Разновидности гидрогеологических структур.

Санкт-Петербургский государственный университет

Геологический факультет

Кафедра гидрогеологии

Реферат

                         Разновидности гидрогеологических структур.

Выполнила: Зорина Н.С.,

студентка 3 курса

Научный руководитель:

Доцент, к. георг. н ____________Вивенцова Е.А.

Санкт-Петербург, 2012

Содержание.

1. Введение……………………………………………………………………….…….3

2. Артезианский бассейн……………………………………………………………….4

3.Гидрогеологический массив…..……………………………………………………..9

4. Вулканогенный бассейн……………………………………………………………13

            5. Литература…………………………………………………………………………..16

1.Введение.

Под   гидрогеологической структурой понимается геологическая структура, ее часть или совокупность нескольких геологических структур, в пределах которых имеет место сходство условий формирования, залегания, накопления, движения и разгрузки подземных вод в процессе развития земной коры.

Гидрогеологическая структура-это вместилище подземных вод, гидродинамически более или менее обособленное от смежных структур.

 В настоящее время выделяется несколько основных типов гидрогео­логических структур первого порядка, каждая из которых состоит из струк­тур второго порядка. Совокупности структур образуют надпорядковые мегаструктуры.

К структурам первого порядка относятся:

 -артезиан­ские бассейны (АБ),

 -гидрогеологические массивы (ГМ),

 -вулканогенные бассейны (ВБ).

2.АРТЕЗИАНСКИЕ БАССЕЙНЫ

Артезианский бассейн - бассейн подземных вод, приуроченный к отрицательной геологической структуре (синеклизе, мульде, прогибу, межгорной впадине),  состоит из фундамента и перекры­вающего его водоносного чехла. В чехле АБ распространены пла­стовые артезианские и грунтовые воды, а также трещинно-жиль­ные воды в разломах. Во многих АБ в тесной связи с артезиан­скими водами (как одно целое) находятся месторождения нефти и газа. Трещинные воды фундамента имеют подчиненное зна­чение.

Рельеф поверхности АБ достаточно разнообразен — это низ­менности, равнины, возвышенные равнины, плоскогорья, межгорные впадины, горные склоны и приподнятые плато.

В артезианском бассейне выделяют области питания, напора и разгрузки подземных вод. Площадь артезианского бассейна от нескольких десятков км² до нескольких млн. км².

Сток.

Осадки, испарение и сток распределяются на террито­рии АБ довольно равномерно, подчиняясь климатической широт­ной зональности и высотной поясности. Так, ве­личины осадков и стока более значительны для АБ северных ши­рот (модуль стока 11 л/ (с • км²) и заметно снижаются (до 0) для южных. Вместе с тем, в пределах отдельных бассейнов величины осадков и модуля стока на периферии АБ иногда растут с уве­личением абсолютных отметок местности. Те же явления наблю­даются на возвышенностях внутри АБ. Высотная поясность до­статочно отчетливо проявляется в горных артезианских бассей­нах, расположенных на разных абсолютных отметках.

Поверхностный сток на территории АБ направлен от его периферии к внутренним частям, малые реки сливаются в крупные, которые выносят всю массу воды за пределы АБ или во внутренние бассейны (оз. Балхаш, Аральское море и др.), где вода расходуется на испарение и накапливаются соли, приносимые водами. В связи с этим замечена тенденция к центростремительному направлению стока.

Фундамент АБ.

Он содержит разнообразные типы трещинно-­жильных вод. В фундаментах АБ практи­чески всегда обнаруживаются напорные воды. По разломам, часто проникающим из фундамента в чехол АБ, осуществляется гид­равлическая связь вод фундамента и чехла. Горячие, соленые, углекислые воды фундамента нередко выводятся в чехол, где со­ответственно создаются температурные и гидрохимические ано­малии. Питание подземных вод фундамента происходит в основ­ном за счет перелива вод из смежных структур (ГМ) и перете­кания из водоносных пород чехла АБ.

В зависимости от состава пород фундамента различают ярусы, сложенные:

-изверженными породами с трещинными водами,

-кри­сталлическими и метаморфическими сланцами с пластово-трещин­ными водами,

-песчано-сланцевыми и эффузивно-туфогенными тол­щами с пластово-трещинными и -трещинно-пластовыми водами,

-карбонатными толщами с карстовыми, трещинно-карстовыми и карстово-трещинными водами,

-галогенными породами с пластово-трещинными, трещинно-пластовыми и карстовыми солеными по­дами и рассолами.

Поверхность фундамента неровная, с впадинами и поднятиями. Она называется ложем АБ. Поверхность ложа АБ полого или ступенчато погружается от периферии к внутренним центральным частям бассейна или краевым предгорным прогибам. Впадины фундамента определяют положение внутренней, наиболее глубо­кой части АБ, нередко заполненной древнейшими осадочными от­ложениями чехла, не наблюдающимися на его выступах. Мощ­ность водоносных горизонтов во впадинах обычно больше, чем на выступах. Состав отложений во впадинах отличается значи­тельной глинистостью.

Чехол АБ. Располагающийся на фундаменте чехол АБ сложен разнообразными по составу и генезису породами. Осадочные от­ложения чехла платформенного типа отличаются составом, а также меньшей мощностью и дислоцированностью, чем толщи геосинклинального типа, которые сильно дислоцированы и сла­гают большинство ярусов фундамента. Наряду с осадочными от­ложениями в строении чехла АБ принимают участие разнообраз­нее изверженные породы. По форме залегания среди них выделяются покровы, потоки, силлы, дайки, лакколиты и диатремы (трубки взрыва).

Слоистые осадочные отложения чехла АБ залегают на подстилающем их ложе или слабо дислоцированы (в форме куполов, антиклинальных и синклинальных складок, валов, флексур, сбро­сов н других нарушений большей частью платформенного типа). Г-)тн нарушения являются гидрогеологическими «окнами», через которые осуществляются связь между водоносными горизонтами, их питание н разгрузка.

В чехле АБ выделяют водоносные горизонты, состоящие из одного (простые) или нескольких (сложные) водоносных пластов. Сложные водоносные горизонты могут состоять из пластов, раз­личных по литологическому составу или одного состава, но раз­ных по возрасту, отличающихся по составу и возрасту.

Водоносные горизонты объединяются в водоносные комплексы. При выделении и описании водоносных комплексов учитываются не только водоносные горизонты, пласты и линзы, но и водоупор­ные породы, их подстилающие, покрывающие и разделяющие. На­звание водоносным комплексам дается в той же стратиграфиче­ской последовательности.

Водоносные комплексы объединяются в структурные ярусы — это наиболее крупные подразделения чехла, подобные ярусам фун­дамента.

Наряду с водоносными выделяются и водоупорные пласты, го­ризонты и разделяющие толщи. Особенностью строения водоносных ярусов АБ яв­ляется преобладание в нижних ярусах пластовых трещинных вод, а в верхних — пластовых поровых.

Взаимосвязь вод фундамента и чехла.

Эта взаимосвязь сложна и разнообразна. В одних случаях наблюдается объединение водо­носных зон фундамента и нижнего водоносного горизонта чехла, непосредственное слияние их подземных вод в сложный водонос­ный горизонт с единым напором и составом вод, в других — во­доносные зоны фундамента и чехла отделяются выдержанным водоупором. Неоднократно отмечались связь вод фундамента и чехла через гидрогеологиче­ские «окна» и разломы, а также перелив вод из чехла в фунда­мент или обратно в зависимости от гидродинамических условий, существующих в той или иной части АБ. Особенно велика роль разломов. Большое значение в обводнении краевых частей неко­торых АБ имеют карбонатные закарстованные породы фунда­мента, из которых вода поступает в чехол (Прикаратауская часть Сырдарьннского АБ).

Границы артезианского бассейна.

Если выступы фундамента выходят на поверхность, то границу АБ проводят по линии кон­такта осадочных отложений чехла с породами фундамента. Если же эти выступы скрыты под чехлом и на поверхность не выхо­дят, то границу проводят по наиболее приподнятой поверхности выступа.

Границы бассейнов второго порядка обычно проводятся но водоразделам.

Условия питания подземных вод.

 Различают внешние и внут­ренние области питания.

Внешние области питания находятся за границей АБ и расположены в пределах структур, составляющих его обрамление.

Атмосферные осадки, выпавшие в пределах внутренней обла­сти, питают речную сеть, грунтовые воды бассейна, а через них и артезианские поды. Часть осадков расходуется на испарение и транспирацию. Помимо климатических факторов, важную роль в питании подземных вод играют состав четвертичных отложе­ний, рельеф поверхности и т. д.

Во внутренней области питания выделяют зону поглоще­ния— ту часть АБ, п пределах которой происходит инфильтра­ция или инфлюация поверхностных вод и атмосферных осадков непосредственно в водоносный горизонт. В отличие от внешней области питания, зона поглощения находится внутри АБ. К этой зоне относят выходы водоносных пластов на поверхность земли, не прикрытые водоупорными породами или прикрытые водопро­ницаемыми четвертичными отложениями, которые также входят в состав области поглощения.

Питание водоносных горизонтов АБ происходит путем не только поглощения, но и перелива. Областью перелива называ­ется область, в пределах которой происходит перелив подземных вод из одной гидрогеологической структуры в другую, а очагом перелива называется гидрогеологическое «окно», где происходит перелив из одного водоносного горизонта в другой. Различают краевые (на границе АБ с ГМ) и внутренние области перелива (из одного АБ в другой).

Происхождение и динамика артезианских вод. В АБ выделяют два гидрогеологических этажа, различающихся условиями фор­мирования подземных вод: верхний, в котором распространены преимущественно инфильтрационные воды, и нижний, к которому приурочены собственно седиментационные и лигогенные ( возрожденные) воды.

Верхний гидрогеологический этаж в АБ суши прослеживается на глубинах до 1 км. Нижней его границей обычно служит регио­нальный водоупор. Движение подземных под в верхнем этаже подчиняется законам гидростатики н направлено от областей по­глощения и создания напора к областям разгрузки.

Гидродинамический режим в нижнем гидрогеологическом этаже определяется другими причинами и связан с процессами литификации пород ,  отжатием связанных вод и переходом их в свободное состояние, дегидратацией монтмориллонитовых глин, гипсов и других отложений.

Гидрогеологическая зональность АБ. В артезианских бассей­нах различают гидродинамическую, гидрогеохимическую и температурную зональность.

Гидродинамическая зональность АБ определяется условиями водообмена. В вертикальном разрезе АБ выделяются следующие гидродинамические зоны:

1) верхняя — свободного водообмена;

2) средняя — затрудненного водообмена;

3) ниж­няя— весьма затрудненного водообмена.

 Для зоны свободного водообмена характерна открытая гидравлическая связь водо­носных горизонтов с современной поверхностью АБ.

В состав зоны свободного водообмена входят зона аэрации, горизонт грунтовых под, межпластовые нисходящие воды, верхние артезианские водоносные горизонты и трещинные воды зоны выветривания фундамента АБ в тех случаях, когда эти водонос­ные горизонты и зоны дренируются долинами речной сети. Под­земные воды зоны свободного водообмена тесно связаны с во­дами поверхностных водотоков (рек, ручьев) и водоемов (морен, озер, болот), а также с атмосферными подами. Это обусловли­вает связь режима подземных вод верхней зоны с режимом ат­мосферы и поверхностной гидросферы.

За условную нижнюю границу зоны свободного водообмена часто принимается дно речных долин. Необходимо при этом учи­тывать и водоупоры.

С увеличением глубины залегания водоносных горизонтов и мощности перекрывающих подоупоров условия водообмена ухудшаются. Па этом основании в средней и нижней частях чехла АБ могут быть выделены гидродинамиче­ские зоны затрудненного н весьма затрудненного водообмена. Границы между ними обычно проводятся условно по региональ­ным водоупорам.

Гидрогеохимическая зональность АБ.

В верти­кальном гидрохимическом разрезе артезианских бассейнов обычно различают три гидрохимические зоны, типичные для районов с влажным климатом:

1) верхнюю - пресных вод с минерали­зацией менее I г/л;

2) среднюю - соленых вод с минерализацией 1—35 г/л;

3) нижнюю - рассолов с минерализацией свыше 35 г/л.

 Каждая гидрохимическая зона может быть подразделена на подзоны.

Для верхней гидрохимической зоны характерна тесная зависи­мость состава вод от климатических условий в настоящем и прошлом, от состава водовмещающих пород и их фильтрацион­ных свойств, а также от совокупности других факторов, управ­ляющих режимом водоносных горизонтов. В климатической зоне избыточного увлажнения, зона пресных вод отличается широким разви­тием и большой мощностью: она охватывает грунтовые и верх­ние артезианские водоносные горизонты местами до глубины 2000 м. Максимальная мощность зоны отмечается в пресновод­ных по происхождению осадочных толщах с интенсивным водо­обменом (юго-восток Западной Сибири, северо-запад о. Саха­лина н др.).

Состав пресных вод постепенно меняется с гидрокарбонатного магниево-кальциевого на гидрокарбонатный натриевый. При этом с глубиной возрастает минерализация (на несколько сотен граммов на килограмм), ис­чезает сульфат-нон, иногда появляется сероводород, накаплива­ются метан и хлор-ион.

В поясе недостаточного увлажнения грунтовые воды отлича­ются разнообразной минерализацией, имеют сложный состав с преобладанием сульфатов и хлоридов натрия.

Подземные воды средней гидрохимической зоны отличаются более высокой минерализацией. Различают слабо солоноватые (с минерализацией I—3 г/л), сильно солоноватые (3—10 г/л) н соленые (10—35 г/л) поды. С этой зоной связаны наиболее ценные сероводородные воды нашей страны. Некоторые воды применяются в качестве лечебных, питьевых и бальнеологиче­ских. Среди солоноватых вод встречаются гидрокарбонатные,

сульфатные и хлоридные, а также смешанного анионного со­става, преимущественно натриевые. Среди соленых вод преоб­ладают хлоридные натриевые.

Зона соленых вод очень широко распространена в артезиан­ских бассейнах России. Наибольшей мощности (до 4 км) она до­стигает в Западно-Сибири.

Рассолы нижней гидрохимической зоны сосредотачиваются преимущественно во внутренних, наиболее глубоких частях арте­зианских бассейнов, где имеются соленосные формации (напри­мер, Европейская и Восточно-Сибирская АО, Амударьинский АБ). В этих условиях преобразование состава рассолов идет по пути увеличения концентрации хлоридов магния и кальция, брома, калия, стронция, рубидия, цезия, железа и других компо­нентов, а также насыщения рассолов метаном. В составе рассолов при минерализации до 294 г/л преобладают хлориды натрия, а при более высоких — хлориды кальция и магния.

Развитие описанных выше процессов приводит к формирова­нию характерного зонального распределения вод различного со­става в пределах АБ. В краевой части бассейна, начиная непо­средственно от области поглощения, располагаются зоны слабо- минерализованных под, обычно гидрокарбонатных кальциевых. Далее следует зона пресных или солоноватых гидрокарбонатных натриевых или гидрокарбонатных сульфатных натриево-кальцие­вых вод. За ней идет переходная зона смешанных хлоридно-гидрокарбонатных натриевых или сульфатно-хлоридных вод и, наконец, зона хлоридных под, представляющая собой область глубоких древних сильноминерализованных вод бассейна

Температурная зональность.

 Температура подзем­ных вод АБ чрезвычайно разнообразна.

Итак, в артезианских бассейнах Земли отмечается существование ши­ротной и глубинной зональностей. С севера на юг можно выде­лить АБ весьма холодные (полярные страны, Арктика и Субарктика), уме­ренно холодные (бореальный пояс), теплые (средиземноморский пояс) и, наконец, горячие и очень теплые (эк­ваториальный пояс). В исключитель­ных случаях наблюдаются в АБ тем­пературные аномалии, когда поверх холодных вод располагаются теплые.

Классификация артезианских бассейнов.

По условиям гидро­геологического строения выделяют АБ

1. платформенного типа,

2. краевых прогибов,

3. орогенные и горных складчатых областей.

  - межгорные АБ (простые и слож­ные),

  - предгорные (передовых хребтов),

  -латеральные и склоно­вые,

  - медиальные,

  - внутригорные,

  - нагорные

  - приводораздельные,

Каждый тип выделенных АБ характеризуется своими гидро­геологическими особенностями, условиями динамики, гидрохими­ческой зональностью и др.

Артезианские бассейны платформенного типа располагаются во впадинах фундамента и в синеклизах; они имеют изометричную форму и значительные размеры (до 1 млн. км2, иногда больше). Наиболее глубокими обычно являются центральные части АБ.

Бассейны краевых прогибов отличаются от платформенных тем, что наиболее глубокая часть АБ сдвинута в краевой пред­горный прогиб. Они вытянуты согласно с простиранием смежных горных систем; крылья их разновелики и асимметричны.

Межгорные АБ располагаются между горными сооружениями во впадинах типа грабенов или синклинальных складок. Среди них выделяются одиночные простые АБ и сложные, состоящие из цепочек бассейнов, расположенных в продольной впадине.

Предгорные АБ приурочены к предгорным прогибам.

Латеральные и склоновые АБ находятся на склонах горных сооружений. Они отличаются асимметричным строением (одно крыло, расположенное на склоне, сильно приподнято, а другое, расположенное вдали от склона у его подошвы, опущено) и вы­тянуты вдоль склона.

Медиальные АБ образуют системы небольших мульдообраз­ных бассейнов на погружении осей горных складчатых сооруже­ний.

Внутригорные АБ находятся в пределах горного сооружения, составляя с ним одно целое.

Нагорные АБ представ­ляют собой небольшие наложенные бассейны на вершинах гор. Известны они в горном Дагестане.

Небольшие приводораздель­ные АБ, сложенные палеогеновыми и неогеновыми отложениями, известны в пределах Украинского кристаллического массива.

Возраст АБ. Возраст АБ определяется началом образования его чехла, т. е. заложения самого нижнего водоносного комплекса или горизонта. Наиболее древними являются бассейны, в основа­нии осадочного чехла которых находятся неметаморфнзованные отложения протерозоя — нижнего кембрия. Таковы бассейны Русской платформы (валдайский и балтийский водоносные ком­плексы) и Сибирской платформы.

3.ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ МАССИВЫ

Гидрогеологический масси­в - это структура, в которой фундамент выходит на поверхность или находится под покровом четвертичных отложений.

          Гидрогеологический  масси­в представляет собой систему стока трещинных вод и вод аллювиальных отложений. Особенности строения фундамента обусловили распростране­ние в нем преимущественно трещинно-жильных вод. Местами развиты трещинно-карстовые воды. В верхних структурных ярусах фундамента спорадически встреча­ются трещинные пластовые воды.

          Типы гидрогеологических массивов по структурно-геологическим условиям:

а) сложенные интрузивными породами (граниты, диориты и др.)

б) сложенные метаморфическими породами (гнейсами, гранито-гнейсами, метаморфическими слан­цами);

в) сложенные терригенными, карбонатными и вулка­ногенными породами, образующими антиклинальные складки, вы­раженные положительными формами рельефа (гидрогеологический адмассив);

г) сложенные терригенными, карбонатными и вулканогенными породами, смятыми в синклинальные складки, выраженные положительными формами рельефа. (гидрогеологические интермассивы);

д) сложенные слоистыми осадочными отложениями, смятыми в синклинальные складки, образую­щие отрицательные формы рельефа (адартезиаиские бассейны);

Все типы ГМ связаны взаимными переходами и образуют с артезианскими бассейнами единый ряд гидрогеологических структур.

      Формирование гидрогеологических структур тесно связано с ус­ловиями тектонического развития территорий. Гидрогеологические массивы претерпевают стадию складкообразования и наиболее ин­тенсивных орогенных движений.

       Гидрогеологические массивы , сложенные интрузивными и метаморфическими породами, слагают нижние ярусы фундамента. Гидрогеологические адмассивы, интермассивы и адартезианские бассейны обра­зуют верхние структурные ярусы фундамента. Сложные сочетания разных типов гидрогеологиче­ских массивов с наложенными на них артезианскими бассейнами составляют гидрогеологические складчатые области и районы.

Между структурными ярусами фундамента отмечаются пере­рывы и несогласия, а также последовательное уменьшение сте­пени метаморфизма и плотности пород вышележащих структурных ярусов и в связи с этим изменения водных свойств пород. В ан­тиклинальных и синклинальных структурах и на крыльях про­исходит изменение плотности, трещиноватости и других водных свойств горных пород.

Поверхность гидрогеологических массивов покрыта четвертичными отложениями. Из них наиболее важное значение имеют аллю­виальные отложения, подземные воды которых нередко использу­ются для водоснабжения. Также большое значение имеют ледниковые обра­зования, например, озы. Эти песчано-гравийно-галечно-валунные гряды иногда протягиваются на десятки километров, имеют высоту до 50 м и ширину в десятки метров и более. Подземные воды озов широко используются для водо­снабжения в Швеции, Финляндии и на Кольском п-ове и в Карелии. В некоторых случаях происходит аккумуляция подземных вод в конусах выноса и озерно-аллювиальных отло­жениях.

Внутриструктурные карстовые бассейны. В пределах гидрогеологических массивов иногда отмечается наличие закарстованных карбонатных пород, к которым могут быть приурочены карстовые воды. Массивы кар­стовых известняков имеют самые разнообразные формы и раз­меры. Как правило, уровень вод в карстовых массивах находится ниже, чем в окружающих породах. Токи подземных вод направ­лены в карстовый массив, а разгрузка подземных вод такого бассейна обычно происходит в понижениях рельефа (долина) че­рез источники, приуроченные к контакту карбонатных пород с вмещающими незакарстованными. В карстовых бассейнах обычно сосредоточены крупные ресурсы подземных вод, а источ­ники карстовых вод нередко характеризуются огромными деби­тами (десятки, сотни и тысячи литров в секунду).

В карстовых бассейнах выделяют:

- зону аэрации,

- зону сезонного обводнения карстовых полостей,

- системы постоянных водотоков и водоемов,

- зону глубоких кар­стовых вод.

Все эти зоны связаны между собой в единое целое.

Характеристика рельефа фундамента.

Поверхность фунда­мента обычно неровная, с отрицательными и положительными структурно-морфологическими элементами.

Отрицательные эле­менты различаются по ряду признаков.

 По размерам выделяют:

 1) мегаструктуры площадью более 1 млн. км² (Западно-Сибир­ская низменность);

 2)макроструктуры площадью в несколько сотен тысяч квадратных километров (Московская синеклиза, При­каспийская впадина);

 3) мезоструктуры площадью около 100 тыс. км² (Зейско-Буреинская низменность);

 4) микрострук­туры площадью в десятки тысяч квадратных километров (впа­дины Прибайкалья и Забайкалья).

По глубине залегания отно­сительно поверхности Земли различают следующие элементы фундамента:

 а) глубокие, более 10 км (Предуральский прогиб. Прикаспийская впадина);

 б) средние, 3—4 км (впадины Прибай­калья, Московская синеклиза);

 в) неглубокие, до 2 км (впадины Забайкалья).

Положительные формы рельефа фундамента также различа­ются по ряду признаков.

По высоте выделяют:

- высокогорные (Тянь-Шань, Памир),

- среднегорные (Забайкалье),

- низкогорные и холмистые (мелкосопочник Казахстана),

- возвы­шенности на равнине.

 Выделяют также изометричные (Анабарское поднятие) и линейные (Урал) формы.

Очень важно различать структурно-морфологические эле­менты рельефа фундамента, прикрытые (закрытые) и неприкры­тые (раскрытые) чехлом. К первым относятся Воронежское и Токмовское поднятия фундамента, а ко вторым — Балтийский н Анабарский щиты. Встречаются и промежуточные структуры.

Особенности гидрогеологических массивов.

Подземные воды обычно имеют инфильтрационное происхож­дение, и их ресурсы в верхней части гидрогеологического разреза (до 300 м) быстро возобновляются. В глубоких зонах массивов могут сохраняться воды седиментационного генезиса. В условиях активного тектономагматического режима на отдельных участ­ках  встречаются воды метаморфогенного и магматогенного происхождения.

Огромное влияние на условия питания, движения и разгрузки подземных вод оказывают экзогенные факторы (рельеф, климатические и мерзлотные условия, тектонические процессы). Уклон местности и величины относительного превышения водоразделов над долинами рек оп­ределяют интенсивность водообмена. Количество и характер вы­падающих атмосферных осадков вместе с другими климатиче­скими факторами, рельефом и растительностью регулируют величину ресурсов подземных вод, обусловливают взаимосвязь по­верхностных и подземных вод, а также влияют на состав послед­них. Наибольшие ресурсы подземных вод приурочены к долинам рек.

Выделяют несколько высотных поясов, которые различаются распределением атмосферных осадков, поверхностных и подзем­ных вод:

 А — пояс аккумуляции и область питания и создания сезонного напора, где отсутствуют поверхностные водотоки;

 Б — пояс инфильтрации и инфлюации временных поверхностных потоков;

 В — пояс транзита и аккумуляции, где распространены се­зонные источники и поверхностные водотоки;

 Г — пояс разгрузки подземных вод, где распространены постоянно действующие ис­точники, водотоки, ручьи и малые реки;

 Д — пояс вторичного по­глощения и разгрузки.

Возникновение и развитие зоны многолетней мерзлоты приводят к значительному ухудшению условий питания подзем­ных вод, к образованию в верхней части гидрогеологического раз­реза прерывистой или сплошной водоупорной мерзлой зоны и к превращению ГМ при наиболее глубоком промерзании в криогеологический гидрогеологический массив.

Тектонические процессы способствуют перераспределению под­земных вод, особенно в глубоких частях структур. Сейсмические явления способствуют созданию глубоких зон трещиноватости, в которых формируются трещинно-жильные воды — холодные вблизи поверхности и термальные на глубине. Температура, дав­ление и состав вмещающих пород определяют основные черты ми­нерализации и состава таких вод. Вулканические процессы сопровождаются насыщением этих вод углекислотой и гидрокарбо­натами, появлением бора, лития и других компонентов.

В разрезе гидрогеологического массива выделяются зоны:

 1.аэрации и нисходящего се­зонного движения подземных вод,

 2.сезонных колебаний уровня грунтовых вод,

3. трещинно-грунтовых вод,

4. трещинно-напорных вод.

 Мощность зоны аэрации в хорошо дренируемых горных областях на водоразделах и склонах достигает сотен метров, а иногда 1 — 2 км. В этой зоне образуется приповерхностный сток, обычно приуроченный к покровным отложениям и существующий 10— 30 суток после инфильтрации осадков. Мощность зоны сезонных колебаний уровня подземных вод в горных районах может до­стигать нескольких десятков метров. Трещинно-грунтовые воды приурочены к зоне развития трещин выветривания. На водораз­делах и в верхней части склонов эти воды встречаются обычно только в периоды атмосферного питания. Постоянное насыщение зоны выветривания наблюдается в нижней части склонов и в до­линах рек. В долинах рек аллювиальные воды гидравлически связаны с поддолинными и подрусловыми водами и образуют с ними единую гидравлическую систему.

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.

Широкое распространение в гидрогеологическом массиве получили пресные воды преи­мущественно гидрокарбонатного состава. В условиях засушли­вого климата в составе вод значительную долю составляют суль­фаты и хлориды. Катионная часть состава пресных вод весьма изменчива и зависит от вещественного состава пород, рельефа, климата и других факторов.

Гидрохимическая зональность гидрогеологических массивов выражается в изменении (обычно увеличении) минерализации и состава вод от водоразде­лов вниз по склонам и в глубину.

Температурная зональность гидрогеологических массивов в основном определяется ха­рактером рельефа, климатом и геологическим строением. Отме­чается повышение температуры воды от вершин горных сооруже­ний к их подошве. Величина этого повышения зависит от высоты гор и климатической обстановки. С глубиной про­исходит рост температур. У подошвы гидрогеологических массивов, ограниченных актив­ными разломами, появляются термы, нередко образующие тер­мальные линии. Температура терм свидетельствует о глубине их циркуляции; в отдельных случаях она достигает 90 °С и более.

Возраст гидрогеологических массивов определяется временем завершения складчатости, в результате которой закончился главный этап формирования геолого-структурной обстановки и началось его развитие как гидрогеологической структуры того типа, который наблюдается в со­временную эпоху. По возрасту различают:

- древнейшие допалеозоиские, сложенные преимущественно метаморфическими и изверженными породами (Балтийский, Украинский, Бразильский, Канадский и др.),

 -палеозойские, образованные сильно метаморфизованными осадочными, вулканогенными породами, а также интрузивами (Уральский, Казахстанский и др.);

- мезо-кайнозой­ские, в которых получили преимущественное развитие слабо метаморфизованные отложения, широко проявлен молодой и совре­менный вулканизм (Карпатские, Кавказские, Альпийские и др.).

4.вулканогенные бассейны

К вулканогенным бассейнам (ВБ) относятся бассейны стока верхне-, внутри- и межлавовых вод, приуроченных к различным вулканическим образованиям—конусам вулканов, покровам, по­токам застывших лав н т. д. Они представлены многочисленными и подчас обширными покровами, потоками лав и сопутствую­щими им вулканогенными породами, туфами и другими пирокластами. Вулканогенные образования залегают на поверхности эрозионно-тектонического рельефа и перекрывают артезианские бассейны н гидрогеологические массивы.          Подошва вулканогенного бассейна (его основание) неровная — с крупными пониже­ниями, приуроченными к погребенным долинам, озерным котло­винам и другим отрицательным формам рельефа, и поднятиями, отражающими возвышенные элементы рельефа — склоны и водо­разделы, залитые лавами.

Рельеф кровли ВБ также неровный и разнообразный. Это в основном платообразные возвышенности и горы, плоские или выпуклые щитообразные поверхности, конусы потухших и дей­ствующих вулканов, цокольные террасы по долинам рек, сложен­ные долинными базальтами, иногда в той или иной степени эро­дированные вершины и водоразделы гор, обширные лавовые плато. Геологическое строение ВБ. Эти бассейны отличаются весьма разнообразным строением. Вулканогенные образования слагают:

- нагорные платобазальты (Армения, юг Приморья н Камчатка),   

- вулканические поднятия (Кавказ, Камчатка и Курилы),

- вулкани­ческие склоны (Карпаты, Сихотэ-Алинь),

- вулканические де­прессии и грабены (Приамурье и юг Камчатки),

- каль­деры в районах современного вулканизма.

Многократные извержения приводят к образованию в раз­резе вулканической толщи пяти — десяти (реже более) водоносных горизонтов. Верхние водоносные горизонты таких сложных вулканогенных толщ ха­рактеризуются свободным уровнем. Водоносные горизонты сред­ней части и основания толщи — напорные.

С глубиной степень обводненности вмещающих пород обычно уменьшается. Наиболее часто встречаются такие формы залега­ния как лавовые потоки. Их протяженность достигает 85 км, а мощность колеблется от не­скольких до 150 м. Объем лапы при одном извержении состав­ляет 3—12 км3. Пористость и трещиноватость эффузивов вниз по потоку уменьшается. Все это указывает на неравномерность из­менения проницаемости не только по разрезу вулканогенных толщ, но и по площади их распространения.

Сложная форма лавовых потоков обусловливает весьма за­мысловатые контуры водоносных горизонтов. Процессы выветри­вания с течением времени приводят к постепенному снижению пустотности эффузивных пород и заполнению трещин и пор про­дуктами выветривания.

 Уменьшению водопроницаемости эффу­зивов способствуют также тектонические процессы, процессы про­грессивного катагенеза и магматическая деятельность. Поэтому с увеличением возраста эффузивов фильтрационные свойства их ухудшаются; они теряют зональный характер скопления вод, при­ближаются по своим гидрогеологическим особенностям к метаморфогенным и интрузивным породам.

В эффузивных породах по характеру обвод­ненности  выделяют группы бассейнов: 1) неоген-четвертичного возраста, отличающиеся наиболее высокой водоносностью и содержащие преимущественно лавовые и трещинно-жильные воды;

 2) палеогенового воз­раста, представленные в одинаковом соотношении лавовыми и трещинно-жильными  водами;

3) верхнемелового возра­ста, в которых преобладающее распространение получили трещинно-жильные воды  при подчиненной роли лавовых;

 4) нижнемелового возраста, содержащие главным образом трещинно-жильные воды при спорадическом распростра­нении лавовых.

В эффузивах юрского и более древнего возраста верхне-, нижне- и межлавовые воды не обнаружены. По характеру водо­носности эти вулканогены сходны с метаморфогенными породами.

 Динамика вод ВБ. Она подчинена поверхности рельефа. В вулканах наблюдается радиальное растекание вод на перифе­рию, где их выходы фиксируются источниками нередко со значи­тельным дебитом.

         В условиях водораздельных платобазальтов и подобных образовании воды растекаются от линии водораздела по склонам в прилегающие долины.

 В долинных потоках и покровах лав токи воды направлены со стороны склонов гор к зале­гающим у их подошвы ВБ. Вместе с тем, в глубоких частях слож­ных ВБ основания покровов, приуроченных к погребенным доли­нам, движение вод согласовано с уклоном долин.

Следует отме­тить, что верхние и нижние ярусы ВБ не всегда характеризуются одинаковой направленностью стока. Между верхним вулканогенным этажом и подстилающими по­родами основания нередко наблюдается тесная гидравлическая связь по зонам разломов. В случаях перетока вод из основания в ВБ в последнем могут формироваться гидрохимические и тем­пературные аномалии.

        Питание подземных вод ВБ в основном обеспечивается атмос­ферными осадками и конденсацией паров, а местами за счет пере­лива вод из подстилающих и примыкающих пород основания. Разгрузка происходит на периферии по долинам рек и нередко проявляется в виде источников с большими дебитами (десятки, сотни, а иногда и тысячи литров в секунду).

Гидрогеохимия ВБ.

Развитие гидрохимических процессов тесно связано с динамикой подземных вод. Условия интенсивного водообмена, широко распространенные в ВБ, обеспечивают фор­мирование вод гидрокарбонатного натриево-кальциевого состава, с минерализацией 0,2—0,4 г/л и хорошими вкусовыми качест­вами

В эффузивах могут встречаться также рассолы, где вулканогенные отложения переслаиваются с соленосными.

Специфический состав вод формируется в районах современ­ного вулканизма в условиях воздействия активных вулканических очагов. Выделяют две основные группы парогидротерм (200—350 °С) азотно-углекислого и углекислого газо­вого состава, испытывающие в той или иной степени воздействие инфильтрационных вод.

История развития ВВ.

В истории ВБ можно наметить этапы развивающейся и отмирающей вулканической деятельности.

 Для первого этапа характерно наличие в ВБ, наряду с холодными пресными инфильтрационными водами, образовавшимися в ре­зультате поступления атмосферных осадков, локальных скопле­ний горячих и сверхгорячих вод и парогидротерм разнообраз­ного состава и минерализации (до 5 г/л, иногда более). Часть из них приурочены к путям продвижения вулканических эксгаляций к земной поверхности и к выходам их на поверхность. Это тер­мальные, кислые, солянокислые, сернокислые и смешанного ани­онного состава соляно-сернокислые воды, богатые металлами; по газовому составу—сероводородно-углекислые. Они типичны для начальной стадии первого этапа и в дальнейшем сменяются угле­кислыми термальными, а затем и азотно-углекислыми термами.

Второй этап — отмирающей вулканической деятельности — ха­рактеризуется отсутствием термальных вод. На общем фоне прес­ных холодных вод инфильтрационного происхождения в ВБ встречаются отдельные месторождения холодных углекислых вод. В ряде случаев отмечается поступление углекислоты из подстилающего ВБ фундамента. Присутствие углекислых вод типично для первой стадии развития второго этапа. В дальнейшем они сменяются холодными пресными водами, безраздельно господ­ствующими в недрах вулканогенного бассейна.

 С глубиной и по пути движения трещинных вод в вулканогенах наблюдается рост минерализации в результате увеличения содержания преимущест­венно гидрокарбонатов натрия. Градиент роста минерализации составляет примерно 5—10 мг/л на 1 км пути и 50—70 мг/л на 100 м глубины.

В большинстве ВБ отмечается существование двух основных зон, различающихся по газовому составу:

- кислородно-углекисло- азотная до глубины 300 м

- азотной — ниже 300 м.

В ряде ВБ наряду с азотом установлено присутствие метана. Геотермическая сту­пень в большинстве ВБ довольно велика и составляет в среднем 40—50 м на 1 оС.

Таким образом,  температура, газо­вый состав и химические особенности вод вулканогенных бассей­нов закономерно изменяются по мере прохождения отдельных стадий их развития.

5. Литература.

1.  В. А. Кирюхин, Н. И. Толстихин. Региональная гидрогеология. М.: Недра, 1987.—382 с.

2.  А.В.  Сидоренко (гл. ред.) и др. Гидрогеология СССР. Сводный том. Выпуск 1. Основные закономерности распространения подземных вод на территории СССР, М., «Недра», 1976, 656 с.

3. Ресурсы интернета.