Грунтовые воды. Проникновение атмосферных осадков вглубь земной коры продолжается до тех пор, пока они не достигнут поверхности первого сплошного водоупорного пласта. Скапливаясь у его кровли, вода начинает перемешаться в горизонтальном направлении, постепенно заполняя пустоты в горных породах. Так образуются водоносные горизонты.
Водоносными горизонтами называют слои водонепроницаемых пород, пустоты (трещины, поры) которых заполнены гравитационной водой.
Та часть водоносного горизонта, где он насыщается водой, называется областью питания; место, где подземные воды выходят в виде источников или родников, — областью разгрузки или дренирования (от франц. «дренаж» — сток); а расположенная между ними часть водоносного горизонта, где движутся подземные воды, — областью транзита (или областью напора в случае напорных вод).
Химический состав подземных вод
Формирование химического состава подземных вод связано с их происхождением, взаимодействием с различными горными породами, в которых они находятся, а также со степенью водообмена. Подземные воды практически никогда не бывают дистиллированными и всегда содержат то или иное количество растворенных компонентов.
Суммарное содержание растворенных веществ называется общей минерализацией и выражается в г/л или мг/л. Наиболее простая классификация подземных вод по общей минерализации предложена , который выделил четыре группы подземных вод: пресные (до 1 г/л); солоноватые (от 1 до 10 г/л); соленые (от 10 до 50 г/л); рассолы (более 50 г/л). Основной химический состав подземных вод определяется содержанием в них анионов НСО31-, SO42-, Cl1- и катионов Са2+, Mg2+, Na1+. От соотношения указанных компонентов зависят основные свойства подземных вод — щелочность, жесткость, соленость.
По преобладающим анионам выделяются гидрохимические типы подземных вод, главными из которых являются:
• гидро карбонатные;
• сульфатные;
• хлоридные воды, а также ряд промежуточных типов — гидро-карбонатно-сульфатные, сульфатно-хлоридные и др. (табл. 1).
Таблица 1. - Деление надземных вод по общей минерализации и гидрохимическим типам
Характеристика вод | Общая минерализация, г/л | Гидрохимические типы | По надскому |
По | |||
Ультрапресные Пресные С относительно повышенной минерализацией | 0.2 0,2-0,5 0,5-1,0 | Гидрокарбонатные Гидрокарбонатные Гидрокарбонатные, Гидрокарбонатно-сульфатные | Пресные |
Солоноватые (слабо - минерализованные ) Соленые (средней минерализации) | 1-3 3-10 | Сульфатно-хлоридные Сульфатно-хлоридные | Солоноватые |
Повышенной солености (сильноменерализованные) | 10-35 | Хлоридно-сульфатные и преимущественно хлоридные | Соленые |
Переходные к рассолам | 35-50 | Хлоридные | |
Рассолы | 50-400 | Хлоридные | Рассолы |
По содержанию катионов воды каждого типа могут быть кальциевыми, натриевыми, магниевыми или иметь более сложный смешанный состав.
Помимо основных катионов н анионов, в глубокозалегающих водоносных горизонтах с высокой степенью минерализации часто содержатся и многие другие компоненты — бром, йод, стронций, литий, радиоактивные элементы, сероводород, углекислый газ. Особенно большое количество бора, брома и йода характерно для вод нефтяных и газовых месторождений, откуда они могут извлекаться в промышленном масштабе.
Минеральные воды имеют особое значение, так как обладают биологически активными свойствами, оказывают физиологическое воздействие па организм человека и используются в лечебных целях. Наибольшее распространение они получили в пределах молодых горных сооружений (Кавказ, Карпаты, Копетдаг, Памир и др.) и в районах современного вулканизма.
По температуре минеральные воды делят па холодные (до 20 °С), теплые (от 20 до 37 °С), горячие (от 37 до 42 °С) и очень горячие (гипотермальные — более 42°С). В зависимости от состава, свойств и лечебного значения среди них различают углекислые, сероводородные и радиоактивные минеральные воды.
Геологическая деятельность подземных вод
Находясь в земной коре в непрерывном движении, подземные воды производят геологическую работу, заключающуюся в разрушении горных пород, переносе продуктов разрушения и образовании определенных типов отложений.
Первостепенную роль в геологической работе подземных вод играют разрушительные процессы, выражающиеся в их химическом и механическом воздействии на горные породы. Основным результатом разрушительном деятельности является образование карста и оползней.
Карстовые процессы. Под карстом понимаются процессы растворения и выщелачивания подземными (и поверхностными) водами растворимых трещиноватых горных пород, приводящие к образованию специфических форм рельефа на поверхности Земли и в глубине. Слово «карст» происходит от названия известкового плато на Адриатическом побережье вблизи Триеста, где подобные процессы широко развиты и детально изучены.
Карры представляют собой совокупность небольших углублений (глубиной от нескольких сантиметров, редко до 1-2 м) на поверхности горных пород, напоминающих по форме борозды, шрамы, канавки, щели.
Понорами называют глубокие наклонные или вертикальные отверстия щелеобразной и колодцеобразиой формы, по которым поверхностная вода отводится в глубину массива. Такие водопоглощающие отверстия обычно развиваются на пересечении трещин и могут рассматриваться как проявление следующей за каррообразованием стадии карстового процесса.
Карстовые воронки — наиболее распространенные поверхностные карстовые формы. Это конусообразные и чашеобразные углубления с крутыми или пологими склонами. Диаметр их обычно изменяется от 1 до 5 м, глубина редко превышает 15-20 м. Они встречаются как в горных, так и в равнинных районах и образуются либо вследствие поверхностного выщелачивания и размыва растворимых пород метеорными водами, либо путем обрушения сводов подземных карстовых полостей (провальные воронки). На дне воронок нередко наблюдаются водопоглощающие поноры.
Карстовые котловины и полья (от славяиск. «полье» — поле) представляют собой наиболее крупные карстовые формы и встречаются в основном в горных областях. Эго обширные (до сотен квадратных километров) замкнутые понижения на поверхности растворимых пород, имеющие выровненное дно и крутые склоны высотой в десятки, а иногда п сотни метров. На дне котловин могут развиваться карстовые воронки.
Карстовые колодцы, шахты, пропасти являются вертикальными или наклонными отверстиями значительной (до 1 км) глубины, нередко непосредственно связанными с подземными формами. Их образование обусловлено дальнейшим расширением и углублением трещин и понор в массивах карстующихся пород.
Значение подземных вод. Значение подземных вод в жизни человечества и решении целого ряда важных народно-хозяйственных задач трудно переоценить.
Прежде всего, подземные воды являются ценнейшими полезными ископаемыми, и обеспечение пресной водой населения, промышленности и сельского хозяйства считается одной из главнейших проблем мирового масштаба.
Минерализованные и термальные подземные воды имеют бальнеологическое значение и играют важную роль в развитии курортного дела. Высокотермальные подземные воды используются как источники тепловой энергии при обогреве теплиц, жилых помещений, а также на геотермальных электростанциях.
Дарованные нам природой запасы подземных вод не безграничны и должны оберегаться от загрязнения и нерационального использования. Поэтому задача их охраны занимает одно из ведущих мест в общепланетарной проблеме охраны природной среды.
8.2. ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫХ ГОРНЫХ ПОРОДАХ
Образование грунтового льда связано с процессами сезонного промерзания и оттаивания верхнего слоя почв и грунтов. Закономерности промерзания и оттаивания определяются целым рядом факторов, включающим в себя температурный режим, величину снежного покрова, состав пород и их влажность.
Наибольшие глубины промерзания наблюдаются в северных областях. Приповерхностный слой периодического промерзания и оттаивания носит название деятельного слоя.
Ниже деятельного слоя па обширных пространствах Сибири и Северной Америки развиты многолетнемерзлые горные породы (ММП), не оттаивающие в летний период. Эта мерзлота образовалась в иных, чем сегодня, значительно более суровых климатических условиях четвертичного периода. Об этом, в частности, свидетельствует присутствиев подобных толщах сохранившихся останков древних млекопитающих. Зона развития ММП носит название мерзлой зоны литосферы, или криолитозоны.
В свою очередь наука, изучающая криолитозону и связанные с ней процессы, называется мерзлотоведением, или геокриологией.
Являясь относительно молодой областью знаний, геокриология получила широкое, развитие начиная со второй половины XX в. в связи с интенсивным освоением труднодоступных северных территорий.
Площадь распространения ММП. Она составляет около 25 % всей суши земного шара и более 50 % площади России. Вечная мерзлота наиболее широко распространена на территории Западной и Восточной Сибири, на Аляске, в Канаде и на островах Северного Ледовитого океана. При этом южная граница криолитозоны проходит там, где горные породы имеют нулевую температуру на подошве слоя годовых колебаний.
Геологический разрез вечной мерзлоты. Разрез содержит ряд элементов (рис. 10.30). Деятельный слой включает почвы, а часто и подстилающие их рыхлые отложения. Содержащаяся в этом слое вода, замерзающая зимой и оттаивающая летом, носит название надмерзлотной.
Инъекционные льды возникают при замерзании подземных вод, внедряющихся под напором в толщу мерзлых пород. И наконец, конституционный лед образуется в результате промерзания влажных дисперсных пород.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 |
