Межпластовые подземные воды

Межпластовыми водоносными горизонтами называются водоносные горизонты, залегающие между двумя слабопроницаемыми пластами. В отличие от грунтового водоносного горизонта, верхней границей которого является свободная поверхность подземных вод, межпластовые горизонты всегда имеют относительно слабопроницаемую (водоупорную) кровлю и подошву. В геологических структурах, сложенных слоистыми осадочными отложениями, межпластовые воды распространены на глубинах примерно от 10 м до 7 км и, вероятно, и на больших глубинах, предположительно до 15—20 км в глубоких платформенных структурах, сложенных осадочными породами (Предуральский прогиб. Прикаспийская впадина и др.).

В верхней части геологического разреза, выше уреза поверхностных вод основных дрен территории, проницаемый пласт, залегающий между двумя "водоупорами", может быть насыщен водой не на всю мощность. Такие водоносные горизонты называются межпластовыми безнапорными (со свободной поверхностью). В большинстве случаев проницаемый пласт полностью на всю мощность заполнен водой с избыточным пластовым давлением Р величина которого в общем случае пропорциональна глубине залегания водоносного горизонта. В верхней части гидрогеологического разреза пластовое давление примерно соответствует высоте столба воды от уровня залегания водоносного горизонта до поверхности земли, в этом случае оно называется нормальным гидростатическим давлением. В глубоких частях разреза, как правило, при относительно надежной изоляции элемента пластовой системы от поверхности земли и смежных водоносных горизонтов величина пластового давления может быть значительно большей и достигать значений геостатического давления.

При вскрытии межпластового водоносного горизонта буровой скважиной вода под действием избыточного (пластового) давления поднимается выше кровли водоносного горизонта и устанавливается на определенном уровне Расстояние от кровли водоносного горизонта до установившегося уровня воды называется напором над кровлей водоносного горизонта. Линия, соединяющая (на разрезе) точки установившегося уровня напорных межпластовых вод, называется пьезометрической кривой, поверхность, до которой поднимаются уровни напорных вод, — пьезометрической поверхностью.

При увеличении пластового давления — уменьшение объема воды и увеличение объема пустот (разуплотнение при относительном уменьшении давления на скелет), формируется как бы дополнительная емкость горной породы. В соответствии с этим коэффициент упругоемкости ɳ рассматривается как параметр, характеризующий упругую емкость единичного объема горной породы. Для водоносного пласта в целом в качестве такого параметра рассматривается коэффициент упругой емкости пласта ɱ *, представляющий собой отношение изменения объема воды в единичном элементе пласта к изменению напора (давления): ɱ *= dV/d H=m ɳ

Условия формирования, динамика и режим межпластовых вод определяются главным образом глубиной залегания водоносного горизонта и характером связи со смежными гидрогеологическими элементами разреза. В некоторой степени условно могут быть выделены три основные схемы формирования потока межпластовых подземных вод:

I) "артезианская", 2) схема с перетеканием (схема А.Н. Мятиева), 3) схема с формированием элизионного режима межпластовых вод.

"Артезианская" схема движения межпластовых вод формируется на участках с наклонным залеганием слоев главным образом в верхней части геологического разреза. Выходы водоносных пластов на поверхность на возвышенных участках территории (центральные части междуречных пространств, предгорные возвышенности и др.) являются в этом случае гидравлически открытыми областями питания межпластовых вод.

Разгрузка межпластовых вод происходит в понижениях рельефа или в виде "открытой" разгрузки при непосредственном вскрытии межпластового горизонта эрозионными врезами или перетеканием через перекрывающие слабопроницаемые породы и по "гидрогеологическим окнам"

Схема "элизионного" движения межпластовых вод формируется в тех случаях, когда баланс элемента межпластовой системы определяется главным образом поступлением поровых растворов, отжимающихся из уплотняющихся осадочных горных пород или воды, формирующейся при дегидратации породообразующих минералов.

Вопрос № 4. Трещинные и трещинно-карстовые подземные воды.

Трещинные и трещинно-карстовые подземные воды выделены в самостоятельные типы на основе различия генезиса и структуры свободного пространства в минеральном скелете. Иногда они рассматриваются как единый трещинно-жильный тип скоплений подземных вод в отличие от пластовых, характерных для рыхлых и слабосцементированных пород.

Тип водовмещающих пород определяет в этом случае существенные различия пространственного распределения фильтрационных и емкостных параметров гидрогеологического разреза, и, следовательно, различные закономерности распространения и формирования подземных вод (условия залегания, распределение величин питания и разгрузки, взаимодействие с поверхностными водами, формирование химического состава).