Зональность подземных вод (широтная, гидрохимическая, гидродинамическая)

Грунтовыми водами (грунтовым водоносным горизонтом) называется первый от поверхности земли постоянно существующий регионально распространенный водоносный горизонт со свободным уровнем. Питание грунтовых вод в основном осуществляется через зону аэрации за счёт инфильтрации атмосферных осадков – талые снеговые воды, дождевые, паводковые. Могут быть и другие источники грунтовых вод – дополнительное питание за счёт речных вод, поступление воды из оросительных каналов, переток из более глубоких водоносных горизонтов. Поверхность грунтовых вод приближённо повторяет рельеф местности. Так как грунтовые воды тесно связаны с атмосферными осадками, поверхностными водами, верховодкой, поэтому они зональны (широтная зональность). Их режим находится под непосредственным влиянием естественных метеорологических факторов и характеризуется сезонными колебаниями уровня, мощности, дебита, химического состава, температуры, физических свойств. Например, верховые зоны типа тундровых, минерализация 200-300 мг/дм³, состав гидрокарбонатно-кальциевый. В состав входит SiO₂. Зона глубоких оврагов – минерализация до 1 000 мг/дм³, состав HCO₃-Ca, HCO₃-SO₄. Зона причерноморских балок – 3-5 мг/дм³, состав SO₄-Ca, Cl-Na.

Артезианские бассейны – система перемежающихся водоносных, водопроницаемых и водоупорных пород. Как слоёный пирог. В артезианских бассейнах прослеживается гидродинамическая и гидрохимическая зональность, то есть с глубиной растёт общая минерализация воды и изменяется химический состав от гидрокарбонатного через сульфатный к хлоридному, а в некоторых случаях и к кальциевому составу.

Гидрохимическая зональность: 1. зона пресных вод (участие активного водообмена (гидродинамическая зональность), минерализация до 1 г/л, состав НСО₃; 2. ниже зона солоноватых вод, приуроченных к зоне затруднённого водообмена, минерализация 1-10 г/л, состав НСО₃-SO₄, SO₄, реже SO₄-Cl; 3. зона солёных вод приурочена к зоне весьма затруднённого водообмена, М 10-50 г/л, состав хлоридный, хлоридно-натриевый; 4. зона рассолов также приурочена к зоне весьма затруднённого водообмена.

По характеру движения и режиму воды выделяются 4 гидродинамические зоны:

- зона аэрации – буферный слой между атмосферой и гидросферой, через нее происходит вертикальное просачивание по свободным порам, поэтому эта зона заполнятся периодически и является зоной неполного насыщения;

- криолитозона выделяется в области распространения ММП, охватывает часть зоны аэрации и зоны полного насыщения, основная масса п.в. находится в твердом состоянии;

- зона полного насыщения охватывает верхнюю часть разреза з.к. от уровня первого водоносного горизонта до глубин 10-20 км, в пределах этой зоны свободное пространство полностью заполнено свободной гравитационной и физически связанной водой;

- зона п.в. в надкритическом состоянии: нижняя часть разреза з.к. до границы с верхней мантией, вода находиться в условиях повышенных температур (>347-450 °C)и давлений (2,2-3,5*10⁴кПа)

Это гидродинамическая зональность по Соколову, а мы пользуемся зональностью Максимовича, который выделяет 9 зон: 1. зона поверхностной циркуляции; 2. зона вертикально нисходящей циркуляции (есть зона 2а – зона подвешенных вод); 3. зона переходная; 4. зона горизонтальной циркуляции; 5. зона сифонной циркуляции; 6. зона подрусловой циркуляции; 7. зона глубинной циркуляции; 8. зона глубинной замедленной циркуляции; 9. зона древних карстовых полостей и каверн с весьма слабоподвижными рассолами. В основу классификации Максимовича положен принцип направленного движения воды.

Кроме того в верхнем разрезе з.к. по интенсивности водообмена выделяются 3 гидродинамические зоны: 1. зона интенсивного водообмена мощность от нескольких десятков до сотен м, в горных районах до 500-1000. Для вод этой зоны принципиально возможна открытая (свободная) связь с грунтовыми и поверхностными водами. Воды современные, метеорные, преимущественно гидрокарбонатного состава, мало минерализированная, используется для хозяйственного водоснабжения; 2. зона замедленного водообмена проводится обычно по уровню мирового океана. Влияние климатических факторов уменьшается. В этой зоне принципиально невозможна «открытая» связь с поверхностью, воды седиментационные. Распространены промышленные, лечебные и термальные воды, по составу натриевые, сульфатные, с повышенной минерализацией; 3. зона затрудненного водообмена располагается ниже уровня мирового океана и не подвергается влиянию климатических факторов, в зоне отсутствуют связи с современными областями питания, характерна затрудненная субвертикальная фильтрация. Воды древние, т.е. ювенильные и седиментационные с высокой минерализацией хлоридного состава.