22. Геологическая деятельность подземных вод. Водоёмкость и водопроницаемость горных пород. Происхождение подземных вод.

 Атмосферные осадки, попадая на земную поверхность, разделяются обыкновенно на три неравные части. Одна часть течет прямо по поверхности и образует ручьи, реки и озера: другая - испаряется, возвращается снова в атмосферу и отчасти расходуется организмами; третья - поглощается почвой, проникает на разную глубину внутрь земной коры и служит основным источником питания подземных вод. В целом подземными водами называются воды, находящиеся в горных породах в жидком, твердом и газообразном состоянии.      Подземные воды играют существенную роль в геологическом развитии земной коры. Их чрезвычайно широкое распространение и подвижность приводят к постоянному взаимодействию с горными породами и к перераспределению вещества в земной коре. Прежде всего геологическая деятельность подземных вод проявляется в карстовых явлениях, суффозии и явлениях, связанных с многолетнемерзлыми породами.      Карстовые явления связаны с выщелачиванием подземными водами карбонатных и других растворимых пород. Выщелачивание обычно начинается с поверхности. Образуется воронка, затем глубокие борозды, или карры. В дальнейшем выщелачивание проникает вглубь. В результате на дне карраобразуется нечто вроде природного колодца, в который устремляется вода. Такие колодцы называются понорами. В конечном итоге в горных породах образуются многочисленные каналы и пещеры, часто поглощающие целые ручьи и реки     Классическим примером развития карста считается плато Карст в Югославии, с которым связано название этого явления. Плато Карст -каменная пустыня, поражающая своим унылым видом. Здесь нет ни воды, ни зелени. Поверхность его покрыта трещинами, ямами, рытвинами, воронками. Есть тут реки, то текут они под землей в закрытых руслах.  Подземные воды не только выщелачивают горные породы, но при благоприятных условиях отлагают растворенные вещества, создавая разнообразные натечные образования: сталактиты и сталагмиты. Сталактиты представляют собой удлиненные, растущие вниз от кровли пещеры сосульки, состоящие чаще всего из кальцита. Сталагмиты, наоборот, растут вверх, образуя более толстые натечные формы     Кроме натечных форм подземные воды отлагают минеральные вещества в пустотах рыхлых пород, цементируя их. В результате цементации образуются новые породы: песчаники, конгломераты, брекчии и др.      Наряду с химическим взаимодействием с горными породами подземные воды производят и механический вынос из горных пород мелких минеральных частиц; этот процесс называется суффозией. Процессы суффозии приводят, в частности, к возникновению оползней. Оползни -это передвижения масс горных пород вниз по склону под влиянием силы тяжести.      В обычное время вода стоит ниже водопроницаемого (песчаного) горизонта .Во время паводка вода поднимается выше горизонта песков .Сток подземных вод прекращается. В песках накапливается много воды. Когда паводок спадает, вода устремляется к выходу, увлекая за собой песчаные частицы, вынося в реку тысячи тонн песка. Связь с подстилающим водоупорным слоем ослабляется, и вышележащая толща пород вместе с пластом песка сползает вниз.      Многолетнемерзлыми породами называются толщи горных пород, имеющие отрицательную температуру в течение неопределенно долгого времени, что обусловливает наличие в них льда, цементирующего частицы пород. В СССР многолетнемерзлые породы (вечная мерзлота) занимают около 50% ее территории. Мощность мерзлых пород колеблется от нескольких до 600-800 м, а в высокогорных Районах превышает даже 1000 м. На Крайнем Севере и Северо-Востоке нашей страны многолетнемерзлые породы распространены повсеместно. Мерзлые породы оттаивают в летнее время только на небольшую глубину (0,2-1,5 м). Этот временно оттаивающий верхний слой многолетнемерзлых пород называется деятельным слоем.      При переувлажнении оттаявшего грунта деятельного слоя под влиянием силы тяжести может начаться солифлюкция, или течение грунта. Солифлюкция обычно проявляется уже при небольших уклонах местности - всего в несколько градусов, что существенно затрудняет строительные работы в районах вечной мерзлоты.      В районах распространения многолетнемерзлых пород обычны наледи и бугры пучения вследствие образования льда в результате замерзания подземной воды в толще промерзших пород, а также термокарст - замкнутые воронко-, котловино- или блюдцеобразные понижения, заполненные чаще всего водой и образующиеся вследствие вытаивания погребенного льда или оттаивания многолетнемерзлого грунта. 

Водонепроницаемые горные породы - те горные породы, которые в техническом смысле не пропускают воды (т.-е. если и пропускают, то в очень незначительных, ничтожных количествах, как, напр., граниты и гнейсы). К водонепроницаемым горным породам относят: . глины, глинистые сланцы, мергель, мергелистый сланец, плотный известняк, гранит и другие изверженные породы, когда они мало разбиты трещинами, песчаники и конгломераты с сильно глинистым цементом, мерзлая почва и все те горные породы, которые уже насыщены водой.

Водонепроницаемые горные породы -  горные породы (почвогрунты), способные пропускать воду, что зависит от размеров и количества пор, пустот, трещин. Хорошо проницаемы галька, гравий, крупнозернистый песок, трещиноватые и растворимые, пораженные карстом горные породы. Полупроницаемы глинистые пески, пористые суглинки, лёсс, рыхлые песчаники.

Подземные воды образуются разными способами.

Просачивание, или инфильтрация, атмосферных осадков и поверхностных вод. Вода проникает в горные породы, доходит до водоупорного слоя и накапливается там. Просачивание воды в одних областях идет энергично, в других медленно. В одних областях вода просачивается очень глубоко, в других не проходит глубже почвенного слоя или первого водоупорного горизонта. Просачивание воды в землю облегчается процессами выветривания.

Количество воды, просачивающейся в недра, зависит от количества атмосферных осадков, от того, как и когда эти осадки выпадают — равномерно или ливнями, летом или зимой, а также от уровня воды в реках и озерах. На степень инфильтрации влияет рельеф местности, состав покрывающих пород и степень обнаженности коренных пород, их литологический состав, структура и текстура, а также и тектоническое строение района. Часто на интенсивность инфильтрации влияет растительный покров и деятельность человека. В большинстве районов инфильтрационный способ образования подземной воды является самым распространенным.

Конденсация водяных паров в почве. Как показал А. Ф. Лебедев, упругость водяных паров в теплое время года в атмосфере больше, чем в почве и в горных породах. Поэтому пары воды непрерывно поступают из атмосферы в почву и опускаются до слоя постоянной температуры, т. е. примерно до глубины 20 м (в среднем). Там движение паров прекращается, так как глубже температура повышается и упругость пара увеличивается. Это вызывает движение водяных паров снизу вверх — к слою постоянной температуры, в котором, следовательно, сталкиваются два потока водяных паров. Пары обоих потоков конденсируются, образуя подземную воду. Подземная вода конденсационным путем образуется только летом и отчасти весной и осенью, а зимой совсем не образуется. А. Ф. Лебедев подсчитал, что в районе Одессы конденсационным путем образуется примерно 15—20% воды от общего количества выпадающих там осадков. В пустынях, полупустынях и сухих степях «подземная роса» (вода конденсационного происхождения) в знойное время является единственной влагой для растительности. Значительное количество подземной воды за счет конденсации образуется в горных районах Сибири. Не имея большого значения в общем балансе подземной воды, конденсационная вода вследствие легкой подвижности играет существенную роль в геологических процессах.

Конденсационная и инфильтрационная воды называются метеорными или вадозными (от лат. vadere— идти, двигаться), так как они образуются из влаги атмосферы и участвуют в общем круговороте.

Накопление воды в осадках на дне морей и озер. В ходе геологического развития водоемы исчезают, а вода, заполняющая поры в донных осадках, сохраняется в течение очень длительного времени, постепенно изменяясь под влиянием притока метеорных вод. Предполагается, что образование подземных вод связано также с магматическими процессами, хотя выделение водяных паров из магмы подтверждается лишь косвенно образованием облаков и ливней при извержениях вулканов, однако вода могла захватываться магмой при движении от очагов к поверхности. Вопрос о существовании этих вод, называемых ювенильными (от лат. Juvenal’s — девственный), остается дискуссионным. В природных условиях воды, образованные различными способами, обычно смешиваются.