|
|
|
Hidrostructuri in formatiuni sedimentare
Rocile sedimentare ofera o diversitate remarcabila pentru conditiile de dezvoltare ale acviferelor determinata de:
-tipurile de roci sedimentare in care se pot forma acvifere
complexitatea stratigrafica si strucurala a rocilor sedimentare
Tipuri de roci sedimentare:
-epiclastice/detritice
-argiloase
-carbonatice
Rocile epiclastice sunt reprezentate de roci psefitice (ortoconglomerate, ortobrecii), roci psamitice(gresii cuartoase, gresii arcoziene , gresii litice, greywacke) si aleuritice (loess).Rocilor epiclastice li se asociaza de obicei piroclastitele datorita simlitudinilor structurale si texturale.
Rocile psefitice impreuna cu cele carbonatice( calcare, dolomite) constituie componenta permeabila a hidrostruciturlor, unde apa este stocata sau circula sub actiunea potentialului gravitational.
Rocile argiloase reprezentate prin argile reziduale sau argile sedimentare(oligomictice, polimictice) constituie componenta impermeabila a hidrostructurilor care "separa" acviferele.
Marnele sunt roci intermediare intre argile si calcare, mai apropriate de argile sau de calcare in functie de cantitatea de calcit continuta.
Complexitatea stratigrafica si structurala
Complexitatea stratigrafica a depozitelor sedimentare conditioneaza continuitatea dezvoltarii acviferelor prin:
-variatiile litologice pe orizontala ale unui interval stratigrafic
-efilarea unui interval stratigrafic
Ambele situatii conduc la discontinuitati in dezvoltarea acviferelor.
Prezenta unui acvifer intr-un interval stratigrafic este conditionata de constitutia lui litologica si nu de varsta formatiunilor.
Trecerea , in cadrul aceluiasi interval stratigrafic de la roci permeabile la roci impermeabile sau efilarea depozitelor permeabile conduce la discontinuitati ale acviferelor si in consecinta la dificultati de explorare a resurselor de ape subterane.
Resursele acviferelor , cuantificate prin transmisivitate sunt proportionale cu grosimea acestora in conditiile constantei conductivitatii hidraulice. Variatia grosimii poate fi determinata de:
-distanta de la limita bazinului de sedimentare
-morfologia suprafetei pe care este depusa formatiunea acvifera
-eroziunea diferentiala a formatiunilor acvifere dupa depunere
Complexitatea structurala a rocilor sedimentare este data de amplitudinea deformarilor plicative si deplasarilor precum si tipul de falii care le afecteaza continuitatea.
Deformarea si deplasarea rocilor sedimentare sub efectul eforturilor tectonice la care sunt expuse conduc la formarea unor acvifere sub presiune in axul structurilor sinclinale.
Plasarea acviferelor la adancimi mari sub efectul deplsarilor produse de stressful tectonic poate conduce la:
-incalzirea apei sub efectul gradientului geotermic si transformarea acviferelor in acvifere geotermale;
-cresterea mineralizatiei apei peste limitele admise pentru alimentarea cu apa potabila , prin plasarea acviferului in zona schimbului lent de ape sau a apelor stagnante;
-reducerea eficientei exploatarii apelor subterane prin cresterea consumurilor materiale si energetice de intretinere.
Deplasarea terenurilor acvifere spre suprafata si deformarile plicative pot conduce la crearea de aflorimente in care formatiunile permeabile intercalate cu cele impermeabile devin zone de alimentare/poluare ale acviferelor de adancime: carstice sa detritice.
Prezenta faliilor cu un comportament hidrogeologic foarte variat(etanse sau conductoare), afecteaza continuitatea structurala si hidrodinamica a hidrostructurilor.
Comportamentul hidrogeologic al faliilor este determinat de amplitudinea deplasarilor de-a lungul planului de rupere precum si de litologia formatiunilor afectate de falii.
Amplitudini ale deplasarilor de-a lungul faliilor mai mari decat grosimea stratului permeabil si impermeabilizarea zonei de falie datorita prezentei materialului argilos , conduce la discontinuitati majore in dezvoltarea acviferelor
Daca
planul faliei este permeabil si
saritura faliei este mai mica decat
grosimea depozitelor permeabile, discontinuitatea litologica nu afecteaza continuitatea hidrodinamica a acviferelor reflectata in continuitatea
profilului piezometric.
Faliile permeabile pot fi cai de acces
ale gazelor ( dioxid de carbon/ hidrogen sulfurat) care conduc la aparitia
apelor cu cotinut ridicat de gaze.
Accesul gazelor pe falii se poate face de la mari adancimi si aceasta este cea mai frecventa modalitate de formare a apelor minerale carbogazoase.
Acvifere in roci sedimentare epiclastice:
Trecerea de la depozitele detritice/epiclastice neconsolidate la depozitele coerente care sunt rocile epiclastice se face prin transformari postdepozitionale complexe controlate de procese mecanice (compactizare) si chimice( autigeneza, dizolvare).
Aceste procese afecteaza conductivitatea hidraulica a sedimentelor epiclastice si resursele acviferelor acumulate in rocile sedimentare detritice(psefitice, psamitice sau aleuritice).
Compactizarea sedimentelor clastice este determinate de ingroparea acestora sub sedimente noi si pana la adancimi de 1000-1500m este pur mecanica, efectul fiind o reducere a porozitatii primare. Efectele compactizarii sunt mai mari pentru sedimentele grosiere si bine sortate decat pentru cele fine. Compactizarea unui sediment detritic slab sortat care contine alaturi de fractiunea grosiera si o fractiune pelitica conduce la litificare prin rolul de liant pe care-l au mineralele argiloase. Porozitatea primara se reduce substantial si rocile formate sunt semipermeabile sau impermeabile.
Cresterea adancimii de ingropare la peste 1500m are ca efect scadereain continuare a porozitatii primare datorita cresterii temperaturii poate declansa reactii chimice de solubilizare , cimentare sau substitutie.
Conductivitatea hidraulica a rocilor detritice depinde de:
-permeabilitatea primara ( granulatie, grad de sortare , forma granulelor);
-gradul de cimentare al golurilor de silice.calcit, oxizi de fier;
-dizolvarea cimentului original depus in timpul diagenezei;
-permeabilitatea secundara care creste prin cresterea gradului de fracturaredatorita:
decomprimarii rezultate din reducerea presiunii prin eroziunea formatiunilor acoperitoare (se produce pe la 100m adancime de la suprafata topografica)
activitatii tectonice de tensiune sau compresiune care produce cute sau falii
Acviferele din rocile sedimentare detritice au un potential acvifer mediu , o continuitate hidrodinamica semnificativa si o variabilitate parametrica relativ reduse , in comparative cu cele din rocile sedimentare carbonatice. Plasate la adancimi mai mari decat acviferele din sedimentele neconsolidate , aceste acvifere sunt mai putin vulnerabile la poluare fiind de cele mai multe ori captive sub presiune.
Exploatarea acestor acvifere se face prin foraje hidrogeologice care le deschid pe toata grosimea sau numai la partea superioara .La acelasi debit pompat (Q) si aceeasi grosime deschisa, forajul perfect dupa gradul de deschidere produce o denivelare mai mica in acvifer si are o eficienta economica mai buna( consumul de I energie necesar pomparii este mai mic) decat ce imperfect. Acvifere in roci carbonatice Rocile sedimentare carbonatice constituite din depozite poligene de o mare complexitate texturala si structurala , ocupa mai mult de 10% din ariile in care afloreaza depozitele sedimentare si se intalnesc in depozite de varste foarte variate. Rocile carbonatice se prezinta in compozitii mineralogice si chimice simple , determinate de tendinta de asociere in agregate monominerale a calcitului si dolomitului: calcare si dolomite.
Calcarele si dolomitele sunt gazda unor acvifere ci dezvoltare regionala si resurse de ape subterane remarcabile.
Circulatia apei subterane in acviferele carbonatice se face prin spatiile datorate:
Porozitatii primare, mica la rocile carbonatice de precipitatie chimica (calcare fin granulare, calcare alochemice-oolitice, peletale) si semnificativa la cele clastice (rudite calcaroase, arenite calcaroase);
Porozitatii secundare rezultata prin largirea fisurilor datorita solubilizarii calcarului si dolomitului de apa cu aciditate medie
Planelor de stratificatie a caror permeabilitate poate fi crescuta simtitor prin dizolvarea calcitului si dolomitului .
La o aciditate medie, apa poate dizolva rocile carbonatice pana atinge o saturare in calcit si dolomit de 99%.
Rata de dizolvare descreste linear cu cresterea concentratiei pana la valori ale saturatiei de 65% si 95% dupa care se reduce rapid la zero
Mecanismul de dizolvare favorizeaza largirea fisurilor cu deschidere mare in raport cu cele de deschidere mica. S-a demonstrat experimental ca dezvoltarea sistemelor de drenaj in acviferele carbonatice se face de la zonele de alimentare ale acviferului spre cele de descarcare . In primul stadiu, in vecinatatea zonelor de alimentare toate fisurile sunt largite prin dizolvarea produsa de apa care se infiltreaza. O data cu inaintarea apei spre zonele de drenaj se reduce numarul fisurilor care sunt largite prin dizolvare , ajungandu-se ca in zona de descarcare sa ramana in unele situatii doar un canal de evacuare .
Din punct de vedere chimic apa din acviferele carbonatice este de doua tipuri:
Apa saturata cu calcit/dolomit , motiv pentru care se deplaseaza lent prin fisuri cu conductivitate hidraulica redusa.
Apa nesaturata cu calcit/dolomit care se deplaseaza mai repede deoarece prin dizolvare largeste deschiderea fisurilor si le creste astfel conductivitatea hidraulica.
Infiltrarea apei in rocile carbonatice se face si prin talvegul cursurilor de apa de suprafata care traverseaza masive de roci carbonatice. In regiunile carstice este frecventa disparitia cursurilor de apa in subteran , pe sisteme de fisuri , sau aparitia lor pe anumite tronsoane.
Un sistem carstic este definit prin nivelul de baza care reprezinta cota minima a emergentelor. Nivelul de baza regional al unui sistem carstic este de obicei cursul de suprafata care dreneaza toate emergentele din bazinul hidrografic in care este plasat sistemul carstic.Cota nivelului piezometric in sistemul carstic este mai mare decat cota nivelului de baza dar gradientii hidraulici sunt de regula foarte mici( nivelul piezometric este practice orizontal ) datorita conductivitatilor hidraulice foarte mari.
Circulatia apelor din zonele de alimentare spre nivelul de baza in prezenta sistemelor de fisuri si a apelor nesaturate in calcite/dolomite conduce la formarea pesterilor, goluri subterane specifice sistemelor carstice. Acestea se formeaza:
Deasupra nivelului piezometric;
In imediata vecinatate a nivelului piezometric;
Sub nivelul piezometric
Morfologia golurilor carstice este determinata de geometria planelor de stratificatie si a sistemelor de fisuri care afecteaza Rocile carbonatice . Pozitia golurilor carstice fata de nivelul piezometric la un moment dat este conditionata de modificarea in timp a nivelului de baza al sistemului carstic.
Caracteristicile acviferelor in rocile carbonatate sunt foarte variate conturandu-se trei modele conceptuale diferentiate dupa caracteristicile curgerii apelor subterane:
Acvifere carbonatice difuze
Dolomitele si calcarele argiloase sunt cele care favorizeaza o curgere "difuza" a apelor subterane , ele fiind mai putin solubile decat calcarele. Din acest motiv sistemul de drenaj este alcatuit din fisuri cu deschidere mici cu distributie omogena si izotropa . Golurile carstice , daca sunt prezente , sunt de dimensiuni mici si izolate.
Alimentarea acviferelor se face lent , preponderent prin infiltrare pe fisurile orientate vertical.
Curgerea apelor subterane nu este localizata pe cai preferentiale de curgere , ea fiind directionata de relatia spatiala dintre zonele de alimentare si cele de drenaj.
Nivelul piezometric in astfel de acvifere este bine definit ( cu o foarte buna continuitate) si are cote mult mai mari decat al nivelului de baza al sistemului carstic, datorita conductivitatii hidraulice reduse.
Descarcarea acviferelor se face prin numeroase izvoare cu debit redus si variabilitate mica, sau emergente difuze.
Datorita caracterului omogen al acestor acvifere , hidrogeologice au productivitati similare , indifferent de locatia in care sunt executate .
