ТИПИЗАЦИЯ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОДЗЕМНЫХ ВОД

Выше отмечено, что подземные воды, используемые в народном хозяйстве, следует рассматривать как полезные ископаемые. В связи с этим, оценивая условия формирования эксплуатационных ресурсов (запасов) подземных вод в той или иной г идрогеологической обстановке, целесообразно выделять так называемые месторождения подземных вод. Впервые в гидрогеологической практике термин «месторождение» был предложен А. М. Овчинниковым (1934) для минеральных вод. При этом под месторождением минеральных вод он понимал «пространственно оконтуриваемые скопления воды определенного состава (отвечающего установленным кондициям) в количествах, достаточных для экономически целесообразного использования». Кроме того, А. М. Овчинников отметил, что в отличие от месторождений твердых полезных ископаемых месторождения минеральных вод являются динамическими,

Идея А. М. Овчинникова применительно к пресным водам, используемым для водоснабжения и орошения, была поддержана Г. Н. Каменским (1947) и развита Н. И. Плотниковым (1959), который предложил первую типизациею месторождений подземных вод.

Термин. «месторождение» применительно к подземным водам обладает определенной условностью, на что указывал ряд специалистов- гидрогеологов, в том числе и предложившие его для практического применения.

Действительно, в связи с подвижностью воды нельзя выделять месторождения подземных вод как «оконтуренные скопления», так как водоносные пласты в гидродинамическом отношении представляют собой единую систему и запасы подземных вод, эксплуатируемых водозабором, формируются далеко за пределами участка его размещения (и во многих случаях при этом постоянно возобновляются).

Тем не менее многолетняя практика разведки и оценки запасов подземных вод подтвердила «жизнеспособность» и практическую полезность использования понятия «месторождение» при систематизации материалов поисков и разведок подземных вод и усовершенствовании их методики.

Однако определение этого понятия нуждается в настоящее время в некоторой корректировке, исключающей упоминание о «скоплении» или «накоплении» подземных вод. С учетом таких коррективов определение месторождения подземных вод может быть дано в следующем виде. Месторождениями подземных вод называются участки водоносных горизонтов или комплексов, в пределах которых под влиянием естественных или искусственных факторов создаются благоприятные условия для отбора подземных вод определенного состава, отвечающего установленным кондициям, в количестве, достаточном для экономически целесообразного их использования. В таком определении в отличие от предлагаемых ранее вместо участков «скопления» («накопления») подземных вод рассматриваются участки, в пределах которых с о з д аются условия для отбора подземных вод.

По геолого-гидрогеологическим условиям, определяющим масштабы месторождений подземных вод, методику проведения поисково-разведочных работ и оценки эксплуатационных запасов, месторождения пресных и солоноватых подземных вод, используемых для водоснабжения и орошения, могут быть подразделены на следующие основные типы (Язвин, Боревский, 1974) .

1. Месторождения речных долин.

2. Месторождения артезианских бассейнов платформенного типа.

3. Месторождения конусов выноса предгорных шлейфов и межгорных впадин.

4. Месторождения ограниченных по площади структур или массивов трещиноватых и трещинно-карстовых пород и зон тектонических нарушений.

5. Месторождения артезианских бассейнов складчатых областей.

6. Месторождения песчаных массивов.

7. Месторождения межморенных флювиогляциальных отложений.

8. Месторождения в области развития многолетнемерзлых пород.

Распределение различных типов месторождений подземных вод на территории СССР и их практическая значимость будут рассмотрены в гл. III.

Перейдем к характеристике выделенных типов месторождений пресных вод и их дальнейшему делению по источникам формирования.

1. Месторождения подземных вод речных долин. В зависимости от строения речных долин и источников формирования эксплуатационных запасов подземных вод месторождения этого типа могут быть подразделены на следующие подтипы.

А. Месторождения приурочены к водоносным горизонтам в аллювиальных, иногда в коренных отложениях, если последние непосредственно прорезаются руслом реки. По условиям формирования эксплуатационных запасов среди них выделяются две группы:

а) месторождения, где эксплуатационные запасы полностью обеспечиваются поверхностным стоком реки;

б) месторождения, где в меженный период или в течение цикла маловодных лет эксплуатационные запасы полностью или частично формируются за счет сработки естественных запасов (осушение горизонта), а в период паводков происходит восполнение сработанных запасов. Такие условия характерны для промерзающих или пересыхающих рек и рек с небольшими меженными расходами.

Б. Месторождения приурочены к водоносным горизонтам, заключенным, как правило, в коренных трещиноватых породах и отделенных от реки слабопроницаемым слоем или другими водоносными горизонтами. В последнем случае водоносные горизонты могут быть разделены слабопроницаемыми отложениями. По условиям формирования эксплуатационных запасов в этом подтипе также могут быть выделены две группы:

а) месторождения, где эксплуатационные запасы полностью обеспечиваются поверхностным стоком, но поступление поверхностных вод в водоносный горизонт происходит через перекрывающие его водоносные или слабопроницаемь|е отложения;

б) месторождения, где в меженный период либо в течение цикла маловодных лет эксплуатационные запасы формируются в основном за счет естественных запасов (осушения) вышележащих отложений, питание за счет поверхностного стока в этот период практически отсутствует, в паводок происходит полное или частичное восполнение сработанных запасов при заливе поймы либо при фильтрации в берега.

В. Месторождения приурочены к древней погребенной долине. Основными источниками формирования эксплуатационных запасов являются естественные запасы (в том числе и упругие), в отдельных случаях значительную роль в их формировании могут играть естественные ресурсы.

2. Месторождения подземных вод артезианских бассейнов платформенного типа. Месторождения этого типа в зависимости от их положения по отношению к границам бассейна подразделяются на следующие подтипы.

А. Месторождение расположено в центральных частях бассейна. В процессе эксплуатации воронка депрессии не распространяется до границ водоносного горизонта в области его выхода на поверхность. Месторождение может быть приурочено как к одному водоносному горизонту, так и к нескольким, либо к слоистой водоносной толще.

По условиям формирования эксплуатационных запасов подземных вод выделяются две группы месторождений:

а) месторождения, где эксплуатационные запасы формируются только за счет упругих запасов пласта, а другие источники питания водозаборов (перетекание из других горизонтов через слабопроницаемые отложения, упругое отжатие из глин) либо отсутствуют, либо их роль весьма мала;

б) месторождения, где эксплуатационные запасы формируются в значительной мере за счет перетекания из вышележащих водоносных

горизонтов через гидрогеологические окна в водоупорных породах или через слабопроницаемые отложения, упругие запасы имеют подчиненное значение.

Б. Месторождение расположено в краевой зоне артезианского бассейна. В этих условиях формирование эксплуатационных запасов может происходить за счет: сработки естественных запасов (осушения пласта) в области его выхода на поверхность; осушения водоносных пород, перекрывающих эксплуатируемый водоносный горизонт; перетекания подземных вод из вышележащих водоносных горизонтов через гидрогеологические окна или слабопроницаемые отложения; привлечения поверхностного стока; естественных ресурсов подземных вод, разгрузка которых в ненарушенных условиях происходила в зоне развития депрессионной воронки.

3. Месторождения подземных вод конусов выноса предгорных шлейфов и межгорных впадин. Эксплуатационные запасы этих место. рождений формируются главным образом за счет естественных ресурсов подземных вод, разгрузка которых до эксплуатации происходила путем родникового стока либо испарения. Существенную роль в формировании запасов могут также играть естественные запасы, а в районах орошения — фильтрация из оросительной сети. При расположении водозаборов в нижних частях конусов' выноса (в напорной зоне) определенное значение могут иметь упругие запасы и перетекание из вышележащих, неэксплуатируемых горизонтов.

4. Месторождения подземных вод ограниченных по площади структур и массивов трещинных и трещинно-карстовых вод и зон тектонических нарушений. Месторождения этого типа характеризуются большим разнообразием и значительной сложностью геолого-гидрогеологических условий. В зависимости от источников формирования эксплуатационных запасов рассматриваемые месторождения могут быть подразделены на два подтипа.

А. Месторождения, не связанные с поверхностными водотоками. Для этой группы месторождений основными источниками формирования эксплуатационных запасов являются естественные запасы и естественные ресурсы подземных вод, разгрузка которых в ненарушенных условиях происходила в пределах структуры. В отдельных случаях эксплуатационные запасы могут формироваться только либо за счет первой, либо второй составляющей. Естественные запасы вовлекаются в эксплуатацию не только путем осушения основного пласта-коллектора, к которому приурочено месторождение, но и за счет перекрывающих и окружающих его водоносных пород.

Б. Месторождения, связанные с поверхностными водотоками и водоемами. В формировании эксплуатационных запасов подземных вод основную роль здесь играют привлекаемые ресурсы (транзитный поверхностный сток). Осушение пород и сокращение естественной разгрузки имеют существенное значение лишь в меженный период. Во время паводков происходит полное или частичное восполнение сработанных естественных запасов.

5. Месторождения подземных вод артезианских бассейнов складчатых областей. По условиям формирования эксплуатационных запасов подземных вод месторождения данного типа очень близки к месторождениям краевых частей артезианских бассейнов платформенного типа. В связи с тем что эти бассейны имеют небольшие размеры, в процессе эксплуатации депрессионная воронка, как правило, достигает!их краевых частей, где происходит осушение пород, а также привлечение поверхностного стока и сокращение естественной разгрузки. Кроме того, на месторождениях этого типа условия питания водозаборов обычно благоприятные за счет перетекания подземных вод из вышележащих водоносных горизонтов через перекрывающие слабопроницаемые отложения.

6. Месторождения подземных вод песчаных массивов. Этот тип месторождений подразделяется на два подтипа.

А. Месторождения песчаных массивов пустынь и полупустынь. Месторождения приурочены обычно к линзам или зонам развития пресных вод среди солоноватых или соленых. Поэтому часто такие месторождения характеризуются сложными гидрохимическими условиями. Формирование эксплуатационных запасов происходит главным образом за счет осушения пласта и в меньшей степени путем привлечения естественных ресурсов. Определенную роль в отдельных случаях может играть фильтрация из поверхностных водотоков и водоемов (оросительных каналов, прудов и т. п.).

Б. Месторождения песчаных массивов зандровых равнин. Месторождения развиты в районах распространения ледниковых отложений. Подземные воды обычно грунтового типа имеют благоприятные условия питания атмосферными осадками. Формирование эксплуатационных запасов происходит в основном за счет' естественных запасов подземных вод.

7. Месторождения подземных вод межморенных флювиогляциальных отложений. Месторождения характеризуются разнообразными источниками формирования эксплуатационных запасов:.перетекание подземных вод из вышележащих отложений или поверхностных вод из рек и озер через опесчаненные моренные суглинки или окна размыва в них, естественные запасы, естественные ресурсы подземных вод, разгрузка которых в ненарушенных условиях происходит в пределах сформировавшейся воронки депрессии.

8. Месторождения подземных вод в области развития многолетнемерзлых пород. В этом наименее изученном типе месторождений могут быть выделены два подтипа.

А. Месторождения надмерзлотных вод. Месторождения обычно связаны с крупными таликовыми зонами главным образом в речных долинах. Основным источником формирования эксплуатационных запасов являются привлекаемые ресурсы (поверхностный сток) и естественная разгрузка. В меженный период большую роль играет сработ-

ка естественных запасов, восполнение которых происходит в период паводков.

Б. Месторождения подмерзлотных вод. В связи с наличием выдержанного водоупорного мерзлого слоя месторождения характеризуются затрудненными условиями формирования эксплуатационных запасов, которые складываются из привлекаемых запасов и ресурсов подземных вод других горизонтов или поверхностных вод. Поэтому основным источником формирования эксплуатационных запасов этого типа являются обычно упругие запасы и только при наличии сквозных таликов существенную роль может сыграть перетекание из вышележащих надмерзлотных водоносных горизонтов.

В рассмотренной типизации месторождений пресных и солоноватых вод выделение типов проведено, как и у Н. И. Плотникова (1959), в основном по геоструктурному признаку, однако последующее подразделение на подтипы и группы выполнено в зависимости от источников формирования эксплуатационных запасов.

Типизации месторождений промышленных, термальных и минеральных вод для разведки и оценки их эксплуатационных запасов были предложены Н. А. Плотниковым (1946), С. С. Бондаренко (1967),

Для всех перечисленных видов вод во всех типизациях выделяются: а) месторождения артезианских бассейнов платформенного типа; б) месторождения артезианских бассейнов межгорных впадин и предгорных прогибов; в) месторождения трещинно-жильных водонапорных систем. Для промыШленных вод третий тип месторождений имеет подчиненное значение. Основным источником формирования эксплуатационных запасов подземных вод на месторождениях первого типа являются упругие запасы, второго — упругие запасы и естественные ресурсы и, наконец, третьего — главным образом естественные ресурсы подземных вод.

Кроме того, выделяется несколько специфических типов: месторождения парогидротерм районов современного вулканизма, месторождения минеральных вод, ~приуроченные к зонам разгрузки напорных минеральных вод в вышележащие напорные или грунтовые горизонты, и некоторые другие, имеющие более второстепенное значение. Для этих типов месторождений основным источником формирования эксплуатационных ресурсов являются естественные ресурсы подземных вод. Следует отметить, что для месторождений промышленных, лечебных и термальных вод характерно формирование эксплуатационных запасов только за счет сработки естественных (главным образом упругих) запасов и естественных ресурсов. Привлечение к водозабору вод других горизонтов или поверхностных вод может привести к такому изменению химического, газового состава или температуры подземных вод, которые не будут соответствовать кондиционным требованиям. Однако для ряда месторождений термальных вод, приуроченных к артезианским бассейнам межгорных впадин и предгорных прогибов, определенное значение может иметь усиление питания в процессе эксплуатации. В этих случаях более холодные воды, поступающие в области питания, в процессе движения к водозабору приобретают температуру, отвечающую установленным кондициям.