Гидрохимия - Крайнов С.Р.
ISBN 5-247-01293-3
Скачать (прямая ссылка):
В земной коре существует региональное геотемпературное поле, отражающее как физико-географические особенности поверхности Земли, так и закономерности геологического строения. Отмечается горизонтальная (в плане) и вертикальная (в разрезе) температурная зональность пород и насыщающих их подземных вод. Районы многолетней мерзлоты, современного вулканизма и др. являются азональными. До глубины залегания «нейтрального слоя» основное влияние на температуру подземных вод оказывает климатический фактор, а ниже — глубинное тепло Земли, определяемое геотермическим градиентом, отражающим тип теплового режима.
• На территории СССР выделяются четыре типа теплового режима:
1) низкий с геотермическим градиентом (ГТГ) 10QlOO м (щиты и древние складчатые массивы);
2) умеренный с ГТГ 1—2 0QlOO м (древние платформенные артезианские области, бассейны межгорных впадин саянского типа);
3) повышенный с ГТГ 2—30QlOO м (артезианские области эпипалеозойских плит и окаймляющие их прогибы, бассейны межгорных впадин байкальского, кавказского и тянь-шаньского типов, районы альпийской складчатости);
4) высокий с ГТГ>3°С/100 м (отдельные районы и участки артезианских областей эпипалеозойских плит и бассейнов молодых межгорных впадин, зоны современного вулканизма и ?активизированные древние складчатые системы).
В качестве примера можно привести максимальное значение температуры в некоторых артезианских бассейнах СССР, 0C: Азово-Кубанском (глубина 3700—4500 м) 120—130, Терско-Кум-ском (глубина 3500 м) 182, Грозненско-Дагестанской области •(глубина около 4000 м) 150—160, Западно-Сибирском (глубина 2700 м) 142.
1.3.2. Пластовое давление
Пластовое давление характеризует энергетическое состояние подземной воды в пласте и зависит от величины гидростатического напора, геостатических и геотектонических напряжений в осадочном чехле и других факторов. Пластовое давление является результатом вертикальных и горизонтальных сил, определяемых соотношением гидростатического давления, давления, передаваемого по пласту из смежных участков водонапорной системы, и давления, обусловленного отжатием воды из пород-коллекторов и глинистых водоупоров под действием геостатической нагрузки и тектонических движений. При резком преобла-
42
дании гидростатического давления в пласте имеет место водонапорный режим. При достаточно больших передаваемых давлениях и давлениях отжатия, т. е. при проявлении упругих свойств горных пород, газов и жидкости, наблюдается упруго-водонапорный режим пласта.
В природе часто наблюдаются аномальные пластовые давления (аномально высокие АВПД и аномально низкие АНПД), отличающиеся от нормального гидростатического давления и обычно существующие в изолированных системах. Более часто встречаются АВПД, характерные для глубин более 4 км. Обычно они превышают условное гидростатическое давление (в расчете на пресную воду) в 1,3—1,8 раза, а иногда в 2—2,3 раза, при этом их верхним пределом является величина геостатического давления. Основными причинами АВПД могут быть: уплотнение глинистых пород, катагенетические преобразования пород, процессы тектогенеза, образования газов, термическое расширение воды и др. Например, пластовое давление в терри-генной толще девона Урало-Поволжья с инфильтрационным режимом очень близко гидростатическому — на глубине 3000 м оно лишь несколько больше 30 МПа. В красноцветной толще Зап. Туркмении с элизионным режимом на такой же глубине пластовое давление значительно выше гидростатического и достигает 50 МПа, а на глубине 4000 м — 60 МПа. В Кольской сверхглубокой скважине в водоносной зоне 6170—G470 м пластовое давление приближается к геостатическому, что и определило заметный приток подземных вод в ствол скважины при общей низкой проницаемости пород.
Следует подчеркнуть, что термобарические условия являются важнейшими для определения количества и глубины распространения скоплений капельно-жидких подземных вод. Известно, что надкритическая температура для чистой воды близка к 374 °С, а для растворов — к 425—450 °С. Н. И. Хитаров на основании экспериментальных данных допускает возможность существования жидких подземных вод до глубины 30 км, а возможно и больше. И. К- Зайцев, приняв наиболее обычные ГТГ в разных структурах от 2,5 до 5,0 °С/100 м, считает, что глубины распространения жидких вод в большинстве структур ориентировочно находятся в пределах 8—20 км, а глубже распространены преимущественно газопаровые смеси.
1.4. СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ СОСТАВА ПОДЗЕМНЫХ ВОД
Достоверность гидрогеохимических исследований зависит от применяемых методов анализа химического состава подземных вод. Между тем подземные воды представляют сложную и трудную для химического анализа многокомпонентную среду. Сложность заключается в том, что достоверность результатов химического анализа подземных вод изменяется в зависимости от их химического состава, концентраций и состояний в них элементов. Применяя различные несогласованные методы анализа к познанию химического состава подземных вод, можно получить совершенно разные результаты и сделать неверные выводы. Поэтому для проведения полноценных гидрогеохимических исследований необходимо знать химико-аналитические методы, их возможности и недостатки.
