Тема: Геологическая деятельность подземных вод

Тема: Геологическая деятельность подземных вод

Классификация подземных вод по происхождению

Вспомним рисунок «Круговорот воды в природе». На нем мы уже указали почти все генетические типы подземных вод. Это:

1.  Погребенные (или остаточные) воды – захороненные в процессе осадконакопления в водоемах.

2.  Инфильтрационные воды – атмосферные воды, просочившиеся с поверхности земли.

3.  Конденсационные воды – образуются при конденсации водяных паров в трещинах и порах горных пород.

4.  Ювенильные воды – поступившие в верхнюю часть земной коры при магматических процессах.

Инфильтрационные и конденсационные воды называют вадозными.

Классификация подземных вод по степени связи с горными породами

Конституционная вода – входит в состав минералов в виде ионов ОН - и Н+. Из минералов она может быть извлечена только при больших температурах и давлении. Например, минерал мусковит KАl2[OH]2(AlSi3O10), вода входит в состав биотита, амфиболов и др.

Кристаллизационная вода – входит в состав минералов в виде Н2О. Например, гипс CaSO4*2H2O, лимонит. Уходит из минералов при незначительном нагревании (100-1200).

Гигроскопическая вода – находится в породах в виде пара, образующего тончайшую пленку на поверхности пор и трещин.

Пленочная вода – образует тонкие водяные пленки по трещинам и порам в горных породах. Может свободно передвигаться.

Капиллярная вода – содержится в тончайших трещинах-капиллярах в горных породах. Перемещается только под действием сил поверхностного натяжения (вверх).

Гравитационная вода – образуется при полном насыщении пустотного пространства водой, может передвигаться вниз под действием своего веса.

В твердом состоянии – лед в зоне многолетней мерзлоты.

Классификация подземных вод по температуре и химическому составу

По химическому составу:

Пресные – сухой остаток (при полном выпаривании) 0,01-1,0 г/ л;

Солоноватые – 1-10 г/л;

Соленые – 10-50 г/л;

Рассолы – более 50 г/л.

Соленость, жесткость и щелочность подземных вод определяет содержание в них HCO3-, SO42-, Cl-, Na+, Ca2+, Mg2+. Могут присутствовать и другие компоненты. Минерализация вод изменяется по вертикали (с глубиной) и по горизонтали (зависит от климатических условий местности).

Минеральные источники – содержащие сероводород, серу, радиоактивные элементы (радон) и другие.

По температуре:

Холодные при температуре до 20oС;

Теплые при 20-37oС;

Термальные при 37-42oС;

Горячие выше 42oС.

Классификация подземных вод по залеганию в горных породах

Уровень грунтовых вод – верхняя поверхность грунтовых вод. Может колебаться. Как правило уровень грунтовых вод повторяет очертания рельефа

Породы и пласты пород, пропускающие воду – водопроницаемые, не пропускающие – водоупорные.

Зона аэрации – толща горных пород, расположенных выше уровня грунтовых вод.

Верховодка – формируется в зоне аэрации. Вода в результате инфильтрации временно накапливается на небольших водоупорных горизонтах, залегающих среди водопроницаемых выше уровня грунтовых вод. Крайне непостоянное содержание воды.

Грунтовые воды – залегающие ниже уровня грунтовых вод на первом выдержанном по простиранию водоупорном горизонте.

Межпластовые воды – воды, залегающие в водопроницаемом горизонте, ограниченном снизу и сверху водоупорными горизонтами.

Межпластовые безнапорные (без давления, в зоне аэрации).

Межпластовые напорные (под давлением, ниже уровня грунтовых вод).

 

Область питания подземных вод – зона аэрации.

Область разгрузки (дренажа) – выход на поверхность земли водоносного горизонта. Различают нисходящие источники (связаны с безнапорными горизонтами – верховодка, грунтовые воды, межпластовые безнапорные горизонты) и восходящие (связаны с напорными горизонтами).

Пласт, обладающий способностью накапливать подземные воды, называют коллектором.

Различают коллектора следующих типов:

-  поровые;

-  трещинные,

-  трещинно-поровые;

-  карстовые.

В случае выхода на поверхность земли источников, часто образуются своеобразные отложения, которые названы известковым туфом (или травертином). Состоят из кальцита (СаСО3), характеризуются высокой пористостью. Могут образовывать постройки в виде чаш или площадные образования. В районах вулканической деятельности, где выходят минерализованные источники – самородная сера, гейзерит (SiO2).

Разрушительная деятельность подземных вод

С деятельностью подземных вод связаны процессы образования карста, оползней и суффозии.

Суффозия – выражается в растворении и выносе растворенных и мелких минеральных частиц подземными водами. Для проявления суффозии необходимы условия – наличие рыхлой толщи, наклонное положение водоупора. В классическом виде суффозионные процессы проявлены в районе Лагерного Сада г. Томска.

 

В результате суффозии формируются суффозионные ниши, суффозионные провалы, суффозионные воронки, суффозионные цирки.

Суффозионные процессы часто обуславливают сползание значительных блоков рыхлых отложений – оползни. Но оползни могут проявляться и самостоятельно.

Оползень – отрыв земляных масс и слоистых горных пород и перемещение их по склону под действием силы тяжести.

Причины оползней:

-  потеря упора у основания склона;

-  изменение физического состояния при их увлажнении, выветривании и т. д.;

-  нагрузка искусственных сооружений.

 

В результате оползней формируются оползневые террасы, оползневые тела, а материал, оползневых процессов получил название деляпсий.

Проявление суффозии в карбонатных, сульфатных и хлоридных породах получил название карст. Наиболее широко карстовые процессы проявлены в карбонатных породах (известняках, доломитах, мергелях). Повторяю, что это процесс растворения (выщелачивания) и выноса вещества подземными водами.

В результате карстовых процессов происходит растворение пород и формирование своеобразных форм рельефа.

Карст может быть поверхностным и подземным.

Формы поверхностного карста:

-  карры – небольшие углубления в виде рытвин и борозд глубиной до 1-2 м на поверхности карбонатных отложений;

-  поноры – вертикальные или наклонные отверстия небольшого диаметра и глубины;

-  карстовые воронки;

-  карстовые котловины;

-  полья – объединение нескольких карстовых котловин;

-  карстовые колодцы и пропасти – крупные провалы глубиной до 1000 м и более.

Формы подземного карста:

-  пещеры.

Пещеры часто бывают многоярусными (многоэтажными). Причём пещерный ярус четко соотносится с террасовым комплексом реки и отражает положение уровня грунтовых вод при предшествующих эрозионных циклах развития реки.

В пещерах формируется комплекс минеральных новообразований. В результате просачивания подземных вод сверху с потолка пещеры начинают расти сталактиты. Под сталактитами с пола пещеры начинают формироваться сталагмиты. При их срастании образуются столбообразные сталагнаты. Нередко все эти образования бывают очень причудливой формы.

Нередко встречаются обвальные образования и пещерный аллювий.

Сталагмиты. Пещера Женевская, Красноярский край.
«Молочная река». Пещера Женевская, Красноярский край.