Гидротермическая зональность гидрогеологических массивов

Санкт-Петербургский государственный университет

Геологический факультет

Кафедра гидрогеологии

Реферат на тему:

«Гидротермическая зональность гидрогеологических массивов».

Студента III курса

Лисового Д. С.

Преподаватель:

доцент Вивенцова Е. А.

Санкт-Петербург

2012 г.

Структуры, в которых фундамент выходит на дневную поверхность или находится под покровом четвертичных отложений, выделяются как самостоятельные и называются гидрогеологическими массивами. Гидрогеологический массив представляет собой систему стока трещинных, трещинно-жильных вод и вод аллювиальных отложений.

По структурно-геологическим условиям различаются следующие типы гидрогеологических массивов (далее – ГМ), сложенные: а) интрузивными породами (граниты, диориты и др.) с индексом ГМи; б) гнейсами, гранито-гнейсами, метаморфическими сланцами с индексом ГМм; в) терригенными, карбонатными и вулканогенными породами, образующие антиклинальные складки, выраженные положительными формами рельефа. Им присваивается название гидрогеологический адмассив и индекс ГАМ; г) терригенными, карбонатными и вулканогенными породами, смятыми в синклинальные складки, выраженные положительными формами рельефа. Они носят название гидрогеологические интермассивы; их индекс – ГИМ; д) слоистыми осадочными отложениями, смятыми в синклинальные складки, образующие отрицательные формы рельефа. Они называются адартезианскими бассейнами; их индекс – ААБ.

Особенности строения фундамента обусловили распространение в нём преимущественно трещинно-жильных вод. Местами развиты трещинно-карстовые воды. В верхних структурных ярусах фундамента встречаются трещинные пластовые воды.

В разрезе ГМ выделяются зоны: аэрации и нисходящего сезонного движения подземных вод, сезонных колебаний уровня подземных вод, трещинно-безнапорных вод, трещинно-напорных вод. Мощность зоны аэрации достигает сотен метров, а иногда – 1-2 км. В этой зоне образуется холодноводный приповерхностный сток, обычно приуроченный к покровным отложениям и существующий 10-30 суток после инфильтрации осадков. Мощность зоны сезонных колебаний уровня подземных вод может достигать нескольких десятков метров. Трещинно-безнапорные воды приурочены к зоне развития трещин выветривания, которые появляются в результате температурных влияний. Температурные колебания не распространяются на большую глубину, поэтому и трещиноватость пород, вызванная процессами выветривания, быстро затухает с глубиной, и, как правило, распространяется в ГМ не глубже 30-50 метров. На водоразделах и в верхней части склонов эти воды встречаются обычно только в периоды атмосферного питания и имеют низкую температуру.

Трещинно-напорные воды связаны в основном с зоной региональной литогенетической и тектонической трещиноватости. Кроме того, они могут быть приурочены к разным типам тектонических нарушений, контактов, жил, даек и рудных тел. Гидрогеологические массивы, сложенные слоисто-кристаллическими и метаморфизованными осадочными породами, содержат трещинно-пластовые воды, а ГМ, образованные карбонатными отложениями, - трещинно-карстовые воды. Распространение разных типов подземных вод в ГМ имеет сложный характер. В недрах ГМ хорошо выражена мощная зона свободного водообмена, две другие гидродинамические зоны – затруднённого и весьма затруднённого водообмена – залегают глубоко.

Температурная зональность ГМ в основном определяется характером рельефа, климатом и геологическим строением. Отмечается повышение температуры воды от вершин горных сооружений к их подошве, то есть с глубиной происходит рост температур. Величина этого повышения зависит от высоты гор и климатической обстановки. По температуре (в °С) подземные воды подразделяются на: 1) весьма холодные – ниже 4; 2) холодные – 4-20; 3) тёплые – 20-37; 4) горячие – 37-42; 5) очень горячие – 42-100 и 6) исключительно горячие (термы) – выше 100. У подошвы ГМ, ограниченной активными разломами, появляются термы, нередко образующие термальные линии. Температура терм свидетельствует о глубине их циркуляции. Тектонические процессы способствуют перераспределению подземных вод, особенно в глубоких частях ГМ и созданию глубоких зон трещиноватости, в которых формируются трещинно-жильные воды – холодные вблизи поверхности и термальные на глубине. Геотермический градиент обычно не превышает 1,6°С на 100 м, поэтому верхняя граница зоны тёплых вод проводится на глубинах 2-3 км. Выход горячих вод на поверхность отмечается только на продолжении Байкальской рифтовой зоны на западе Алданского щита. Олекминские термы, связанные с этой зоной, имеют температуру 52°С. Температурные аномалии имеют более широкое развитие и могут быть связаны с зонами разломов и некоторыми интрузивными массивами, как это отмечено для Балтийского щита. В Кольской сверхглубокой скважине на глубине 3,9 км отмечена температура 56,8°С, на глубине 8,25 км - 131°С, а на глубине 10,9 км – 185,4°С. Величина геотермического градиента в протерозойских отложениях (до глубины 6,8 км) колеблется от 1 до 2,5°С на 100 м (в среднем 1,6°С), а в архейских отложениях достигает 2°С на 100 м. В пределах ГМ с развитой вулканической деятельностью могут возникать гейзеры – горячие источники, периодически выбрасывающие воду и пар. Температура воды при выбросах на дневную поверхность может достигать 80-100°С.

Температурная зональность тесно связана с географической, поэтому многолетняя мерзлота получила развитие в северных и восточных районах России. Так, на Анабарском щите её мощность её мощность достигает 1 км, на Алданском – 400 м, а на севере Балтийсого щита – несколько десятков метров. Наиболее широко в верхних зонах ГМ развиты холодные воды (до 20°С). Возникновение и развитие зоны многолетней мерзлоты приводит к значительному ухудшению условий питания подземных вод, к образованию в верхней части гидрогеологического разреза прерывистой или сплошной водоупорной мёрзлой зоны и к превращению ГМ при наиболее глубоком промерзании в криогеологический ГМ. Зонально нижняя граница подземного оледенения последовательно опускается в направлении от Средней Азии (Памир, Тянь-Шань) и на северо-восток.

Обобщая всё вышесказанное, температура подземных вод ГМ увеличивается с глубиной (до 2°С на 100м), однако если ГМ находится в районе многолетней мерзлоты, то сначала температура надмерзлотных вод деятельно слоя (то есть слоя максимального зимнего промерзания и летнего оттаивания) с глубиной будет уменьшаться вплоть до 0°С, а после прохождения толщи многолетнемёрзлых пород гидротермический градиент снова будет увеличиваться.

Список использованной литературы:

1)      П. П. Климентов, Г. Я. Богданов, «Общая гидрогеология», М, «Недра», 1977 г.

2)      В. А. Кирюхин, Н. И. Толстихин, «Региональная гидрогеология», М, «Недра», 1987 г.