 |
| Скважина. Бурение. Вода. Гидрогеология. |
|
[версия для печати]
ГИДРОГЕОЛОГИЯ - ОСОБЕННОСТИ ПОДМОСКОВНОГО РЕГИОНА
Гидрогеология - область геологии, где изучается происхождение подземных вод, их физико-химическое взаимодействие с горными породами, в том числе процессы, обуславливающие перемещение в них вод и обмена с ними минеральным веществом.
Вода в горных породах может находиться в связанном или подвижном состоянии.
Первая из них до поры, до времени удерживается на поверхности или внутри кристаллов минералов силами межмолекулярного притяжения.
При этом за счет окислительно-восстановительных, диффузионных, радиационных процессов постепенно меняется химический состав поровой воды. Подвижная вода, перемещается в межкристаллическом пространстве, поэтому имеет постоянный контакт с поровой водой, обмениваясь с ней растворенными компонентами.
Таким образом формируется солевой состав подземных подвижных вод. Как правило, в большей степени растворяются карбонатные породы (состоящие из углекислого кальция и/или магния) и хлориды натрия и калия. Поэтому в основном солевой состав подземных вод преимущественно определяется соотношением концентраций именно этих элементов.
Существует гипотеза, согласно которой изменение солевого состава воды может происходить и за счет ядерных реакций атомов водорода и кислорода, составляющих молекулы воды, при взаимодействии их с глубоко проникающими космическими частицами. Эта гипотеза подтверждается тем фактом, что перед землетрясениями изменяется не только газовый состав подземных вод (появляются растворенный, водород, гелий, некоторые другие инертные газы), но и меняется изотопный состав, в частности растворенного урана.
Насыщенность горных пород водой определяется в большей мере не их минералогическим и, соответственно, химическим составом, а наличием в них свободного пространства и его "геометрией", т.е. структурными особенностями.
Лучше всего пропускают через себя воду горные породы с интенсивной трещиноватостью, или сложенные разрозненными кристаллами минералов и обломками горных пород. Гидрогеологические особенности Подмосковья
В подмосковном регионе водоносными породами являются относительно глубоко залегающие пески и известняки.
Пески - это относительно мелко кристаллические (с размерами зерен от десятых долей до первых миллиметров) осадочные горные породы, преимущественно сложенные кварцем и халцедоном (окисью кремния), кремнем (сложным по составу минеральным комплексом в основе которого опять же - окись кремния и алюмосиликаты). Часто на внешней поверхности этих минералов и поверхности их внутрикристаллических микротрещин встречаются окиси и гидроокиси железа, которые придают им желтовато-бурый оттенок.
Водоносность песков с точки зрения потребительской - не стопроцентная. В этом можно убедиться , взглянув на гидрогеологическую карту Подмосковья - как видно, большая часть песчаных скважин оказывается на юго-востоке Подмосковья "сухарями".
Состав подземных вод песчаных горизонтов, как правило проблем не создает, хотя в последнее время кроме иногда "мелькающих" в них бактерий, азотсодержащих соединений(аммония, нитратов, нитритов), выявляются и тяжелые металлы.
Известняки в подмосковном регионе
Известняками называют осадочные горные породы, преимущественно состоящие из кальцита-карбоната кальция. Чаще всего внешне известняк напоминает застывший цементный раствор, при этом цвет известняка не обязательно серовато-белых оттенков.
Благодаря высокому литостатическому давлению, оказываемому на них вышележащими толщами горных пород, известняки имеют мелкозернистую структуру и высокую плотность. При этом большая часть известняковых отложений нарушена системами трещин различной величины и пространственной ориентировки, по которым и перемещаются подземные воды. Водоносность известняков, помимо общей водонасыщенности определяется характером и интенсивностью трещиноватости. Дебит (водоотдача в единицу времени) скважин одного и того же диаметра, пробуренных в известняках одного горизонта может различаться на 2 порядка, т.е. в 100 раз.
Древние известняки каменноугольного периода залегают в Подмосковье на глубинах от 20 метров (юг, юго-восток, до более двухсот метров (северо-восток). Отметки даны по подошве (нижней границе пласта).Слои известняков могут существенно менять свою мощность (толщину) и форму (представляя складки). Кроме того, внутри самих отложений известняков могут встречаться маломощные пропластки глин и окварцованные участки.
Если повышается доля карбоната магния, то такие известняки называют доломитизированными.
Между слоями песков и известняками на большей части Подмосковья залегают мощные до 60 м отложения глины юрского периода мезозойской эры - времени разгула динозавров.
По возрастным, гидрогеологическим и гидрогеохимическим признакам по Подмосковью с севера на юг выделяют 5 гидрогеологических районов. В каждом из районов встречаются определенные горизонты водоносных известняков, названных по месту первоначального нахождения или наибольшего распространения.
Условная гидрогеологическая схема МО
(основные водоносные горизонты) |
2 горизонта: Клязьминско-Ассельский, местами - Касимовский
Lмакс, м - 150
Нмакс, м - 50
- Клязьминско-Ассельский (вероятный дебит - 0,3…27 л/с)
Состав:
Fe (мг/л) - 0,2...0,7 (исключая Клин и Талдом)
F (мг/л) - 0,2…1
Ж - 4-7 м-э/л
HCO3-, SO4-2, Ca2+, Mg2+
- Касимовский (вероятный дебит - 2…8 л/с)
Состав:
Fe (мг/л) - 0,3...0,4 (Дмитров, Ногинск, Орехово-Зуево - 1,5…3,9)
F (мг/л) - до 3,6
Ж - 5,2…6 м-э/л
H2S (Дмитров) - до 0,003 мг/л
2 горизонта: Касимовский и Подольско-Мячковский
- Касимовский (вероятный дебит - 0,5...7 л/с)
Lмакс, м - 20...125
Нмакс, м - 10...60
Состав:
Fe (мг/л) - 0,2...0,9 - до 5 (Егорьевск, Клин, Солнечногорск, Химки)
Ж - 3...7 м-э/л
HCO3-, Ca2+, Mg2+, Na+
- Подольско-Мячковский - Балашиха, Егорьевск, Химки (вероятный дебит - 0,5...7 л/с)
L, м - 25...180
Н, м - 20...90
Состав:
Fe (мг/л) - 0,1...1,0 - до 6 (Егорьевск, Клин, Солнечногорск, Химки)
Ж - 3,5...7,2 м-э/л
HCO3-, Ca2+, Mg2+, Na+
2 горизонта: Подольско-Мячковский, местами - Каширский, частично оба (вероятный дебит - 1,5...7 л/с)
-
Западная часть:
Lмакс, м - более 100
Н, м - более 100
Восточная часть:
L, м - 20...80
Н, м - 18...40
Состав:
Fe, мг/л - 0,5...2,3 - до 7,5 (Нарофоминск)
F, мг/л - 0,2...1,0 - до 4,8 (Можайск)
Ж, м-э/л - 5...7
H2S, мг/л - до 0,003 (местами)
2 горизонта: Каширский и Окско-Протвинский (вероятный дебит - 0,7...7 л/с)
-
L, м - 80...160
Н, м - 80...100 (до 150)
Состав:
Fe, мг/л - 0,5...2,5
F, мг/л - 0,2...1,0 - до 4,8 (Можайск)
Ж, м-э/л - 5...7,5
СО32-, Ca2+, Mg2+ - 0,4 г/л
Окско-Протвинский горизонт (вероятный дебит - 0,1...4 л/с)
-
L, м - 20...80
Н, м - 15...30
Состав:
F, мг/л - 0,1...1,5
F, мг/л - 0,1...1,5
Ж, м-э/л - 4...7,7
СО32-, Ca2+, Mg2+ - 0,4 г/л
В пояснениях указаны L - глубина залегания известняка в метрах (по подошве), Н - напор воды в скважине (расстояние от поверхности земли до устоявшегося после откачки уровня воды), жесткость (Ж) и гидрогеохимические характеристики вод - ее солевой состав.
Химический состав подземных вод известняковых горизонтов - преимущественно гидрокарбонатный, кальциево-магниевый, часто с высоким содержанием железа и фтора. Предельно допустимые концентрации (ПДК) железа и фтора составляют соответственно 0.3 мг/л и 0.7-1.5 мг/л. Жесткость воды, определяется суммарным содержанием кальция и магния, выраженным в миллиграмм-эквивалентах на литр, формально не превышает уровень ПДК( 7 мг-э/л).
Вместе с тем, для нормальной работы домашней водной техники и для питьевых целей жесткость должна быть снижена до уровня 2.5-3 мг-э/л.
Серьезную проблему может создавать растворенный в подземной воде сероводород, чей характерный запах (тухлые яйца) улавливается при концентрациях даже в тысячные доли мг/л.
Красные цифры на схеме - интервал залегания водоносных песков, голубая цифра под ними - вероятность (1=100%) присутствия воды (по фактическим данным бурения скважин компаниями КВО и Мосгеоплан).
А. Секисов,
гидрогеолог, д.т.н.
- При цитировании статьи, пожалуйста, не забудьте дать ссылку на источник. Спасибо.
Ресурсы, размещающие наши материалы несанкционированно, вывешиваются в "черном списке"
|
|
|
Об авторе |
Секисов Артур Геннадиевич.
Ведущий научный сотрудник Российского государственного геологоразведочного университета(бывший МГРИ), доктор технических наук
Темы научных исследований:
- Процессы техногенной миграции в подземные воды тяжелых металлов
- Электросорбционные методы очистки подземных вод и доизвлечения металлов и остаточных реагентов из промышленных стоков горных предприятий
- Изменение физико-химических параметров и солевого состава подземных вод при взаимодействии с минеральными средами и геофизическими полями
Опубликовано 75 научных работ,в том числе 34 патента РФ и США.
|
Очистка воды |
Современные технические средства позволяют эффективно очищать воду от всех вышеперечисленных загрязнителей, но все это затраты, к которым надо быть готовым.
По приведенным данным можно хотя бы приблизительно сориентироваться как в плане предстоящих затрат на бурение, так и на обустройство скважин и систему водоподготовки.
|
|
|
