6.Геологическая деятельность подземных вод

Подземные воды – воды, находящиеся в толще земной коры. Находятся они в различном физическом состоянии – жидком, твёрдом (лёд, а также вода, связанная в кристаллической решётке различных минералов) и газообразном (водяной пар). Основную работу производит вода в жидком состоянии. Но вода внутри земной коры способна переходить из одного состояния в другое. Поэтому при изучении гидрологического режима подземных вод нужно учитывать все возможные состояния её нахождения. Изучение подземных вод и их деятельности является предметом особой дисциплины, находящейся на стыке геологических и географических наук –гидрогеологии. Подземные воды участвуют в общем круговороте воды, но с различной интенсивностью.

Виды воды в ГП:

1. Свободная вода заполняет трещины и пустоты в грунтах и горных породах. Свободные воды образуют скопления и подземные потоки, передают гидростатическое давление по закону сообщающихся сосудов.

2. Капиллярная вода заполняет капиллярные поры и промежутки. Удерживается силами поверхностного натяжения и может подниматься выше уровня свободной воды на 2 м и более. Это имеет большое значение в природных процессах. В частности, именно этот эффект приводит к засолению почв.

3. Плёночная вода обволакивает минеральные частицы плёнкой толщиной в доли микрона. Удерживается силами поверхностного натяжения и может перетекать туда, где плёнка тоньше.

4. Гигроскопическая вода облекает минеральные частицы плёнкой, толщиной в одну молекулу. Становится подвижной только при переходе в газообразную форму. Не замерзает при существующих на Земле температурах.

5. Лёд – замёрзшая вода. Может содержаться в форме мелких кристаллических частиц (в мёрзлых грунтах) и формировать скопления.

6. Газообразная вода,или водяной пар содержится в составе подземных атмосфер.

7. Кристаллизационная вода- входит в состав минералов в виде молекул (гипс, опал). Удаляется и переходит в другие состояния при реакциях дегидратации.

Происхождение подземных вод.

Источники поступления вод в толщу земной коры бывают различны. В зависимости от конкретной природной ситуации ведущая роль может принадлежать одному из следующих процессов:

1. Инфильтрация (просачивание на глубину) атмосферных осадков и поверхностных вод.

2. Конденсация водяных паров.

3. Накопление воды в донных осадках поверхностных водоёмов. Если водоём заполняется осадками и прекращает своё существование, а потом перекрывается более молодыми отложениями, содержащиеся в его донных осадках воды становятся подземными.

4. Поступление глубинных (ювенильных) вод, происхождение которых связано с магматическими и метаморфическими процессами.

Классификация подземных вод по условиям залегания:

Почвенные воды заполняют часть промежутков между частицами почвы; они могут быть свободными (гравитационными), перемещающимися под влиянием силы тяжести, или связанными, удерживаемыми молекулярными силами.

Верховодка-безнапорные подземные воды, залегающие наиболее близко к земной поверхности и не имеющие сплошного распространения. Образуются за счет инфильтрации атмосферных и поверхностных вод, задержанных непроницаемыми или слабопроницаемыми выклинивающимися пластами и линзами. Характеризуются сезонностью существования. Воды верховодки обычно пресные, слабоминерализованные.

Грунтовые воды- представляют собой верхний постоянный водоносный горизонт, располагающийся на первом же протяженном водоупорном слое.

Межпластовые воды — нижележащие водоносные горизонты, заключенные между двумя водоупорными слоями. В отличие от грунтовых, уровень межпластовых вод более постоянен и меньше изменяется во времени. Межпластовые воды более чистые, чем грунтовые.

Напорные межпластовые воды полностью заполняют водоносный горизонт и находятся под давлением. Напором обладают все воды, заключенные в слоях, залегающих в вогнутых тектонических структурах.

Артезианские воды- напорные подземные воды, заключенные в водоносных пластах ГП между водоупорными слоями. Обычно встречаются в пределах определенных геологических структур, образуя артезианские бассейны.

Зеркало грунтовых вод- поверхность грунтовых вод.

Химизм подземных вод.

Химический состав подземных вод зависит от сочетания различных факторов:

- химических процессов в почвах, через которые просачиваются метеорные воды (в т.ч. от взаимодействия их с органическими веществами);

- растворения минеральных веществ грунтов и горных пород;

- химического осаждения растворённых веществ;

- жизнедеятельности микроорганизмов;

- хозяйственной деятельности человека (загрязнение промышленными отходами, в результате внесения удобрений и т.д.).

Важнейшее значение для химизма подземных вод имеют растворённые газы (кислород, углекислый газ, сероводород, метан и др.) и ведущие ионы (Cl^-,SO4^2-,HCO^3-,CO3^2-,Na⁺,K⁺,Mg²⁺,H⁺). Содержание ионов водорода определяет их кислотность.

Подземные воды с высокими содержаниями растворённых минеральных веществ называются минерализованными, а в случае возможности их использования в качестве питьевых или лечебных – минеральными. Основные типы минеральных вод выделяются по ведущей роли растворённых в них компонентов: углекислые, сероводородные и радиоактивные (радоновые и радиевые). При температуре выше 20° воды называются термальными.

Артезианские бассейны- гидрогеологическая структура, приуроченная к впадинам (прогибам, синеклизам и тд), выполненным преимущественно осадочными слоистыми породами, содержащая пластовые артезианские воды. Включает и горизонты грунтовых вод, распространенных в пределах этой структуры. В АБ различают фундамент и чехол. К чехлу относится толща преимущественно осадочных пород, к фундаменту- толщи преимущественно сильно дислоцированных метаморфизованных пород, подстилающих чехол и содержащих трещинно-водные жилы.

Геологическая деятельность подземных вод.

Геологическая деятельность подземных вод заключается главным образом в процессах растворения ими вещества минералов и горных пород, его переноса в растворённой форме и переотложения. Кроме того, подземными водами могут переноситься и мелкие взвешенные частицы (глинистые, алевритовые). Отложение минеральных веществ, переносимых в растворённой форме, происходит преимущественно на геохимических барьерах (участках, где резко изменяются химические, термодинамические или иные условия, влияющие на растворимость тех или иных веществ). Такие барьеры могут возникать и на путях движения подземных вод внутри земной коры, и в местах их выхода на поверхность. В последнем случае в местах функционирования источников может наблюдаться отложение известковых туфов и иных минеральных образований. Но в целом при деятельности подземных вод процессы растворения минеральных веществ существенно преобладают над их осаждением.