3.1.Гидрогеологический цикл и его этапы
Вся история гидрогеологического развития подземных водных резервуаров подчиняется закону тектонической цикличности и теснейшим образом с ней связана.
Гидрогеологический цикл – отрезок гидрогеологической истории, состоящий из двух этапов:
1) седиментационный, соответствующий тектоническому погружению (трансгрессии моря);
2) инфильтрационный – при тектоническом воздымании территории.
На седиментационном этапе происходит накопление огромных масс осадочных пород, их уплотнение с отжатием поровых вод из глин (т.н. элизионный водообмен - от «элизио» - выжимаю, выдавливаю). При этом в процессах литогенеза происходит глубочайшая перестройка геохимического облика подземных вод по сравнению с таковым морских бассейнов осадконакопления (рис.7). Это первый этап гидрогеологического цикла.
На инфильтрационном этапе в результате тектонического воздымания происходит усиленное промывание геологического разреза инфильтрационными водами, их взаимодействие с седиментационными (элизионными) подземными водами вплоть до полного вытеснения (опреснения) последних. Это второй этап гидрогеологического цикла.
В случае дальнейшего тектонического погружения проявляется следующий гидрогеологический цикл (1 и 2 этапы) и т.д.
4. Проблема формирования подземных вод и ее 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.
4.1.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 (автор Марк Витрувио Поллио).
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 температурами и давлением (автор Аристотель).
3. Седиментационные воды – захороненные вместе с осадочным материалом в бассейнах осадконакопления, в процессах литогенеза и претерпевшие значительные изменения в ходе геологической истории.
Эти три генетических типа подземных вод входят в понятие экзогенные воды (рис.11).
4. Эндогенные воды – образуются в горных породах при их метаморфизме, в магматических очагах, а также при дегидратации минералов
и в некоторых других процессах. А.А. Карцев выделяет также “возрожденные воды” – продукт дегидратации глинистых минералов и метаморфизма пород. Они занимают промежуточное место между седиментационными и эндогенными водами.
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. 9. Седиментационный (первый) 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. 10. Инфильтрационный (второй) 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.