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.
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).
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.
Ядерные реакции в воде?
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.
Lмакс, м - 150
Нмакс, м - 50
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.
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.
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.
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) |
I район
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
II район
- 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+
III район
-
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)
IV район
-
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
V район
-
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.
С сайта Вода-ДА! http://www.voda-da.ru (БУРЕНИЕ СКВАЖИН НА ВОДУ)