ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ МАССИВЫ И СКЛАДЧАТЫЕ ОБЛАСТИ

Артезианские склоны — своеобразные бассейны с моноклинально залегающими или выклинивающимися водоносными горизонтами (рис. 5.4).

Артезианские склоны распространены в горных и предгорных районах.

Рис. 5.4. Артезианская вода в моноклинально залегающем слое:

/ — водоупоры; 2 — водоносный слой; 3 — область питания водой; 4 — буровая скважина; 5 — пьезометрически уровень; Н — высота напора

Области питания и разгрузки в артезианских склонах находятся близко друг от друга, причем на границе областей питания и разгрузки возникают источники (рис. 5.5).

Рис. 5.5. Схема артезианского склона:

/ — область питания; 2 — область разгрузки; 3 — область напора; 6 — водоносная порода; 4 — водоупорная порода; 5— источники нисходящие и восходящие

Артезианские бассейны областей вулканизма. Геологические структуры преимущественно складчатых областей, сложенных вулканогенными и вулканогенно-осадочными породами, выделяются в качестве вулканогенных массивов. Это в основном районы современной и неоген-четвертичной вулканической деятельности с поверхности вулканогенных пород. В районах современного вулканизма подземные воды образуют водоносные системы со специфическими гидрогеологическими особенностями. К ним относятся горячие (термальные) воды, паровые струи, пароводяные смеси (па-рогидротермы). Они располагаются в активных складчатых зонах — на Курилах, Камчатке, в Исландии, Италии, США, Японии, Новой Зеландии. Одна из форм проявления гидротермальной деятельности связана с образованием гейзеров горячих источников, периодически выбрасывающих воду и пар. Гейзерный процесс возникает при смешении в проводящем канале эндогенного пара и инфильтрационной воды. В результате выделения энергии перегрева воды происходят взрыв и выброс пара. Свое название гейзеры получили от района Гейзер в Исландии. На Камчатке широко известна Долина гейзеров, где действуют 12 крупных гейзеров, в том числе Великан, высота столба воды которого достигает 40 м. В Йеллоустонском национальном парке США насчитывается более 200 гейзеров, наиболее крупные из них Старый Служака, Великанша, Великан. В Новой Зеландии высота воды гейзера Вайманг достигает несколько сотен метров (А.А. Карцев, 2001).

Другое проявление гидротермальной деятельности — фума-ролы — выходы горячего вулканического газа и водяного пара в виде струй или спокойно парящих масс, поступающих из трещин и каналов на поверхности вулкана или из застывших лавовых покровов. Водяной пар преобладает над другими газами. Примером широкого развития фумарол является Долина 10 тысяч дымов на Аляске. В районах современного вулканизма известно много термальных источников с температурой воды от 20 до 200 °С (Курилы, Япония, Новая Зеландия).

Субмаринные бассейны подземных вод. Условия залегания вод под морями и океанами еще слабо изучены. Водоносные системы субмаринной зоны исследуют сотрудники океанологических экспедиций, использующих морские суда и самоходные подводные аппараты. Данные о субмаринных водах получают при бурении скважин на шельфе при поисках залежей нефти и газа, при изучении минеральных ресурсов дна морей и океанов, субмаринных гидротермальных источников.

Условия залегания вод в пределах прибрежно-шельфовых областей практически такие же, как в пределах суши, поскольку водоносные породы, погруженные под дно моря, в большинстве случаев гидравлически связаны с субаэральной частью. Это отмечается в Каспийском, Черноморском и Балтийском морских бассейнах. В суб-аквальной части морского бассейна развиты пластовые, трещиннокарстовые, карстово-жильные воды. Разгрузка их осуществляется в виде субмаринных источников при дренировании пластовых водоносных горизонтов, а также карбонатных закарстованных пород. В первом случае субмаринные источники малодебитны, во втором их дебиты достигают 50 м³/сутки (субмаринные карстовые источники Ливана). Большое число субмаринных карстовых источников находится у Черноморского побережья Кавказа в районе Гагры и Ган-тиади, у берегов Адриатики (рис. 5.6).

а

Рис. 5.6. Схема образования субмаринных источников: а, б — природные водонапорные системы: а — элизионная; б — инфильтрационная

Водоносный горизонт

одоупор<— Направление движения подземных вод

Условия залегания вод в глубоких океанических котловинах и прогибах определяются их строением и составом слагающих пород. В разрезе океана выделяют три слоя:

• • верхний, состоящий из чередующихся рыхлых глинистых кремнистых, карбонатных осадков общей мощностью до 1 км; здесь распространены иловые воды;
• • средний, представленный прослоями базальтовых лав, консолидированных глинистых, кремнистых, карбонатных или песчаных отложений мощностью до 1 км, где распространены порово-тре-щинные, трещинно-поровые воды;
• • фундамент — базальтовый слой с трещинно-жильными и трещинными водами.

С глубоководными океаническими желобами и срединно-океаническими рифтами связаны процессы вулканической гидротермальной деятельности, которые сопровождаются субмаринным выходом парогидротерм.

Ученые из Германии обнаружили на дне Атлантического океана в районе Новой Зеландии самую горячую воду на планете. Температура воды гидротермального источника составила 407 °С, а при выбросе ее над поверхностью — 404 °С. Компьютерное моделирование позволило предположить, что вода в сверхкритическом состоянии находится под давлением 3,0Т0⁴ кПа, проходит по трещинам в морском дне и нагревается от магмы.

Гидротермальные источники обнаружены в пределах Восточно-Тихоокеанского поднятия. В зависимости от состава гидротермальных образований и характера вод гидропаротермы подразделяются на черные «курильщики» (350 °С) и белые (32—330 °С) «курильщики». По форме черные «курильщики» напоминают печные трубы, из которых со скоростью до 5 м/с выделяются клубы термальных вод и газов, насыщенных твердыми частицами, что послужило основанием для их необычного названия. Вырываясь на поверхность, вода вымывает различные элементы горных пород — золото, медь, железо, марганец, сульфиды и др., которые, оседая, окрашивают воду и камни в черные цвета, из-за чего они получили название «черных курильщиков».

Пробы, отобранные непосредственно вблизи «курильщиков», показали, что твердые частицы черного цвета представлены гексагональными пластинками пирротина, пирита, сфалерита, медь- и железосодержащими сульфидами.

Белые «курильщики» — фонтаны осветленных гидротермальных вод, не насыщенных рудными компонентами. Поскольку их температура значительно ниже, они не так агрессивны по отношению к породам океанической коры, как горячие гидротермы. Твердые частицы белого цвета, выделяющиеся у белых «курильщиков», состоят из пирита, розеток барита и аморфного кремнезема. По мнению исследователей (Ю.А. Богданов, А.П. Лисицын), паро-гидротермы являются вадозными. Они возникают при взаимодействии океанских вод с породами коры, хотя не исключается присутствие ювенильных вод в составе источников.

Белые «курильщики» создают трубовидные постройки, сложенные рыхлым, пористым материалом. Вокруг них обитают червеподобные существа, по строению близкие к полихетам. Эти животные могут вылезать и возвращаться в трубки, в которых они обитают.