Составитель: Н.В. Осинцева

Источники:Всеволжский В.А. Основы гидрогеологии. М.: Изд-во МГУ, 2007.- 448 с.Шварцев С.Л. Общая гидрогеология. М.: Недра, 1996. – 423 с.Леонова А.В. Основы гидрогеологии и инженерной геологии. Томск: Изд-во ТПУ, 2011.- 147 с.

Межпластовые водыконспект лекций

Межпластовые воды – подземные воды,

находящиеся между двумя водоупорными слоями (2,4)

Формируются в верхней части гидрогеологического разреза - выше уреза поверхностных вод основных дрен территории.

Не заполняют всю полость водоносного горизонта

Имеют свободную поверхность (3)

Выходят в виде источников в береговых склонах оврагов и рек.

безнапорные межпластовые воды

Межпластовые воды залегают на глубине от 7 до 10 км

Предполагают наличие межпластовых вод до глубины 15-20 км – в глубоких платформенных структурах, сложенных осадочными породами (Предуральский прогиб, Прикаспийская впадина и др.)

Безнапорные межпластовые воды

Наиболее благоприятные условия для формирования напорных вод создаются в пределах тектонических прогибов земной коры.

Безнапорные межпластовые воды - довольно редкое явление. Чаще всего межпластовые воды заполняют весь водоносный пласт и обладают напором.

Напор - это давление, превышающее атмосферное.

Артезианские воды - межпластовые воды,

обладающие напором

Причины создания напора

геостатическая нагрузка (вес вышележащих горных пород)

тектонические напряжения

изменение пористости пород

Пьезометрический напор (пьезометрическая высота) –

расстояние от кровли водоносного горизонта до уровня воды в скважине, вскрывающей напорный горизонт

Линия, соединяющая точки

пьезометрического напора –

пьезометрическая кривая

Пьезометрическая поверхность – воображаемая

поверхность, до которой будут

подниматься уровни напорных вод при вскрытии

их скважинами.

Представляет собой поверхность, на уровне которой гидростатическое давление равно атмосферному

Схема условий залегания межпластового

водоносного горизонта

1 – межпластовый водоносный горизонт2 – слабопроницаемые породы кровли и

подошвы3 – пьезометрическая кривая4 – направление движения

межпластовых вод5 – скважина6 – земная поверхностьh1, h2 – пьезометрическая высотаН1, Н2 – уровень кровли водоносного

пластаZ1, Z2 – уровень подошвы водоносного

пласта

Линии, соединяющие точки с одинаковым пьезометрическим напором – гидроизопьезы (пьезоизогипсы)

Линии равных глубин от земной поверхности до пьезометрической поверхности напорных вод - пьезоизобаты

Карта гидроизопьез верхнетурон-сенонского водоносного комплекса по сост. на конец 1961 г.(по Веселову В.В. и др. http://www.econet.unesco.kz/r_pub_aral4.htm)Гидроизопьезы изображен ы красными линиями.

Если пьезометрическая поверхность водоносного горизонта располагается выше поверхности земли (напор над кровлей водоносного горизонта больше, чем глубина его залегания), такие напорные воды называются самоизливающимися (изливающие или фонтанирующие скважины).

Движение межпластовых вод

Выделяют три основные схемы формирования потока межпластовых подземных вод

O "артезианская",O схема с

перетеканием (схема А.Н. Мятиева),

O схема элизионного движения межпластовых вод

Артезианская схема движения межпластовых

вод

Формируется на участках с наклонным залеганием слоев.

Питание формируется за счет инфильтрации атмосферных осадков, поглощения поверхностных вод, нисходящей фильтрации из грунтового водоносного горизонта.

Между областями питания и разгрузки выделяется зона транзита, в пределах которой поток межпластовых вод не взаимодействует с вышележащим горизонтом.

Разгрузка происходит в понижениях рельефа, при вскрытии межпластового горизонта эрозионными врезами, перетеканием по «гидрологическим окнам».

Схема формирования потоков межпластовых

вод с перетеканиемВпервые рассмотрена

А.Н. Мятиевым в 1947 г.

Характерна для слоистых толщ, представленных чередованием водоносных и

водоупорных пород.В центральных частях междуречий напоры уменьшаются с увеличением глубины залегания водоносного горизонта (∆H↓). Формируется нисходящая межпластовая фильтрация (перетекание) – область питанияНа пониженных участках

территории величины напоров увеличиваются с увеличением

глубины залегания водоносных горизонтов (∆Н↑).

Формируется восходящая межпластовая фильтрация –

область разгрузки

В пределах каждого водоносного горизонта (грунтовые воды, I и II межпластовые горизонты и глубже) напор уменьшается от центральной части междуречий к дренам.

В направлении от центральных частей междуречий к дренирующим понижениям формируются латеральные (пластовые) потоки подземных вод.

Схема элизионного движения

межпластовых вод

Элизия – отжатие

Питание межпластовых вод

происходит за счет отжатия из

уплотняющихся горных пород

или при дегидратации породообразующих минералов/

Активно протекает на участках

интенсивного прогибания (погружения) участков земной

корыВ центральной части прогиба –

максимальное пластовое давление, к периферии оно уменьшается.

Движение межпластовых вод происходит от центра прогиба к его перифериилибо в направлении участков с открытой гидравлической связью (тектонические нарушения, лиологические «окна»)

Режим межпластовых вод

O Более стабилен, чем режим грунтовых водO Действие экзогенных режимообразующх факторов

проявляется только на участках выходов водоносных пластов или в зоне интенсивной связи с грунтовыми водами

O Сезонные и годовые колебания уровней, температуры и химического состава подземных вод фиксируются до глубин 30-40 м, ниже – только слабовыраженные многолетние колебания

O В глубоких горизонтах межпластовых вод (1500-2000 м и более) резкие проявления гидродинамического режима связаны с эндогенными факторами (тектонические напряжения, землетрясения, вулканизм)

Артезианские структуры – водоносные системы межпластовых вод разного строения, размеров и объема

В артезианских структурах различают: O складчатый фундамент, содержащий трещинно-

жильные воды;O осадочный чехол с пластовыми скоплениями

подземных вод

Типы артезианских структурАртезианский бассейн – крупная структура, состоит из слоистых преимущественно осадочных пород, залегающих спокойно. Характерно наличие одного или нескольких водоносных горизонтов.

Артезианский свод – приурочен к антеклизам и сводам, в пределах которых фундамент приподнят, а осадочный чехол имеет небольшую мощность.

Адартезианский бассейн – гидрогеологическая структура, состоящая из кристаллического фундамента и осадочного чехла. В чехле ярко выражено два яруса: нижний (сильно дислоцировнные и уплотненные породы доMz возраста) и верхний (слабодислоцированные и слабосцементированные породы Mz и Kz).

Вулканогенный супербассейн – образован толщами вулканических лав и туфов, занимает пониженные участки рельефа и характеризуется преобладанием трещинных вод.

Артезианский бассейн – совокупность артезианских водоносных горизонтов и комплексов, залегающих в синклинальных структурах

В каждом артезианском бассейне принято выделять три области:1. Современного питания и создания напора (а);2. Разгрузки (в);3. Распространения напора (б).

а – область питания, б – область распространения напора, в – область разгрузки, 1 – водоносные породы, 2 – водоупорные породы, 3 – пьезометрический уровень Н1 и Н2, m – мощность водоносного горизонта

Область питания и создания напора (а) – площади выхода на поверхность водоносных пород

Внешняя область питания – прилегающие к артезианскому бассейну склоны

Внутренняя область питания – объединяет площади инфильтрации, перетекания, элизии внутри артезианского бассейна , гидравлической связи с грунтовыми водами.

а – область питания, б – область распространения напора, в – область разгрузки, 1 – водоносные породы, 2 – водоупорные породы, 3 – пьезометрический уровень Н1 и Н2, m – мощность водоносного горизонта

Схема гидравлической связигрунтовых вод с артезианскими

I – положение уровня при питании грунтовых вод артезианскими

II – то же при перетоке грунтовых вод в артезианские

1 – водопроницаемые породы, 2 – водоносный горизонт,

3 – водонепроницаемые породы

Область разгрузки (в) – участки выхода на поверхность водоносных пород на более низких гипсометрических уровнях, чем область питания

Открытые очаги разгрузки – восходящие родники

Скрытые очаги разгрузки – выходы артезианских вод в рыхлые отложения, русла рек и дно морей, рассредоточенная разгрузка через водоупорные толщи.

Искусственные очаги разгрузки – водозаборы подземных вод

а – область питания, б – область распространения напора, в – область разгрузки, 1 – водоносные породы, 2 – водоупорные породы, 3 – пьезометрический уровень Н1 и Н2, m – мощность водоносного горизонта