Водно съдържание на напукани скали - Водоносни резервоари и водоеми на скали
Напуканите резервоари се наричат напукани скали, както магмени, така и седиментни (пясъчни камъни, кварцити, туфи и др.), акумулиращи и филтриращи подпочвените води. Водата в тях се движи по система от съединени пукнатини - тесни пукнатини с различни размери, образувани в скалите под въздействието на тектонски, климатични и геоморфологични фактори. В някои случаи има едва забележима система от равнини без видимо движение по тях, в други движенията са добре изразени. Пукнатинните води имат относително слаб ефект върху стените на канала. Но в процеса на развитие на геоложките структури се променят и условията за движение на подземните води; пукнатините често са запълнени с кристали от различни соли, рудни минерали или глинен материал. Анализирайки естеството на образуването на фрактури, както и естеството на контактите между страничните скали, може да се съди за състава на естествените разтвори в миналото (палеохидрогеология).
Подземните води, разпределени по пукнатините на скалите, образуват водоносни хоризонти и зони, чиято форма се определя от вида на пукнатината. Ясно се обособяват водите, свързани с тектонски пукнатини, пукнатини в кората на изветряне и литогенетични.
В условията на развитие на тектонско разрушаване, особено при наличие на сложни деформации с прекъсвания, местоположението на водообилните зони е подчинено на тектонски закономерности, а тяхната ориентация зависи от вида на геоложките структури. Обикновено в такива зони има сложна мрежа от пукнатини, чието изследване изисква голямо внимание.
В гранитни масиви или масиви, съставени от метаморфни скали, покрити със седиментни пакети, добре съгласуваните системи от напречни деформации са от голямо значение за подземните води.
В нагънатите области зоните с изобилие на вода са удълженипо осите на антиклиналните пречупвания, но най-голямо значение имат големите млади диагонални пукнатини и разкъсвания.
При условия на напорни структури, напорните равнини, ориентирани перпендикулярно на налягането, често са затворени и обикновено играят ролята на баражи, блокиращи достъпа на вода. Водообилната зона е разположена в близост до тези равнини, по по-стръмни напречни и диагонални пукнатини. В Копет-Даг П. И. Калугин отбелязва големи диагонални прекъсвания; термалната зона Копет-Даг е добре изразена тук, ограничена до нормални разломи по подножието на Копет-Даг. Редица възходящи източници са свързани с тази зона.
Литогенетичните пукнатини, развиващи се в цялата скална маса, благоприятстват формирането на потоци и подземни водни басейни (фиг. 1). Най-мощните подземни водни потоци се формират в районите на развитие на кватернерните лави. Напуканите лави, често подложени от брекчи и камъчета, обикновено запълват неравностите на древния релеф. В резултат на това в погребаните долини, при контакта на водоустойчива основа и лава, се създават подпочвени водни потоци, които се появяват на дневната повърхност в места на дълбока ерозия под формата на мощни източници.
Литогенетичните пукнатини също определят водното съдържание на артезианските басейни в платформените зони. А. С. Новикова (1951), изучавайки напукаността на седиментните скали в източната част на Българската платформа, стига до извода, че широко развитите напуканости са се образували в процесите на диагенеза и уплътняване на скалите, а честотата на напуквания зависи главно от дебелината на скалите. Има три групи пукнатини в хоризонталните слоеве:
1) пукнатини, перпендикулярни на наслояването, най-характерни за варовици и доломити;
Ориз. 1.Подземни води в потоци лава
1 - млади излияния на лава; 2 - по-стари фрактурирани лави; 3 - лава брекчи и алувиални камъчета, погребани под лавовото покритие; 4 - основа водоустойчиви скали; 5 - ниво на водата; 6 - посоката на движение на водата в подземните потоци на подземните води; 7 - места за поглъщане на повърхностни водни течения; 8 - големи източници по краищата на потоците лава
2) фрактури под ъгъл спрямо пласта, често срещани в пясъчници;
3) пукнатини със сложен модел, характерни за глини, колби и мергели.
Освен това в разместените слоеве се наблюдават пукнатини, които не са свързани с отделни слоеве. Те пресичат слоеве с различен състав и твърдост и се пречупват на границите между слоевете. Обикновено се изработват с кварц, барит и др. В много пукнатини по повърхността на стените се наблюдават ивици, бразди и хлъзгави страни. Разстоянията между пукнатините нямат видима връзка нито с дебелината, нито със състава на скалите. А. С. Новикова нарича тези пукнатини, които имат второстепенно значение, „пукнатини с локално разпространение“ и ги счита за допълнителни към пукнатините, образувани по време на диагенезата и уплътняването на скалите.
Изветрителните пукнатини възникват под влияние на температурния режим на повърхностните слоеве на земята. Те са много причудливи, имат голямо разнообразие от размери и често са пълни с глинен материал. Различни пукнатини от изветряне са пукнатини от разцепване, образувани по време на образуването на речни долини и обикновено успоредни на простирането на склоновете; тези пукнатини допринасят за развитието на свлачища и срутвания.
Температурните условия - нагряване и охлаждане на скалите - се пренасят от повърхността в дълбочина и в страни по пукнатините. Особено интензивно разрушаване на скалите се причинява от редуването на замръзване и размразяване на водата в тях.Въздействието на температурните фактори върху скалите се простира в дълбочина според определени закони (зони на дневни, годишни, дългосрочни и вековни колебания), от които следва, че зоната на най-голямо разрушаване и следователно напояване трябва да се простира до дълбочина 2-3 m; по-нататък, до дълбочина 20-30 m, има зона с по-малко фрактуриране; по-дълбоко, броят на пукнатините и водното съдържание на скалите намаляват още повече. В условията на Казахстан и Забайкалия, които се характеризират с изключителна рязкост на климата и огромни амплитуди на температурни колебания, изветрянето трябва да се разпространи на голяма дълбочина.
Според Н. И. Толстихин голямата дълбочина на кората на изветряне се потвърждава от естеството на разпространението на окислени руди, които се намират в много находища на Забайкалия на дълбочина до 100 м, а в някои случаи, особено в карбонатни скали, на дълбочина над 200 м. Планинските склонове, обърнати на юг, са подложени на по-сериозно разрушаване, в резултат на което кората на изветряне се развива асиметрично на планински вериги.
Развитието на глинен делувиален шлейф спира достъпа на атмосферни валежи до пукнатините и намалява площта на зоната на презареждане. В същото време, в резултат на глиняване на пукнатини в основата на масива, възникват естествени подпори, натрупване на вода и повишаване на нивото на водата в пукнатините.
Оголването на пресни участъци от напукана скала, особено в случай на дълбока напуканост, причинява оттичане на напукана вода и общо понижаване на нивото. Ерозията на скалните маси от повърхностните води е съпроводена с разрушаване на кората на изветряне, което е от особен интерес от гледна точка на водното съдържание. Изравняването на релефа при трансгресията на морето води до размиване на изветрителната кора и разрушаване на горната, най-разломна и водна зона.
В Забайкалия,В зависимост от релефа се очертава следният модел на потока от напукани скали (Фигура 1.2).
I. Зона на интензивна напуканост на водосбора (зона на аерация); циркулацията на водата е интензивна, инфилтрацията е значителна. Повечето пукнатини са временно водоносни.
II. Зона на постоянно циркулиращи води” с отслабена натрошеност на скалите в централната част на масива и увеличена в близост до склоновете, особено от южната страна.
III. Зона на бавно циркулиращи води с намалена натрошеност на скалите.
Ориз. 1.2Схема на водното съдържание на счупени скали в условията на Забайкалия (според Н. И. Толстихин)
I - зона на аерация; II - зона на постоянно циркулиращи води; III - зона на бавнооборотни води; 1 - делувиум; 2-основни скали с интензивна напуканост; 3 - основна скала с отслабена напуканост; 4 - източник.
Условията за подхранване на подземните води, образувани в напукани скали, зависят главно от релефа, характера на покривните образувания и количеството на валежите. Най-голям брой открити пукнатини са ограничени до по-стръмни склонове, където под въздействието на гравитацията продуктите от физическото и химичното изветряне се движат надолу. Тук, при голям наклон на нивото на подземните води, се получава най-доброто измиване на детритния материал. На хълмисти, открити водосбори, инфилтрацията може лесно да възникне по протежение на пукнатини. Инфилтрацията придобива най-голямо значение в по-равната долна част на склоновете, покрита от повърхността с едрозърнест кластичен материал.