1.4.4.3. Геологическая деятельность подземных вод

Подземными водами называются все воды, находящиеся ниже поверхности земли и дна поверхностных водоемов и потоков. Они могут иметь атмосферное и глубинное (магматическое) происхожде­ние, а также могут образоваться вследствие обезвоживания горных пород (дегидратациинпые).

Воды атмосферного происхождения называются вадозными или «блуждающими». Считают, что большая часть вадозных вод образо­валась в результате просачивания в воду и горные породы поверх­ностных вод (инфильтрационная теория). В меньшей мере образо­вание вадозных вод может быть связано с процессом конденсации водяных паров атмосферного воздуха в порах, трещинах и других пу­стотах горных пород (конденсационная теория).

Воды глубинного, магматического происхождения называют ювенильными. Они возникают из кислорода и водорода, выделив­шихся из магмы. Считают, что в чистом виде ювенильные воды не могут быть встречены, так как они смешиваются с вадозными.

Дегидратационные воды играют весьма небольшую роль в пита­нии подземных вод.

По условиям залегания подземные воды подразделяются на по­чвенные, грунтовые и пластовые.

Почвенные воды располагаются в почвенном слое у самой по­верхности Земли. С гидродинамической точки зрения они явля­ются подвешенными, поскольку породы, образующие почвен­ный слой, воздушно-сухие. Зона между почвенным слоем и уров­нем грунтовых вод называется зоной аэрации (рис. 3). Подзем­ные воды могут накапливаться и в зоне аэрации над локальны­ми линзами слабопроницаемых пород во время обильных осадков и таяния снегов. Такие сезонные воды называются верховодками. Грунтовые воды залегают на первом от поверхности Земли реги­ональном водоупорном слое. Пластовые воды заполняют прони­цаемые пласты, расположенные ниже горизонта грунтовых вод, и, в отличие от последних, они подстилаются и перекрываются не­проницаемыми горными породами. Пласты, насыщенные водой, называются водоносными. Они в основном напорные, или артези­анские. Область распространения одного или нескольких напор-

- 30 -

ных горизонтов называется артезианским бассейном. В артезиан­ских бассейнах различают области питания, напора и дренирования, или разгрузки (рис. 4).

Рис. 3. Схема залегания подземных вод (по Г.М. Сухареву):

/ — зона аэрации; 2 — грунтовые воды;

3 — первый водоупорный непроницаемый слой;

4 — капиллярная вода в плохо проницаемых породах;

5 - верховодка (скопление воды над плохо проницаемом слое);

6 — русловые воды, озера; 7 — пластовые воды.

В зависимости от напора вод любая точка артезианского бассей­на характеризуется гидростатическим давлением и пьезометрическим уровнем. Пьезометрическим уровнем называется уровень, до которо­го поднимаются напорные воды в буровой скважине, а гидростати­ческое давление характеризует высоту столба воды между пьезоме­трическим уровнем и кровлей водоносного горизонта.

Рис. 4. Схема строения артезианского бассейна:

1 — область питания артезианского бассейна; 2 — водонапорный уровень; 3 — область разгрузки проницаемого пласта; 4 — уровень моря;

ВНК — уровень вода нефтяного контакта;

Уровни жидкости в скважинах 1,2,3 — с артезианским фонтанированием; остальные с уровнями ниже устья.

- 31 -

Разрушительная деятельность подземных вод заключается в рас­творении и механическом размыве горных пород. С ней связаны карстовые явления, суффозия и оползни.

Карстовые явления — это совокупность процессов, выражаю­щихся в растворении, выщелачивании горных пород и образовании в них пустот в результате деятельности подземных вод. Наиболее подвержены карстовым явлениям известняки, доломиты, гипсы, ан­гидриты. Если кровля подземных пустот, образованных карстом, об- рушается, то на поверхности возникают карстовые воронки.

Суффозия (подкапывание) — это механическое вымывание пыле­вых частиц в рыхлых горных породах подземными водами, вызыва­ющее оседание вышележащей толщи с образованием на поверхно­сти небольших воронок, западин, блюдец. Наиболее широко суффо­зия развита в лессах.

Оползни — это отрыв масс горных пород (оползневых тел) от основного массива и перемещение их под действием силы тяжести по склону. Оползневое тело, как правило, движется по скользкой поверхности водоупорного слоя, сложенного глинами, набухшими под воздействием осадков, сточных вод и т.п., которые проникли в толщу рыхлых пород, залегающих на склоне. Оползневые явления наносят большой ущерб народному хозяйству.

Созидательная деятельность подземных вод связана с отложени­ем растворимых веществ, выделившихся при благоприятных усло­виях из подземных вод.

С деятельностью подземных вод связано образование некоторых месторождений полезных ископаемых. Это возможно, когда подзем­ная вода поступаете больших глубин, имея высокую температуру. При охлаждении в более высоких частях земной коры часть растворенного в ней вещества выпадает в осадок, образуя в трещинах и пустотах гор­ных пород минеральные жилы. Так образуются рудные гидротермаль­ные месторождения (серебра, золота, свинца, меди, цинка и др.).

Некоторые месторождения связаны с деятельностью источни­ков — естественных выходов подземных вод на поверхность. Источ­ники отлагают известковые и кремнистые туфы, бурый железняк, соединения меди и др. Источники, содержащие лечебные вещества, называются минеральными. На базе многих таких источников у нас в стране построены известные на весь мир здравницы.

Горячие термальные воды глубоко залегающих горизонтов начи­нают использоваться в промышленных целях. У нас в стране уже есть первые опыты работ строительства электростанций на тепле термаль­ных вод. Оно используется для отоплений помещений, теплиц и т.п.