Положение водоносных горизонтов в отложениях долин чрезвычайно трудно определить на основании одних только наземных геологических данных. Отдельные водоносные горизонты чаще всего являются древними русловыми отложениями, извилистые и взаимно переплетающиеся очертания которых сохраняются и в долинах современных водотоков. Часто бывают совершенно различными разрезы скважин, отстоящих одна от другой на несколько сотен футов. Их дебиты также могут сильно отличаться.
Рис. 9.17. Контакты между древним и молодым аллювием.
а — крутой контакт; б — пологий контакт. При отсутствии хорошо выраженного напластования по обнажениям древнего аллювия можно определить его общее положение.
Методы наземных геологических наблюдений наиболее эффективны при установлении общих гидрогеологических закономерностей, чем при выборе мест бурения скважин. Границы коренного ложа долины поддаются определению, причем можно проследить линии контакта коренных пород с рыхлыми отложениями на небольших расстояниях от поверхности земли. Отдельные стратиграфические единицы также поддаются дифференцированию в пределах толщи долинных отложений. Более древние аллювиальные отложения отличаются более значительной степенью выветривания и эрозии обнажений, выходящих на поверхность. Если более древние отложения имеют довольно прямой контакт с более молодыми, следует ожидать крутого падения этого контакта с глубиной. Если же более древние отложения характеризуются весьма неровным контактом с многочисленными разрывами, падение контакта будет пологим (рис. 9.17). Области максимально возможного питания подземных вод выделяют путем тщательного картирования контуров выходов песчаных и гравийных отложений на поверхность. Исследование водосборов притоков может дать указание на характер отложений долины главной реки. На малых водосборах проявляется тенденция выноса в большую долину обломочного неотсортированного материала в результате бурного кратковременного паводка, а для крупных водосборов характерны постоянные водотоки, выносящие в большую долину хорошо отсортированные и отмытые песчаные и гравийные наносы. Одним из наиболее важных внешних проявлений геологической истории являются тектонические нарушения. Древние тектонические нарушения, прослеживаемые на современной поверхности территории, дают известное представление о мощности отложений на глубине. Активно действующие сбросы, а также сбросы недавнего происхождения указывают на относительную мощность отдельных толщ разреза и на присутствие гидрогеологических барьеров.
Рис. 9.18. Маркирующие горизонты разреза мощных аллювиальных отложений.
Электрокаротажные диаграммы показывают переход от пресных вод вблизи поверхности земли к солоноватым водам, занимающим нижние две трети разреза. Погребенные почвы, обозначаемые во многих буровых журналах как плотный красный суглинок, иногда называются "твердым подносом" (ортштейном) при наличии известкового или кремнеземистого цемента, на электрокаротажных диаграммах выделяются с трудом, развиты непрерывно на площади многих квадратных миль вдоль бортов долин. Пески, залегающие здесь ниже погребенных почв, обычно называются в буровых журналах плывунами, с трудом выделяются на разрезах, могут иметь линзовидное залегание. Вулканический пепел, называемый во многих буровых журналах тонкозернистым белым песком, с трудом выделяется на электрокаротажных диаграммах и буровых разрезах, если имеет небольшую мощность и слабо выдержан. Аллювиальные глины и илы обычно поддаются корреляции при расстоянии между скважинами от 0,5 до 2 миль, реже — 4 миль. Эвапориты выдержаны в центральных частях пустынных бассейнов, с трудом выделяются на электрокаротажных диаграммах, если их мощность не более 5 футов. Озерные глины документируются в буровых журналах как серые или синие глины, четко выделяются на электрокаротажных диаграммах для обширных территорий. Дельтовые пески распознаются с трудом, на некоторых территориях представлены выдержанными слоями.
Ряд факторов, несомненно, подтверждает, что тектонические нарушения способствуют образованию в рыхлых отложениях препятствий на пути движения подземных вод. Во-первых, при сбросе происходит измельчение горной породы или минерала по его плоскости. Особенно сильно этот фактор действует на значительных глубинах, где давление усиливает трение между частицами породы. Во-вторых, водонепроницаемые породы могут блокировать вдоль линии сброса водопроницаемую толщу. Это особенно важно там, где число водопроницаемых зон ограничено. В-третьих, продолговатые и плоские обломки породы, стремясь расположиться параллельно поверхности сброса, снижают водопроницаемость пород в направлении, перпендикулярном сбросу. В-четвертых, отложение минералов вдоль поверхности сброса также уменьшает водопроницаемость пород.
Установлено, что в пустынных бассейнах средних размеров отложение осадков имеет общую закономерность. Так, вершинная часть конусов выноса сложена более древними породами или в ней преобладает материал грязевых потоков и других недостаточно отсортированных отложений, перенесенных бурными паводочными водами, поэтому средняя водопроницаемость отложений в этой части конусов выноса значительно меньше, чем у их основания. В средней части конусов выноса происходит переработка отложений водным потоком, в результате чего водопроницаемость повышается, несмотря на наличие более мелких фракций. В периферийной части конусов выноса обломочные отложения переслаиваются с тонкозернистым- материалом, характерным для мелководных пустынных бассейнов, поэтому скважины в периферийной части конусов выноса значительно менее производительны, чем в средней части.
Сопоставление геологической и геофизической документации скважин с результатами изучения характера поверхности территории позволяет дать общую картину геологических условий на глубине. Однако успех этой работы в известной мере зависит от плотности сети скважин, а также от точности их документации и прочей информации. Хотя по результатам указанных исследований трудно судить о распространении отдельных водопроницаемых слоев, все же эти исследования дают ценные стратиграфические данные. Особый интерес представляет протяженность водонепроницаемых и слабоводопроницаемых слоев. Озерные глины, слои вулканического пепла, лавовые потоки, погребенные почвы и мощные торфяные пласты служат превосходными маркирующими горизонтами (рис. 9.18). Последние позволяют определять падение слоев остальных пород и облегчают решение вопроса о протяженности слоев. Электрокаротажные диаграммы с их четкими контурами помогают определить протяженность глинистых отложений (рис. 9.18). Если установлены границы водоупорных слоев, сильно облегчается интерпретация данных о движении подземных вод, что непосредственно связано с задачами их отбора.
Наземные геофизические методы обычно не позволяют совершенно точно находить положение глубокозалегающих водоносных горизонтов в крупных речных долинах. Эти методы наиболее эффективны при определении простирания и условий залегания базальтов, мергелей, плотных песков и других горизонтов пород, резко различных по электрическим и сейсмическим параметрам. Если водоносные горизонты залегают близко к дневной поверхности, их нетрудно оконтурить с помощью методов электрических сопротивлений. Обнаруженные водоносные горизонты могут быть вскрыты эксплуатационными скважинами или использованы как емкости для накопления подземных вод.
