Деление горных пород в гидрогеологии на водоносные и водоупорные горизонты

Горные породы, слагающие земную кору, а также условия их залегания чрезвычайно разнообразны. Горные породы подвергаются постоянному разрушению или выветриванию на поверхности. Разрушение или выветривание горных пород происходит под воздействием воды, ветра, льда, смены температур и других факторов.

В результате разрушения горных пород образуются и отлагаются на их же поверхности новые горные породы — галечники, пески, суглинки, глины. Вторично образующиеся новые горные породы вследствие различных длительных геологических процессов изменяют свои строение и свойства (метаморфизируются): галечники превращаются в конгломераты, пески — в песчаники, глины — в сланцы, известняки — в мраморы и т. д.

Водопроницаемыми и в большинстве случаев также водоносными являются горные породы, хорошо пропускающие (фильтрующие) воду: крупнозернистые пески, гравий, галечники, щебень, валуны, сильно трещиноватые скальные породы и т. п., т. е. породы, в которых имеется достаточное количество крупных пустот для проникновения и передвижения воды.

Водоупорными горными породами являются плотные тяжелые глины, плотные суглинки, а также сланцы, плотные песчаники и различные кристаллические породы при отсутствии у них трещиноватости.

При наличии трещиноватости сланцы и другие перечисленные породы становятся водопроницаемыми, так как создается возможность циркуляции воды по трещинам.

Пласты и слои водопроницаемых и водоупорных горных пород обычно чередуются. Формы и виды залегания отдельных слоев горных пород и их свит весьма разнообразны. Нередко различно изогнутые слои выходят на земную поверхность. Атмосферные осадки, выпадая на обнаженную поверхность этих слоев, просачиваются вглубь. Наиболее благоприятны для скопления воды на глубинах толщи слоев песчаных, гравийных, галечниковых или трещиноватых скальных горных пород — известняков, сланцев, песчаников и др. Глины и кристаллические породы без трещин являются водоупорными; скопление в них воды, пригодной для практического использования, невозможно.

В верхних частях земной коры — в песках и других рыхлых горных породах — преобладают подземные воды. На значительных глубинах подземные воды встречаются преимущественно в трещиноватых скальных горных породах.

Водоносным горизонтом называется пласт водопроницаемой горной породы, заполненный (насыщенный) водой и способный отдавать эту воду (рис. 1).

Площади распространения водоносных горизонтов обычно совпадают с площадями распространения водоносных пород.

Рис. 1. Схема строения водоносного пласта: 1 — верхний водоупорный пласт; 2 — нижний водоупорный пласт; 3 — водоносный пласт; 4 — кровля водоносного пласта; 5 — подошва водоносного пласта; h — мощность водоносного пласта.

Площади питания водоносных горизонтов занимают значительно меньшие пространства в местах выхода пород, слагающих водоносный горизонт, на дневную поверхность, а также на тех участках, где эти породы не перекрыты водонепроницаемыми толщами значительной мощности.

Степень водопроницаемости рыхлых (обломочных) пород в значительной степени зависит от их механического состава и в частности от содержания мелких пылеватых и глинистых частиц. Для определения содержания в породе частиц различного размера необходим анализ ее механического состава. В соответствии с полученными данными анализа механического состава водоносной породы определяют размер частиц песчано-гравийной засыпки, выбирают шаг намотки проволоки, определяют номер сетки для фильтра и т. д.