Трещинные воды: гидрогеологическая роль тектонических трещин и трещин механической разгрузки тектонических напряжений

Подземные воды, циркулирующие в верхней части земной коры, перемещаются в горных породах по системам взаимосвязанных пор, каверн, раскрытых трещин. В зависимости от характера подземных полостей, коллекторы, содержащие п/в, подразделяются на 3 категории: поровые, трещинные, порово-трещинные.

Поровые коллекторы - галечники, пески, супеси, суглинки, песч.глины. Пористость рыхлых несвязных г.п. достигает 48-60%, в среднем 35-45%.

Массивные магматические, метаморфические и осадочные породы обладают незначительной пористостью (до 5%)- в этих породах основными путями миграции являются трещины различного происхождения.

В связных сцементированных осадочных породах порово-трещинные коллекторы передвижение подз.вод может происходить и по порам, и по трещинам. Обычно бывают представлены различными песчаниками, конгломератами, алевролитами с карбонатным, гипсовым и др.цементом. Пористость песчаников может достигать 40%, в среднем равна 10-20%.

Трещины, рассекающие горные породы, делят на 5 генетических групп: литогенетические, тектонические, трещины механической разгрузки, трещины выветривания, техногенные.

Литогенетические трещины наиболее распространены в осадочных горных породах, делятся на трещины напластования и внутрислойные. Они образуются в условиях сокращения объема породы при кристаллизации и потере воды. В маломощных пластах трещины встречаются чаще, но степень их раскрытия незначительна.

Тектонические трещины повсеместно распространены в складчатых областях, в фундаменте и осадочном чехле платформ. Наиболее сильная трещиноватость в зонах сопряжения крупных положительных и отрицательных структурных элементов, а также к участкам локальных платформенных дислокаций, в областях проявления неотектоники. Преобладают секущие трещины, что повышает значение тектонических трещин как фактора водопроницаемости мощных толщ, так же они служат путями миграции глубинных п/в в верхние слои атмосферы..

В качестве подтипов трещинных вод (выделенных по генезису и характеру распространения трещиноватости) выделяют (по Зайцеву):

1. Регионально распространенные трещинные преимущественно грунтовые воды верхней зоны выветривания массивов скальных пород. Р аспространены повсеместно в верхней части (на гл.100-150м, до 500м) массивов скальных пород различного состава. В зоне экзогенной трещиноватости массива могут быть выделены 3 подзоны: 1) верхняя (до 10-15м) с относительно высокой проницаемостью (0,5-30 м/сут. и более) трещиноватых пород, (сверху проницаемость может резко снижаться за счет кольматации трещинного пространства глинистым материалом, образующимся при выветривании скальных пород); 2) средняя (60-80м) с постепенным уменьшением проницаемости до 10^-2-10^-3 м/сут; 3) нижняя, для которой в связи с затуханием экзогенной трещиноватости характерна относительно низкая проницаемость пород.

Трещинные воды зоны экзогенной трещиноватости образуют единый водоносный горизонт, регионально распространенный в верхней части массива или области распространения трещиноватых горных пород.

2. Линейно-локальные потоки трещинно-жильных вод зон тектонических нарушений (тектонического дробления горных пород). Относительно высокая проницаемость пород отмечается в пределах развития экзогенной трещиноватости. Процесс выветривания усугубляет тектоническую трещиноватость, приводит к расширению трещин, растворению и выносу минерального заполнителя. Трещинно-жильные воды по условиям залегания образуют локальные субвертикальные потоки п/в, ограниченные собственно зоной тектонического нарушения.

3. Напорные трещинные воды локальных зон глубинной трещиноватости (разуплотнения) горных пород (тектоническая, метаморфогенная, криогенная трещиноватость). Среди тектонических нарушений наиболее обводнены молодые разломы, обновлявшиеся в неоген-четвертичное время, и имеющие наибольшую открытость, протяженность и глубину. В районах тектоно-магматической активизации и альпийской складчатости к таким разломам приурочены проявления и месторождения пресных, термальных и минеральных вод. Особенно интенсивная обводненность наблюдается в областях континентального рифта- Байкальского и Восточно-Африканского.

4. Пластовые трещинные (порово-трещинные) воды, связанные со слоистыми сильно литифицированными или метаморфизованными породами осадочного чехла платформ и горно-складчатых областей. Распространение характерно для нижних частей разреза осадочных отложений артезианских бассейнов платформенного типа и для адартезианских бассейнов. Фильтрационные и емкостные свойства порово-трещинных сред определяются литогенетической трещиноватостью, связанной с процессами уплотнения и цементации осадочных пород, наличием зон тектонических нарушений и соскладчатой трещиноватости, наиболее интенсивно формирующейся в сводовых частях и на крутых крыльях положительных структур.

5. Трещинные и порово-трещинные подз.воды вулканогенных и вулканогенно-осадочных пород областей молодого вулканизма. Напорные лавовые воды распространены ниже зоны выветривания вулканогенных образований и связаны с межлавовой и внутрилавовой пустотностью и тектонической трещиноватостью. Лавовая пустотность в процессе катагенеза пород постепенно исчезает, поры и трещины кольматируются, заполняются. Наиболее выдержанные и обводненные горизонты характерны для молодых неоген-четвертичных эффузивных образований. Наиболее крупные скопления пресных п/в формируются у подножия склонов гор и в долинах. В областях активного вулканизма наблюдается большое разнообразие гидротерм.

Хим.состав трещинных вод зависит от: состава питающих вод (атм.осадки, речные воды), содержания легкорастворимых природных соединений в зоне аэрации и в зоне насыщения (промытость отложений), скорости движения трещинных вод и длины пути фильтрации, подтока глубинных вод, антропогенного загрязнения