1Гидросфера: границы, происхождение, и строение.

Под гидросферой понимают водную оболочку Земли, объединяющую воды МО, подземные воды, а также поверхностные воды суши (реки, озера, болота, включая снежный покров и ледники). При этом верхняя граница гидросферы является одновременно и нижней границей атмосферы (16-18 км), а нижняя граница гидросферы совпадает с границей ЗК (граница Мохо).

Гидросфера – прирывиста водная оболочка Земли, представляющая собой совокупность всех видов природных вод (океаны, моря, реки…). В более широком смысле в состав Г включают также атмосферную воду и воду живых организмов.

Неопределенность представлений о границах Г планеты определяется двумя основными факторами: наличием воды (в различных видах) практически во всех оболочках Земли (мантия, ЗК, атмосфера, биосфера) и принципиальной возможностью обмена водой м/у смежными оболочками Земли. На этих фактах основано принципиальное научное положение о единстве природных вод Земли. В соответствии с этим положением Г Земли должна рассматриваться как единая динамическая система, открытая в сторону космоса и внутренних областей Земли.

Основная масса воды сосредоточена в МО, 2-е место занимаю подземные воды, затем идет лед и снег арктич и антарктич обл-ей.

Все ученые признают, что Г связана с появлением Земли, как планеты. Исходным вещ-вом послужило газ. облако космического происхождения, однако одни ученые (Гольдшмид, Фесенков), считают, что облако изначально было горячим, а др. (Вернадский, Виноградов, Страхов) полагают, что оно было холодным.

Холодная теория: ≈ 4-5 млрд. лет назад произошел разогрев Земли и дифференциация оболочек возникла в рез-те постепеного выплавления и дегазации вещ-ва мантии. Продукты дегазации стали проникать на земн. пов-сть в виде паров и газов. Следовательно, Г явл-ся древней, а вода – ювинильной, происхождение воды эндогенное. Эта теория все же не объясняет 2 фактора (хотя и получила широкое признание): 1) несоответствие молодого возраста пород слагающих дно Мир. океана древнему происх-ию самого океана; 2) несоотв-ие состава воды Мир. океана с составом современных ювинильных вод.

Горячия теория: «земное» облако выделилось из единого солнеч. облака. Затем при постоянном его остывании происходило последовательное образ-ие отдельных хим. эл-тов. Сначало образовались Fe, Ni, Si и Mg и они образовали ядро Земли. Затем из сульфидов и силикатов образ-сь мантия, на последней стадии охлаждении образ-сь вода, отсюда следует, вода имеет поверхн-ое происх-ие и явл-ся молодым образованием. Факты гипотезы: 1) стабильность состава МО ; 2) подз. и поверхн. воды явл-ся очень агрессивными.

2. Происхождение подземных вод.

Свежесформированный осадок на дне водоемов, имеющий высокую пористость, содержит 80-90% воды от своего веса. Значительное количество захороненной воды в первые же годы возвращается в водоем. В процессе перехода от стадии седиментогенеза к стадии диагенеза происходит уплотнение нижележащих слоев и превращение осадка в породу. При уплотнении осадка, особенно глин, происходит отжимание воды, к-ая частично возвращается в водоем, а др часть поступает в пласты-коллекторы. Подз воды, отжатые при литификации ГП, наз-ся седиментогенными водами, а сам процесс отжатия называется элизионным («элизио» - выжимаю).

За счет метаморфич реакций в Г ежегодно поступает 1 км³ воды. Время на прохождение метаморф ветви геол круговорота составляет от 10 до 100 млн. лет. Подз воды, образовавшиеся из связ воды осад, вулк-осад, магм ГП в процессе их метаморфизма наз-ся метаморфогенными.

Подз воды, образовавшиеся при дегазации магмы, наз-ся магматогенными или ювенильными. Они формируются в астеносфере при остывании жидкого базальта. Вода находится в молекулярном и диссоциированном состоянии.

Инфильтрационная теория (самая древняя): подземные воды фор-ся в рез-те просачивания или втекания вглубь Земли дождевых и талых вод. Эти воды, достигнув водонепроницаемых пород, обр-ют водоносные горизонты. Процесс просачивания наз-ся инфильтрацией, а процесс втекания – инфлюацией. Эта теория объясняет происхождение большинства пресных и некоторых минеральных вод.

Конденсационная теория: подземные воды фор-ся в рез-те конденсации паров, попавших в г.П. Из воздуха.

3. Виды воды в г.П. Основные их свойства и практическое значение.

В настоящее время выделяются следующие виды воды:

I. Вода в свободном состоянии (способна к самостоятельным формам движения).

1. Вода в парообразном состоянии: существует в виде молекул Н₂О в воздухе, заполняющем пустоты в ГП при их неполном насыщении жидкостью, или в виде пароводяной смеси, образующейся из перегретых подземных растворов при резких уменьшениях давления.

В пустоты ГП пар попадает с атмосферным воздухом или формируется в результате испарения подз вод.

2. Гравитационной водой наз-ся подз воды, движение к-ых происходит под действием силы тяжести.

А) Просачивающаяся – вода, формирующаяся в ненасыщенной зоне и передвигающаяся преимущественно в капельно-жидкой форме под действием силы тяжести.

Б) Вода подз потоков – свободная гравитационная вода, передвигающаяся в условиях полного насыщения свободного пространства ГП под действием силя тяжести и градиента гидростатического давления.

В) Вода в надкритическом состоянии – подз воды с t, P выше критических. t=374⁰С, P=2,2*10⁴кПа. Обладает минимальной вязкостью и большой способностью к миграции.

II. Вода в связанном состоянии (различным образом связанная с пов-тью мин скелета или входящая в состав породообразующих минералов).

1. Физ связанная вода: образуется на пов-ти мин частиц под действием электростатических и молекулярных сил или удерживающаяся в порах и трещинах ГП силами пов-го натяжения.

А) Прочносвязанная – вода, образующаяся на пов-ти мин частиц в результате проц адсорбции молекул воды. Представляет собой полислойную пленку.

Б) Осмотическая – вода формируется на внешней границе пленки прочносвязанной воды в связи с относительно более высокой конц катионов вблизи пов-ти мин частиц.

В) Капиллярная вода – удерживается в порахи трещинахсилами поверхностного натяжения.

- капиллярно-разобщенная (вуглах пор); капиллярно-подвешенная; вода капиллярной каймы (замачивания).

Кап вода передает гидростатическое давление, однако она в общем случпе не передвигается под действием силы тяжеяти.

2. Химически связанная вода – принимает участие в строении КР мин-в в виде Н₂О, ОН^-, Н₃О⁺, Н⁺. Подразделяется на:

А) Кристаллизационная - входит в КР мин-в в виде молекул воды (гипс). Содержание воды достигает 50% и более. Вода удаляется при температуре 300-400 при этом КР разрушается и происходит формирование безводных соединений.

Б) Конституционная вода сод-ся в минералах в виде гидроксильной группы ОН^-, водорода Н⁺ и Н₃О⁺. Удаляется из КР при температуре 400-1300 , при этом происходит ее полное разрушение.

В) Цеолитная. Такая вода удаляется без разрушения кристал. решетки.

3. Специфические виды связанной воды.

А) Иммобилизованная: содержится в изолированных пустотах ГП. Может переходить в свободную воду при мех разрушении ГП.

Б) Вода в твердом состоянии (лед) – широко распространена в области развития ММ пород (криолитозоне). Вне зоны лед сод-ся в приповерх-ом слое сезонного промерзания.