гидрогеол. 5


Чтобы посмотреть презентацию с картинками, оформлением и слайдами, скачайте ее файл и откройте в PowerPoint на своем компьютере.
Текстовое содержимое слайдов презентации:

Гидрогеология и инженерная геологияЛекция 5 Строение подземной гидросферы. Классификация подземных вод СТРОЕНИЕ ПОДЗЕМНОЙ ГИДРОСФЕРЫПодземная гидросфера сверху ограничена поверхностью Земли, нижняя ее граница достоверно еще не установлена. Одни исследователи (А. М. Овчинников и др.) считают, что ее условно можно провести на глубине 12—16 км, т. е. на глубинах распространения критических температур воды (374—450° С), где скопление вод в жидком состоянии невозможно. Другие исследователи (Ф. А. Макаренко, В. И. Лялько и др.) полагают, что подземная гидросфера распространяется до глубин, превышающих 70—100 км, причем положение ее нижней границы изменяется в различных геотектонических областях.В пределах подземной гидросферы состояние воды, ее структура и свойства меняются по мере изменения температуры и давления в земной коре и мантии.Переход воды из одного состояния в другое и характерные изменения структуры воды положены в основу выделения гидрофизических зон. В подземной гидросфере выделяются следующие гидрофизические зоны: 1) аэрации; 2) мерзлой зоны земной коры; 3) насыщения; 4) переуплотненного водяного флюида; 5) жидкопластичного водного раствора силикатов и алюмосиликатов; 6) диссоциированных молекул воды. Наиболее изучены первые три зоны, сведения о которых приводятся ниже. Зона аэрации охватывает верхние слои литосферы от дневной поверхности до уровня грунтовых вод. В этой зоне поры пород обычно заполнены воздухом и парами воды, а также прочно-, рыхлосвязанной и капиллярной водой. Периодически весной в период таяния снега или во время выпадения интенсивных дождей в породах зоны аэрации образуется свободная (гравитационная) вода. Мощность зоны аэрации зависит от литологических особенностей пород (глубины залегания водонепроницаемых толщ), рельефа местности, степени расчлененности поверхности земли и климатических условий (количество атмосферных осадков, величина инфильтрации). Она изменяется в широких пределах - от долей метра до 100 м и более. На обширных площадях зона аэрации может отсутствовать; на таких участках подземные воды достигают поверхности земли, образуя болота и вызывая заболачивание.Через зону аэрации осуществляется сезонная связь подземных вод с атмосферой; дождевые и талые воды просачиваются вглубь и пополняют ресурсы подземных вод. В засушливых областях через зону аэрации происходит испарение подземных вод при их залегании на глубинах менее 3 м. Мерзлая зона земной коры отличается преимущественным распространением подземных вод в твердой фазе. Она охватывает обширные северные районы Евразии и Америки, Антарктиду, а также высокогорные территории горно-складчатых сооружений. В СНГ она распространена в основном на северо-востоке территории и в горных районах. Мощность мерзлой зоны изменяется от 0 до 1000 м и более.В данной зоне господствуют отрицательные температуры, значения которых колеблются от 0 до —15° С. Отрицательные температуры - реликт суровых климатических условий прошлых эпох. Кроме подземных вод в твердой фазе в мерзлой зоне встречаются жидкие воды, часто высокоминерализованные, с отрицательными температурами, и даже незначительное количество водяного пара. Зона насыщения (жидких вод) распространена повсеместно и охватывает почти всю площадь континентальной литосферы (80%). Основная особенность ее заключается в том, что пустоты и поры пород в ней полностью заполнены (насыщены) свободной и связанной водой. Исключение составляют только площади месторождения нефти и газа. Сверху она граничит с зоной аэрации или мерзлой зоной. Нижняя граница зоны (глубина залегания критической температуры воды 374 - 450° С) зависит от тектонического строения территории земной коры. В областях современной вулканической деятельности она прослеживается на глубине около 8-10 км, а в областях докембрийской складчатости достигает 30-35 км и более.В пределах зоны насыщения, начиная с глубины 1,5 км, происходит переход физически связанных вод в подвижное состояние. В нижних частях этой зоны, где температура превышает 200—300° С, в связанном состоянии остается лишь вода в кристаллической решетке минералов Зона насыщения сложена различными по литологическим особенностям и геологическому возрасту породами. С точки зрения аккумуляции подземных вод, просачивания их через толщи породы, а также отдачи породами воды при их эксплуатации колодцами и скважинами выделяются водоносные (заключающие гравитационную воду) и водоупорные (водонепроницаемые) породы.Водоносными называют породы, которые способны пропускать воду через свою толщину и сравнительно легко отдавать ее под действием силы тяжести. К таким породам относятся: галечники, гравелиты, слабо сцементированные конгломераты и песчаники, пески, алевролиты, известняки, трещиноватые магматические и метаморфические породы.К водоупорным относят такие породы, которые слабо пропускают через свою толщу воду или совсем не способны пропускать и отдавать ее в природных условиях; такими породами являются глины, тяжелые суглинки, плотный хорошо разложившийся торф, глинистые сланцы, аргиллиты, каменная соль, гипс, мергели, а также все плотные и нетрещиноватые магматические и часть метаморфических пород. ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКОЙ СТРАТИФИКАЦИИЧередование по вертикали в геологическом разрезе пород, различных по литологическим особенностям, дает возможность провести расчленение разреза на водоносные и водоупорные толщи (пласты).При расчленении разрезов рыхлых и слабо сцементиро-ванных осадочных и метаморфических пород, представ-ляющих пластово-поровые или порово-трещинные коллекторы подземных вод, следует пользоваться наиболее распространенными гидрогеологическими подразделениями (от более мелких к крупным): - водоносный горизонт,- водоносный комплекс -гидрогеологический этаж.Водоносный горизонт - это относительно выдержанная по площади и в разрезе насыщенная свободной гравитационной водой одно- или разновозрастная толща горных пород, представляющая собой в гидродинамическом отношении единое целое. По условиям залегания и режиму выделяются водоносные горизонты грунтовых, межпластовых ненапорных и артезианских вод (или напорных). Водоносный горизонт может быть представлен как одним, так и несколькими слоями водонасыщенных пород, отличающихся или сходных по геологическому возрасту, литологическим особенностям и фильтрационным свойствам; при сложении только одним пластом он будет простым однослойным, а при многослойном — сложным слоистым, двухслойным или многослойным. При выделении водоносных горизонтов необходимо учитывать, что их мощность не может превышать мощность пород стратиграфических ярусов, реже отделов.Каждый водоносный горизонт в гидродинамическом отношении представляет единое целое и имеет свободную или пьезометрическую поверхность. Это не исключает на отдельных участках возможности гидравлической связи между смежными водоносными горизонтами Водоносный комплекс представляет собой выдержанную в вертикальном разрезе и имеющую региональное распространение водонасыщенную толщу одно- или разновозрастных и неодинаковых по составу пород. Он ограничен сверху и снизу регионально выдержанными водоупорными (или относительно водоупорными) пластами, почти исключающими или затрудняющими гидравлическую связь со смежными водоносными комплексами и тем самым обеспечивающими присущие данному комплексу определенные особенности гидродинамического и гидрогеохимического режима вод Каждый водоносный комплекс характеризуется определенным положением областей питания, создания напора и разгрузки. Это обусловливает свойственные данному комплексу условия накопления, распространения и формирования подземных вод. Водоносный комплекс включает несколько в различной степени выдержанных водоносных горизонтов. В отличие от водоносных горизонтов в водоносном комплексе напоры подземных вод могут изменяться в вертикальном разрезе, что предопределяется степенью гидравлической связи отдельных составляющих его горизонтов.Мощности водоносных комплексов определяются стратиграфическими ярусами, свитами, сериями, отделами, частями систем и реже системами Под гидрогеологическим этажом понимается совокупность водоносных комплексов, ограниченных только снизу или сверху и снизу мощными регионально выдержанными в пределах водонапорной системы толщами водоупорных пород.В значительной степени гидрогеологические этажи определяются структурными этажами или совокупностью структурных ярусов, которые, в свою очередь, зависят от истории геологического развития водонапорной системы или ее отдельных частей. Гидрогеологические этажи отличаются один от другого степенью водообмена, различными особенностями процесса формирования подземных вод, а также неодинаковыми чертами палеогидрогеологического развития.Мощность гидрогеологического этажа определяется преимущественно такими стратиграфическими подразделениями, как система, совокупность систем или даже группа. КЛАССИФИКАЦИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОДСуществует много классификаций подземных вод. Это объясняется сложностью и большим разнообразием природных условий нахождения подземных вод, а также различными требованиями, предъявляемыми при эксплуатации тех или иных типов вод. Подземные воды классифицируются по происхождению, условиям залегания, гидродинамическим показателям, температуре, качественному составу, литологическим особенностям вмещающих пород, геологическому возрасту водоносных пластов и другим признакам.Ф. П. Саваренским выделено пять типов подземных вод и дана для них краткая характеристика по условиям распространения, напору, характеру движения, происхождению, геологическому строению, климатической зональности, температуре, геохимическим зонам и химическому составу.Классификация подземных вод, построенная по условиям залегания, характеру напора, особенностям режима, происхождению и использованию вод в народном хозяйстве, разработана А. М. Овчинниковым и П. П. Климентовым. В этой классификации выделяются три основных типа подземных вод: воды зоны аэрации, грунтовые и артезианские, межпластовыми безнапорными. В классификациях других авторов подземные воды также подразделяются: по характеру водосодержащих пород и условиям залегания, температуре, химическому составу и степени минерализации, геолого-стратиграфической приуроченности водоносных горизонтов и т .п.По условиям залегания различают воды: 1) поверхностных поровых отложений; 2) пластовые, движущиеся в пластах осадочных пород; 3) тектонических трещин и трещин выветривания (трещинного типа); 4) карстового типа, движущиеся по трещинам и пустотам закарстованных пород.По температуре (в о С) выделяют: 1) весьма холодные- ниже 4 градусов;2) холодные – от 4 до 20 градусов;3) теплые 20-37 градусов; 4) горячие – 37-42; 5) очень горячие 42 -100По степени минерализации:1) сверхпресные-до 0,2 г/л; 2) пресные -0,2-1,0 г/л; 3)слабосолоноватые -1-3 г/л; 4)сильносолоноватые 3-10 г/л; 5) соленые 10-35 г/л; 6) рассолы – более 35 г/л.По химическому составу (по преобладающим ионам: CI, SO4, HCO3, CO3, Na, Mg,Ca.)

Приложенные файлы

  • ppt 23654365
    Размер файла: 116 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий