title-icon Статьи о ремонте
title-icon
» » Структурно-гидрогеологические категории осадочных бассейнов

Структурно-гидрогеологические категории осадочных бассейнов

Гидрогеологические условия в осадочных бассейнах различных геодинамических обстановок характеризуются большим разнообразием и зависят от условий формирования в них осадочного чехла и последующих геологических процессов, предопределяющих преобразование осадочных комплексов на стадиях литогенеза (в том числе гипергенеза) и метаморфизма, связанных также с покровно-складчатыми дислокациями и магматизмом. Прежде всего гидрогеологические условия в осадочных бассейнах зависят от строения рядов осадочных формаций, предопределяющих, в частности, исходный состав седимснтогенных вод, захороненных с осадками. Таким образом, приводимые выше в табл. 1.1—1.5 индикационные ряды осадочных формаций, типологические для осадочных бассейнов различных (спрединговых, субдукционных и др.) литогеодинамических обстановок, сопряжены в общем виде с характером гидрогеохимической зональности подземных седиментогенных вод на прогрессивной стадии развития этих бассейнов.
Гидрогеологические условия осадочных бассейнов различных литогеодинамических обстановок (спрединговых, коллизионных и др.) в настоящее время достаточно хорошо изучены до глубины 4—5 км. Этим вопросам посвящена обширная литература, в том числе и сводного характера. В последние десятилетия начинают появляться отрывочные сведения о подземных водах (и газах), залегающих в осадочных бассейнах на глубине 6—8 км. Все эти материалы свидетельствуют о большом разнообразии гидрогеологических условий в осадочных бассейнах. В слабо-дислоцированных осадочных и вулканогенно-осадочных толщах чехла бассейнов содержатся огромные количества (до 3—5 % от массы пород до глубин 5—6 км) жидких свободных (гравитационных) подземных вод разной степени минерализации (от 0,01—1 до 250—350, реже до 410—420 г/кг), разнообразных по ионно-солевому (хлоридных, сульфатных, гидрокарбонатных, сульфатно-хлоридных, гидрокарбонатно-хлоридных и др.) и газовому (метановых, азотных, углекислых, сероводородных и др.) составам, температуре (от переохлажденных с температурой менее 0 °С, до перегретых с температурой более 100 °С) и другим свойствам. Скопления этих жидких подземных вод в основном сосредоточены в пористых и трещиноватых горных породах (песках, песчаниках, гравелитах, известняках, доломитах и др.), обладающих часто достаточно высокими коллекторскими свойствами (открытая пористость до 10—20 %, проницаемость — десятки и сотни миллидарси). Кроме того, в осадочных бассейнах до глубины 5—6 км содержатся примерно в таких же количествах (до 3—5 % от массы пород) физически и химически связанные воды в твердых минералах и особенно в их глинистых разностях.
Осадочные бассейны (и палеобассейны) различных геодинамических обстановок на разных этапах своего развития в структурно-гидрогеологическом отношении и прежде всего по преобладающему распространению в них либо пластовых (стратиформных, согласных), либо трещинно-жильных (секущих) скоплений (залежей, месторождений) свободных жидких подземных вод могут относиться к следующим основным категориям гидрогеологических структур: артезианским бассейнам, адартезианским бассейнам и адмассивам (рис. II.1).

Артезианские бассейны характеризуются преобладанием пластовых (порово-пластовых, трещинно-пластовых, порово-трещинно-пластовых и т. п.) скоплений подземных вод в слабо- и недеформированных, а также обычно и неметаморфизованных осадочных (и вулканогенно-осадочных) формациях, слагающих плитные и промежуточные (переходные) комплексы различных депрессий (древних и молодых платформ, океанических плит, рифтов, глубоководных желобов и др.). Эти структуры приурочены как к современным формирующимся осадочным бассейнам различных литогеодинамических обстановок (внутриплитных, спрсдинговых и др.) при преобладании в них нисходящих тектонических движений (находящихся на стадии так называемого прогрессивного литогенеза), так и к палеобассейнам, не подвергшимся существенным тектоническим деформациям после завершения в них процессов осадконакопления (это обычно бассейны внутриплитных обстановок, реже других).
Довольно широко распространены также структуры типа адартезианских бассейнов, сложенные сильнодеформированными, но слабометаморфизованными осадочными и вулканогенно-осадочными породами, в которых наряду с пластовыми скоплениями подземных вод широко представлены трещинно-жильные (регионально-трещинные зоны тектонической трещиноватости, трещинно-карстовые, локально-трещинные зоны разломов и др.), образующие секущие водоносные тела, резко несогласные с напластованием горных пород. Эти структуры приурочены к палеобассейнам, подвергшимся существенным деформациям при процессах коллизии и других преимущественно на альпийском цикле развития Земли. Они широко представлены на Кавказе, в Карпатах, Андах и других молодых складчатых поясах.
Адмассивы представляют собой структуры, сложенные сильнодеформированными и сильнометаморфизованными осадочными (и вулканогенно-осадочными) формациями, в которых господствуют трещинно-жильные воды, приуроченные к различным трещинам в основном тектонического происхождения. Они широко представлены во всех складчатых поясах фанерозоя.
Следует отметить, что артезианские бассейны, адартезианские бассейны и адмассивы различаются не только типами скоплений подземных вод, но и многими другими гидрогеологическими показателями (преобладающими генетическими группами подземных вод, строением гидрогеохимической зональности, направленностью гидрогеодинамических процессов и др.). Причем различия четко проявлены и в том случае, когда эти гидрогеологические структуры на начальных этапах своего развития были стожены однотипными рядами геологических формаций. Так, например, в областях суши глубже регионального базиса дренирования (уровня вреза крупных рек) в артезианских бассейнах широко распространены седиментогенные воды преимущественно хлоридного состава; в адартезианских бассейнах значительная часть этих вод замещена инфильтрогенными и метаморфогенными; в адмассивах они обычно практически отсутствуют.
Рассматриваемые категории гидрогеологических структур отражают, по существу, разные этапы развития и преобразования осадочных бассейнов (палеобассейнов). Артезианские структуры формируются (и существуют) в различных геодинамических обстановках (внутриплитных, спрединговых и др.) в этапы тектонической стабилизации при изостатическом выравнивании литосферы. Адартезианские структуры возникают при умеренной, а адмассивы — при значительной тектоно-магматической активности.
Подразделение всех этих структур (при структурно-гидрогеологическом анализе) производится в первую очередь по признакам состава и строения слагающих их водоносных комплексов (гидрогеологических формаций). При выделении этих комплексов учитываются литолого-фациальные критерии (вещественный состав горных пород, фациальные условия их образования, постссдиментационные изменения и характер скоплений в них подземных вод. Могут быть, например, выделены артезианские бассейны с преобладанием водоносных комплексов, сложенных либо морскими песчано-глинистыми формациями, либо континентальными гумидными песчано-глинистыми формациями с порово-трещинно-пластовыми водами и т. п. Гидрогеологические структуры, выделенные по этим признакам, существенно различаются между собой по гидрогеохимическим параметрам, что будет показано ниже.
Последующее подразделение артезианских и адартезианских бассейнов должно учитывать мощность осадочного (вулканогенно-осадочного) чехла в этих структурах. При этом целесообразно выделять среди них структуры с мощностью чехла до 2—3, до 6—7, до 15—20 км. Каждая из этих групп бассейнов (с разной мощностью чехла) имеет свои специфические гидрогеохимические и гидрогеодинамические параметры, во многом связанные с процессами преобразования органического вещества, сульфидов, карбонатов и других веществ и высвобождения при этом из них различных летучих (подвижных), в том числе рудных, компонентов. Мощность чехла бассейнов в связи с этим во многом определяет и их рудообразующий потенциал.
При структурно-гидрогеологическом анализе артезианских и адартезианских бассейнов должно учитываться и строение их фундамента. Так, в частности, фундамент артезианских бассейнов может быть сложен кристаллическими породами (погребенный гидрогеологический массив), сильнодислоцированными и сильнометаморфизованными породами (погребенный адмассив), сильнодислоцированными и слабомстаморфизованными породами (погребенный адбассейн). Очевидно, что гидрогеологическая роль этих структур фундамента существенно различна. Если фундамент сложен кристаллическими породами, то мобилизация из него летучих флюидов и последующая миграция их в чехол осадочного бассейна маловероятны (даже при внедрении в фундамент магматических тел — при высоких р—Т-условиях). Наоборот, в кристаллические породы фундамента при новообразовании в нем систем открытых трещин могут увлекаться флюиды (подземные воды) из осадочного чехла. Тогда как погребенные под осадочным чехлом адмассивы и особенно адартезианские бассейны могут генерировать при изменении р—Г-условий большое количество флюидов, способных мигрировать в верхние части разреза — в чехол бассейнов.
Осадочные бассейны по особенностям формирования и преобразования в них гидрогеологических структур могут быть подразделены на три основные группы. К первой относятся осадочные бассейны, в которых артезианские структуры сохраняются со стадии седиментации по настоящее время. Во второй группе эти бассейны трансформированы в адартезианские структуры, а в третьей — в гидрогеологические адмассивы. Осадочные бассейны первой группы характерны для внутриплитных обстановок и пассивных окраин, особенно в пределах древних платформ; второй группы — главным образом в альпийских складчатых системах, а третьей широко представлены в более древних фанерозойских складчатых системах. Важно учитывать, особенно для целей палеогидрогеологического анализа, масштабы горизонтальных перемещений всех этих структур, выделяя среди них автохтонные и аллохтонные структуры.
Важное самостоятельное значение имеет также подразделение гидрогеологических структур осадочных бассейнов по признаку проявления в них вулканизма, существенно изменяющего многие гидрогеологические параметры этих структур (гидротермику, гидродинамику, гидрохимию и др.), особенно вблизи действующих вулканов. Это учтено ниже при формационно-гидрогеохимической типизации осадочных бассейнов.

title-icon Подобные новости