Геологические методы, применяемые при поисках подземных вод,— наиболее дешевые среди других методов исследования. Во многих районах геологи в состоянии дать предварительные заключения о распространении подземных вод на площади более 100 кв. миль меньше чем за день. Делается это с помощью аэрофотоснимков, региональных геологических карт и быстрого осмотра местности. Геолог в состоянии детально изучить площадь до одной квадратной мили в течение одного дня. Если при поисках воды прибегают к бурению наугад, разведка идет чрезвычайно медленно и стоит весьма дорого. Но, если водоносные породы достаточно выдержаны по глубине и мощности на площади во много сотен квадратных миль, необходимость в геологических работах почти отпадает. В геологически сложных районах водоносные зоны обнаружить без геологических работ почти невозможно.
Геолог при поисках подземных вод проводит петрографические, стратиграфические, структурные, геоморфологические и другие исследования. Наиболее важно изучение вещественного состава пород. Каждый тип породы обычно имеет специфическую пористость и водопроницаемость. Поиски воды ограничиваются наиболее благоприятными в смысле пористости и водопроницаемости зонами. Пористость определяет количество воды, которое может удержаться в свободном пространстве (емкости) породы, а водопроницаемость — возможность отбора этой воды для использования. Некоторые распространенные типы пород приведены в табл. 6.1.
Первейшая обязанность гидрогеолога — картирование поверхностного распространения литологических разностей пород, при этом он должен обращать особое внимание на их водоносные свойства. Студенты, интересующиеся современными методами картирования, должны обратиться к недавно вышедшей книге Комптона. Геологическая карта, на которой нанесены сведения о водоносности пород, не обязательно соответствует общепринятой геологической карте. Например, для некоторых гидрогеологических целей такие породы, как граниты, гнейсы, габбро и диориты, можно объединить. Но многие глинистые, гравийные и песчаные отложения, картируемые обычно как единое целое, на гидрогеологических картах показывают раздельно. На рис. 6.1 видны различия между общепринятой геологической и гидрогеологической картами.
Рис. 6.1. Гидрогеологическая и геологическая карты одного гипотетического района. Видна разница в деталях, отражающая разные цели этих двух карт. Описание типов пород дается в сокращении. 1 — дюнные пески мощность 5—35 футов, выше поверхности грунтовых вод; 2 — сов-ременный аллювий мощность 5 — 20 футов, породы основания местами обводнены; 3— отложения конуса выноса, мощность 20—400 футов, основной водоносный горизонт района; 4 — древние аллювиальные отложения и отложения конуса выноса, мощность 10—300 футов; 5 — простирание и падение слоев; 6 — массивные известняки низкой водопроницаемости, водоносность не отмечена; 7 — глинистые сланцы и алевриты водонепроницаемые, неводоносные; 8 — докембрийские граниты и гнейсы, верх нле 5 —40 футов выветреные местами водоносны; 9 — невыветрелые граниты и гнейсы, в трещинах — немного волы; 10 — сброс или сдвиг; 11 — источник; 12 — четвертичная система: пески и алевриты, местами гравелиты, аллювий и дюнные пески; 13 — меловая система: формация Ричленд; известняки с прослойками глинистых сланцев; 14 — формация Фарнхерст, массивные рыжевато-коричневые известняки с прерывистыми прослойками кремнистых сланцев; 15— формация Пичфилд, алевриты; 16 — меловяя система, формация Йорк, глинистые сланцы с обильным содержанием окаменелых моллюсков; 17 — формация Картервилл, алевриты с прослоями известняка; 18 — докембрий: гнейсы, кварц полевой шпат, местами граниты: 19 — изобилующий гранитом розовый ортоклаз, один про слои пегматитов (pgf); 20—21 — простирание и падение слоев; 22 — разлом.
Таблица 6.1 Водоносные свойства горных пород
Стратиграфические исследования являются существенным средством при поисках воды в районах широкого развития осадочных или вулканических пород. Сведения о положении и мощности водоносных горизонтов и распространении водоупоров особенно важны. Стратиграфические работы могут быть различной сложности — от прослеживания отдельных слоев с характерным литологическим составом до решения сложных проблем с использованием палеонтологических данных и детальных геологических разрезов.
Рис. 6.2. Блок-диаграмма с элементами рельефа, которые обычно встречаются вдоль молодых сдвигов.
Структурные исследования проводятся вместе со стратиграфическими при прослеживании водоносных горизонтов, смещенных в результате тектонических движений. Структурные методы применяются также при установлении зон трещиноватости плотных, но хрупких пород. В рыхлых отложениях разрывные нарушения могут вызвать образование гидрогеологических барьеров, поэтому определение их положения важно при изучении миграции подземных вод.
Геоморфологические исследования необходимы при изучении распространения подземных вод в районах развития позднеплейстоценовых и современных отложений. Водопроницаемые ледниковые отложения — камы, камовые террасы, а также озы и зандры, обычно картируются при изучении поверхностных форм исследуемого района. Закрепленные дюнные пески, отложения террас, древние береговые валы и другие водопроницаемые образования тоже находят четкое отражение в рельефе. Геоморфологические методы дают интересную информацию по литологии, стратиграфии и тектонике изучаемой территории. На рис. 6.2 показано, как по небольшим различиям в рельефе можно определить направление сдвига. При геоморфологических исследованиях в гидрогеологических целях особенно перспективны методы аэрофотосъемки.
