Распределение воды в горных породах

Гидрогеология изучает воду, прежде всего как геологическое тело, хотя форма последнего может меняться непрерывно. В этой связи напомним, что природным телом называется любая матери­альная вещь в природе с фиксированными пространственно-времен­ными границами. Гидрогеологическое тело, в свою очередь, является разновидностью геологического тела.

Как и в геологии в целом, границы гидрогеологических тел проводятся на разных иерархических уровнях: горизонта, комплек­са, бассейна, генетического типа воды и т.д.

Необычность гидрогеологического тела состоит в том, что оно не занимает полностью геологическое пространство, а только часть его, не занятую горной породой, минералом, включая мельчайшие пространства в пределах кристаллической решетки. Вода проника­ет во все без исключения геологические тела, пронизывает их тончайшей сетью волосных капилляров и только местами образу­ет массовые скопления, называемые бассейнами, резервуарами, ме­сторождениями.

Вместе с тем распределение воды в недрах земли во многом определяется характерам и типом горной породы, ее сложением, составом, геологической структурой региона, историей ее развития и эволюции. Поэтому издавна в гидрогеологии сформировалось представление о геологической структуре, которая характеризует «пространственное распределение подземных вод и их взаимоотношение с вмещающими породами» в недрах земли. Следовательно, геологическая структура и ее элементы выступают одной из форм проявления геологического тела воды.

Следовательно, когда мы говорим о геологическом движении воды, то имеется в виду не только и не столько движение воды через поры горных пород, сколько ее движение вместе с горной породой, т.е. ее размещение на определенной глубине, в определен­ном типе породы, форме такого размещения, взаимоотношения с породой и т.д. Если к этому добавить, что состав воды также является результатом ее геологического движения, то станет оче­видной специфическая форма этого движения воды.

Геологическое движение водных растворов — результат более общих тектонических и геолого-структурных движений, обусловлен­ных глубинными силами Земли. Оно неразрывно связано с геоло­гическим круговоротом вещества в недрах Земли и определяется такими явлениями, как движение литосферных плит, уплотнение и разуплотнение горных пород, выжимание и выдавливание воды, переход ее из связанного состояния в свободное и наоборот, гид­ратация и дегидратация пород на различных стадиях литогенеза, включая метаморфизм, химическое разложение и синтез воды и др. Ярким примером тому — движение воды в процессе ее захоронения в осадочных бассейнах.

В самом деле, в земной коре широко распространены седиментационные воды, которые занимают в основном нижние части разреза осадочных бассейнов. Возникает вопрос, каким путем и в какой форме морская вода оказалась погребенной на глубине 3-5 км и более.

Образование седиментационных вод обязано геологическому круговороту вещества, при котором вода вместе с вмещающими ее породами медленно погружается на значительные глубины по мере опускания отдельных участков земной коры, которое компенсирует­ся накоплением осадочных пород соответствующей мощности. При этом захороняются различные виды воды: конституционная, кристаллизационная, гигроскопическая, пленочная, свободная и др. По мере погружения и захоронения осадка соотношение между отдельными видами воды непрерывно меняется, один вид переходит в другой, часть ее молекул химически разлагается, часть отжимается из этой системы и т.д. Все эти процессы совершаются на фоне общего погружения осадков, которые и обеспечивают перенос воды на большие глубины в результате сил тектонической природы.

Элизионное движение воды

Элизия (выдавливание) воды из горных пород начинается с первых моментов их захоронения в седиментационном бассейне. Решающее значение при этом имеет уменьшение порового пространства отложений, происходящее с течением време­ни двумя взаимосвязанными, но различными по своей природе путями:

механического (консолидационного) уплотнения за счет массы вышележащих пород, либо тектонических движений;

физико-химической переработки горных пород водой с заполнением пор вторичным цементом.

Особенно активно вода отжимается из глинистых отложений в силу того, что они обладают двумя специфическими свойствами в начальный период седиментации:

чрезвычайно высокой пористо­стью, быстро сокращающейся при уплотнении,

наличием минералов с большим количеством кристаллизационной и конституци­онной, воды, способной переходить в свободное состояние, начиная с определенного термобарического уровня.

Пористость только что отложившихся глинистых осадков состав­ляет 70-90%. Начальная пористость песков 30-50%. Темп сокраще­ния пористости уплотняющегося глинистого ила существенно зави­сит от глубины седиментационного водоема и скорости осадконакопления.

Все сказанное показывает, что водоносные горизонты, формиру­ющиеся в процессе геологического круговорота воды, получают в основном питание не из внешних источников, что характерно для климатического круговорота, а из внутренних. Другими словами, водоносные горизонты получают питание за счет воды, выделяю­щейся из горных пород в процессе их уплотнения. Все это позво­ляет сформулировать представление о внутрипластовой области питания водоносных горизонтов осадочных бассейнов, заполнен­ных седиментационными водами.

Дата добавления: 2015-07-15