Предисловие
Настоящее учебное пособие представляет собой конспективное изложение теоретической части курса «Общая гидрогеология» по лекциям профессора В.М. Матусевича для специальностей: 130302 « Поиски и разведка подземных вод и инженерно-геологические изыскания, 020304 «Гидрогеология и инженерная геология», 130304 «Геология нефти и газа», 130201 «геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых», 130202 «Геофизические методы исследования скважин.
В учебном пособии широко использованы материалы учебников и монографий, изданных ранее (А.М. Овчинников, В.А. Кирюхин, А.И. Коротков, А.Н. Павлов, С.Р. Крайнов, Б.Н. Рыженко, В.М. Швец, П.П. Климентов, Г.Я. Богданов, Е.В. Пиннекер, С.Л. Шварцев) в том числе ряд публикаций автора учебного пособия.
Ряд вопросов теоретической гидрогеологии (гидрологический круговорот воды, гидрология и др.) из данного учебного пособия опущены, так как они изложены в специальном курсе «Основы гидравлики гидрологии гидрометрии и климатологии».
Что касается практических и лабораторных работ по курсу, то они изданы в учебном пособии Т.В. Семеновой «Практикум по общей гидрогеологии». Там же приводятся контрольные вопросы и тесты.
1. Введение
Эта дисциплина посвящена самым общим основополагающим гидрогеологическим сведениям и, прежде всего, особенностям появления и закономерностям распространения воды в недрах Земли.
Понятие «гидрогеология»
Гидрогеология зародилась на стыке двух первооснов: геологии и гидрологии. Термин введен Ж.Ламарком (1802) для обозначения явлений разрушения и отложения водой. Современное определение понятия гидрогеологии – это наука о подземной гидросфере. Она изучает историю подземной гидросферы, ее ресурсы и состав, закономерности пространственного распределения составляющих ее компонентов (свободная, связанная, жидкая, парообразная, твердая, надкритическая и др. виды воды), происходящие в ней процессы и взаимодействие с окружающими земными оболочками, а также хозяйственное значение компонентов подземной гидросферы и влияние на них деятельности человека.
Роль академика В.И. Вернадского в развитии отечественной гидрогеологии. Решающую роль в развитии гидрогеологии сыграли три «постулата», выдвинутые выдающимся русским ученым академиком В.И. Вернадским: 1) единство природных вод, предполагающее постоянные переходы воды из одного состояния или вида в другое; 2) «всюдность» воды – присутствие во всех земных сферах вплоть до мантии Земли, а также и в космосе; 3) в природе нет «чистой» воды (Н2О), а есть водные растворы различной концентрации. В.И. Вернадский придавал большое значение воде в процессах массопереноса вещества и энергопереноса в виде различных физических полей, что сконцентрировано в его всемирно известной равновесной системе. В.И. Вернадский рассматривал воду, как один из сложнейших минералов земной коры. По составу и свойствам им выделены 485 минералов подземных вод, которые можно охарактеризовать так же точно, как твердые минералы, например, кварц. В настоящее время в связи с развитием аналитической базы их можно выделить во много раз больше.
В.И. Вернадский указывал на особое место воды в истории нашей планеты: «Нет природного тела, которое могло бы сравниться с ней по влиянию на ход основных, самых грандиозных геологических процессов. Нет земного вещества – минерала, горной породы, живого тела, которое бы ее не заключало. Все земное вещество – под влиянием свойственных воде частичных сил, ее парообразного состояния, ее вездесущности в верхней части планеты – ею проникнуто и охвачено». Исключительную роль воды в жизни нашей планеты ученый аргументировал следующим образом: «Не только земная поверхность, но и глубокие – в масштабе биосферы – части планеты определяются в самых существенных своих проявлениях, ее существованием и ее свойствами». Он считал, что водою вызывается и создается электрическое поле планет и ее атмосферы, свойства воды создают климат и определяют термодинамику атмосферы, с водой связана вся химия земной коры и среда жизни.
Равновесная система В.И. Вернадского (макетС.Л. Шварцева)
