Вопрос 8.

Напорные (артезианские) воды- подземные воды , залегающие между двумя водоупорными слоями и обладающие гидростатистическим напором. При вскрытии напорного водоносного горизонта скважинами вода поднимается выше его водоупорной кровли, а в некоторых случаях может самоизливаться на поверхность земли фонтаном в несколько десятков метров высотой. Артезианские воды получили название от древней провинцией Артезия во Франции, где впервые были встречены в 1126 г.

Артезианские воды обычно залегают на больших глубинах в синклинальных (прогнутых) структурах. Синклинальные структуры часто содержат несколько напорных водоносных горизонтов, занимают большие территории земли. Их называют артезианскими бассейнами. Примером такого бассейна является Западно- Сибирский артезианский бассейн, охватывающий территорию от Алтая до Ледовитого океана.

В артезианских бассейнах выделяют три области: питания, распространения и разгрузки.

Область питания располагается в приподнятой части бассейна, местах выхода водопроницаемых слоёв на поверхность . на её территории происходит инфильтрационное питание водоносного горизонта, формируются подземные воды ,их поток заполняет водоносный слой.

Основную площадь артезианского бассейна ( в нашем случае территория Зап. Сибири) занимает область распространения( напора) . На её территории подземные воды находятся под поднятым напором, обусловленной массой столба воды. Величина напора характеризуется пьезометрическим уровнем, т.е. уровнем, который устанавливается в скважинах при вскрытии напорных вод. Пьезометрический уровень определяется в абсолютных отметках, он может быть положительным, располагаться выше поверхности рельефа, и отрицательным- ниже поверхности. При положительном происходит самоизливание, при отрицательном воду достают с помощью насосов. Для оценки напора воды в водоносном горизонте используется показатель пьезометрический напор H- высота пьезометрического уровня от уровня моря.

Напор воды создается благодаря перепаду отметок высот области питания и разгрузок,т.е. обусловлен законом сообщающихся сосудов.

Область разгрузки артезианских вод располагается в местах с низкими отметками рельефа ( побережье морей , моря , озёрные впадины )

Артезианские воды, как правило, обладают значительными запасами, практически не загрязнены с поверхности , в настоящее время хорошо изучены и являются источниками питьевой и промышленной воды высшего качества.

Для водоснабжения сибирских городов важное значение имеет Западно –сибирский артезианский бассейн, обеспечивающий водой территории Новосибирской, Омской , Томской и Тюменской областей.

Вопрос 9

Горные породы, их происхождение, физические свойства

Горные породы представляют собой плотные или рыхлые аг­регаты одного или нескольких минералов, т.е. любая горная порода (гранит, мрамор, песок, глина) состоит из кристаллов или обломков минералов. Естественным геологическим признаком для классификации различных горных пород, слагающих земную кору, является их происхождение (генезис). По происхождению выделяют три группы горных пород: 1) магматические, образованные при остывании расплавлен­ной магмы; 2) осадочные, образующиеся на поверхности земли в процесс отложения продуктов разрушения ранее существовавших по- (обломочные, химические осадки, минеральные и органиче­ские остатки различных организмов); 3) метаморфические, образованные в недрах земли в процессе воздействия на ранее существовавшие породы (магматические и осадочные) высоких температур, давления и газов.\ Каждая из этих генетических групп пород существенно от­лична от других и обладает рядом только ей присущих, харак­терных признаков и свойств. Важнейшие из них: минеральный состав, структура, текстура, условия залегания, характер струк­турных (межминеральных) связей и физико-механические свой­ства, — являются следствием особенностей образования горных пород и последующего их преобразования в земной коре. Минеральный состав пород представлен: кристаллическими зернами минералов у магматических и метаморфических пород; обломками минералов и пород, кристалликами солей, скрыто зернистыми минеральными массами и минеральными остатками различных организмов у осадочных пород. Структурой называется строение породы, обусловленное со­стоянием минерального вещества (кристаллическое, обломочное, аморфное) и размером основных минеральных составляющих. Различают кристаллическую (крупно-, мелкозернистую), стекло­ватую, обломочную и другие структуры. Текстура — сложение породы, обусловленное относительным расположением и распределением составных минеральных час­тиц в ее объеме. Текстура является диагностическим признаком при определении происхождения горных пород. Различают сле­дующие основные виды текстур: массивная — характерна для магматических пород; минералы располагаются в объеме породы равномерно по всем направле­ниям; слоистая -- характерна для осадочных пород; минеральные частицы слагают слои, прослойки; сланцеватая - - характерна для большинства метаморфиче­ских пород; минеральные зерна имеют удлиненную, листоватую форму и располагаются в породе параллельно друг другу. Плотность минеральной части породы, г/см³, — отношение! массы минеральных частиц к их объему: р_s = т_S/У_s, зависит от плотности минералов, слагающих породу. Плотность породы (грунта) — масса единицы объема поро­ды естественного сложения и природной влажности, определяет­ся по формуле: р = т/V, измеряется при лабораторных исследованиях в г/см³, в строи­тельной практике в т/м³. Масса породы складывается из массы минеральной части и массы воды, находящихся в единице ее объема. Плотность сухой породы (скелета), г/см³, — отношение мас­сы минеральной части к объему породы естественного сложения: Рd = т_s /V. При определении плотности сухой породы в отличие от плотно­сти породы исключается масса воды в ней. Пористость и трещиноватость. Минеральные элементы, слагающие породу, при неплотном прилегании друг к другу об­разуют поры, пустоты и трещины различной величины. При изу­чении пород зачастую поровую и трещинную пустотности объе­диняют термином «общей пористости» породы (трещиноватость рассматривается как линейная пористость). От общей пористо­сти и размера пор, трещин зависит прочность горных пород и их водопроницаемость . Общей пористостью п называется суммарный объем всех пор в единице объема породы. Величина пористости определяет­ся как отношение объема пор к объему породы, выраженное в процентах, п = (V_Р/V) 100%. Значение общей пористости горных пород изменяется в очень широких пределах - - от долей процентов у нетрещиноватых магматических до 90 % у осадочных дисперсных пород. Часто пористость характеризуется коэффициентом пористо­сти е, определяемым как отношение объема пор в породе к объ­ему минеральной части ее (скелету): е = V_Р/V_S Измеряется коэффициент пористости в долях единицы. Измене­ние коэффициента пористости с увеличением нагрузки позволя­ет оценить сжимаемость породы, так как при ее уплотнении объ­ем скелета остается неизменным, а уменьшается объем пор. Содержание жидкой фазы в породе оценивается через влаж­ность и коэффициент водонасыщения. Влажность ω— отношение массы воды, содержащейся в по­рах породы, к массе сухой (минеральной части) породы: ω = т_ω/т_s. Измеряется в долях единицы (или в процентах), определяется путем высушивания породы при температуре 105-110 °С и взвешивания до и после просушки. Коэффициент водонасыщения Sr — степень заполнения пор водой, определяется по формуле Sr = V_ω/V_p