Гидрогеологическое районирование земной суши (континентов)

Что такое гидрогеологическое районирование? Это выделение гидрогеологических районов по тем, либо иным гидрогеологическим показателям, или по их совокупности. Районирование в зависимости от целей и задач исследований проводится в разном масштабе, с разной детальностью, с учетом разных факторов формирования подземных вод.

Гидрогеологические районы – это части территории, характеризующиеся общностью гидрогеологических условий. В зависимости от целей и задач районирования определяются факторы (показатели) районирования, степень его детальности и глубина, выбирают масштаб районирования и картографирования.

Основные факторы гидрогеологического районирования:

• Физико-географические (рельеф, климат, почвенно-растительный покров, гидрография);
• Гидрогеологические;
• Геологические (стратиграфия, возраст и генезис водовмещающих и водоупорных пород, геологическая структура территории; тектоника и неотектоника, сейсмичность и вулканизм, системы водоносных трещин (в том числе и крупные зоны водоносных разломов));
• Геоморфологические (поднятия, антиклинальные складки и горсты, выраженные в рельефе, опускания – котловины, синклинальные складки и грабены, выраженные в рельефе);
• Гидрогеологические (тип водоносности пород, площадь распространения, глубина залегания и мощность водоносных зон и горизонтов, водоупорных толщ и комплексов; характер стока подземных вод; области питания, транзита и разгрузки подземных вод, их режим и ресурсы; физические и химические свойства подземных вод; распределение жидкой и парообразной фаз подземных вод по площади и глубине; гидродинамическая, гидротермическая, гидрохимическая зональность и поясность);
• Народнохозяйственные (размещение основных водоносных горизонтов и трещинных зон, пригодных для практического использования в различных целях; санитарно-гидрогеологическое районирование; округи охраны подземных вод и т.п.).

Этим не исчерпываются факторы районирования. В основу гидрогеологического районирования могут быть положены и другие факторы, или их сочетание. Это зависит от целей и задач гидрогеологических исследований, степени и детальности гидрогеологического районирования.

Наметились два основных направления гидрогеологического районирования:

• Одно направление – предусматривает раздельное районирование глубинных напорных и грунтовых вод. Его модно назвать аналитическим, поскольку оно сопровождается анализом и расчленением гидрогеологического разреза на части: верхнюю (грунтовые воды), среднюю (напорные воды) и нижнюю (глубинные воды).
• Второе направление – объединяет грунтовые, напорные и глубинные воды в одно целое. Его называют синтетическим. Оба направления развиваются и используются.

Важными факторами размещения подземных вод являются геологические и физико-географические.

• Геологические – определяют размещение и строение гидрогеологических структур;
• Физико-географические- определяют особенности жизни подземных вод каждой гидрогеологической структуры в отдельности.

Проекция гидрогеологической структуры на земную поверхность определяет положение гидрогеологического района в пространстве. Выделяют несколько гидрогеологических структур первого порядка, каждая структура первого порядка состоит из структур второго порядка. К структурам первого порядка относятся

• Гидрогеологические массивы (когда имеет место выход пород фундамента на поверхность, или он перекрыт тонким чехлом четвертичных отложений, здесь характерно развитие трещинных вод, зачастую связанных с водами четвертичными отложений) и гидрогеологические бассейны;
• Гидрогеологические бассейны (включает воды фундамента и залегающего на нем платформенного чехла, отличаются преимущественным распространением разнообразных пластовых вод - напорных и грунтовых (в чехле) и трещинных (в фундаменте)).

Гидрогеологические массивы.

Формирование гидрогеологических массивов тесно связано с условиями тектонического развития территорий. Здесь фундамент состоит из одного, или нескольких разновозрастных структурных комплексов. Породы фундамента расчленены тектоническими разломами на ряд блоков.

Поверхность фундамента перекрыта четвертичными отложениями. Здесь наиболее важными являются аллювиальные отложения, подземных воды этих отложений часто используют для водоснабжения. В области развития четвертичных оледенений важное значение имеют ледниковые образования, например озы. Эти песчано-галечно-гравийные гряды, содержащие подземную воду, иногда протягиваются на десятки километров в длину при высоте до 50 м и ширине – в несколько десятком метров.

Гидрогеологические бассейнывключают породы фундамента и залегающего на нем водоносного чехла. В чехле залегают пластовые напорные и грунтовые безнапорные воды, а также трещинно-жильные воды.

Рельеф поверхности гидрогеологического бассейна разнообразен. Это могут быть низменности, возвышенные равнины, плоскогорья, межгорные впадины, горные склоны и приподнятые плато.

Атмосферные осадки, испарение и сток распределяются на территории бассейна достаточно равномерно, они подчиняются климатической широтной зональности и орографической широтной поясности. Величины осадков и стока бóльшие для бóльших широт. Они снижаются по мере снижения широт. Поверхностный сток на территории бассейна направлен от его периферии к внутренним частям, малые реки впадают в более крупные, а они выносят воду за пределы бассейна.

Бассейны бывают сточные и бессточные. В границах сточных бассейнов избыток поверхностных и подземных вод выносится за пределы бассейнов. На территории бессточных бассейнов сток завершается в их внутренних частях, где поступающие с периферии поверхностные и подземные воды расходуются на испарение, что приводит к выпадению из этих вод солей и в итоге – к засолению земель. Иногда границы бассейнов не отделяются четко друг от друга, тогда эти границы проводят условно.

Фундамент бассейна содержит практически всегда разнообразные типы напорных трещинно-жильных вод. По разломам фундамента, проникающим в чехол, происходит связь вод фундамента и чехла. Иногда это приводит к созданию температурных и гидрохимических аномалий. Выступы фундамента в пределах гидрогеологического бассейна бывают скрытыми (не выходящими на дневную поверхность) и открытыми. Открытые выступы (выходящие на дневную поверхность) в состав бассейна не включают, их относят к гидрогеологическим массивам.

В платформенном чехле бассейна выделяют водоносные горизонты, состоящие из одного (простые), или нескольких (сложные) водоносных пластов. Эти пласты могут быть одинакового, или разного литологического состава. Часто встречается переслаивание водоносных и водоупорных пластов.

Название сложных по возрасту горизонтов рекомендуется давать от древних к молодым (в соответствии со стратиграфической последовательностью отложений), например – альб-сеноманский; кембро-ордовикский и т.п.

Водоносные горизонты объединяют в водоносные комплексы. Они включают не только водоносные горизонты, но и разделяющие, подстилающие и перекрывающие их водонепроницаемые толщи.

Может наблюдаться как гидравлическая связь вод фундамента и нижнего водоносного горизонта с единым напором, так и их разделение выдержанным водоупором. При этом могут встречаться и «гидрогеологические окна».

В разрезе гидрогеологического бассейна обычно выделяют три гидрогеологических этажа, различающихся условиями формирования подземных вод:

• Верхний, в котором распространены преимущественно инфильтрогенные воды. В условиях суши он прослеживается до глубины около 1 км,
• Средний,
• Нижний, к которым приурочены седиментационные и литогенные (элизионные и возрожденные) воды.

Движение подземных вод в верхнем этаже подчиняется законам гидростатики и направлено от областей создания напора к областям разгрузки. Режим в верхнем этаже называют инфильтрационным.

Гидродинамический режим среднего гидрогеологического этажа определяют процессами литификации пород, отжатием связанных вод и их переходом в свободное состояние (элизионные процессы); дегидратацией монтмориллонитовых глин, гипсов и других отложений (образование возрожденных вод).

Нижний этаж характеризуется часто застойным режимом вод, другими источниками, природой пластового давления и температуры.