4.4. Подземные воды. Суффозионные и карстовые процессы

Подземными водами называются воды, находящихся в порах и трещинах горных пород. По происхождению подземные воды подразделяются на инфильтрационные (водозные), ювенильные (магматогенные), седиментационные (реликтовые), метаморфогенные (дегидратационные) и конденсациозные.

По условиям залегания в верхних слоях земной коры можно выделить следующие типы подземных вод.

1. Воды зоны аэрации.

2. Грунтовые воды.

3. Воды фундамента артезианских бассейнов.

Воды зоны аэрации приурочены к верхним слоям земной коры. Здесь могут быть инфильтрационные (почвенные), подвешенные воды, верховодка и воды капиллярной каймы.

Грунтовыми водами называют первый от поверхности постоянный (в отличие от верховодки) водоносный горизонт, который сохраняется в течение всех сезонов года.

Артезианскими водами называются напорные (подземные) воды, залегающие между водоупорными слоями в пределах каких-либо отрицательных структур (синклиналей, грабенов и др.).

Выделенные основные типы подземных вод не охватывают всех разновидностей последних. Особые условия имеются в карстовых областях, в зоне многолетней мерзлоты и в областях, где проявляется современная вулканическая деятельность.

Перенос и переотложение, растворение и выщелачивание пород подземными водами наглядно проявляется при образовании суффозии и карста.

Суффозией (подкапывание) называется процесс выноса частиц горных пород подземной водой. Этот процесс может происходить как в самом водоносном пласте, так и из одного пласта в другой. Основной причиной суффозионного процесса является гидродинамическое давление воды и превышение допустимой неразмывающей скорости потока (ДНС). Критический градиент, при котором происходит взвешивание частиц горных пород зависит от их удельного веса и пористости и определяется по формуле

1

где I – критический градиент;

Δ – удельный вес породы;

П – пористость породы.

Суффозия свойственна гранулометрическим неоднородным породам и приводит к изменению физико-механических свойств горных пород. На земной поверхности суффозия проявляется в виде провалов, глиняных карстов и воронок депрессии. Химическая суффозия при значительном растворении горных пород приводит к карстовому процессу.

Возникновение карста обусловлено: способностью пород и растворению, наличием проточной воды и степенью ее минерализации, геологическим строением участка, рельефом местности, трещиноватостью пород, климатом, характером растительности и т.п. В процессе выщелачивания в карстующихся породах образуются различные по положению и форме пустоты. Для открытого (поверхностного) карста характерны: кары – небольшие углубления, борозды глубиной до 1,5-2,0м; карстовые воронки – достигающие до десятков метров в глубину и сотен метров в поперечнике; карстовые котловины, имеющие удлиненную форму и глубину до 30м; польды, представляющие собой замкнутые понижения с крутыми склонами и плоским дном и занимающие площади до 300 км² каждое. Для закрытого (подземного карста характерны): каверны – небольшие пустоты и пещеры - крупные подземные пустоты, протяженностью свыше десятков километров и площадью более 600км² (рис.13).

Вследствие обилия водопоглощающих трещин, воронок и шахт карстовые районы очень бедны реками. Здесь встречаются зачаточные сухие долины в виде глубоких ложбин, часто лишенных однообразного уклона. По тальвегу их располагается цепь карстовых замкнутых воронок.

Долины водостоков представляют большей частью глубокие ущелья с крутыми и даже вертикальными склонами. Встречаются мешкообразные долины, имеющие замкнутую циркообразную вершину, упирающуюся в скалистый обрыв, из-под которого появляется водоток в виде мощного источника. Часто этот водоток превращается в подземную реку.

Большинство карстовых форм рельефа изображаются на топографических картах с помощью специальных условных знаков.