Большинство мелкозернистых обломочных пород обладает относительно высокой пористостью, но очень низкой водопроницаемостью. Типичные значения этих свойств даны в табл. 8.1. В кремнистых сланцах, некоторых плотных глинистых породах и во многих аргиллитах, если они залегают вблизи поверхности, образуются тесно сомкнутые трещины отдельности. Но, если эти породы разбиты сбросами, в них могут развиваться трещины, остающиеся открытыми даже на значительной глубине. Такие трещины способны дренировать в скважины до нескольких галлонов воды в минуту. Однако чаще всего мелкозернистые породы препятствуют движению воды. В районах с почти горизонтальным залеганием пластов тонкозернистые породы служат обширными водоупорами для артезианских бассейнов. Однако допущение, что через водоупорные слои не происходит значительного передвижения воды — распространенная ошибка. Например, через слой алеврита мощностью 1000 футов, водопроницаемость которого равна 0,1 мдарси, а разность гидравлических напоров 10 футов, ежегодно перетекает 1,84·106 галл/кв.миля воды.
Большой объем порового пространства во многих мелкозернистых осадочных породах обусловливает возможность накопления значительного количества воды. Хотя отдельные скважины во многих местах не могут непосредственно отбирать большие количества такой воды, тем не менее при снижении напора можно вызвать медленный приток воды в водоносный горизонт. Поэтому воду, содержащуюся в глинистых сланцах и им подобных породах, необходимо учитывать при составлении водного баланса подземных вод. особенно если гидравлические напоры достаточно велики, чтобы вызвать приток воды. Но благодаря действию капиллярных сил в более грубых отложениях или в зонах трещиноватости большое значение приобретает приток воды под действием силы тяжести.
Пористость тонкозернистых отложений уменьшается с глубиной залегания и в некоторой степени с возрастом, хотя эта связь непроста и не всеобща. Современные тонкозернистые илы имеют пористость от 50 до 90 %. Под влиянием уплотнения этих пород вода из них будет выжиматься в прилегающие слои песка, и таким образом пористость на глубине нескольких сотен футов может оказаться равной менее 50%, на глубине нескольких тысяч футов меньше 30% и чаще всего менее 25%. Отжатая поровая вода не увеличит значительно запасов водоносного горизонта в естественных условиях, поскольку скорость уплотнения тонкозернистых отложении низка. Но при эксплуатации скважин возможно локальное увеличение скорости уплотнения породы, что вызывает отжатие измеримых дополнительных количеств воды из отложений, особенно если последние слабосцементирова-ны. Поровая вода, будучи минерализованной, становится важным источником растворенных компонентов воды в зонах, где она поступает в водоносные горизонты. Если вода достигает приповерхностных водоносных горизонтов по сбросам или благодаря стратиграфическим несогласиям, образуются местные скопления соленых вод. В местах выхода этой воды на поверхность возможно образование источников.
Таблица 8.1 Пористость и водопроницаемость осадочных пород
|
Описание и возраст стратиграфических единиц |
Пористость, % |
Водопроницаемость, мдарси |
|
Большая соляная залежь (соляной купол) |
1,0 |
4,1 |
|
Соляная залежь Хатчинсон, Пермь |
1,0 |
7,3·10-3 |
|
Песчаник Брадфорд, девон |
14,8 |
2,7 |
|
Песчаник Береа миссисипского возраста (нижний карбон) |
19 |
383 |
|
Песчаник Ойл-Крик, доломитизированный, цемент кремнистый и карбонатный, ордовик |
6,7 |
4 |
|
Песчаник Вудбайн, среднезернистый, умеренно сцементированный кремнеземом, мел |
25,6 |
4400 |
|
Песчаник Репето, грубозернистый, слабоконсо-лидированный, цемент глинистый, плиоцен |
19,1 |
36 |
|
Песчаник Уилкокс, глинистый, крошащийся, плохо отсортированный, частично сцементированный, эоцен |
15,3 |
0,3 |
|
Известняк формации Уичито, плотный, кристаллический, без видимых пор, пермь |
4,1 |
0,1 |
|
Известняк формации Уичито, плотный, кристаллический, с некоторым количеством видимых пор, пермь |
10,1 |
7,7 |
|
Известняк мергелистый, девон |
29,5 |
37,8 |
|
Известняк оолитовый |
21,6 |
339 |
|
Известняк формации Чарльз, мелкозернистый, образовавшийся при накоплении карбонатов, с включениями моллюсков и других органических остатков миссисипского возраста (нижний карбон) |
8,4 |
0,1 |
|
Доломит формации Ред-Рнвер, сахаровидный, с внутрикристаллической пористостью, ордовик |
11,9 |
16,5 |
|
Доломит формации Тернер-Валли, сахаровидный, содержащий отпечатки органических остатков, миссисипского возраста (нижний карбон) |
27,8 |
290 |
|
Доломит формации Ред-Рнвер, с кристаллами субгедральной структуры, ордовик |
6,3 |
1,0 |
|
Глинистый сланец пенсильванского возраста (средний и верхний карбон), мощность 468 футов (проницаемость измерена по 0,02N NaCl) |
9·10-5 |
|
|
Глинистый сланец, мел (проницаемость измерена по 0,02N NaCl) |
— |
4·10-3 |
|
Глинистый сланец формации Грос-Вентр, кембрий |
11,1 |
— |
|
Глинистый сланец Грейнрос, мел |
24,9 |
— |
|
Глинистый сланец Шанут пенсильванского возраста (средний и верхний карбон) |
15,0 |
|
|
Глинистый кремнистый сланец Нансач, докембрий |
1,6 |
