загрузка...

Строение подземной гидросферы


В соответствии с существующими представлениями (О. Мейнцер, Е.В. Пиннекер, Ф.П. Саваренский, А.М. Свешников и др.) в гидрогеологическом разрезе земной коры сверху вниз от поверхности Земли могут быть выделены: зона аэрации, криолитозона, зона насыщения (полного насыщения) и зона подземных вод в надкритическом состоянии (рис. 5).

Рис. 5. Принципиальный гидрогеологический разрез земной коры (Всеволожский, 2007):
1 - осадочные породы земной коры; 2 - гранитный и базальтовый слой земной коры; 3 - верхняя мантия; 4 - зоны глубоких тектонических разломов; 5 - зона аэрации (вне масштаба); 6 - криолитозона (геокриолитозона); 7 - зона полного насыщения; 8 - зона подземных вод в надкритическом состоянии; 9 - нижняя граница зоны аэрации; 10 - подошва осадочных пород; 11 - нижняя граница зоны полного насыщения; 12 - граница Мохоровичича; 13 - направления движения «местных» потоков подземных вод; 14 - направление движения региональных потоков; 15 - направление движения глубинных субвертикальных потоков; 16 - возможное поступление ювенильных растворов; 17 - инфильтрационное питание; 18 - испарение грунтовых вод; 19 - захоронение морской воды с осадками и отжатие поровых вод


Зона аэрации (понятие введено американским гидрогеологом О. Мейнцером, 1933) представляет собой верхнюю не полностью насыщенную (ненасыщенную) водой часть разреза горных пород, мощность которой изменяется от первых сантиметров (метров) на равнинных пониженных участках территории до 200-250 м и более на интенсивно расчлененных междуречных пространствах горных районов. Верхней границей зоны аэрации является поверхность Земли, нижней - поверхность (уровень) подземных вод первого водоносного горизонта.
В пределах акватории Мирового океана, а на континентах и островах под руслами рек и внутренних водоемов в том случае, если подземные воды первого водоносного горизонта имеют непосредственную гидравлическую связь с поверхностными водами, зона аэрации (неполного насыщения) отсутствует. />Криолитозона выделяется как самостоятельный элемент подземной гидросферы в области распространения многолетнемерзлых пород (высокие широты северного и южного полушарий, высокогорные районы). В зависимости от строения гидрогеологического разреза земной коры она обычно охватывает часть зоны аэрации и верхнюю часть зоны полного насыщения. Мощность криолитозоны в зависимости от климатических условий местности (главным образом среднегодовые температуры воздуха), геологического строения и геотемпературных условий верхней части разреза земной коры изменяется от первых метров до 1000-1500 м и более (Романовский, 1983; Ершов, 2002; и др.).

В условиях криолитозоны основная масса подземных вод находится в твердом состоянии (лед, газовые гидраты), а также в виде физически связанной воды, промерзание которой происходит при температурах ниже 0 °С. Свободная гравитационная вода в пределах криолитозоны может быть связана только с участками распространения горных пород, находящихся в талом состоянии, или в тех случаях, когда вода в связи с повышенной минерализацией не замерзает при отрицательных температурах.
Зона полного насыщения охватывает верхнюю часть разреза земной коры от уровня первого водоносного горизонта (нижняя граница зоны аэрации) до глубин 8-20 км (см. рис. 5), на которых, по существующим представлениям, температура и давление водных растворов достигают критических значений (см. рис. 3).
В пределах зоны полного насыщения (в соответствии с ее названием) свободное пространство в минеральном скелете горных пород (поры, трещины, крупные пустоты) полностью заполнено свободной гравитационной водой и водой, физически связанной с поверхностью минеральных частиц горной породы, за исключением участков (слоев, зон), свободное пространство которых заполнено газом, жидкими углеводородами или пароводяной смесью.
Нижняя граница зоны полного насыщения пока не вскрыта буровыми скважинами, и ее положение обосновывается в настоящее время только исходя из представлений о термодинамических условиях разреза земной коры и фазово-агрегатном состоянии воды при высоких давлениях и температурах. Материалы Кольской сверхглубокой скважины свидетельствуют о том, что на глубинах до 12 км существуют условия, характерные для зоны полного насыщения. В то же время в связи с наличием представлений о надкритическом состоянии воды в магматических расплавах (Пиннекер, 1983) можно предполагать, что в областях современного вулканизма нижняя граница зоны полного насыщения может располагаться на значительно меньших глубинах. По имеющимся данным, в ряде районов современного вулканизма парогидротермы с температурами, близкими к критическим значениям (до 300 °С и более), вскрыты буровыми скважинами на глубинах 1500-2000 м (Мексика, Сьерра-Прието, скважина глубиной 1500 м, температура воды 388 °С).
Нижняя часть разреза земной коры до границы с верхней мантией рассматривается в настоящее время (Е.В. Пиннекер и др.) как зона, содержащая подземные воды в надкритическом состоянии. Мощность этой зоны в пределах континентов достигает 20-30 км и более. 
<< | >>
Источник: Ю.А. Гледко. Гидрогеология. 2012

Еще по теме Строение подземной гидросферы:

  1. Глава 15. ЗАЩИТА ГИДРОСФЕРЫ
  2. Технологии и средства защиты гидросферы
  3. § 4. ПРОИСХОЖДЕНИЕ ПОДЗЕМНЫХ ВОД
  4. § 5. ИСТОЧНИКИ ПОДЗЕМНЫХ ВОД
  5. § 8. ОСАДКИ ПОДЗЕМНЫХ ВОД
  6. Открытие подземного пресного моря
  7. Примеры схем и систем защиты гидросферы
  8. ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ПОДЗЕМНЫХ ВОД
  9. 2. Образование нашей планеты: «холодная» и «горячая» гипотезы. Гравитационная дифференциация недр. Происхождение атмосферы и гидросферы.
  10. § 1. КРИСТАЛЛИЧЕСКОЕ И АМОРФНОЕ СТРОЕНИЕ ВЕЩЕСТВА
  11. Строение и функции биосферы. Круговорот веществ