Геологічна діяльність підземних вод - курсова робота, сторінка 1
6. Хімічний склад підземних ВОД 19
7. МІНЕРАЛЬНІ ВОДИ 22
До підземних подам можна адресувати води, що знаходяться в порах і тріщинах гірських порід. Вони широко поширені в земній корі, і вивчення їх має велике значення при вирішенні питань: водо-вання населених пунктів і промислових підприємств, гідротехн-чеського, промислового і цивільного будівництва, проведення меліоративних заходів, курортно-санаторної справи і т. Д.
Велика геологічна діяльність підземних вод. З ними пов'язані карстові процеси в розчинних гірських породах, оползание земля-них мас по схилах ярів, річок і морів, руйнування родовищ корисних копалин і освіту їх в нових місцях, винос различ-них з'єднань і тепла з глибоких зон земної кори.
Підземні води, їх походження, поширення, міграція, якісні та кількісні зміни у часі і геологічна діяльність є предметом вивчення особливої науки - гідро-геології, однією з гілок геології.
1. водопроникність гірських порід
У формуванні підземних вод велике значення має відпр-ніцаемость гірських порід, т. Е. Здатність гірської породи пропускати воду. Спостереження показують, що в одних місцях, де розвинені глини, атмосферні опади застоюються на поверхні і випаровуються, в інших районах, складених пісками, досить швидко проникають в глибину. Ще швидше просочуються опади у галечниках.
За ступенем проникності гірські породи поділяються на 3 групи:
1) водопроникні, до яких відносяться піски, гравій, галечники, тріщинуваті пісковики, конгломерати та інші скельні породи, тріщинуваті і захарстованние вапняки, доломіт і інші розчинні породи;
2) слабопроницаемих - супіски, легкі суглинки, лес, нераз-ложівшійся торф і ін .;
3) щодо водонепроникні, або водоупорами-ні, - глини, важкі суглинки, добре розклався торф і нетріщинуватих масивні кристалічні і зцементовані оса-дочно гірські породи.
Водопроникність гірських порід обумовлена або тим, що порода пухка і зерниста (наприклад, пісок, гравій), і вода в цьому випадку може просочуватися по проміжкам (порам) між окремими зернами, або тим, що породи хоча і масивні і зцементовані (граніт, вапняк ), але розбиті тріщинами, за якими і відбувається переміщення води. V
Під пористістю розуміють відношення об'єму пор в даному зразку породи до всього обсягу породи:, або у відсотках, де n - пористість порід; Vn - обсяг пір в зразку породи: V - об'єм всього зразка. Слід зазначити, що не завжди значна пори-стость забезпечує свобод-ное проникнення води. Так, наприклад, глини обла-дають значною пори-стостью, що досягає 50 - 60%, але в той же час прак-тично є водонаповнених-проникними. Це пояс-вується тим, що пори в гли-нах надзвичайно тонкі (суб-капнлляри), і вода при дви-жении в них відчуває величезний опір, ство-дається поверхневим на-тяжіння. Звичайні ж пес-ки, що мають в середньому по-рістость 30-35%, добре проникні для води. Чим більше зерна, що складають рихлу уламкових порід, тим більшою водопроникний-мостью вона володіє. Га-лечнікі з великим піском мають в середньому пори-стостью близько 20% і харак-теризують найбільшою водопроникність. Следо-вательно, водопроникним-ність пухких уламкових гірських порід залежить не від кількості пір, а від розміру і форми складають породу зерен і від щільності складення їх.
Мал. 1. Характер водопроникних порід:
А-пористі породи; Б тріщини-ватие породи; В - розміри водопроводящіx тріщин; Г - розміри і щільність розташування зерен в по-Рісто містах: 1 водонепроніщаемие породи; 2 - породи, насичений-ні подом
Приклади різної пористості породи в зави-ності від щільності складення зерен і розмірів тріщин видно на рис. 1. Від складу пухких гірських порід залежить їх влагосмкость, т. Е. Здатність вміщати і утримувати в собі ту чи іншу кількість води. Розрізняють повну вологоємність, коли вода заповнює всі пори (включаючи і тонкі капілярні) гірської породи, і максі-мальную молекулярну вологоємність, яка ніколи ко-личество води, що утримується в породі силами молекулярного зчепл-ня після того, коли вся гравітаційна вода стече з породи. Різниця між повною і максимальної молекулярної влагоемкостио називають водоотдачей гірської породи. Для практичних цілей важливо знати питому водоотдачу - кількість вільної по-ди, яке можна отримати з 1 куб. м породи. Найбільша водоот-дача у крупнозернистих пухких порід (піски, гравій). Вологоємні глини воду практично не віддають.
Водопроникність тріщинуватих порід залежить від розміру і характеру тріщин.
Якщо підземні води рухаються по порах в пухких породах, вони називаються поровимі, по тріщинах - тріщини. Якщо ж крім тріщин, в гірських породах розвинені карстові печери та інші підземні канали, то підземні води, циркулюючі в них, називаються вають тріщини-карстовими, або просто карстовими.
2. ВИДИ ВОДИ У ГІРНИЧИХ ПОРОДАХ
У сучасній літературі наводяться різні класифікації видів води в гірських породах. В СРСР широко відома класифікація, запропонована А. Ф. Лебедєвим, який на підставі ретельних експериментальних і польових досліджень встановив наступні види води в гірських породах (рис. 2).
1. Вода у вигляді пари (пароподібна) міститься в повітрі, що займає вільні від рідкої води пори і тріщини в гірських породах. Вона знаходиться в динамічній рівновазі з іншими видами води і з парами води в атмосфері. При певних умовах паро-образна вода конденсується.
2. Гігроскопічна вода утворюється в тому випадку, коли молекули парообразной води адсорбуються (лат. Adsorbtio - поглинання) на поверхні мінеральних часток гірських порід. Гігроскопи-чна вода наділяє частки породи одномолекулярного тонкої полон-кою і міцно утримується на їх поверхні молекулярними і елект-річеская силами і може бути видалена при нагріванні до температур не менше 105-110 °.
3. Плівкова вода утворює навколо частинок гірської породи і поверх гигроскопической води більш товсту плівку в кілька шарів молекул. Плівкова вода може пересуватися від однієї частинки до дру-гой. Якщо товщина плівок у сусідніх частинок різна, то відбувається повільне переміщення води від частинок з більшою товщиною плівки до частинок з меншою плівкою до тих пір, поки плівки не стануть одина-ковимі по товщині.
Як і гігроскопічна, плівкова вода міститься у великій кількості в глинистих породах і в меншому - в піщаних.
4. Капілярна вода заповнює частково або повністю тонкі пори і тріщини в гірських породах і утримується в них силами поверхневого натягу. Ця вода піднімається по тонким капілля-рам від низу до верху від рівня підземних вод. Чим менше діаметр частинок, що складають гірську породу, тим дрібніше діаметр пір і тим більше високо-та капілярного підняття. У суглинках висота капілярного підняття може досягати 2 м і більше, в крупнозернистих пісках - всього не-скількох сантиметрів.
5. капельножидкими (вільна) гравітаційна -до так, здатна вільно пересуватися по порах, тріщинах і дру-гим порожнечам в гірських породах під впливом сили тяжіння. Вона може бути підрозділена на воду, повністю заповнює пори і тріщини в гірських породах, що утворить горизонт підземних вод, і воду, проса-Чіва зверху вниз в зоні аерації (фр. Aeration - повітря), т. Е. В зоні, розташованій вище підземних вод, де в гірських породах на-ходиться повітря. На рис. 2 видно, що при збільшенні вологості порід і товщини плівки на по-поверхні мінеральних часток гірських порід сили енергетичн-ської зв'язку їх зменшуються і врешті-решт настає момент, коли ці сили не в змозі утримувати плівкову воду і частина її буде переходити в ка- пельножідкую і просочуватися зверху вниз.
6. Вода в твердому со-стоянні у вигляді льоду, присут-ствует в гірських породах, име-чих негативну температу-ру (нижче 0 °). Лід може бути у вигляді окремих мікрокрістал-лов, тонких плівок або у вигляді прошарку чистого льоду. Особливо велике поширення лід має на великих достатньо міс-вах північній частині Сибіру і Аляски, в областях розвитку багаторічномерзлих гірських порід, або «вічної мерзлоти». Вода в твердому вигляді виникає також щорічно в інших зонах в шарі сезонного промерзання.
7. Кристаллизационная вода входить до складу ряду мі-нераль і бере участь в будові їх кристалічних ре-шеток. Прикладом тому є вода гіпсу CaSO4 -2H2 O. Вона мо-же бути видалена при нагрівання-ванні.
Мал. 2. Різні форми зв'язку молі-кул води з частинками породи (по А. Ф. Лебедєву):
1 - частинки грунту; 2-молекули по-ди; а - гігроскопічна вода прі не-повному насиченні; б-то ж, при пів-ном насиченні; в і г - плівкова по-да: частка г при повному молекулярному насиченні з плівкою максимально мож-можливої товщини; плівкова вода дві-жется наліво до вирівнювання товщі-ни плівки у обох частинок; д - гравію-тационная вода, що утворює краплю, ко-торая стікає вниз під впливом сили тяжіння