33 Химический состав подземных вод. Минеральные воды, их типы и происхождение.

Состав подземных вод зависит от многих факторов: от их генези­са и гидродинамического режима; от особенностей характера водо­обмена и взаимодействия с горными породами; от состава и раство­римости горных пород, по которым циркулируют подземные воды.

В процессе циркуляции подземные воды обогащаются различ­ными солями. Суммарное содержание растворимых солей в под­земных водах называется общей минерализацией. Гидрохимические типы определяются содержанием основных катионов и анионов. По анионам выделяют три типа вод: 1) гидрокарбонатные; 2) суль­фатные; 3) хлоридные и несколько промежуточных (сложного со­става): гидрокарбонатно-сульфатные, хлоридно-сульфатные и бо­лее сложного состава. По соотношению с катионами выделяются воды натриевые, кальциевые, магниевые и смешанные.

Минеральные воды — подземные воды, имеющие минерализа­цию более 1 г/л, содержащие специфические микроэлементы и ис­пользуемые для лечебных целей. По общей минерализации выделяются воды пресные, солонова­тые и соленые. По температуре холодные - до 20 "С, теплые - до 20 - 37 °С, горячие - свыше 42 °С. По химическому и газовому составу выделяют щелочные, угле­кислые, сероводородные, метановые, железистые и радоновые воды.

34 Геологическая работа подземных вод. Карстовые процессы и карстовые формы рельефа.

Под карстом следует понимать геологический процесс, пре­имущественно химического взаимодействия воды и проницаемых, относительно легкорастворимых горных пород, приводящий к разрушению этих пород и образованию в земной коре различных пустот, созданию особого характера движения и режима подземных вод, формированию свое­образного рельефа местности и режима гидрографической сети.

Развитие карста как закономерного процесса должно происхо­дить при определенных условиях: наличия проницаемых и легкора­створимых пород; движения в породе воды; растворяющей способ­ности воды.

В зависимости от состава пород различают карст карбо­натный, гипсовый и соляной.

Наиболее широко развит и изучен карст в карбонатных породах — известняках, доломитах, мраморах. Широко процессы карста раз­виты в Крыму, на Кавказе, на Урале, на территории южной части Сибирской платформы — Иркутском амфитеатре. Известные ученые карстоведы Д.С. Соколов, Н.А. Гвоздецкий, Г.П. Вологодский и другие выделяют несколько морфолого-генетических типов кар­ста, среди которых наиболее типичными и распространенными яв­ляются два: открытый карст и покрытый карст.

Карст открытый образуется при выходе растворимых пород не­посредственно на дневную поверхность, при этом образуются са­мые разнообразные поверхностные и подземные формы карста.

Покрытый карст отличается от открытого тем, что закарстованные породы перекрыты толщами нерастворимых или слаборастворимых пород. Процесс карстообразования протекает в глубине, а на поверхности образуются карстовые суффозионные воронки и неглубокие поноры.

35 Отложение подземных вод.

Подземные воды откладывают осадки на поверхности земли у выходов источников и в недрах пустот в земной коре.

Осадки, откладываемые источниками па поверхности земли.

К осадкам, которые откладываются источниками на поверхности, относятся известковые и кремнистые туфы, поваренная соль, желез­ные и марганцевые руды.

Известковый туф состоит из СаС0₃. Он выделяется известковистыми, щелочными и углекислыми источниками, в воде которых в растворенном состоянии находится Са(НС0₃)₂. При по­явлении воды на поверхности земли избыток углекислоты уходит в атмосферу. В результате выпадает СаС0₃. Выпадению его благо­приятствуют уменьшение давления и понижение температуры, а также гниющие остатки животных, листья, ветки растений и т. д. Если в воде такого источника подержать некоторое время ветку с листьями, они покроются беловатым налетом СаС0₃ .

Известковый туф со сравнительно крупными пустотами назы­вается травертином.

Плотные разновидности известковых туфов напоминают накипь на дне и стенках чайников, паровых котлов и водопроводных труб.

По склонам Машука, у Пятигорска, мощность известкового туфа достигает 9О м. Он прослеживается на площади длиной до 6 км и шириной, 4,5 км. Здесь известно до 50 источников, из которых в год выделяется около 1800 т известкового туфа. В районе Нарзана их выделяется до 20 т в год. Известны мощные отложения известко­вого туфа по Военно-Грузинской дороге. В Ленинградской области он встречается в районе Гостилиц и Гатчины. Известковый туф иногда обладает некоторой радиоактивностью.

Кремнистый туф состоит из водной окиси кремния (SiO₂*nН₂0). Он выпадает из горячих вод ювенильных источников, например гейзеров. Кремнистый туф гейзеров называется гейзери­том. Гейзерит — пористая порода белого цвета, иногда приобрета­ющая от примеси других солей бурые, красные, синие оттенки.

Поваренная соль. Соляные источники, дающие воду с большим содержанием NaС1, откладывают в результате испарения воды поваренную соль. Ее отложения известны в Старой Руссе, Кировской, Пермской и других областях.

Железные и марганцовые руды. Известны целые пласты бурых железняков (лимонитов), связанные с деятельностью подземных вод. Они образуются в местах впадения источника с водой, содержащей вакисные соли железа, например FeCO_s или FeS0₄, в море или озеро.

Вместе с рудами железа таким же путем образуются и залежи марганцовых руд. Аналогичным образом железные руды образуются и в болотах, через которые протекают воды, обогащенные закисными солями железа. Так образуются болотные железные руды, бобовые руд ы.

Ж е л е з и с т а я плен к а на поверхности воды, особенно в болотах, напоминает нефтяную или масляную пленку. Местные жители нередко принимают ее за нефтяную. Железистую, нефтяную и масляную пленки легко различить, ударив по ним прутиком. Железистая пленка разбивается на ограниченные пря­мыми линиями отдельности, масляная или нефтяная расходятся кругами.

Ж е л е з и с т а я плен к а на поверхности воды, особенно в болотах, напоминает нефтяную или масляную пленку. Местные жители нередко принимают ее за нефтяную. Железистую, нефтяную и масляную пленки легко различить, ударив по ним прутиком. Железистая пленка разбивается на ограниченные пря­мыми линиями отдельности, масляная или нефтяная расходятся кругами.

Выпадение ил раствора любого химического соединения при водит к изменению его концентрации в этом растворе. Через некото­рое время могут наступить условия насыщения раствора каким-ни­будь другим соединением. Оно начинает выпадать из раствора также по периферии пустот. В конце концов пустоты окажутся заполненными различными соединениями, располагающимися кон­центрически от периферии к центру.

Наиболее обычными минералами, выпадающими из водных растворов, являются: кальцит, арагонит, кварц, горный хрусталь, халцедон, опал, барит, гипс, флюорит, цирит, марказит и др.

Заполнения пустот имеют самую различную форму. К ним отно­сятся и известковистые журавчики лёссовидных глин.

При описании пещер мы говорили о сталактитах, сталагмитах, колоннах, занавесах, перегородках, сложенных из СаС0₃, Si0₂-nH₂0, GaS0₄-2H₂0, FeS₂, PbS, которые также являются осадками подземных вод. Кроме того, в результате деятельности подземных вод возникают такие формы заполнения пустот, как секреции и жилы.

С е к р е ц и и — это пустоты, заполненные гидрохимическим путем. По минералогическому составу они резко отличаются от включающих их пород, хотя нередко и являются продуктом их растворения. Рост секреций происходит от периферии к центру. Незаполненная минеральным веществом пустота называется ж е о д о й. На поверхности незаполненных пустот располагаются кри­сталлы минералов, направленные верхушками в пустоту. Группа одновременно росших и сросшихся (нередко в виде щетки) кристал­лов называется друзой.

Большое практическое значение имеют жилы. Подземная вода, циркулируя по трещинам пород, как указывалось выше, выделяет из себя те химические соединения, которые при данных условиях давления, температуры и концентрации других солей насыщают раствор. Трещины, заполненные химическими соединениями, вы­павшими из водных растворов подземных вод, называются ж илами.

Подземные воды играют большую роль в перемещении, миграции разнообразных минеральных соединений и отдельных элементов из одних зон земной коры в другие, чаще в более высоко расположен­ные. Тем самым они осуществляют в земной коре миграцию эле­ментов и минеральных масс.

Жилы часто пересекаются. Они всегда моложе тех горных пород, в которых наблюдаются. Возраст их бывает разным. Естественно, что пересекающая жила моложе пересекаемой.