Подземные водные резервуары. Структурные типы подземных вод презентация

СТРУКТУРНЫЕ ТИПЫ
ПОДЗЕМНЫХ ВОД
Гидрогеологическая структура – это элементарное геологическое пространство, заполненное водой. Оно является двуединым, то есть первичным (пора) и вторичным (трещина).
В соответствии с этой двуединостью выделяются основные структурные типы подземных вод – поровые и трещинные и их модификации.
Небольшие массивы рыхлых водопроницаемых пород заполнены поровыми водами, которые в масштабах гидрогеологического резервуара переходят в пластовые.
Трещиноватость по своему происхождению делится на региональную (1) трещиноватость (трещины выветривания, диагенетические, остывания, усыхания и др.) и локальную (2) трещиноватость, исключительно тектонической природы.
Первая развита на больших площадях, но глубина ее - в среднем 30-50 м. Вторая, наоборот, образует линейно-вытянутые зоны, уходящие на большие глубины (1 км и более).
С региональной трещиноватостью связаны трещинные подземные воды, а с локальной – жильные (линейно-вытянутые жилы, заполненные водой)

Структурно- гидрогеологические
подразделения
(по Е.В.Пиннекеру, рис.3.1)

Подземные водные резервуары (ПВР)
Понятие ПВР тесно связано со структурно-гидрогеологическими подразделениями. ПВР классифицируются по условиям залегания и по условиям движения подземных вод.
По условиям залегания выделяют гидрогеологические бассейны (мегабассейны) (по С.Б. Вагину, А.А. Карцеву).
Бассейны пластовых вод приурочены к крупным впадинам (прогибам). Скопления вод здесь связаны преимущественно с порово-пластовыми структурами, но в глубоких горизонтах могут встречаться и трещинно-жильные воды, чаще всего локального характера.
Эти бассейны часто традиционно называют артезианскими, однако механизмом артезианского движения подземных вод далеко не исчерпывается все многообразие гидродинамических особенностей пластовых бассейнов, поэтому термин «артезианский бассейн» правильно употреблять применительно к узким гидрогеологическим условиям (при наличии областей инфильтрационного питания).

Схема гидрогеологического бассейна

Бассейны трещинных и жильных вод
Бассейны трещинных и жильных вод могут быть связаны как с положительными (купольными), так и с отрицательными (впадинными) формами. В первом случае – это складчатые области и щиты, во втором – прогнутое ложе фундамента бассейна пластовых вод (В1и В2)

Соподчиненность природных емкостей подземных вод, их размеры и соответствующие им градации гидрогеологического районирования

Схема классификации гидрогеологических бассейнов и геогидродинамических систем

Геогидродинамические системы
По условиям движения ПВ выделяются геогидродинамические системы.
Они делятся на первом иерархическом уровне на безнапорные (грунтовых вод) и водонапорные системы (ВНС).
ВНС на втором уровне подразделяются на:
инфильтрационные и эксфильтрационные (элизионные).

Схема строения водонапорных систем инфильтрационного и элизионного типов

Инфильтрационные и элизионные ВНС
Инфильтрационные ВНС являются открытыми и имеют все три элемента, присущие артезианскому бассейну (область питания, область напора и область разгрузки). В энергетическом отношении они находятся в гравитационном поле, пластовые давления равны гидростатическому.
Природные эксфильтрационные водонапорные системы (литостатические и геодинамические) связаны с движением подземных вод «изнутри наружу». Пластовое давление в водоносных (нефтеносных) пластах создается вследствие перетока жидкости из одних пластов (или их частей) в другие без пополнения жидкости извне.

Элизионные ВНС
Пластовое давление элизионных литостатических систем обычно превышает гидростатическое:
Pпл. = H·ρ + ΔP = Pгидр + ΔPг (1,5 – 1,8 Pгидр)
где, ΔP – приращение давления, β* - коэффициент сжимаемости жидкости в водонапорных системах, . V0 - объем.
Основной формой энергии здесь является потенциальная энергия упругой деформации жидкости, накапливающейся в коллекторах в результате уплотнения пород и выжимания из них воды (нефти).

Элизионные ВНС
В элизионных геодинамических водонапорных системах Pпл. формируется под воздействием геодинамического давления (тектоническое сжатие – растяжение). Pпл. эл. геод. = Ргидр. ± ΔP (“+” – при сжатии, “ - ” – при растяжении горных пород). Геодинамические водонапорные системы, связанные с сжатием называются компрессионными (в Западной Сибири Pпл. 1,8 – 2,15 Pгидр.), а с растяжением – депрессионными (телионные по А.А. Карцеву). Дефицит Pпл. от гидростатического варьирует в предела 0,3 – 0,9 Ргидр.

Элизионные ВНС
Механизм формирования таких водонапорных систем связан с увеличением трещинно-порового объема пород при растяжении (раздвиге) и “засасывании” вод из окружающих пород в эти приразломные участки, что приводит к резкому снижению Pпл. ниже уровня условных Ргидр.
Таким образом, в геодинамических водонапорных системах формируются сверхгидростатические (СГПД) (а не “аномально-высокие”!) и нижегидростатические (НГПД) – (субгидростатические по С.Б. Вагину; а не “аномально низкие”!) пластовые давления.

Схема развития геогидродинамических систем
1 – фундамент (ложе бассейна пластовых вод); 2 – глинистые породы; 3 – породы-коллекторы; направление: 4 – движения пластовых вод, 5 – распыленной разгрузки; 7 и 6 – пьезометрические линии соответственно нижнего и верхнего водоносных комплексов; Рпр – приведенное давление; l – длина профиля.

Схема гидрогеологического бассейна.
А- бассейн пластовых вод; Б- басcейн грунтовых вод; В- бассейн трещинных и жильно-трещинных вод. Природные водонапорные системы: а- инфильтрационные, б-элизионная
Породы: 1- коллектор, 2-водоупоры, 3-магматические, 4-метаморфические, 5-система трещин в магматических породах, 6- тектонические нарушения, 7- направление движения пластовых вод, 8 и 9- области соответственно питания и разгрузки