Типы коллекторов подземных вод
Коллектор в гидрогеологии – пористая или трещиноватая порода, содержащая подземные воды.
К напорным подземным водам относятся воды водоносных горизонтов, располагающихся между водоупорными пластами горных пород. Они получили названия артезианских от провинции во Франции в древности «Артезия», где впервые в Европе их стали добывать с помощью трубчатых колодцев, из которых воды самоизливались.
В целом гидрогеологическая структура представляет собой водоносную систему разного строения, размеров, объема и в зависимости от этого ее называют бассейном, массивом, резервуаром.
Артезианские бассейны – это погружения, выполненные преимущественно слоистыми осадочными породами, состоящие из чехла и фундамента. Артезианские бассейны развиты в основном на платформах, реже в горноскладчатых областях. Они свойственны отрицательным тектоническим формам – мульдам, впадинам, синеклизам (с прилегающими склонами, котловинами и т.д.).
Бассейны представляют собой группу артезианских водоносных горизонтов, занимающих значительные территории. Например, размеры артезианских бассейнов приуроченных к прогибам и впадинам платформенных областей составляют от сотен км² до первых тыс. км². Они содержат огромные количества воды питьевого качества. Крупные бассейны платформенного типа – Московский, Днепровско-Донецкий, Западно-Сибирский, Парижский, Рейнский и др. В каждом из перечисленных бассейнов выделяется несколько водоупорных горизонтов, последовательно залегающих друг над другом.
В каждом артезианском бассейне выделяются область питания, область разгрузки (или дренирования) и область напора (рис. 14.4).
Область питания – территории выхода на дневную поверхность водоносных пластов, которые занимают высокие гипсометрические уровни.
Область разгрузки или дренирования – места выхода на поверхность водоносного горизонта на более низких гипсометрических уровнях. Разгрузка может осуществляться в виде источников с восходящим потоком вод или выхода в рыхлые отложения под дном рек или на дно морей.
Область напора – основная площадь распространения артезианских вод, расположенная между областями питания и разгрузки.
По водно-коллекторским свойствам пород артезианский бассейн образует резервуар разнообразных пластовых вод.
Артезианские бассейны на платформах в основном питаются атмосферными осадками, которые инфильтруются в водопроницаемые слои и, достигая водоупора, начинают двигаться к центральным частям бассейна и приобретают гидростатический напор.
Рис.14.4. Схема движения подземных вод в массиве (а) и бассейне (б). 1 – зона интенсивной трещиноватости кристаллических пород; 2 – осадочные водоносные породы; 3 – обводненные зоны разломов; 4 – непроницаемые кристаллические породы; 5- осадочные водоупорные породы; 6 –направление движения вод; 7 – выход подземных вод.
В предгорных и межгорных впадинах питание осуществляется не только за счет инфильтрации атмосферных осадков, но и за счет поверхностных вод, стекающих с горных склонов и перетока подземных вод из одних водоносных слоев в другие.
Разгрузка осуществляется с помощью восходящих источников благодаря гидростатическому напору. В основном по своему положению это эрозионные источники. Нередко подземные воды по тектоническим разломам и восходящим трещинам поднимаются из глубин и изливаются на морском дне. Такие мощные восходящие струи известны в Средиземном море (субмаринные источники).
Гидрогеологические массивы представляют собой выступы кристаллического фундамента, обычно лишенные чехла, в которых развиты трещиноватые кристаллические породы. Они преимущественно распространены в горноскладчатых областях и реже на платформах. Свойственны положительным тектоническим формам. Это поднятия складчатых сооружений. Водопроницаемость пород определяется трещиноватостью и разрывными нарушениями. По Е.В. Пиннекеру гидрогеологический массив представляет собой резервуар трещинных и жильно-трещинных вод.
По структурно-геологическим условиям различают следующие типы гидрогеологических массивов:
1) сложенные интрузивными породами (граниты, диориты образующие крупные интрузии типа батолитов);
2) гнейсами, гранито-гнейсами, кристаллическими сланцами;
3) терригенными, карбонатными или вулканогенными породами, смятыми в складки и образующими как положительные, так и отрицательные формы рельефа.
В областях современного вулканизма широко распространены вулканогенные бассейны, представленные многочисленными покровами эффузивных пород.
В горноскладчатых областях широко распространены обводненные разломы – зоны тектонических нарушений и разрывов в горных породах. Наиболее водообильны из них тектонические нарушения кайнозойского возраста.