Все воды, находящиеся в порах и трещинах горных пород ниже поверхности Земли, относятся к подземным водам. Часть этих вод свободно перемещается в верхней части земной коры под действием гравитационных сил, а другая часть находится в очень тонких порах, удерживаясь силами поверхностного натяжения. Подземные воды не могут существовать без обмена с водой поверхностной и активно участвуют в круговороте воды в природе. Все, что связано с подземной водной оболочкой, включая теоретические и, особенно, прикладные аспекты, изучает наука гидрогеология. В наше время непрерывно усиливающегося техногенного пресса на природную среду пресная вода стала важнейшим полезным ископаемым.

Структура и свойства воды определяется строением ее молекулы – Н2О в виде тетраэдра, в центре которого находится атом кислорода. На концах одного из ребер тетраэдра расположены два положительных заряда ядер атомов водорода, что составляет гидроль или элементарную дополнительную структурную единицу воды. Гидроли могут объединяться между собой. Так, для льда устойчивой структурой будет тетраэдр, состоящий из гидролей. Гексагональная решетка льда, состоящая из связанных между собой тетраэдров очень рыхлая, поэтому увеличение температуры приводит к нарушению и так непрочных связей решетки и некоторые гидроли как бы «падают» внутрь решетки, которая разрушается на отдельные массивы и, наконец, превращается в пресную воду, обладающую наибольшей плотностью при Т= +4°С.

1. Виды воды в горных породах

Вода в горных породах содержится в нескольких различных видах.

1. Кристаллизационная вода находится в составе кристаллической решетки некоторых минералов, например, в гипсе – CaSO4*2h3O (~21% воды по массе), мирабилите Na2SO4*10h3O (~56% воды по массе). Если эти минералы нагревать, то вода высвобождается из кристаллической решетки. Так, гипс потеряет одну молекулу воды при +107°С, а вторую – при +170°С, после чего он превращается в ангидрит – CaSO4.

2. Вода в твердом виде встречается в многолетнемерзлых породах в виде кристаллов и прожилков льда. Также лед образуется и при сезонном промерзании воды, содержащейся в горных породах.

3. Вода в виде пара содержится в воздухе, который находится в порах горной породы.

4. Прочносвязанная вода располагается в виде молекулярной прерывистой пленки на поверхности мельчайших частиц таких пород, как глины и суглинки. Эта пленка удерживается силами молекулярного сцепления и не может стечь с поверхности частицы.

5. Рыхлосвязанная вода представляет собой более толстую пленку из нескольких слоев молекул воды на частицы породы. Эта вода обладает способностью перемещаться от более толстой пленке к менее толстой.

6. Капельно-жидкая (гравитационная) вода уже обладает способностью свободно перемещаться в горной породе по трещинам и порам под действием силы тяжести, начиная с верхнего почвенного слоя.

7. Капиллярная вода, как следует из названия, находится в тончайших капиллярных (лат. капилярис – волосяной) трубочках или порах, в которых удерживается силами поверхностного натяжения с образованием менисков. Капиллярная вода обычно располагается выше уровня грунтовых вод и при этом она может подниматься подтягиваясь вверх от этого уровня на 1,5 – 3 м. Капиллярная кайма, будучи связана с уровнем грунтовых вод, колеблется вместе с ним.

Выше уровня грунтовых вод может располагаться еще одна неширокая кайма капилярно-подвешенной воды, удерживаемой в тонких порах почвы и подпочвенных горизонтов суглинков и глин.

Подземные воды распределяются в верхней части земной коры вполне закономерно. Самая верхняя часть земной коры, вблизи поверхности, называют зоной аэрации, т.к. она связана с атмосферой и с почвенным покровом. Ниже нее залегает зона полного насыщения, где вода распространена преимущественно в жидком виде, тогда как в зоне аэрации она может быть и парообразной. Если температуры отрицательны, то вода в этих двух зонах может присутствовать и в виде льда.

Таким образом, зона аэрации представляет собой как бы переходный буферный слой между атмосферой и гидросферой. В зоне полного насыщения все поры заполнены капельно-жидкой водой и тогда образуется водоносный горизонт.

Однако горные породы в различной степени проницаемы для воды, что зависит от ряда факторов. Следует подчеркнуть, что пористость и проницаемость не одно и тоже.

Горные породы подразделяются на:

1. Водопроницаемые – песок, гравий, галечники, конгломераты, трещиноватые песчаники, доломиты, закарстованные известняки и др. и это несмотря на то, что галечники, прекрасно проницаемые для воды, имеют пористость всего 20%. Пески обладают пористостью в 30-35%.

2. К слабопроницаемым породам относятся супеси, легкие суглинки, лёссы.

3. Водоупорными считаются всевозможные глины, тяжелые суглинки, плотные сцементированные породы (табл.1).

Таблица 1

Прочность и проницаемость горных пород

Горные породы

Пористость %

Проницаемость

Гравий и галечник

Песок

Глина

Морская морена

Конгломераты

Песчаники

Известняки

Вулканические породы

Граниты монолитные

Граниты трещинноватые

25-40

30-50

35-80

10-20

10-30

20-30

0-50

0-5

5-10

Очень хорошая

Хорошая

Очень плохая

Средняя

Хорошая

Средняя

Плохая-отличная

Очень плохая

Плохая

Глины имеют пористость в 50-60%. Все дело в том, что поры в глинах очень тонкие (субкапиллярные) и вода через них не может проникнуть, т.к. задерживается силами поверхностного напряжения. Водопроницаемость зависит не от количества пор, а от размера и формы слагающих породу зерен и от плотности их сложения.

Способность горных пород накапливать и удерживать в себе воду называется влагоемкостью. Под полной влагоемкостью понимают такое состояние породы, в которой все виды пор заполнены водой. Максимальная молекулярная влагоемкость – это то количество воды, которое остается в горной породе после того, как стечет вся капельно-жидкая гравитационная вода. Оставшаяся вода удерживается в порах силами молекулярного сцепления и поверхностного натяжения. Разница между полной влагоемкостью и максимальной молекулярной влагоемкостью называется водоотдачей, а удельной водоотдачей – количество воды, получаемой из 1 м3 горной породы.

Классифицировать подземные воды можно по разным признакам – по условиям залегания, по происхождению, по химическому составу.

Типы подземных вод по условиям залегания. Выделяются воды безнапорные, подразделяющиеся на верховодку, грунтовые и межпластовые, а также напорные или артезианские.

Верховодка – это временное скопление воды в близповерхностном слое в пределах зоны аэрации, располагающееся в водоносных отложениях, лежащих на линзовидном, выклинивающемся водоупоре. Как правило, верховодка появляется весной, когда тают снега или в дождливое время, но потом она может исчезнуть. Поэтому колодцы, выкопанные до верховодки, летом пересыхают.

Временными водоупорами могут быть любые выклинивающиеся линзовидные пласты глин и тяжелых суглинков, располагающиеся в толще водоносных аллювиальных или флювиогляциальных отложений.

Грунтовые воды представляют собой первый сверху постоянный водоносный горизонт, располагающийся на первом же протяженном водоупорном слое. Питаются грунтовые воды из области водосбора в пределах водоносного горизонта. Грунтовые воды могут быть связаны с любыми породами как рыхлыми, так и твердыми, но трещиноватыми.

Поверхность грунтовых вод называется зеркалом, а мощность водосодержащего слоя оценивается вертикалью от зеркала до кровли водоупорного горизонта и она не остается постоянной, а меняется из-за неровностей рельефа, положения уровня разгрузки, количества атмосферных осадков, изгиба кровли водоупорного слоя. Выше зеркала грунтовых вод образуется кайма капиллярно подтянутой воды.

2. Движение и режим грунтовых вод

Зеркало грунтовых вод ведет себя в зависимости от рельефа повышаясь на водоразделах и понижаясь к рекам, оврагам и другим местам дренирования (фр. дренаж – сток). Естественно, что вода в водоносном слое под действием силы тяжести находится в непрерывном движении и стремится достичь наиболее низкого места в рельефе, например, уреза воды в реке, тальвега дна оврага. Именно там, в области разгрузки подземных вод, образуются родники. Вода в водоносном слое перемещается в зависимости от пористости пород, характера соприкосновения частиц, формы и размеров пор, уклона водоносного слоя. Обычно в песках скорость движения воды при небольших уклонах составляет от 0,5 до 2-3 м/сутки. Но если уклон большой и поры велики, то скорость может достигать первых десятков м/сутки.

В зависимости от количества атмосферных осадков объем грунтовых вод может изменяться и летом дебит (фр. дебит – расход) источников падает, а в сильные засухи родники даже пересыхают. Зеркало грунтовых вод особенно сильно может понижаться в связи с забором воды для промышленных нужд. Вокруг скважин, откачивающих воду, уровень грунтовых вод постепенно понижается и образуется депрессионная воронка.

Межпластовые безнапорные подземные воды приурочены к водоносным слоям, располагающимся между двумя водоупорными слоями. Иногда таких водоносных пластов может быть несколько. Если водоносный горизонт обладает большой мощностью и выше его зеркала находится озеро, пруд или река, то направление течения воды в водоносном горизонте будет проходить по изогнутым линиям, стремящимся к реке.

Напорные или артезианские межпластовые воды образуются в том случае, если водоносный горизонт, зажатый между двумя водоупорными, приурочен либо к пологой синклинали или мульде, или к моноклинали, или еще к каким-нибудь структурам, в которых возможно образование напорного градиента.

Напорный или гидравлический градиент:

I = h / l

Где h – превышение одной точки зеркала грунтовых вод над другой, а l – расстояние между ними. Напорные воды обладают способностью самоизливаться и фонтанировать, т.к. находятся под гидростатическим давлением.

Впервые такие фонтаны воды были получены во Франции в провинции Артезия, поэтому они и стали называться артезианскими. Каждый артезианский бассейн включает в себя области: питания, напора и разгрузки. Первая область представляет собой выход на поверхность водоносного слоя, на которую выпадают все атмосферные осадки, питающие этот водоносный горизонт. Область напора заключена между двумя водоупорами – водоупорной кровлей и водоупорным ложем, а там, где водоносный слой появляется на поверхности, или вскрывается скважинами, но ниже области питания, называется областью разгрузки. Нередко в артезианских бассейнах развито сразу несколько водоносных напорных горизонта, что особенно характерно для артезианских бассейнов в межгорных впадинах, где глубины водоносных горизонтов могут превышать 1000-1500 м.

В платформенных областях, где артезианские бассейны большие, верхние водоносные горизонты до глубин в 200-5—м содержат преимущественно пресные воды, а ниже воды обладают уже высокой минерализацией.

В центре Европейской части России находится Московский артезианский бассейн, располагающийся в пологой чашеобразной впадине – Московской синеклизе. Водоносные горизонты связаны с трещиноватыми каменноугольными и девонскими известняками, а водоупорами служат прослои глин. Области питания располагаются на крыльях синеклизы. В девонских карбонатных отложениях на глубинах от 400 до 600 м развиты минеральные воды с минерализацией 2,4-4,5 г/л. Это всем хорошо известная московская минеральная вода. В Московском артезианском бассейне сосредоточены большие запасы пресных и промышленных вод. На всю территорию России составлены карты распространения артезианских бассейнов и подсчитаны запасы в них воды, как пресной, так промышленной и термальной.

Типы источников. Всем хорошо известны выходы подземных вод на поверхность в виде родников и ключей с холодной, вкусной водой. Родники появляются там, где происходит разгрузка водоносных горизонтов.

Нисходящие источники чаще всего располагаются недалеко от уреза воды в долине реки, в нижней части склонов оврагов, там где к поверхности подходят водоупорные горизонты. Источники этого типа связаны как с верховодкой, так и с грунтовыми, а также межпластовыми водами. Все они характеризуются изменяющимся дебитом, вплоть до высыхания в жаркое лето. В источниках нисходящего типа вода изливается спокойно, в виду небольшого угла наклона слоев. Нередко можно наблюдать вдоль берега реки сплошную линию сочащихся подземных вод. Нисходящие источники обычно водообильны, поэтому местами они дают начало ручьям и небольшим речкам, как происходит с карстовыми источниками, вытекающими из пещер.

Восходящие источники — это выходы на поверхность в местах разгрузки напорных вод, тогда как сам водоносный горизонт расположен намного ниже. Вода может подниматься вверх по трещинам или тектоническому разлому.

Вокруг минеральных источников, особенно углекислых вод, на поверхности образуется скопление т.н. известкового туфа или травертина, иногда достигающего нескольких метров мощности. Такие травертины белого, желтоватого или розового цветов известны на г.Машук в Пятигорске, в районе Кавказских минеральных вод. Туф образуется из гидрокарбонатно-кальциевых вод, когда гидрокарбонат Ca(HCO3)2 переходит в СаСО3 при уходе в воздух СО2 – углекислого газа. В травертинах часто находят отпечатки листьев растений, кости древних животных, которые постепенно обвалакиваются известковым туфом.

3. Подземные воды и окружающая среда

Гидрогеологические процессы, происходящие в верхней части земной коры тесно связаны с хозяйственной деятельностью человека – водоснабжением, эксплуатацией городских агломераций, обоснованием строительства и т.д. Именно в области прикладной геологии очень важно понимать существо природно-технического взаимодействия, усиливающегося техногенного пресса на геологическую среду.

Одной из важных задач прикладной геологии является обоснование водозабора для хозяйственно-питьевого водоснабжения, а, сейчас, особенно, оценка качества воды. Какое количество воды можно извлечь из данного водоносного слоя? Как при этом изменится уровень грунтовых вод? Какова будет депрессионная воронка и как быстр она сформируется? Какова должна быть ширина зоны санитарной охраны? На все эти вопросы надо дать ответ.

В связи с отбором воды из водоносных горизонтов разного типа, изменяется водный режим ландшафтов, изменение растительности, поверхностный сток, напряженно-деформированное состояние водонасыщенных горных пород. Понижение уровня грунтовых вод приводит к угнетению лесов, к осушению и возгоранию летом торфяников, к уменьшению поверхностного водного стока и обмелению небольших рек, эвтрофикации мелеющих озер, оседанию отдельных участков земной поверхности. Поэтому необходим мониторинг влияния водоотбора на окружающую среду, а также геофильстрационное моделирование потока подземных вод.

Для многих городов характерно подтопление территорий, т.е. повышение уровня грунтовых вод за счет повышенной инфильтрации осадков, утечек промышленных вод, искусственного орошения. Такое подтопление вызывает усиление оползневых явлений, суффозии (вымывания), уменьшение прочностных свойств грунтов. Поэтому необходимо проводить дренаж, чтобы снизить уровень грунтовых вод.

Другая опасность – это техногенное загрязнение подземных вод из атмосферы в виде твердой и жидкой фаз, закачка промышленных стоков, утечки из систем канализации, свалки, нефтепродукты и другие способствуют проникновению токсичных веществ сначала в зону аэрации, а потом и в водоносные горизонты.

Все сказанное выше свидетельствует об уязвимости водоснабжения населения в связи с усиливающимся техногенным загрязнением. Существует еще много очень важных вопросов, касающихся прикладной гидрогеологии. Отсюда следует очевидный вывод о том поистине жизненном значении, которое приобретает наука о подземных водах.

Библиография

1. Киссин И.Г. Вода под землей. М., Наука, 1976.

2. Короновский Н.В. Общая геология. Издательство Московского университета, 2002.

3. Плотников Н.И. Подземные воды – наше богатство. М., Недра, 1976.

4. Пиннекер Е.В. Подземная гидросфера. Наука. Сиб. Отд., Новосибирск, 1984.

5. Разумов Г.А. Подземная вода. М., Наука, 1975.

referati-besplatno.ru

22)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 резуль-

тагом разрушительной деятельности является образование карста и оползней.

Карстовые, процессы. Под карстом понимаются процессы растворения п 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.

Породами, обладающими достаточно хорошей растворимостью, являются галоидные (каменные и калийные соли), сульфатные (гипсы, ангидриты) и карбонатные (известняки и доломиты). В зависимостиот состава исходных пород различают карст соляной, сульфатный (гипсовый) и карбонатный (известковый). Наиболее часто встречается известковый карст, что объясняется широкой распространенностью карбонатных пород.

Природные воды, содержащие минеральные и газовые компоненты, обладают достаточной агрессивностью. Проникая по трещинам в горные породы, они постепенно растворяют их, что в конечном итоге приводит к формированию карстового ландшафта, наиболее отчетливо выраженного в Крыму (Крымские Яйлы), на Кавказе, Урале, Балканах, в пределах Карпат и Альп.

Процесс растворения приводит к формированию многообразных карстовых форм, среди которых выделяют поверхностные и подземные (рис. 10.25).

Помимо карста, с разрушительной деятельностью подземных вод связано образование оползней, то есть смещений крупных масс горных пород, происходящих на крутых склонах оврагов, долин рек, морей, озер, крупных карьеров.

Однако в формировании оползней подземным водам принадлежит второстепенная роль, основное значение имеет перемещение пород по поверхности Земли под действием силы тяжести (см. параграф 10.9). Влияние же подземных вод здесь определяется двумя основными факторами: суффозией, приводящей к «подкапыванию» и нарушению устойчивости склонов вследствие механического выноса частиц из водоносных горизонтов в местах их дренирования, и гидродинамическим давлением подземных вод.

Еще одним достаточно экзотическим видом геологической деятельности подземных вод является грязевой вулканизм — явление самопроизвольного периодического выброса из каналов газа, воды и грязи. Для образования грязевых вулканов необходимы присутствие в земной коре подземных вод, большого количества газов, широкое развитие глинистых пород и наличие зон дробления, по которым весь этот материал периодически выбрасывается на поверхность. Такое сочетание факторов чаще всего реализуется в районах нефтяных и газовых месторождений, где в основном и встречаются грязевые вулканы, используемые в качестве прямых признаков нефтеносности изучаемой территории.

Причиной грязевых извержений являются горючие газы, которые, поднимаясь по трещинам и зонам дробления и встречая на своем пути водоносные горизонты и разжиженные напорными водами глинистые породы, увлекают их вверх. Если среди продуктов извержений преобладают газы и вода, на поверхности образуются сальзы — бассейны, заполненные жидкой грязью, из которых в виде грифона периодически выбрасываются вода и газ. В случае преобладания среди продуктов извержений грязи и обломков горных пород на месте сальзы образуется пологий конус, или грязевая сопка, на вершине которой располагается кратер или кальдера. Высота грязевых сопок — от нескольких десятков до нескольких сотен метров. Корни вулканов уходят на глубину до 12-15 м. Поскольку углеводородные газы горючие, при извержениях нередко возникает столб пламени высотой в десятки и сотни метров.

Грязевые вулканы встречаются в Мексике, Италии, Китае, Туркмении, Азербайджане, на Таманском и Керченском полуостровах. Особенно много их в Азербайджане (около 200), где вблизи полуострова Апшерон вулканы встречаются не только в пределах суши, но и на шельфе Каспийского моря.

Помимо разрушительной раз- гы, подземные воды осуществляют перенос иотложение материала.

Перенос происходит в основном в химической форме, то есть в виде истинных или коллоидных растворов.

Отложение из растворов может вызываться изменением их концентрации, понижением температуры, скорости фильтрации и другими причинами.

Абсолютное большинство формирующихся осадков являются хе-могенными. Они могут отлагаться как на земной поверхности, так и в различных пустотах горных пород.

Из минеральных образований, обязанных своим происхождением подземным водам, наиболее распространены известковые, кремнистые туфы и бурые железняки.

Известковые туфы — пористые и кавернозные породы, состоящие из кальцита и накапливающиеся у выходов источников подземных вод. Эти туфы со сравнительно крупными пустотами называют травертина-ми. На горных склонах скопления травертинов могут образовывать террасы высотой до 200 м. Мощные толщи травертинов известны вблизи Крестового перевала па Военно-Грузинской дороге.

Термальные подземные воды выносят большое количество кремнезема, поэтому на их выходах формируются состоящие из опала кремнистые туфы, или гейзериты.

Известны залежи бурых железняков, образование которых связано с геологической деятельностью подземных вод. Обычно они формируются на выходах подземных вод, обогащенных растворимыми солями железа. Примером могут служить железорудные месторождения Керченского полуострова. В карстовых воронках на поверхности известняков часто встречаются красноцветные глинистые отложения, обогащенные гидроксидами железа и алюминия. Они представляют собойнерастворимые остаточные продукты карбонатных пород и называютсятерраросса (красная земля).

Во многих карстовых пещерах наблюдаются различные натечные образования, нередко необычайно живописные (рис. 10.28). Их формирование связано с отложением кальцита из подземных вод. Дело в том, что вода, поступающая сверху и движущаяся по трещинам карбонатных пород, содержит большое количество углекислого газа, что значительно увеличивает ее растворяющую способность и постепенно приводит к насыщению бикарбонатом кальция. Когда такая вода просачивается в сводах и стенках пещеры, она выделяет часть углекислоты, вследствие чего бикарбонат переходит в карбонат кальция, выпадающий в осадок. Так на сводах пещер образуются растущие вниз натечные формы, называемые сталактитами, а кальцит, выделяющийся из падающих на пол капель, формирует поднимающиеся снизу вверх сталагмиты. Сталактиты и сталагмиты имеют разнообразные, часто очень

23. Карстовые процессы, типы карста и поверхностные формы.

Под карстом понимаются процессы растворения и выщелачивания подземными(поверхностными)водами растворимых трещиноватых горных пород, приводящих к образованию специфических форм рельефа на повхности земли и в глубине. В зависимости от состава исходных пород различают карст соляной, сульфатный (гипсовый) и карбонатный(известковый). Наиболее часто встречается известковый карст, что обьясняется широкой распространенностью карбонатных пород.

Природные воды, содержащие минеральные газовые компоненты, обладают достаточьной агрессивностью. Протекая по трещинам в горные породы, они и постепенно растворяют их, что в конечном итоге приводит к формированию карстового ландшафта. Процес растворения приводит к формированию к многообразию карстовых форм среди которых выделяют поверхностный и подземный. Поверхностные карстовые формы развиваються на поверхности обнаженных растворимых пород в результате совместного действия подземных и поверхностных вод, растворяющих и одновременно размывающих г.п. Поверхностные формы отличаются большим разнообразием к ним относяться: Карры , поноры, карстовые воронки, колодца, шахты. Карстовые котловины и полья. Карры – представляет собой совокупность не больших углублений глубиной от нескольких см и до нескольких метров. На поверхности г.п на поминающих по форме борозды, шрамы, канавки, щели. На участках широкого их развития возникают каровые поля. Понорами – это глубокие наклонные или вертикальные отверстия. Щелеобразной и колодцеобразной формы по которым поверхностная вода поникает в глубину массива такие водопологающие отверстия обычно развиваются на пересечение трещин и могут расматриваться как следующий этап каро образования. Карстовые воронки наиболее распространенные карстовые поверхностные формы- это чаше образные конусообразные углубления с крутыми или пологими склонами. Диаметр от 1- 20, ни встречаються в горных и в равнинных районах образуються либо в следствии поверхностного выщелачивания и размыва пород метиорными водами, либо путем обрушения сводом подземных карстовых полостей. На дне наблюдаються водопоглощающие поноры. Карстовые котловины и полья- это наиболее крупные карстовые формы встречающиеся в осном в горных областях, это обширные замкнутые понижения на поверхности растворимых пород имеющие выровненное дно и крутые склоны. На дне котловин могут развиваться карстовые воронки. Картсовые колодцы. Шахты- являються наклонными или вертикальными отверстиями значительной глубины их образования обусловлены дальнейшим раширением и углублением трещин и понор в массивах карстующихся пород.

24)Карст, формы, распространение,развитие.

Поверхностные формы отличаются большим разнообразием к ним отно: Карры , поноры, карстовые воронки, колодца, шахты. Карстовые котловины и полья. Карры – представляет собой совокупность не больших углублений глубиной от нескольких см и до нескольких метров. На поверхности г.п на поминающих по форме борозды, шрамы, канавки, щели. На участках широкого их развития возникают каровые поля. Понорами – это глубокие наклонные или вертикальные отверстия. Щелеобразной и колодцеобразной формы по которым поверхностная вода поникает в глубину массива такие водопологающие отверстия обычно развиваются на пересечение трещин и могут расматриваться как следующий этап каро образования. Карстовые воронки наиболее распространенные карстовые поверхностные формы- это чаше образные конусообразные углубления с крутыми или пологими склонами. Диаметр от 1- 20, ни встречаються в горных и в равнинных районах образуються либо в следствии поверхностного выщелачивания и размыва пород метиорными водами, либо путем обрушения сводом подземных карстовых полостей. На дне наблюдаються водопоглощающие поноры. Карстовые котловины и полья- это наиболее крупные карстовые формы встречающиеся в осном в горных областях, это обширные замкнутые понижения на поверхности растворимых пород имеющие выровненное дно и крутые склоны. На дне котловин могут развиваться карстовые воронки. Картсовые колодцы. Шахты- являються наклонными или вертикальными отверстиями значительной глубины их образования обусловлены дальнейшим раширением и углублением трещин и понор в массивах карстующихся пород.

Подземные формы карста- пещеры их изучают спелеологи. Они представляют собой систему наклонных каналов. Сложно ветвящихся то сужающихся в узкие расщелены то расширяющиеся в залы и гроты. Это обусловлено сложной трещеноватостью и не однородностью состава карстующихся пород. На дне крупных пещер чато образуются озера, ручьи и реки осуществляющие не только растворение но и размыв(Эрозию)Г. Его П. В следствии размыва подземными водами пород происходит обрушение в результате механического разрушения Г.п что играет важную роль в образовании пещер. А так же карстовых провалов и воронок.

Карст распространяеться там где распространены породы которые хорошо растворяються в воде. Карст имеет огромное значение так как не приниманиание его в расчет может послужить большим разрушениям.

25) геологические процессы в кролитозоне

Зоны развития моноголетне мерзлых горных пород называеться кролитозоной. Это морозное пучение и образование повторно – жильных льдов, солифлюкция и курумо образование, Термокарст и Термоэрозия и Термоабразия. Морозное пучение – содоержащие надмерзлотные воды увеличиваясь в обьеме при замерзании приподнимает выше лежащие отложения(Наледные бугры пучения). При этом выделяються миграционные бугры, когда к форнту промерзания мигрируют новые объемы воды из нижележащей протаявшей части грунта и иньекционные бугры пучения образующиеся в условиях закрытой системы одной из разновидностей их являються гидролакалиты. Небольшие положительные формы образуються при замерзании аллювиальных грунтовых вод либо напорных вод таликов, поднявшихся к поверхности при их полном или частичном сезоном оттаивании замерзающая вода увеличиваеться в опородыьеме все время приподымает лежащие надо льдом породы. Постояный рост гидролакколитов приводит к образованию многочисленных трещин. С ними связано образование повторно жильных льдов, этот процесс характерен для криолитозоны север.

С областями кролитозоны связано развитие склоновых процессов солифлюкции и курумообразование. При сезонном изменение температуры верхняя часть оттаивает и приобретает способность перемещаться (Стекать) при очень маленьких углах наклона. В результате образуются солифлюкационные терассы. Образование каменных россыпей – курумов. Облмочный материал образуеться при периодическом сезонном промерзании и оттаивании скальных пород или в результате их морозного выветривания.

Термообразия- проявления достаточно локальны льдистые крутые берега рек озер морей в результате совокупного механического и теплового воздействия волн, не рдко быстро отступают образую термообразионные ниши или надвисающим над водоемом козырьки. Термокарст- Процесс вытаивания подземного льда с образованием отрицательных форм рельефа – западин, термокарстовых озер. Талик –учаток непромерзших пород. Формы термокарста рзличны это зависти от оттаивания типов льдов и льдистых отложений. Термоэрозия – ведущий процесс при образовании первичного рельефа земной поверхности. Разрушетельной работой рек и ручьев криолитозоне связана не только с их отепляющим воздействием, но и с влиянием на эрозионные процессы морозобойного растрескивания грунтов. Морозобойные трещны в о многом предопределяют характер и даже рисунок гидросети.

26)Распространение криолитозоны ее возникновение, зональность.

Криолитозона широким кольцом охватывает пространство вокруг Сев

Ерного Ледовитого океана и в целом занимает около 25% площади суши и 64% территории России. Распростронение криолитозона таково, что в южных районах она распологается отдельными островами среди талых пород. Мощность мерзлых породы 10-25м, и залегают они в виде линз.Севернее распологается зона несплошных мерзлых пород мощностью до 100м, в которой много таликов – участков непромерзших пород. Возникновение криолитозоны в Северном полушарии в целом связано с неоднократными оледенениями, охватывавшими в последние 2 млн лет огромные районы.Криолитозоны формирутся не только в пространстве, но и во времени.Где находятся ледники, мощность криолитозоны меньше, чем в местах где льда не было. В пределах России установлено, что примерно 2 млн лет назад т.е в позднем плиоцене, криолитозона уже существовала в пределах Новосибирских остовов, Яно-Индигирской и Колымской низменностей. Но в отдельные моментыпоследующей геологической истории она исчезала и снова возникала. Около 650 тыс. лет назад возникнгув, она уже сохранилась, так как одна за другой следовали ледниковые эпохи.Обасти сплошной «вечной мерзлоты» начали возникать еще в позднем плиоцене, т.е 2 млн лет назад, но сплошная криолитозона, уже не исчезавшая впследствии,образовалась около 650 тыс.лет назад, т.е в раннем плейстоцене в пределах севера Сибирской платформы. В равнинных участкахматериков распространение криолитозоны связано с широтой зональностью, т.к количество солнечной радиации становится меньше к северу, понижаются среднегодовые температуры и увеличивается альбедо – отражательная способность поверхности Земли вследствие длительного сохранениея снежного покрова.Снежное поле отражает до 90% солнечной радиации, тогда как вспаханное поле – только 7-8%. Мощность криолитозоны зависит от очень многих факторов: широты местности, ландшафта,рельефа,геологического строения, структуры и теплового потока.

27)Харатеристика многолетнемерзлых пород, распространение, мощность, типы подземных льдов, возникновение криолитозны.

Ниже деятельного слоя на теритрориях Сибири и сев. Америки развиты ММП неоттаивающие в летний периуд. Эта мерзлота образовалась в более суровых климатических условияъ Qпериуда.Лед многолете мерзлых породах в породах присутствует в разных формых. Наиболее распространен лед, содержащися в порах и в межзерновом пространстве и образовавшийся при замерзании свободной воды находившейся в породе. Также распространен жильный лед. И встречаеться скопление льда возникшие на поверхности и за тем погребенные под садками. Верхняя граница многомерзлх толщи ограничена деятельным горизонтом ежегодно оттаивающим в теплое время поверхностным слоем. Ученые выделяют зону мерзлых пород – криолитозону. Многолетняя мерзота неследие- наследие ледниковых эпох, многолетняя тольща может рассматриваться как подземное олединение. Вечная мерлота 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.

Распространение криолитозоны ее возникновение, зональность.

Криолитозона широким кольцом охватывает пространство вокруг Сев

28) подземные воды в криолитозоне

Образование многолетнемерзлых пород, являющихся водо-упорами, сильно изменило условия водообмена атмосферных и подземных вод в криолитозоне. Большая часть пресных подземных вод в криолитозоне приурочена к таликам.

Топиками, или талыми зонами, называются толщи талых горных пород, которые развиты с поверхности земли или под водоемами и реками и которые непрерывно существуют более десятка лет. Талики, подстилающиеся снизу мерзлыми породами, называются надмерзлотными, или несквозными, а талики, обрамляющиеся по бокам мерзлыми породами, как стенками, — сквозными. Могут быть межмерзлотные и внутримерзлотные талики в виде линз, «тоннелей», «труб», ограниченных со всех сторон мерзлыми породами.

Подземные воды криолитозоны по отношению к мерзлым породам — криогенным водоупорам подразделяются на надмерз-лотные, межмерзлотные, внутримерзлотные и подмерзлотные воды.

1.Надмерзлотные подземные воды подразделяются на времен ные воды деятельного слоя и постоянные воды несквозных таликов.

Первые существуют только летом, глубина их залегания не превышает кровли мерзлых пород. Эти воды имеют важное значение для процессов солифлюкции, образования курумов, оплы-вин, пучения пород. Постоянные воды связаны с несквозными таликами над кровлей мерзлых пород и образуют гидролакколиты, бугры пучения, наледи.

Межмерзлотные воды обычно располагаются между двумя слоями мерзлых пород, например между голоценовым верхним и реликтовым, позднемиоценовым нижним. Чаще всего они динамически не активны.
Внутримерзлотные воды существуют внутри толщи мерзлых пород и находятся в замкнутых объемах, приуроченных к таликам в карстующихся известняках.
Подмерзлотные воды циркулируют вблизи подошвы мерзлой толщи, обладают положительными температурами, иногда слабо или сильно минерализованы, могут быть напорными и ненапорными, а также контактирующими с мерзлой породой или некон-тактирующими, т.е. отделенными слоем талых пород от мерзлых.

29) Темокарс и формы его прявление. Строительство в криолитозоне

Термокарст- Процесс вытаивания подземного льда с образованием отрицательных форм рельефа – западин(Имеют блюцеобразную форму, размеры в 10 и первые 100 метров в поперечнике, и в теплое врея заполняються водой), термокарстовых озер. Талик –учаток непромерзших пород. Формы термокарста рзличны это зависти от оттаивания типов льдов и льдистых отложений.

Строительство в криолитозоне очень сложное дело по тому как не да учет особенностей строения местности все страительство на нет. Для строительства применяют укрепленные здания и учет того где и на сколько могут плыть и или пучиться породы от геологической деятельности ммп. Могут обрушаться здания и рарушаться доожное и железнодорожные покрытия.

studfiles.net

Реферат - Геологическая деятельность подземных вод

Геологическая работа подземных вод ярче всего проявляется в процессах карста, суффозии и образования оползней.

Карст– это совокупность геологических процессов, обусловленных растворением и размывом горных пород движущимися водами, и ведущих к образованию отрицательных форм рельефа на поверхности Земли и различных пустот на глубине. Среди водорастворимых горных пород можно назвать каменную и калийную соли, гипс, карбонатные породы. Хотя легче всего растворяются соли и гипс, но карстовые формы чаще всего связаны с гораздо шире распространенными карбонатными породами. Карстовые формы подразделяются на поверхностные (открытые) и подземные (закрытые). Вначале развивается поверхностный карст, мельчайшие формы которого называются карры – это борозды, рытвины и разной формы углубления, возникшие на обнажающейся поверхности растворимых горных пород. Карры образуются под действием атмосферных осадков. Поскольку карбонатные породы в большей или меньшей степени трещиноваты, разрастание карров сопровождается размывом и расширением трещин. Так образуются поноры– наклонные или вертикальные колодцы, по которым поверхностные воды уходят под землю. Дальнейшее развитие этих процессов ведет к возникновению карстовых воронок– обширных углублений, диаметром до 100 метров и больше, и глубиной до 20 метров. Если воронка образовалась благодаря слиянию карров и расширению верхней части понор, то склоны воронки будут пологими. При образовании карстовой воронки в результате обрушения свода подземной карстовой пустоты, склоны могут достигать значительной крутизны. Разрастание карстовых воронок или обрушение кровли крупной карстовой полости ведет к формированию карстовых котловин и польев, имеющих вид замкнутых понижений с плоским дном и крутыми склонами, высотой до нескольких сот метров. Расширение и углубление понор и трещин влечет образование карстовых колодцев, шахт и пропастей– наклонных или вертикальных форм, глубиной до километра и более. В результате поверхностного карста русло реки может нырнуть в понор или трещину – возникают слепые долины рек. Развитие подземного карста начинается, когда формы открытого карста позволят поверхностным водам проникать под землю, растворяя породы, перекрытые слоями нерастворимых отложений. Крупнейшими из подземных форм являются карстовые пещеры, возникающие как в горах, так и на равнинах. Пещеры представляют собой системы соединяющихся друг с другом наклонных и горизонтальных туннелей, часто располагающихся на нескольких вертикальных уровнях. В лабиринтах переходов из-за растворения, размыва пород или обрушения кровли образуются гигантские по площади и высоте залы (гроты).

Аккумулятивная работаподземных вод в карстовых районах проявляется, в первую очередь, в образовании всевозможных натечных форм.Выпавшие на поверхность атмосферные осадки содержат много растворенного углекислого газа, поэтому, просачиваясь по трещинам, легко растворяют известняки и насыщаются бикарбонатом. После выхода воды на стенки или потолок пещеры, часть углекислоты испаряется, и бикарбонат переходит в карбонат кальция. Последний частично выпадает в осадок, давая начало образованию сталактитов, занавесей, фестонов и других форм, свисающих со свода пещеры. Остатки карбоната кальция выделяются из упавшей капли воды на полу пещеры. Тогда снизу вверх идет рост сталагмитов. Если сталактит срастается со сталагмитом, то возникает сталагнат, или колонна. Кроме того, на дне пещер или в местах выхода на поверхность источников, берущих начало в карстующихся породах, накапливаются пористые, губчатые известковые туфы (травертины). В областях древнего карста на дне воронок и пещер накапливаются нерастворимые глинистые остатки карбонатов, обогащенные красноцветными гидроокислами железа и алюминия. Такие плодородные образования называют «терра-росса» (красная земля). На дне пещер встречаются отложения пещерных рек и озер, а также обвально-осыпные отложения.В холодном климате возможно образование ледяных натечных форм в пещерах. С деятельностью гипертермальных подземных вод связано накопление кремнистых туфов (гейзеритов), месторождений некоторых цветных металлов.

Оползневые процессы возникают на склонах, когда поверхностный водопроницаемый слой перенасыщается водой и быстро соскальзывает по гладкому мокрому водоупору (ложу оползня). Оползень начинается при угле наклона ложа более 5°.

Суффозионные процессы идут благодаря выносу материала из поверхностных отложений в нижележащие карстовые полости, а также в результате растворения частиц горных пород. Все это ведет к образованию пустот в поверхностных отложениях. Породы разрыхляются и приобретают свойство просадочности, в силу чего на поверхности формируются суффозионные западины, блюдца, воронки.

www.ronl.ru

Смотрите также

..:::Новинки:::..

Windows Commander 5.11 Свежая версия.

Новая версия
IrfanView 3.75 (рус)

Обновление текстового редактора TextEd, уже 1.75a

System mechanic 3.7f
Новая версия

Обновление плагинов для WC, смотрим :-)

Весь Winamp
Посетите новый сайт.

WinRaR 3.00
Релиз уже здесь

PowerDesk 4.0 free
Просто - напросто сильный upgrade проводника.

..:::Счетчики:::..