18. Воздействие на геологическую среду деятельности человека
Современные технологии и технический уровень позволяют человеку существенным образом изменять геологическую среду. Огромные по масштабам воздействия на природную среду оказываются сопоставимыми с геологическими процессами. Именно объемы производимых работ и те изменения, которые претерпевает геологическая среда в результате хозяйственного освоения, дали основания академику В. И. Вернадскому признать действия человека «огромной геологической силой».
Техногенными, или антропогенными, воздействиями называют различные по своей природе, механизму, длительности и интенсивности влияния, оказываемые деятельностью человека на объекты литосферы в процессе его жизнедеятельности и хозяйственного производства. Антропогенное воздействие на геологическую среду по своей сути является геологическим процессом, так как оно по размерам и масштабам проявления вполне сопоставимо с естественными процессами экзогенной геодинамики. Разница заключается только в скорости течения процесса. Если геологические процессы протекают медленно и растягиваются на сотни тысяч и миллионы лет, то скорость воздействия человека на среду укладывается в годы. Еще одна отличительная черта, характерная для антропогенной деятельности, — стремительное нарастание процессов воздействия.
Точно так же, как и природные экзогенные процессы, антропогенное воздействие на геологическую среду характеризуется комплексностью проявления. В нем выделяют:
1) техногенное разрушение (дезинтеграция) толщ горных пород, слагающих геологическую среду. Это действие в природных условиях осуществляют процессы выветривания, поверхностные и подземные воды и ветер;
2) перемещение дезинтегрированного материала. Это аналог денудации и транспортировки в процессах экзогенной геодинамики;
3) накопление перемещенного материала (дамбы, плотины, транспортные артерии, населенные пункты и промышленные предприятия). Это аналог аккумуляции осадков, их диа- и катагенеза.
В процессе добычи твердых (разнообразные руды), жидких (подземные воды и нефть) и газообразных полезных ископаемых производятся различные по характеру и объему горно-геологические работы. В процессе добычи твердых полезных ископаемых проводят как открытые горные выработки — шурфы и карьеры, так и подземные горные выработки — шахты, штольни и штреки. Геологопоисковые и геологоразведочные работы, а также добыча жидких и газообразных полезных ископаемых осуществляются бурением многочисленных поисковых, разведочных и эксплуатационных скважин, которые внедряются в приповерхностную часть литосферы на разные глубины — от нескольких десятков метров до нескольких километров. При проведении горно-геологических работ толщи горных пород дезинтегрируются и удаляются из земных недр. Такие же действия производятся при сооружении котлованов под жилые здания и промышленные предприятия, во время выемок при сооружении транспортных магистралей, во время сельскохозяйственных работ, в процессе строительства гидро- и тепловых электростанций и других работ. Антропогенная деятельность, называемая инженерно-хозяйственной, немыслима без воздействия на самую верхнюю часть земной коры. В результате разрушается твердое вещество верхнего слоя геологического разреза и нарушается связность его составных частей. При этом дробятся и измельчаются некогда твердые горные породы. При извлечении горных пород и полезных ископаемых на глубине возникают наземные и подземные пустоты
Строение подземной гидросферы
В вертикальном разрезе подземной гидросферы условно выделяют (сверху вниз) 3 зоны:
1) зона аэрации;
2) зона насыщения;
3) зона надкритического состояния воды.
Рис. 1. Строение подземной гидросферы.
1- криолитозона, 2- зона насыщения, 3- зона воды в надкритическом состоянии, 4- верхняя мантия, 5- граница между осадочным и гранитным слоями, 6- раздел Конрада (отделяет гранитный слой от базальтового), 7- поверхность Мохоровичича (Мохо).
Зона аэрации расположена вблизи поверхности Земли. В ней все поры и пустоты заполнены воздухом и водяным паром и спорадически (после выпадения дождей и в период снеготаяния) через нее происходит просачивание атмосферной влаги. Здесь формируются временные скопления подземных вод, называемые верховодкой. Зона насыщения имеет водонасыщенность всех пор и трещин и постоянно существующие горизонты грунтовых вод, область питания которых совпадает с областью распространения, а также артезианские воды, которые имеют отдаленную область питания.
Зона надкритического состояния воды располагается в самых нижних горизонтах земной коры при температурах около 4000С и давлении более 218 атм. За счет повышенной минерализации критическая точка воды значительно превышается. Вода превращается в субстрат с плотностью примерно 1 г/см3, а скоростью движения молекул, как у газа.
23Артезианские воды
Артезиа́нские во́ды— напорные подземные воды, заключенные в водоносных пластах горных пород между водоупорными слоями. Обычно встречаются в пределах определенных геологических структур (впадин, мульд, флексур и др.), образуя артезианские бассейны. При вскрытии буровой скважиной или шурфом артезианские воды поднимаются выше кровли водоносного пласта, иногда фонтанируют. Источники артезианского типа относятся к важнейшим полезным ископаемым. Обычно залегают на глубине от 100 до 1000 метров.
24. Что такое структура и текстура горных пород;
Структура - это внутреннее строение, отличающееся степенью кристалличности, формой, размерами кристаллов, а текстура определяется взаимным расположением составных частей данной породы в занимаемом ими объеме.
25.Физико-химические свойства горных пород.
Основными физико-механическими свойствами горных пород, влияющими на бурение, являются: механическая прочность, упругость, пластичность, хрупкость, твёрдость, абразивность, плотность, пористость, водопроницаемость, плывучесть и устойчивость.
Механическая прочность - способность пород сопротивляться разрушению при сжатии, скалывании, разрыве и изгибе их.
Упругость - способность деформируемого тела восстанавливать первоначальную форму и объём после снятия нагрузки.
Пластичность - способность пород изменять свою форму (деформироваться) под воздействием приложенных сил, без разрыва сплошности; при этом порода получает остаточную деформацию.
Хрупкость - способность породы разрушаться на отдельные куски при ударе, без заметной пластической деформации.
Твёрдость - способность горной породы оказывать сопротивление проникновению в неё другого твердого тела, не получающего остаточных деформаций.
Абразивность - способность горных пород влиять на износ забойного инструмента при бурении скважин.
Плотность породы и средняя плотность. Плотность породы определяется как отношение массы к её объему или как степень заполнения некоторого объема минеральным веществом.
Пористость, характеризуемая наличием в горной породе пустот, имеет существенное значение, так как от нее непосредственно зависят: механическая прочность, абразивность, влагоёмкость и другие свойства горных пород.
.Трещиноватость, характеризуемая совокупностью систем трещин в горных породах, Водопроницаемость - способность горных пород пропускать воду.
Плывучесть - свойство пород течь при вскрытии.
Устойчивость - поведение горных пород при обнажении их в массиве