Бурение скважин и водоносные слои

Что такое поверхность Земли? В геологическом смысле это верхняя часть земной коры – самой наружной части планеты. Кора эта состоит из множества пород, которые долгое время образовывались под огромным давлением, перемещались, погружались и выдавливались наверх.

Давайте на несколько минут представим себя аквалангистами, которые исследуют океан. Подходя к берегу, мы увидим, что он составлен из крупнозернистого песка, гальки или гравия. А вот если погрузиться в океан и начать продвижение к глубине, то мы начнем замечать преобладание мелкого песка. Чем дальше от берега, тем больше нам будет встречаться продуктов распада пород, которые множество лет скапливаются здесь на дне. Вода переносит их, образуя на дне морском накопления песка, глины, гравия и т.д.

Каждой породе свойственна определенная локация в природных условиях. Например, возле берега мы видим крупные частицы, по мере же продвижения вглубь они измельчаются. Через какое-то время линия берега начинает сдвигаться, и слои изменяют свое положение. В результате мы можем наблюдать эдакий пирог из нескольких слоев, которые сменяют друг друга. У каждого слоя есть своя собственная зона, которая называется пластом. Это те самые пласты осадочных пород.

Иногда в природе случаются катаклизмы, которые значительно ускоряют процесс преобразования пород, становясь толчком к образованию новых минеральных пород. Такой причиной может быть землетрясение, извержение вулкана, сдвиг тектонических плит. В результате медленные процессы, которые тянулись тысячи лет, резко переходят в кардинально иное состояние.

Песок может заменяться суглинками, которые, в свою очередь, приходят на смену глине. Какой-то пласт может спокойной лежать на глубине, обладая горизонтальным расположением.

Когда мы наблюдаем за водой после дождя, то можем заметить, что в местах, где много песка, она быстро впитывается в землю, а вот там, где много глины, появляются долгоживущие лужи. Почему же здесь вода не уходит в землю? Дело в том, что глина представляет собой накопление очень мелких частиц, обладающих размером до 2-х микрометров. Такие маленькие зернышки хорошо слипаются друг с другом, образовывая плотное вещество – глину. В них есть поры, однако они слишком малы для того чтобы вода быстро проходила через них. В итоге, впитывание ограничивается молекулярным типом перемещения.

Эти маленькие поры, которыми располагает глина, всегда содержат воду. Более того, они взаимодействуют с ней, так как частицы глины обладают особым кристаллическим строением, дающим им возможность работать с водой на электрохимическом уровне.

Вода продвигается через глину, только делает это очень и очень медленно. Такое движение намного медленнее, чем просачивание через песок. Если повезет, то за 14 часа вода сможет продвинуться на 1,5 миллиметра. Чтобы вода полноценно проникла на глубину более метра, могут потребоваться целые годы. Ускорить процесс могут соли, которые неравномерным образом растворены в воде. Благодаря взаимодействию с глиной, эти соли несколько поспособствуют продвижению жидкости. Также может помочь и неравномерное нагревание глины.

Если представить процесс проникновения воды в землю, мы увидим, как капли дождя скапливаются над земной поверхностью, затем довольно быстро уходят внутрь, движимые земным притяжением. Однако как только земля и песок закончатся, начнется слой глины, который задержит воду. Это станет первым препятствием на ее пути. В результате, над глинистым слоем скапливается вода, которая и образует первый слой воды, называемый грунтовыми водами. Такое скопление может распространяться на большую площадь, точные параметры которой будут зависеть от положения песка и глинистого пласта.

По-научному такое скопление воды называют водоносным пластом. Если над этим пластом располагается большое скопление песка, то добраться до него может оказаться очень сложной задачей. Поэтому в некоторых районах приходится рыть такие глубокие колодцы, прежде чем на дне появятся первые капли воды. Однако на качество воды пласта влияют также его мощность и толщина. В качестве водоупорного материала, сдерживающего дальнейшее продвижение воды, могут оказаться не только глинистые отложения, но также скальная порода, базальты, сланцы и пр. Если в них не окажется трещин, они удержат воду не хуже всего остального.

Если начать выкачивать воду из колодца, который подпитывается от таких вод, можно будет заметить снижение уровня воды в нем. Однако он скоро восстановится, так как близлежащие грунты начнут отдавать свою воду, тем самым восстанавливая равновесие.

То, насколько хорошо пропускает воду слой пеcка или гравия, напрямую повлияет на скорость ее притока. Чем больше поры в породе, тем легче будет воде найти свой путь. Также стоит учитывать движение воды вдоль водоупорного слоя. Если он расположен под наклоном, то вода будет стекать в более глубокие участки.

Под водоупорным слоем рано или поздно встретится следующий водоносный пласт. Однако узнать его точное расположение не всегда бывает легко. Ведь водоупорные слои не располагаются по линеечке, все время варьируя свое положение, толщину и размеры. Они также могут выклиниваться. Вода иногда обходит их, найдя для себя лазейку в более глубокие области земли. Если водоупорный слой шел под наклоном, а потом, наконец, закончился, то вода стечет по нему в следующую песчаную локацию и пойдет дальше.

Многие из нас даже не подозревают о существовании целых подземных морей, расположенных прямо под нами. У каждого такого скопления воды есть свои характеристики и особенности, которые различаются в зависимости от пути, который проделала вода на своем пути, а также тех пород, которые ее окружают. При бурении всегда нужно учитывать эти особенности, ведь от них зависит качество воды, которое будет добываться из скважины. Чтобы точно знать, что ожидает Вас под землей, можно провести инженерные изыскания.