Условия формирования

Подземные воды этой зоны представлены прежде всего грунтовыми водами и выделяются среди прочих подземных вод исключительно высокой подвижность. Высокие скорости их преимущественно горизонтальной фильтрации обуславливают интенсивный водообмен с поверхностью и активное взаимодействие одной и той же воды с многими породами, часто разными по составу. Условия существования подземных вод в зоне гипергенеза относительно быстро меняются, а геохимические процессы идут в крайне неравновесных условиях.

Подземные воды этой зоны и их компоненты имеют преиму­ще­ственно атмосферное происхождение. Поэтому они выделяются относительно низкой начальной минерализацией, присутствием молекулярного (свободного) кислорода и космогенных радиоактивных изотопов.

Температурав зоне гипергенеза заметно меняется в пространстве и во времени. В закономерном распределении тепла в гидролитосфере выделяют три основные геотемпературные зоны: внешнюю гелиотермозону, средний нейтральный слой и внутреннюю геотермическую. Во внешней зоне температура воды определяется меняющейся интенсивностью солнечной радиации, а следовательно, зависит от климатических и гидрогеологических условий, климата, сезона, и даже времени суток. Главная особенность этой зоны в нестабильности температуры воды. Чем меньше глубина залегания воды в этой зоне тем сильнее и чаще меняется ее температура. Ее нижней границей служит уровень, на котором температура в течение года не меняется. Мощность внешней зоны зависит от многих факторов и имеет значения от 20 до 40 м. В основании ее находится нейтральная зона, в которой в течение всего года температура меняется в интервале только +-0,1⁰ С и равна среднегодовому значению на поверхности. Температура нейтрального слоя меняется только регионально, а именно субширотно, подчиняясь климатическим факторам. Она увеличивается на территории России с севера на юг от -13⁰ С на Таймыре до 20⁰ С на юге. Она определяет, в частности, южную границу провинции многолетнего промерзания. Эта граница соответствует изотерме 0⁰ С. Ниже нейтрального слоя температура воды не испытывает заметных колебаний и закономерно увеличивается с глубиной. Глубина залегания и температура нейтрального слоя вместе с геотермическим градиентом позволяют оценить температуру подземных вод на любой глубине. Но в провинциях многолетней мерзлоты изотерма 0⁰ С опускается иногда на глубину до 1,5-2,0 км.

Давление в зоне гипергенеза варьирует в относительно узком интервале, от 0,1 до 10 МПа, и закономерно растет пропорционально плотности воды.

Скважностьпородрассматриваемой зоны характеризуется большой открытостью и изменчивостью. Кристаллические породы обладают большой трещиноватьстью, вызванной процессами выветривания. Карбонаты и гипсы, как правило, сильно закарстовоны, следствием чего является многочисленные каверны и пещеры. Для терригенных осадков и пород этой зоны характерно уменьшение пористости с глубиной от величин около 30-40% до 10%.

Благодаря большой скважности, подземные воды зоны гипергенеза, как правило, непосредственно связаны с поверхностными. Их водообмен определяет величину подземного стока. Влажность климата определяет величину и направленность их инфильтрационного питания. Геологические условия и глубины эрозионных врезав контролирует величины градиентов напора. Следствием этого влияния экзогенных факторов является преимущественно горизонтальная фильтрация подземных вод зоны гипергенеза со скоростями, величины которых быстро падают с глубиной, от n×10⁰ до n×10^-3 м/сут.

Рисунок 0‑15. Окислительно-восстановительная зональность. I — микрозональность (почва); II — макрозональность (вся зона гипергенеза); III — мезозональность (ландшафт) 1 — водоносные горизонты; 2 — окислительная обстановка (O2, Fe3+); 3 — восстановитель­ная обстановка (H2S, FeS×nH2O); 4 — корка соли; 5 — пленка зеленых водорослей; 6 — нефть; 7 — уголь; 8 — газ. А.И. Перельман, 1972.