Типы карт при региональном изучении и оценке месторождений подземных промышленных вод

Карты	Цепи и задачи картографирования	Основные элементы картографирования
Гидрогеохимическо­го распространения промышленных вод в различных обо­собленных водонос­ных комплексах	Изучение гидрогеохимических закономерностей распростране­ния промышленных вод и связи этих закономерностей с общей гидрогеохимической зональ­ностью и литолого-фациальны-ми особенностями водовмещаю-щих пород; изучение условий формирования подземных вод	Границы гидрогеологического района и распространения водо­носного комплекса; минерали­зация и химический (и газовый) состав подземных вод; концен­трации в подземных водах по­лезных компонентов, сведения о количественном содержании других редких и рассеянных элементов; литолого-фациаль-ная характеристика водовмеща-ющих пород; основные скважи­ны или группы скважин
Динамики подзем­ных вод и парамет­ров водоносных комплексов	Изучение закономерностей из­менения параметров водовме-щающих пород; анализ распре­деления пьезометрических на­поров; оценка направления и интенсивности подземного сто­ка, взаимосвязи водоносных горизонтов и комплексов; схе­матизация гидрогеологических условий для гидродинамичес­ких расчетов аналогового и математического моделирования	Границы гидрогеологического района и распространения во­доносного комплекса; водо-проводимость пород; приве­денные пьезометрические напо­ры; температура подземных вод; области питания и создания напора, разгрузки; области воз­можного самоизлива воды из скважин (фонтанирования)
Прогнозных экс­плуатационных за­пасов промышлен­ных вод водонос­ных комплексов	Изучение распространения раз­личных типов промышленных вод и размеров месторождений; оценка эксплуатационных запа­сов в пределах водозаборов и месторождений; разработка ре­комендаций по комплексному использованию промышленных вод и размещению произвол ственных мощностей по добыче рассеянных элементов и редких металлов; планирование и про­ектирование геологоразведоч­ных работ	Границы гидрогеологического района и распространения во­доносного комплекса; распрост­ранение основных типов про­мышленных вод; контуры место­рождений; эксплуатационные, перспективные и прогнозные участки водозаборов; эксплу­атационные балансовые и за­балансовые запасы промышлен­ных вод; распространение дру­гих редких и рассеянных эле­ментов

Масштаб картографирования промышленных вод и их запасов определяется степенью гидрогеологической изученности отдельных районов страны и размерами изучаемой территории. Ниже приве­дены некоторые сведения о масштабах картографирования, при­нятых при выполнении законченных к настоящему времени работ по региональной оценке эксплуатационных запасов подземных промышленных вод СССР с использованием излагаемых принципов и методики:

Волго-Камский бассейн	1: 1 500 000
Западно-Сибирский бассейн	1: 2 500 000
Ангаро-Ленский бассейн	1: 1 500 000
Северное Предкавказье	1: 500 000
Прикуринский бассейн	1: 200 000
Западно-Туркм-енский бассейн	1: 500 000
Украинская ССР	1: 1 000 000
Молдавская ССР	1: 1 000 000
Прибалтика	1: 1 000 000

Подобный подход к картографированию приводит к необходи­мости стратификации гидрогеологического разреза в каждом изу­чаемом районе. Гидрогеологическое расчленение разреза отлича­ется своими особенностями в каждом бассейне промышленных вод и определяется, в частности, масштабом картографирования. Наи­более четко вопросы стратификации гидрогеологического разреза и определения основных его таксономических единиц изложены в работе А. С. Рябченкова, а также в методических руководствах по проведению гидрогеологической съемки. В соответствии с реко­мендациями в этих руководствах и необходимостью составления гидрогеологических карт с учетом стратиграфии и литологии водо-вмещающих пород в настоящей работе приняты следующие основ­ные единицы гидрогеологической стратификации для карт промыш­ленных вод: 1) водоносный горизонт; 2) водоносный комплекс; 3) водоупорный комплекс (или горизонт).

Гидрогеохимические карты распространения подземных промыш­ленных вод в различных водоносных комплексах составляются для достаточно крупных артезианских бассейнов или водонапор­ных систем. На них показываются: границы гидрогеологического района (бассейн промышленных вод); границы распространения водоносного комплекса (или горизонта) в пределах гидрогеоло­гического района; литолого-фациальная характеристика водовме-щающих пород; основные скважины или группы скважин; минера­лизация и химический состав подземных вод; химический состав растворенных газов; концентрация в подземных водах йода, брома, бора, лития, стронция, цезия, рубидия и других компонентов, а при площадном их распространении — участки с повышенным содер­жанием микроэлементов.

Границы распространения водоносных комплексов могут совпа­дать с границами гидрогеологического района. Однако часто этого не наблюдается в связи с выклиниванием или фациальным заме­щением водоносных пород. Выявление и отражение этих границ необходимо, в частности, для правильной схематизации граничных гидрогеологических условий при оценке эксплуатационных запасов подземных вод.

Литолрго-фациальная характеристика пород должна отражать­ся на картах в сжатом виде: указываются только основные лито-логические типы отложений (пески, песчаники, известняки, гли­нисто-песчаные, глинисто-карбонатные отложения и т. д.) и фа-циальные условия осадконакопления (морские, лагунные, прибреж-но-морские, континентальные). Сопоставление литолого-фациаль-ных особенностей отложений с характером приуроченных к ним подземных вод позволяет уточнить представление о путях форми­рования этих вод, устойчивости закономерностей изменения их минерализации и химического состава, увязать параметры водо­носных пород с их особенностями.

Рис. 28. Макет гидрогеохимической карты распространения I, Вг, В, Sr(a). Li, Rb, Cs и К (б) в подземных промышленных водах водоносного комплекса.

Площади распространения различных типов подземных вод:

Хлоридных кальциево-натриевых, 2 — хлоридных натриевых, 3 — сульфатно-хлоридных каль-Циево-натриевых, 4 — изолинии концентраций микроэлементов (мг/л); газовый состав подземных вод: 5 — углеводородный, 6 — углеводородно-утлекислый, 7 — углеводородно-азотный; границы: 8 — тектони­ческого региона, 9 — гидрогеологического бассейна, 10 — распространения водоносного комплекса, Ч — распространения подземных вод различного состава, 12 — районы выхода водоносных пород на поверхность, 13 — тектонические нарушения

Основными показателями, которые приводятся на гидрогеохи­мических картах, являются минерализация, химический состав воды и состав растворенных в них газов, концентрации йода, брома, бора, стронция, цезия, рубидия, лития, калия, магния и т. д. На таких картах минерализацию и химический состав под­земных вод целесообразно показывать цветом, при этом в зави­симости от гидрогеологических условий изучаемой территории могут быть приняты различные градации значений минерализации и предельные показатели химического состава подземных вод.

Например, в пределах Западно-Сибирского артезианского бас­сейна минерализация и состав подземных вод на значительных территориях изменяются в небольших пределах. Здесь для анализа гидрогеохимических закономерностей целесообразно предусматри­вать выделение зон распространения подземных вод различной минерализации и состава, используя дробную градацию. В районах Волго-Уральской области, где минерализация и состав подземных вод палеозойских отложений изменяются в весьма широких пре­делах, целесообразно увеличение пределов такой градации. При этом следует учитывать необходимость наглядного отражения гидрогеохимической зональности.

По газовому составу, учитывая особенности глубоких подзем­ных вод, целесообразно выделить следующие их группы: углекис­лые, азотные, с углеводородными газами, с газами сложного со­става (углеводородно-азотные, азотно-метановые, углекисло-серово-дородные и т. д.). Особо следует отметить подземные воды, для которых характерно наличие сероводорода вследствие их большой агрессивности по отношению к металлу и высокой токсичности.

Следует иметь в виду различие в характере закономерностей распространения редких элементов. Концентрации брома и строн­ция обычно тесно увязываются с общей минерализацией подзем­ных вод, и величины их удобно показывать в виде изолиний кон­центраций. Для йода и бора таких четких закономерностей не наблюдается, в связи с чем в ряде случаев приходится ограничиваться выделением зон распространения подземных вод с теми или иными концентрациями йода.

Карты динамики подземных вод и параметров водоносных комплексов должны включать элементы гидрогеологических усло­вий, необходимые в качестве исходных данных для подсчета запасов подземных вод. На этих картах показываются: границы гидро­геологического района (бассейна йодобромных вод); границы рас­пространения водоносного комплекса или горизонта; водопроводи-мость пород и ее изменение в пределах территории распростра­нения того или иного водоносного комплекса (горизонта); глубина залегания кровли водоносного комплекса (горизонта); изолинии приведенных пьезометрических напоров (приведенных давлений); область питания, создания напора и разгрузки подземных вод, а также районы выхода водовмещающих пород на поверхность; области возможного самоизлива (фонтанирования скважин); сква­жины или группы скважин; температура подземных вод.

Карты рассматриваемого типа должны включить все основные данные, необходимые для гидродинамических расчетов водозабо­ров в пределах месторождения промышленных вод. Основными картируемыми элементами являются в данном случае водопрово-димость пород и приведенные пьезометрические напоры (пласто­вые давления).

Выбор пределов изменения водопроводимости, отраженной на карте, зависит от густоты сети опорных водопунктов, изученности этого параметра и изменчивости его в пределах картографируемой территории. Определение водопроводимости производится в соот­ветствии с методическими положениями, кратко изложенными в предыдущем разделе работы. Для оценки водопроводимости по­род, помимо результатов испытания скважин, должны быть в пол­ной мере использованы материалы лабораторных исследований образцов керна, результаты промыслово-геофизических исследова­ний в скважинах, методы корреляции разрезов скважин и т. д.

Распределение приведенных пьезометрических уровней харак­теризует направление и интенсивность подземного стока. Расчеты и построение карт приведенных уровней целесообразно выполнять в соответствии с методикой, изложенной в работах [6, 20].

Глубина залегани-я водоносного комплекса имеет значение для оценки перспектив использования промышленных вод, выбора пре­дельных допустимых понижений уровня при подсчете эксплуата­ционных запасов. Выявление и нанесение на карту областей пи­тания (создания напора) и разгрузки подземных вод необходимо для последующей схематизации гидрогеологических условий место­рождений и гидродинамических расчетов. Изолинии пластовых температур строятся с использованием известных методов обра­ботки результатов их измерений.

Рис. 29. Макет карты дина­мики подземных вод и пара­метров пород водоносного комплекса.

Области с различной водопроводи-мостью пород (м²/сут):

До 1; 2 — от 1 до 10; 3 — от 10 до 5U, 4 — свыше 50; 5 — изо­линии водопроводимости (м2/сут), 6 — граница областей самоизлива подземных вод, 7 — изолинии приведен­ных гидростатических напоров, 8 — направление движения подземных вод; области межпластовых изотоков: 9 — из нижнемелового комплекса в юрский, 10 — из юрского в нижнемеловой, 11 — скважина или группа скважин, гра­ницы: 12 — тектонического региона, 13 — гидрогеологического бассейна, 14 — основных геос труктурных эле­ментов, 15 — распространения водонос­ного комплекса, 16 — районы выхода пород водоносного комплекса на поверхность, 17 — тектонические нару­шения

Карты прогнозных эксплуатационных запасов промышленных вод составляются на основе использования материалов и путем анализа двух предыдущих карт с учетом гидрогеологических и технико-экономических расчетов. На этих картах отражаются: границы гидрогеологического района (бассейна) и распростране­ния пород водоносного комплекса (горизонта); распростране­ние основных типов промышленных подземных вод (йодных, бром­ных, йодобромных, бороносных, литиевых и т. д.) и контуры место­рождений этих вод; распространение непромышленных йодных, бромных, йодобромных и других типов вод, содержащих повы­шенные концентрации редких и рассеянных элементов; распростра­нение пресных и соленых вод, которые по принимаемой в настоящей работе классификации не могут рассматриваться как специфичес­киеили промышленные по содержанию редких и рассеянных эле­ментов; изменение концентраций в подземных водах основных про­мышленных компонентов; участки или районы (если таковые имеются), характеризующиеся повышенными концентрациями йода, брома, бора, лития, стронция, цезия, рубидия и др.; эксплуата­ционные и перспективные участки водозаборов в пределах место­рождений промышленных вод; эксплуатационные и прогнозные за­пасы промышленных вод, а также запасы полезных компонентов.

Рис. 30. Макет карты прогнозных эксплуатационных запасов подземных про­мышленных вод.

Границы: 1 — провинции подземных промышленных вод, 2 — гидрогеологического района, 3 — распро­странения водоносного комплекса, 4 — месторождения подземных промышленных вод, 5 — балансовой час­ти месторождения, 6 — распространения различных типов подземных промышленных вод; площадь распро­странения промышленных вод: 7 — литиево-рубидиевых бромно-борных стронциевых, 8 — литиево-руби-диево-цезиевых борных стронциевых, 9 — литиево-рубидиевых йодобромных, 10 — литиево-рубидиево-це-зиевых борных, 11 — литиево-стронциевых, 12 — литиевых йодных, 13 — литиево-рубидиево-цезиевых йодных стронциевых, 14 — литиевых, 15 — литиево-рубидиевых, 16 — литиево-рубидиево цезиевых; эксплу­атационный участок (римские цифры слева — номер участка): 17 — разрабатываемый, 18 — разведанный, 19 — перспективный по данным поисково-разведочных работ (в том числе на нефть и газ), 20 — пер­спективный по интерполяции и экстраполяции гидрогеологических данных

Границы месторождения (площади распространения подземных промышленных вод) устанавливаются с учетом минимальных про­мышленных концентраций полезных компонентов, обоснованных технико-экономическими расчетами. Особенности промышленных подземных вод и условий их эксплуатации позволяют оценивать запасы на конкретных участках. В соответствии со степенью изу­ченности гидрогеологических условий эксплуатационные участки могут быть разрабатываемыми, специально разведанными и пер­спективными, если исходные расчетные данные для оценки запасов определены по данным опытных работ на скважинах или эти дан­ные установлены путем экстраполяции и интерполяции имеющихся материалов на изученной части месторождения.

В некоторых случаях, особенно для месторождений платфор­менного типа, целесообразно показывать площади перспективные, малоперспективные и неперспективные по тем или иным причинам (большая глубина залегания водоносных пород, малая их водо-обильность и т. д.).

Картографирование подземных промышленных вод заверша­ется составлением сводной карты месторождений и прогнозных Эксплуатационных запасов гидроминерального сырья. Эта карта дает представление о размещении на территории СССР месторож­дений промышленных вод, их особенностях, отражает масштабы распространения этих вод и размеры их эксплуатационных за­пасов.

Для иллюстрации принципов картографирования подземных промышленных вод на рис. 28 — 30 приводятся макеты гидрогеоло-гических карт. В целях упрощения карт и уменьшения их карто-графической нагрузки на гидрогеохимических картах не показан литолого-фациальный состав водовмещающих пород. Помимо этого в тех же целях гидрогеохимические построения выполнены раз­дельно для вод, содержащих литий, цезий.