Бурение скважин | Технология | Цены | Фото и видео | Техническая литература
    
   

Месторождения подземных вод на площади артезианских бассейнов
 






Техническая литература



Станок для бурения БУР-50:
Бурение скважин
  ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОМЫШЛЕННЫХ ТИПОВ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПРЕСНЫХ ПОДЗЕМНЫХ ВОД И ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИХ РАСПРОСТРАНЕНИЯ

Месторождения подземных вод на площади артезианских бассейнов платформенного типа

Под платформой принято понимать основной элемент структуры континентов, противопоставляемый геосинклиналям и отличающийся от них значительно более спокойным тектоническим режимом. В вертикальном разрезе платформ различают два структурных этажа: а) нижний — фундамент платформы, в пределах которого метаморфические породы сложно дислоцированы и прорываются интрузиями, и б) верхний — называемый платформенным чехлом, где осадочные породы имеют очень пологое залегание и нередко осложнены тектоническими нарушениями. От нижнего структурного этажа платформенный чехол обычно отделяется поверхностью резкого регионального несогласия. Для платформенных областей нашей страны характерно наличие месторождений напорных вод, приуроченных к площади развития крупных артезианских бассейнов. Гидрогеологические условия основных артезианских бассейнов платформенного типа достаточно хорошо освещены в литературе, и прежде всего в многотомной монографии «Гидрогеология СССР», поэтому отметим только основные природные черты этих бассейнов. Артезианские бассейны платформенного типа обычно имеют значительную площадь распространения (300—400 тыс. км2 и более) и в гидрогеологическом отношении представляют собой сложную систему этажно расположенных напорных водоносных горизонтов (рис. 16).

разрез артезианского бассейна платформенного типа

Рис. 16. Схематический разрез артезианского бассейна платформенного типа (фрагмент).

I — метаморфические, сложно дислоцированные породы; 2 — водонепроницаемые породы; 3, 4 — водопроницаемые породы (3 — известняки, 4 — пески); 5 — тектонические нарушения; 6 — фонтанирующие скважины. I — фундамент платформы (нижний структурный этаж); II — платформенный чехол (верхний структурный этаж)

Основные водоносные горизонты со значительными естественными запасами пресных напорных вод обычно отмечаются в верхнем структурном этаже. В вертикальном разрезе в верхнем структурном этаже распространена система водоносных горизонтов, разделенных выдержанными прослоями слабопроницаемых пород, через которые осуществляется гидравлическая связь между отдельными горизонтами. К породам складчатого фундамента чаще всего приурочены напорные воды трещинного типа с несколько повышенной минерализацией. При близком залегании фундамента от поверхности земли (например, в пределах Воронежского структурного вала — юго- западное крыло Московского артезианского бассейна) трещинные воды метаморфических пород пресные.

На площади крупных платформенных структур обычно распространены системы артезианских бассейнов. Например, на огромной площади Русской платформы выделяются Прибалтийский, Ленинградский, Московский,. Сурско-Хоперский, Волго- Камский, Печорский и другие бассейны. В пределах Западно- Сибирской платформы выделяются Тобольский, Иртышский бассейны и т. д.

Практика разведки показывает, что несмотря на значительную площадь распространения водоносных пластов, не так просто обнаружить на площади артезианского бассейна платформенного типа собственно промышленное месторождение напорных вод с крупными эксплуатационными запасами, особенно в том случае, когда водоносные породы обладают большой фильтрационной неоднородностью (например, в условиях водоносности карбонатных пород палеозоя в пределах центральной части Московского артезианского бассейна). Нередко на площади артезианского бассейна приходится выполнять комплекс специальных поисковых работ (геофизические исследования и бурение поисковых скважин) перед предварительной разведкой с целью обнаружения наиболее перспективных участков.

Артезианские бассейны платформенного типа характеризуются относительно большой глубиной залегания водоносных горизонтов, изменяющейся от 100 до 800 м, а также значительной мощностью водовмещающих пород. Например, в центральной части Московского артезианского бассейна водоносные горизонты в каменноугольных отложениях имеют общую мощность до 250 м; в Сурско-Хоперском бассейне более 300 м. Такая глубина залегания напорных пластов требует более рационального размещения объемов бурения при постановке поисково-разведочных работ.

В вертикальном разрезе на площади артезианских бассейнов платформенного типа по гидродинамическим признакам можно выделить (сверху вниз) три зоны: а) активного подземного стока, формирующуюся под дренирующим влиянием местной и региональной гидрографической сети; б) замедленного подземного стока; в) весьма замедленного подземного стока, где преобладает сток не по пласту, а по тектоническим нарушениям глубокого заложения (в вертикальном направлении).

Ресурсы пресных подземных вод в артезианских бассейнах формируются преимущественно в зоне активного подземного стока, мощность которой изменяется от 200 до 600 м. В пределах этой зоны обычно проводится комплекс поисково-разведочных работ с целью изучения ресурсов пресных подземных вод и выявления месторождений промышленного типа.

Для системы артезианских бассейнов платформенного типа характерно формирование вертикальной гидрЪгеохимической зональности: постепенного повышения с глубиной степени общей минерализации подземных вод и изменения их химического состава. Как известно, зональность обычно приурочена к верхней части (примерно к зоне активного подземного стока) подземных вод гидрокарбонатного состава с общей минерализацией до 1 г/л, сменяющихся вглубь водами сульфатного, а затем хлоридного состава с повышенной общей минерализацией (до 20, реже до 30 г/л). К наиболее глубоким частям артезианских бассейнов платформенного типа приурочены воды высокой минерализации—нередко весьма крепкие рассолы хлориднонатриевого состава.

Исследованиями последних лет было установлено, что на площади артезианских бассейнов платформенного типа в естественных условиях и при эксплуатации интенсивно проявляются процессы перетекания напорных вод между водоносными горизонтами (процессы взаимодействия в системе напорных водоносных пластов), а также между подземными и поверхностными водами, особенно в долинах крупных рек (Волга, Ока, Днепр, Обь и др.). 3 Заказ № 2170

Эти процессы необходимо учитывать и изучать при разведке и эксплуатации месторождений, так как с ними связано формирование на водозаборном участке привлекаемых ресурсов.

Совокупность гидрогеологических закономерностей, изложенных выше, характеризует главную особенность артезианских бассейнов платформенного типа — формирование на площади бассейна значительных упругих запасов напорных подземных 'вод. Отдельные месторождения напорных вод или водозаборные участки обычно' имеют большие эксплуатационные возможности: известны водозаборные сооружения производительностью до 120 тыс. м3/сут, а дебит группы водозаборов может достигать 250 тыс. м3/сут. В этом отношении промышленные месторождения напорных вод артезианских бассейнов имеют- исключительно большое практическое значение.

Л. С. Язвин [И] справедливо подчеркивает, что одна из гидрогеологических особенностей артезианских бассейнов платформенного типа, предопределяющих особенности оценки эксплуатационных запасов, состоит в том, что по мере погружения водоносных горизонтов наблюдается непрерывное уменьшение, а в центральных частях бассейнов практически отсутствие влияния метеорологических и гидрологических факторов на режим напорных вод. Поэтому при расчетах дебита водозаборных сооружений величиной естественного колебания уровня артезианских вод можно пренебречь.

Основными источниками, за счет которых происходит формирование эксплуатационных запасов подземных вод на водозаборных участках, расположенных на площади артезианских бассейнов платформенного типа, могут являться [И]: а) упругие запасы продуктивного водоносного горизонта; б) естественные емкостные и другие запасы, формирующиеся при взаимодействии/ со смежными водоносными горизонтами; в) упругие запасы слабопроницаемых пород, разделяющих водоносные горизонты; г) емкостные запасы продуктивного горизонта в региональной области питания, где к этому пласту могут быть приурочены-безнапорные подземные воды; д) привлекаемые ресурсы из поверхностных водотоков и водоемов; е) естественные ресурсы подземных вод месторождения. Как видно из приведенного перечня источников, эксплуатационные запасы подземных вод на водозаборных участках формируются в условиях интенсивного проявления процессов перетекания между водоносными горизонтами, а также взаимодей-' ствия между подземными и поверхностными водами.

Балансовую структуру эксплуатационных запасов подземных вод можно выразить следующим уравнением:

2эз = QepCC + X + AQnp, (6.2)

где Qep — естественные ресурсы месторождения; Fy —упругие запасы продуктивного горизонта; а и си — коэффициенты извлечения ресурсов и запасов; AQnp — общие привлекаемые ресурсы.

В главах 19 и 20 на конкретных примерах подробно рассмотрены особенности гидрогеологических условий месторождений подземных вод на площади артезианских бассейнов платформенного типа, методические приемы их разведки и-оценки эксплуатационных запасов. Итак, для артезианских бассейнов платформенного типа характерны следующие гидрогеологические особенности: 1) значительная площадь распространения водоносных горизонтов; 2) формирование в разрезе нескольких этажно расположенных водоносных пластов (система водоносных горизонтов); 3) формирование значительных и упругих запасов напорных вод; 4) наличие в вертикальном разрезе гидродинамической и гидрогеохимической зональности; 5) постепенное уменьшение влияния метеорологических и гидрологических факторов на режим напорных вод по мере увеличения глубины залегания продуктивных горизонтов.