3 Властивості та склад підземних вод
- •Контрольні питання
- •Глава 5 тектонічні процеси
- •5.1 Прояви тектонічних процесів
- •5.2 Коливальні рухи
- •5.3 Тектонічні деформації та елементи залягання гірських порід
- •Контрольні питання
- •Глава 6 вік земної кори. Поняття про геохронологію
- •6.1 Відносна геохронологія. Геохронологічна шкала
- •6.2 Абсолютна геохронологія
- •6.3 Геологічна історія земної кори
- •Контрольні питання
- •Глава 7 геологічна будова території україни
- •7.1 Український кристалічний щит і Воронезька антекліза
- •7.2 Дніпровсько-Донецька западина
- •7.3 Донецька складчаста споруда
- •7.4 Причорноморська западина
- •7.5 Волинсько-Подільська та Скіфська плити
- •7.6 Львівська западина
- •7.7 Гірські споруди Карпат, Криму та Добруджи
- •Контрольні питання
- •Глава 8 геологія родовищ нафти і газу
- •8.1 Хімічний склад нафти і газу
- •8.2 Походження нафти і газу
- •8.3 Поняття про породи-колектори
- •8.4 Умови залягання нафтогазових покладів
- •8.5 Ресурси і запаси нафти та газу
- •Контрольні питання
- •Глава 9 корисні копалини україни
- •9.1 Горючі корисні копалини
- •9.2 Інші корисні копалини
- •Контрольні питання
- •Глава 10 види і методи геологічних досліджень
- •10.1 Методи досліджень у геології
- •10.2 Геологорозвідувальні роботи
- •10.3 Геологічна документація. Складання геологічних карт, розрізів та стратиграфічних колонок
- •Контрольні питання
- •Глава 11 поняття про ноосферу. Охорона надр та геологічного довкілля
- •11.1 Людська діяльність як геологічний фактор
- •11.2 Ноосфера як сфера діяльності людини
- •11.3 Охорона надр та геологічного довкілля
- •Контрольні питання
- •Література
- •36601, М. Полтава, просп. Першотравневий, 24
4.1 Гідрогеологічні властивості гірських порід
Здатність гірських порід поглинати й утримувати воду має назву вологоємності, яка визначається об’ємом порожнин у породі або її пористістю. Пористість визначають у процентах за формулою
n= Vn/V 100%, (4.1)
де n – процент пористості;
Vn – об’єм пор у зразку, що досліджується;
V – об’єм зразка.
Пористість гірських порід коливається у широких межах (табл. 4.1).
Таблиця 4.1 – Пористість деяких гірських порід
Породи |
Пористість, % |
|
мінімальна |
максимальна |
|
Граніти і гнейси |
0,02 |
0,60 |
Мармури |
0,20 |
0,40 |
Глинисті сланці |
0,50 |
7,5 |
Кременисті сланці |
0,85 |
0,90 |
Вапняки |
0,50 |
13,50 |
Доломіти |
1,05 |
22,0 |
Туф вапняковий |
20,2 |
32,2 |
Пісковики |
3,5 |
28,5 |
Піски |
35,0 |
42,0 |
Глини |
25,0 |
55,0 |
Леси |
40,0 |
55,0 |
Водопроникність гірських порід – їх здатність пропускати крізь себе воду. Вода в породах може переміщатися під впливом сили тяжіння (гравітаційний рух), зовнішнього тиску, капілярних сил (капілярний рух), адсорбційних сил, капілярно-осмотичних сил за наявності різниці концентрацій розчинених у воді речовин у різних ділянках породи (осмотичний рух), електричного струму за різниці потенціалів (електроосмос), температурного градієнта (конвекція, термоосмос), випарення, замерзання, тиску флюїдів (газів, пари, рідини) тощо.
Водопроникні породи, які здатні акумулювати і під дією природних перепадів тисків фільтрувати воду чи інші флюїди (нафту, газ) через наявні порожнини (пори), перешаровуються з породами, пори яких представлені, головним чином, субкапілярними каналами діаметром менше ніж 2 мкн і за природних перепадів тиску є практично непроникними для флюїдів. Такі породи називаються водотривкими (водотривами, флюїдотривами). Вони переважно складаються глинами, аргілітами, щільними карбонатними й силікатними породами та солями.
Рух підземних вод у літосфері може бути турбулентним або ламінарним. Турбулентний рух притаманний водам карстових чи відкритих макротріщинних систем. Основним видом руху вільних підземних вод є ламінарна фільтрація. З огляду на велику внутрішню поверхню пор, їхні невеликі поперечні перетини і неоднорідність, при фільтрації виникають великі опори рухові води, чим пояснюється невелика їх швидкість та підпорядкованість закону Дарсі.
Рідина, що фільтрується, утворює фільтраційний потік – умовний потік рідини через пористе або пористо-тріщинне середовище (водоносний пласт). При цьому умовно вважається, що фільтрація охоплює всю товщу породи, хоча насправді потік реалізується тільки через пори і тріщини, що з’єднані між собою.
До елементів фільтраційного потоку належать: п’єзометричний напір, напірний градієнт, гідроізоп’єзи (умовні лінії рівних напорів), умовні лінії фільтрації, швидкість фільтрації, витрати потоку.
Лінійний потік фільтрації (закон Дарсі) можна записати у вигляді
Q= , (4.2)
де Q – витрати потоку;
kф – коефіцієнт фільтрації, величина якого залежить від властивостей фільтраційного середовища і рідини, що фільтрується;
F – площа поперечного перетину фільтраційного середовища;
∆Н – градієнт напору на шляху напору фільтраційного потоку ∆l.
У гідрогеології дуже важливим є питання про нижню межу коректності застосування закону Дарсі для опису руху підземних вод, тобто про мінімальні проникності середовища, мінімальні гідравлічні градієнти й швидкості фільтрації та максимальні величини в’язкості рідини, що фільтрується (як води, так і розсолу), при яких їхній рух підпорядковується закону Дарсі у його «класичному» вигляді.
Коефіцієнт фільтрації – величина, що характеризує ступінь водопроникності гірських порід, значення якого дорівнює швидкості ламінарного руху через породи за умов, що п’єзометричний ухил дорівнює одиниці. Його розмірність – см/с, м/доб. та ін. У порід з високою проникністю (галечник, гравій, грубозернистий пісок) коефіцієнт фільтрації перевищує 10 м/доб, у слабководопроникних порід (супіски, суглинки) – 0,01 – 0,001 м/доб.
Породи з низьким коефіцієнтом фільтрації (нижче ніж 0,001 м/доб.) уважаються водонепроникними, або водотривкими.
Водопроникні породи характеризуються здатністю віддавати воду – водовіддачею. Водовіддача визначається коефіцієнтом, який вираховується як співвідношення об’єму води, що бере участь у процесах фільтрації, до об’єму водоносної породи. Чим більшими є розміри каналів фільтрації (пор, тріщин), тим вищим є коефіцієнт водовіддачі.
Гідрогеологічні властивості гірських порід мають суттєвий вплив на формування підземних вод, їх динаміку, режим та експлуатаційні властивості.