ПОДЗЕМНЫЕ ВОДЫ КАРСТОВЫЕ ПРОЦЕССЫ ВИДЫ ВОДЫ В

ПОДЗЕМНЫЕ ВОДЫ. КАРСТОВЫЕ ПРОЦЕССЫ

ВИДЫ ВОДЫ В ГОРНЫХ ПОРОДАХ В зависимости от физического состояния, подвижности и характера связи с грунтом выделяют несколько видов воды в грунтах: физически связанная химически связанная капиллярная свободная

ВИДЫ ВОДЫ В ГОРНЫХ ПОРОДАХ Физически связанная вода удерживается на поверхности минералов и частиц грунта молекулярными силами и может быть удалена из грунта только при температуре не менее 90 120 С. Этот вид воды подразделяют на гигроскопическую и пленочную: Гигроскопическая вода, физически наиболее прочно связанная с поверхностью частиц молекулярными силами. Пленочная вода образует пленку поверх гигроскопической воды, когда влажность грунта становится выше его максимальной гигроскопичности. Эта вода может передвигаться от одной частицы грунта к другой.

ВИДЫ ВОДЫ В ГОРНЫХ ПОРОДАХ Химически связанная вода входит в состав некоторых минералов, например гипса, медного купороса. Вода из таких минералов может быть удалена в большинстве случаев лишь при нагревании до 300 400 С. Капиллярная вода подземная вода, удерживаемая в порах и капиллярных пустотах горных пород силами поверхностного натяжения. Свободная вода – наиболее подвижный и важный компонент подземных вод. Эта вода в жидком виде находится в порах и трещинах грунта и перемещается под влиянием силы тяжести и градиентов гидростатического давления.

ПОРИСТОСТЬ ГОРНЫХ ПОРОД Различают общую, открытую и эффективную пористость. Общая (полная, абсолютная) пористость—это объем всех пор в породе. Соответственно коэффициент общей пористости пред ставляет собой отношение объема всех пор к объему породы. При промышленной оценке залежей нефти и газа прини мается во внимание открытая пористость. Открытая пористость—объем только тех пор, которые связаны, сообщаются между собой. В нефтяной геологии, наряду с понятиями общая и откры тая пористость, существует понятие эффективная пористость. Она определяется наличием таких пор, из которых нефть может быть извлечена при разработке. Неэффективными считают субкапиллярные и изолированные поры.

ВОДОПРОНИЦАЕМОСТЬ ГОРНЫХ ПОРОД — это способность горных пород пропускать через себя воду Обуславливается 1. Объемом и размером пор 2. Формой пор 3. Характером их соединения друг с другом

СТЕПЕНЬ ВОДОПРОНИЦАЕМОСТИ Водопроницаемые: гравий, галечники, пески, любые сильно трещиноватые монолитные (скальные) породы; • водонепроницаемые, • Полупроницаемые: супеси, легкие суглинки, лёссы, неразложившийся торф Водоупорные: глины, тяжелые суглинки, а также породы, находящиеся в зоне многолетней мерзлоты

ПОДЗЕМНЫЕ ВОДЫ Подземные воды — это воды, находящиеся в верхней части земной коры (до глубины 12 16 км) в жидком, твердом и парообразном состояниях. Основная масса их образуется вследствие просачивания с поверхности дождевых, талых и речных вод. Составляют 2% всей воды на планете.

ПОДЗЕМНЫЕ ВОДЫ По условиям залегания подземные воды делят на несколько видов: почвенные грунтовые межпластовые артезианские минеральные

Почвенные воды заполняют часть промежутков между частицами почвы; они могут быть свободными (гравитационными), перемещающимися под влиянием силы тяжести или связанными, удерживаемыми молекулярными силами. Грунтовая вода — гравитационная вода первого от поверхности Земли постоянно существующего водоносного горизонта, расположенного на первом 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, заключённые в водоносных пластах горных пород между водоупорными слоями. Минера льная вода— вода, содержащая в своем составе растворённые соли, микроэлементы, а также некоторые биологически активные компоненты.

СХЕМА РАСПОЛОЖЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ ПОДЗЕМНЫХ ВОД 1 — почвенно растительный слой; 2 — водопроницаемые породы; 3 — полуводопроницаемые породы; 4 — водоупорные породы; 5 — гравитационная вода; б — уровень грунтовых вод а — почвенные воды; б — верховодка; в — грунтовые воды; г, д — межпластовые воды;

БЕЗНАПОРНЫЕ ВОДЫ Безнапорные воды— подземные воды, имеющие свободную поверхность (давление на которую равно атмосферному), а также воды в наземных водотоках и водоёмах, в трубах при неполном их заполнении. Подземные безнапорные воды находятся в первом от поверхности водопроницаемом слое, образуя грунтовые воды, верховодку, либо не полностью насыщают глубоко залегающий водопроницаемый слой. Движение безнапорных вод в породах происходит под действием силы тяжести в направлении уклона. Уровень безнапорных вод в подземных выработках, в отличие от напорных вод, устанавливается на глубине их появления без откачки. При ведении горных работ безнапорные воды снижают устойчивость бортов карьеров на уступах.

НАПОРНЫЕ ВОДЫ — подземные воды, находящиеся под давлением, значительно превышающим атмосферное, и приуроченные к водоносным горизонтам, залегающим между водоупорными (слабопроницаемыми) пластами в пределах сравнительно крупных геологических структур.

ИСТОЧНИКИ подземных вод, родники, ключи— сосредоточенные естественные выходы подземных вод на земную поверхность (на суше или под водой). Образование источников обусловлено пересечением водоносных горизонтов отрицательными формами современного рельефа (например, речными долинами балками, оврагами, озёрными котловинами), геологически структурными особенностями местности (наличием трещин зон тектонических нарушений, контактов изверженных и осадочных пород), фильтрационная неоднородностью водовмещающих пород и др. .

ИСТОЧНИКИ Нисходящие (I) Вода движется к ним сверху вниз от площади питания водоносного слоя к месту выхода воды. Восходящие (II) Естественный источник с восходящим движением воды под напором.

ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ПОДЗЕМНЫХ ВОД Подземные воды производят как разрушительную, так и созидательную геологическую работу. Разрушительная деятельность связана с растворением и механическим размывом горных пород и проявляется в карстовых процессах и суффозии, а также в образовании оплывин, оползней по бортам речных долин, озерных и морских впадин. Созидательная деятельность проявляется в образовании натечных форм в виде сталактитов и сталагмитов, а также корок различной мощности, образующихся при осаждении из подземных вод растворенных в них минеральных веществ.

КАРСТ Карст– процесс растворения или выщелачивания трещиноватых растворимых горных пород подземными и поверхностными водами, в результате которого образуются как отрицательные формы рельефа на поверхности Земли, так и различные полости, каналы и пещеры в глубине. К растворимым породам относятся соли, гипс, известняк, доломит, мел. В соответствии с этим различают соляной, гипсовый и карбонатный карст. Наиболее изучен карбонатный карст, что связано со значительным площадным распространением известняков, доломитов, мела. Необходимыми условиями развития карста являются: 1) трещиноватость растворимых горных пород, обеспечивающая их водопроницаемость; 2) наличие агрессивных вод и их движение по трещинам. Наибольшее разнообразие карстовых форм наблюдается в открытом типе карста (горные районы известнякового плато Крыма, Кавказа, Альп и др. ).

КАРСТ К поверхностным карстовым формам относятся: Карры – углубления в виде рытвин и борозд глубиной от нескольких сантиметров до 1 – 2 м;

КАРСТ Поноры – вертикальные или наклонные отверстия (трещины) на поверхности карстующих горных пород, по которой вглубь уходят дождевые, талые снеговые, проточные воды. Поноры обычны на дне карстовых воронок, карстовых промоин или в руслах исчезающих рек;

КАРСТ Карстовая воронка – впадина конической или чашеобразной формы глубиной от 2– 3 до 15– 17 м при ширине по верхнему краю от нескольких до десятков метров. Происходит или постепенным просасыванием, или провалом верхнего слоя почвогрунтов в подземные карстовые пустоты с последующим обрушением отвесных стенок. Карстовые воронки имеют наибольшее распространение как в горных районах, так и на равнинах. По условиям развития выделяют: а) воронки поверхностного выщелачивания, связанные с растворяющей деятельностью атмосферных вод; б) воронки провальные, образующиеся путем обрушения сводов подземных карстовых полостей

КАРСТ Карстовые котловины – крупные формы поверхностного карстового рельефа, на дне которых могут развиваться карстовые воронки

Карстовые колодцы и шахты – крупные провалы, достигающие местами глубин свыше 1000 м и являющиеся как бы переходными к подземным карстовым формам.

КАРСТ К подземным карстовым формам относятся различные каналы и пещеры. Самыми крупными подземными формами являются карстовые пещеры – системы горизонтальных или наклонных каналов, часто сложно ветвящихся и образующих огромные залы или гроты. Такая неровность в очертаниях может быть обусловлена характером сложной трещиноватости пород или неоднородностью последних. На дне ряда пещер много озер, по другим пещерам протекают подземные реки, которые при движении производят не только химическое воздействие (выщелачивание), но и размыв (эрозию). Наличие постоянных водных потоков в пещерах нередко связано с поглощением поверхностного речного стока. В карстовых массивах известны исчезающие реки (частично или полностью), периодически исчезающие озера.

КАРСТ Отложения в пещерах представлены несколькими генетическими типами: 1) терра росса (красная земля) – нерастворимые продукты, оставшиеся после растворения известняков – чаще всего это глинистый материал красного или кирпичного цвета; 2) обвальные накопления – продукты обрушения сводов карстовых полостей; 3) аллювиальные осадки, образующиеся подземными реками; 4) озерные осадки; 5) хемогенные образования – известковый туф (травертин); 6) натечные формы – сталактиты, растущие от кровли пещеры вниз, и сталагмиты, растущие вверх. Сросшиеся сталактиты и сталагмиты называют сталагнаты

Сталактит ы Сталагмит ы Терра Росса

Туф — легкая, сцементированная, пористая горная порода. Имея высокие декоративные свойства, представляет собой ценный отделочный строительный материал. По способу геологического образования различают основные типы туфов: вулканические, известковые и кремнистые. Траверти н — известковый туф, поликристаллическая хрупкая тонкозернистая гомогенная горная порода, образованная минералами карбоната кальция (в основном арагонит с меньшей долей кальцита), известковые отложения углекислых источников. Поддаётся шлифованию и полировке.

СУФФОЗИЯ Суффозия (от лат. suffosio – подкапывание) – вынос мелких минеральных частиц породы, фильтрующейся через нее водой. Этот процесс отличается от карста тем, что суффозия является преимущественно физическим процессом и частицы породы не претерпевают дальнейшего разрушения. Суффозия приводит к проседанию вышележащей толщи и образованию западин диаметром до 10 и даже 100 метров, а также пещер. Одним из необходимых условий суффозии является наличие в породе как крупных частиц, образующих неподвижный каркас, так и вымывающихся мелких. Вынос начинается лишь с определенных значений напора воды, ниже которых происходит только фильтрация.

СУФФОЗИЯ Суффозионные формы – отрицательные формы рельефа, образующиеся за счет процессов выщелачивания и вымывания частиц пород субстрата подземными водами и последующего обрушения кровли образующихся пустот. К суффозионным формам относят: блюдца; суффозионные, коррозионно просадочные, коррозионно суффозионные, просадочные и лёссовые воронки; воронки проседания и суффозионные впадины. Блюдце (русск. ) – плоскодонное, чаще округлое понижение (западина, впадина) в лесостепной, степной и полупустынной зонах, глубиной 0, 5– 2 м, в поперечнике от нескольких до десятков, реже сотен метров. Образование блюдца происходит оседанием (просадкой) грунта при выщелачивании и вымывании нижележащих пород, а также при смачивании лёсса.

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!