- •Сибирский федеральный университет Науки о земле
- •Введение
- •Лекция 1. Понятие о минералах. Их классификация и свойства.
- •1.1 Природные минералы.
- •1.2 Процессы образования минералов.
- •1.3 Свойства минералов.
- •1.4 Классификация минералов.
- •Лекция 2. Магматические, осадочные и метаморфические горные породы. Их происхождение и условия формирования.
- •2.1 Магматические горные породы и условия их происхождения.
- •2.2 Осадочные горные породы и условия их происхождения.
- •2.3 Метаморфические горные породы их происхождение.
- •Лекция 3. Классификация грунтов.
- •3.1 Задачи классификаций
- •3.2. Классификация грунтов
- •Лекция 4. Газы и вода в грунтах.
- •4.1 Газы в грунтах.
- •4.2 Вода в грунтах. Классификация видов воды в грунтах.
- •Лекция 5. Роль почвы в биосферных процессах. Основные факторы почвообразования.
- •5.1. Роль почвы в биосферных процессах
- •5.2 Основные факторы почвообразования.
- •6.1. Автоморфные почвы.
- •6.2. Гидроморфные почвы.
- •6.3. Процессы в почвах
- •6.4. Обмен энергией и веществом между литосферой, биосферой и внешней средой
- •Лекция 7. Состав и свойства почвы.
- •7.1 Свойства почв
- •7.2 Состав почв
- •Лекция 8, 9. Основные типы почв по почвенно-географическим законам.
- •8.1 Основные закономерности географии почв.
- •8.2 Типы почв по почвенно-географическим зонам.
- •Лекция 10. Эрозия почв. Борьба с эрозией.
- •10.1 Водная эрозия.
- •10.2 Ветровая эрозия (дефляция).
- •10.3 Борьба с эрозией почв
- •Лекция 11. Бонитировка и экономическая оценка почв
- •11.1 Бонитировка и плодородие почвы
- •11.2 Экономическая оценка почв.
- •11.3 Окультуривание почв
- •Лекция 12, 13. Климат и климатообразующие факторы
- •12.1 Радиация
- •12.2 Общая циркуляция атмосферы
- •12.3 Влияние распределения суши и моря
- •12.4. Влияние рельефа
- •Лекция 14. Метеорологические наблюдения и прогнозы.
- •14.1 Синоптические объекты
- •14.2 Принципы изучения погоды
- •14.2 Синоптические карты (карты погоды)
- •Лекция 15. Основные типы климата
- •Лекция 16. Ландшафт и геосистемы локального уровня
- •16.1 Классификация ландшафтов
- •16.2 Свойства геосистем и ландшафтов
- •16.3 Изменчивость, устойчивость и динамика ландшафта
- •16.4. Развитие ландшафта
- •Лекция 17. Понятие о ландшафтах и ландшафтообразующие факторы.
- •17.1 Состав и свойства ландшафтов
- •17.2 Компоненты ландшафта и ландшафтообразующие факторы.
- •17.3 Границы ландшафта
- •Лекция 18. Природные воды
- •Лекция 19. Речная гидрология.
- •19.1. Бассейн реки.
- •19.2 Геологическая деятельность рек.
- •19.3. Питание рек. Колебание уровней.
- •Лекция 20. Гидрология морей, озер, болот, ледников.
- •20.1 Геологическая деятельность морей
- •20.2. Геологическая деятельность озер.
- •20.3. Геологическая деятельность болот.
- •20.4. Геологическая деятельность ледников.
- •Лекция 21. Водохранилища и регулирование стока
- •21.1. Общие сведения
- •21.2 Геологическая деятельность водохранилища.
- •1, 2 Русловые границы участка выклинивания подпора в половодье;
- •3, 4 То же, в межень
- •21.3 Регулирование стока
- •22.1 Происхождение подземных вод.
- •22.2. Классификация подземных вод.
- •Лекция 23. Общая минерализация и химический состав подземных вод.
- •23.1 Основной химический состав
- •23.2 Гидрогеохимическую зональность
- •23.3. Минеральные воды
- •Лекция 24. Геологическая деятельность подземных вод
- •24.1. Карстовые процессы
- •24.2 Оползневые процессы
- •Лекция 25. Загрязнение водных объектов
- •25.1 Загрязняющие вещества
- •25.2. Микроорганизмы и самоочищения вод
- •25.3. Очистное оборудование
- •Заключение
- •Список используемых источников
Лекция 4. Газы и вода в грунтах.
4.1 Газы в грунтах.
Грунты, как известно, обладают пористостью; наличие пор определяет возможность содержания в грунтах газов и воды. В зависимости от того, насколько заполнены поры одним из этих компонентов, грунты будут представлять собой двух- или трехкомпонентную систему. Полностью водонасыщенные грунты рассматриваются как двухкомпонентная система.
Объем пор определяет предельные значения количества воды и газов в грунтах: чем больше поры заполнены водой, тем меньше в них газов, и наоборот. Преобладающий компонент (вода или газ) в очень большой мере определяет свойства грунтов.
Интенсивность газообмена между грунтом и атмосферой зависит от их состава и строения и вызывается диффузным перемешиванием газов, колебаниями температуры и давления, атмосферного воздуха, атмосферными осадками и ветром.
Между атмосферным воздухом и газовой составляющей грунтов различия наиболее велики в количественном содержании диоксида углерода, кислорода и азота. Если в атмосферном воздухе углекислота составляет лишь сотые доли процента (около 0,03 %), то содержание ее в почвах и горных породах возрастает до десятых долей и даже целых процентов, а в почвенном воздухе может достигать почти 10 %. Кислород и азот в толще грунтов содержатся в разных количествах.
Газы в порах грунтов могут находиться в различном состоянии: свободном, адсорбированном и защемленном, кроме того, в воде, заполняющей поры, газы могут присутствовать в виде мелких пузырьков или быть растворенными в ней.
Адсорбированные и защемленные газы оказывают определенное влияние на свойства грунтов. Количество адсорбированных газов на поверхности грунтовых частиц, удерживаемое молекулярными силами, зависит от минералогического состава грунтов, наличия в них гумуса и других органических веществ и соединений, от степени дисперсности, неоднородности, морфологических параметров частиц грунта и его пористости. В наибольшем количестве адсорбированные газы содержатся в абсолютно сухих грунтах, по мере увлажнения их содержание уменьшается и при влажности 5–10 % становится равным нулю.
При увлажнении, связанном с капиллярным поднятием воды в грунтах, газы из открытых пор вытесняются в атмосферу. При одновременном избыточном увлажнении грунта снизу и сверху в отдельных его участках газы оказываются замкнутыми в порах внутри грунта. Это так называемые «защемленные газы» или «защемленный воздух», часто являющийся характерным для пород поверхностных зон земной коры. Защемленные газы занимают значительные участки в толще грунта или находятся в небольших количествах в тончайших микропорах грунта, что является обычным для пылеватых и глинистых грунтов.
Максимальное количество защемленных газов, в отличие от адсорбированных, формируется в грунтах при какой-то оптимальной для данного грунта влажности. Например, в глинистых грунтах защемленные газы могут занимать до 20–25 % объема пор грунтов.
Адсорбированные и защемленные газы с большим трудом удаляются из грунтов внешним давлением.
Наличие в грунтах адсорбированных и защемленных газов обусловливает многолетнюю осадку насыпей из глинистых грунтов, деформации и разрывы земляных насыпей, уменьшение водопроницаемости грунтов.