Зоны санитарной охраны водозаборных сооружений.

Виды воды в гп.

В настоящее время выделяются следующие виды воды:

1. свободная (несвязная) – подразделяется на:

1.1. Парообразная вода (водяной пар)- существует в виде молекул Н₂О (комплексов типа n Н₂О) в воздухе, который занимает свободные поры и трещины в породах. Она находится в динамическом равновесии с другими видами воды и парами воды, содержащимся в атмосфере.

1.2.Гравитационная (капельно-жидкая) – передвигается по порам, трещинам под действием силы тяжести и градиента гидростатического давления. Просачивающейся называется подземная вода, формирующаяся в ненасыщенной зоне и передвигающаяся преимущественно в капельно-жидкой форме под действием силы тяжести. Водой подземного потока называется свободная гравитационная вода, передвигающаяся в условиях полного насыщения свободного пространства в минеральном скелете пород действием силы тяжести и градиента гидростатического давления.

1.3. Вода в надкритическом состоянии – находится в горных породах при температуре 374-450° и давлении 2,2х10⁴ КПа – 3,5 х10⁴ КПа. Залегает на глубине более 50 км. Обладает минимальной вязкостью, низким значениям рН, повышенной электропроводностью и большой способностью к миграции.

2. связанная вода:

2.1. Химически связанная вода – принимает участие в строении кристаллической решетки минералов в виде Н₂О, ОН^-, Н₃О⁺, Н⁺. Подразделяется на:

Кристаллизационная, входящая в кристаллическую решетку минералов в виде молекул воды Н₂О (гипс Са₂SO₄ , мирабилит Na₂SO₄х10 Н₂О). Содержание воды достигает 50% и более. Вода удаляется при температуре 300-400°, при этом кристаллическая решетка разрушается.

Цеолитная, аналог кристаллизационной, но количество молекул воды в кристаллической решетке может изменяться (опал). Такая вода связана с минералами очень не прочно и выделяется при сравнительно низких температурах 180-400ºC без разрушения кристаллической решетки, содержание воды может восстанавливаться при изменении термодинамических условий.

Конституционная вода содержится в минералах в виде гидроксильной группы ОН^-, водорода Н⁺ и Н₃О⁺. Удаляется из кристаллической решетки при температуре 400-1300 °. Кристаллическая решетка разрушается (мусковит, каолинит).

2.2. Физико-химическая и физически связанная:

физически прочносвязанная вода (гигроскопическая, адсорбционная) образуется в результате адсорбции молекул парообразной воды на поверхности частиц горных пород. Она образует на поверхности частиц тонкую пленку, слоем в одну молекулу воды и удерживается электростатическими силами.

физически рыхлосвязанная (пленочная) вода образуется поверх гигроскопичной и состоит из нескольких слоев молекул воды, которая называется диффузивным слоем.

вода переходного состояния от связанной к свободной:

2.3.Вакуольная (иммобилизованная) вода – содержится в изолированных пустотах минерального скелета породы. Она может образоваться при неполной цементации порового пространства, при минералообразовании, при остывании магмы.

2.4. Вода в твердом состоянии (лед) – широко распространена в области развития многолетнемерзлых пород (криолитозоне).

2.5.Капиллярная вода занимает частично или полностью тонкие поры и трещины в горных породах. Удерживается силами поверхностного натяжения или менисковыми силами. Чем меньше диаметр пор, тем выше высота капиллярного поднятия.

Билет №4

Билет № 5

Принципиально другой ветвью геологического круговорота воды в земной коре являются предполагаемые процессы поглощения океанических вод в пределах рифтовых зон океана с последующим участием их в процессах серпентинизации мантийных пород и формирования океанической коры. Завершение этой ветви геологического круговорота воды с ее возвращением в поверхностную гидросферу предположительно может быть связано с процессами десерпентинизации (дегидратации) пород океанической коры при их погружении в районах глубоководных желобов и вулканической деятельностью.

Мантийно-океанический цикл круговорота воды А.Н.Павлов связывает со схемой движения океанического дна и системой конвективных потоков вещества, протекающих в верхней мантии в соответствии с тектоникой плит. Океаническая кора и подстилающая ее мантия, образующие литосферную плиту, движутся как единое целое от срединных океанических хребтов к обрамляющим океаны континентам (рис 2.). Скорости движения литосферных плит различны. На границе между ними образуются крупные разломы. При столкновении с континентами плиты, погружаясь под них, производят сильную деформацию земной коры (процесс субдукции). В более глубоких частях мантии (400-600км) существует конвективный поток вещества в противоположном направлении, который поднимается к поверхности в зоне срединных хребтов. При подъеме вещество мантии взаимодействует с океанической водой, образуя серпентинизированный перидотит, содержащий большое количество химически связанной воды. Этот серпентинизированный слой, образуя плиту, перемещается к континентам, и погружаясь под них, десерпентинизируется с выделением большого количества воды, которая возвращается в океан.

Рис 2. Мантийно – океанический круговорот воды:

1 – океаническая кора; 2 – литосфера; 3 - континентальная литосферная

плита; 4 – осадочные породы; 5 – базальтовая магма в зоне спрединга;

6 – гранитойдные интрузии; 7 – направление движения воды

По мнению А.Н.Павлова литосфера океанического типа содержит 1,8х10²³ т свободной и физически связанной воды, которая перемещается вместе с корой в сторону континентов и погружается под них на участках глубоководных желобов. Предполагается, что одна часть этой воды участвует в формировании гранитной коры континентов и возвращается в океан через климатический круговорот лишь при выходе этой коры на поверхность материков или вулканические жерла. Другая часть может вовлекаться в обратные подкоровые течения и возвращаться в океан в зонах срединных океанических хребтов через подводные извержения магм.

Другие ученые считают, что серпентинитовый слой океанической коры образуется не в результате воздействия поднимающейся магмы с океанической водой, а в результате воздействия на перидотиты и дуниты ювенильных флюидов. Флюиды могут подниматься к поверхности либо по всей площади литосферной плиты, либо только в рифтовых зонах, которые формируются в центральной части срединных океанических хребтов.

По данным сейсмической томографии (С.Маруяма, М.Кумазава и др.) в разрезе Земли выделяют 3 зоны: кору и верхнюю мантию (тектоносферу), нижнюю мантию (плюмтектонику), ядро Земли (тектонику роста или тектонику ядра). Эти ученые ведущее значение придают погружению холодных литосферных пластин в зонах субдукции. Холодные пластины погружаются сначала до границы верхней и нижней мантии (на 670км) и здесь на протяжении 100-400млн.лет находятся в состоянии относительного покоя до наступления момента катастрофического гравитационного коллапса (коллапс-ослабевание, одряхление), вследствие которого погружаются до границы мантии и ядра. Взаимодействие холодной пластины с внешним ядром вызывает охлаждение ядра и образование компенсационного восходящего течения на границе ядро-мантия с порождением плюма.

С.Маруяма и его коллеги на настоящий момент различают один крупный нисходящий холодный суперплюм (цилиндрическое тело с сечением в сотни км) под Центральной Азией и два восходящих суперплюма- под южным Тихим океаном и под Африкой. Т.о. в нижней мантии, к верхней мантии навстречу друг другу на определенном расстоянии движутся колонны охлажденного и разогретого вещества, т.е. конвекция реализуется в форме адвекции (т.е. перенос в горизонтальном направлении). Так вода вместе с литосферными пластинами может погружаться до ядра и затем снова возвращаться в земную кору. Большая часть воды при погружении выплавляется и значительно раньше покидает литосферную пластину.

Разбуривание дна Мирового океана показало наличие высокопроницаемых кристаллических пород океанической земной коры, содержащих измененные воды морского (океанического) происхождения. Возможно, это связано с движением литосферных плит. Такие воды называют талассогенными. Они формируются в опускающихся блоках в связи с увеличением температуры, давления и высвобождения физически связанных вод при дегидратации минералов.

В поднимающиеся блоки при их разуплотнении проникает океаническая вода. Воды, формирующиеся таким образом, называют литификационными = рифтогенными = субдукционными = литосферными растворами.

Недостаточная ясность механизмов, масштабов и сути мантийно – океанического круговорота воды не позволяет относить его к разряду самостоятельных. Поэтому лучше рассматривать его одним из циклов геологического круговорота, который по своей сути, вероятно, является все же океаническим.

Геологический круговорот воды совершается в различных термодинамических оболочках земной коры. Три этапа геологического круговорота (седиментационный, метаморфогенный и магматогенный) являются частью климатического круговорота Минеральные воды.

Минеральные подземные воды – воды, состав, физические и химические свойства (радиоактивность, повышенные концентрации компонентов) которых позволяют использовать их в качестве лечебных, промышленных и термальных.

Основной особенностью хим.состава минеральных вод является присутствие обычных или специфических компонентов (CO₂, H₂S, Br, J, H₄SiO₄, Rn, Fe, As, орг.веществ) в концентрациях больше нормативных.

Классификация минеральных вод по температуре:

1.переохлажденные (исключительно холодные) высокоминеральные рассольные воды < 0°С

2.очень холодные и весьма холодные воды t =0-4°С

3.холодные t = 4-20°С

4.теплые t = 20-37°С

5.термальные (горячие) или гидротермальные t = 37-42°С

6.очень горячие (гипертермальные) t = 42-100°С

7.исключительно горячие перегретые воды, парогидротермальные (гейзеры) t =более 100⁰С.

Лечебные минеральные п/в – воды, обладающие лечебными (бальнеологическими) свойствами благодаря наличию в их составе минеральных, органических или радиоактивных веществ в терапевтически полезных эквивалент-концентрациях. К числу основных компонентов состава лечебных п/в относятся: CO₂, H₂S, Fe, As, Br, J, H₄SiO₄, Rn, орг вещ-ва. Имеет существенное значение щелочно-кислотное состояние, t, общее содержание растворенных компонентов.

В основе воздействия на организм человека лечебных вод лежат осматические и диффузионные явления. Лечебные воды взаимосвязаны с кровью. Кровь человека состоит из плазмы (хлоридный натриевый раствор) и эритроцитов.

Классификация лечебных вод.

По В.В.Иванову и Г.А.Невраеву в зависимости от состава фармакологически активных компонентов и газов 8 основных бальнеологических групп с подгруппами по газовому составу:

1)углекислые,

2)сульфидные (CH₄, N₂ или СО₂),

3)железистые, мышьяковистые (N₂, СО₂),

4)бромные, йодобромные и йодные (N₂,СН₄),

5)с повышенным содержанием орг.веществ (N₂,СН₄),

6)радоновые (N₂, СО₂), 7)кремнистые термальные (CH₄, N₂, СО₂),

8)без специфических компонентов и свойств- лечебные мин.воды, бальнеологическое действие которых определяется составом макрокомпонентов и величиной минерализации.

Естественные ресурсы – это количество подземной воды, поступающей в водоносный горизонт в естественных условиях путем инфильтрации атмосферных осадков, фильтрации из рек и озер, перетекания из выше- и нижележащих горизонтов, притока со смежных территорий.

Билет № 6

Воды криолитозоны

По взаимоотношению подземных вод с ММП, Толстихин предложил выделить: надмерзлотные, мерзлотные, подмерзлотные воды. Позднее к ним были добавлены внутримерзлотные воды и воды таликов (рис.).

Надмерзлотные воды по условиям залегания соответствуют верховодке, т.е. они залегают в толще г.п., ограничены сверху поверхностью Земли, а снизу – верхней границей ММП. Эти воды периодически полностью промерзают, а потом оттаивают (деятельный слой). Это приводит к криогенным явлениям: морозное пучение грунтов, образование бугров пучения, наледей, термокарста. Надмерзлотные воды подразделяются на 3 группы: 1) сезонно-промерзающие, 2) отчасти замерзающие, 3) незамерзающие воды многолетних таликов.

Межмерзлотные воды – подземные воды, залегающие и движущиеся в толще ММП. Межмерзлотные воды связаны с водоносными слоями, зонами трещиноватости и закарстованности, ограниченными и сверху и снизу толщами ММП. Они во всех случаях имеют гидравлическую связь с над- и подмерзлотными водами, образуя с ними единую водоносную систему. Межмерзлотные воды обычно образуют потоки пластовых, трещинных, трещинно-карстовых п/в, естественными границами в разрезе и плане которых являются толщи ММП. Они имеют сравнительно благоприятные условия современного водообмена и представлены обычно пресными и слабоминерализованными водами с t° от долей С° до первых С°. Высокоминерализованные могут быть с -t° (криопэги) – они связаны с зонами разгрузки подмерзлотных рассолов и соленых вод, с пластами засоленных горных пород.

Подмерзлотные воды – подземные воды, залегающие под мерзлой толщей. По условиям залегания являются артезианскими. Отличает их то, что мерзлота затрудняет условия их питания и разгрузки, стабилизирует их режим, и ограничивает площадь их простирания. Могут быть как пресными, так и солеными и рассолами с высокой концентрацией.

Внутримерзлотные воды – ограничены со всех сторон мерзлыми г.п. Это редко встречаемая категория подземных вод, свойственная интенсивно промерзшим г/г структурам. Как правило, эти воды выключены из водообмена, не имеют гидравлической связи с др.типами п/в. Они имеют застойный гидродинамический режим и отличаются переохлаждением (-t°). Внутримерзлые пресные и слабоминерализованные воды с +t° образуют с ММП неустойчивую термодинамическую систему. При протаивании и разрушении мерзлоты они переходят в межмерзлотные воды, при промерзании- переходят в твердое состояние или в переохлажденные высокоминерализованные воды с избыточными «пластовыми» давлениями.

Подмерзлотные и межмерзлотные воды могут находиться в жидком состоянии и при отрицательных температурах. Это криопэги - переохлажденные воды с минерализацией более 30г/л.

Артезианский бассейн (АБ) – г/г структура, которая состоит из фундамента и перекрывающего его водоносного чехла. АБ заполнены водами инфильтрационного, элизионного, седиментационного генезиса. Артезианские бассейны инфильтрационного типа.

Артезианские бассейны элизионного типа.

Билет № 7

Виды воды в гп.

В настоящее время выделяются следующие виды воды:

1. свободная (несвязная) – подразделяется на:

1.1. Парообразная вода (водяной пар)- существует в виде молекул Н₂О (комплексов типа n Н₂О) в воздухе, который занимает свободные поры и трещины в породах. Она находится в динамическом равновесии с другими видами воды и парами воды, содержащимся в атмосфере.

1.2.Гравитационная (капельно-жидкая) – передвигается по порам, трещинам под действием силы тяжести и градиента гидростатического давления. Просачивающейся называется подземная вода, формирующаяся в ненасыщенной зоне и передвигающаяся преимущественно в капельно-жидкой форме под действием силы тяжести. Водой подземного потока называется свободная гравитационная вода, передвигающаяся в условиях полного насыщения свободного пространства в минеральном скелете пород действием силы тяжести и градиента гидростатического давления.

1.3. Вода в надкритическом состоянии – находится в горных породах при температуре 374-450° и давлении 2,2х10⁴ КПа – 3,5 х10⁴ КПа. Залегает на глубине более 50 км. Обладает минимальной вязкостью, низким значениям рН, повышенной электропроводностью и большой способностью к миграции.

2. связанная вода:

2.1. Химически связанная вода – принимает участие в строении кристаллической решетки минералов в виде Н₂О, ОН^-, Н₃О⁺, Н⁺. Подразделяется на:

· Кристаллизационная, входящая в кристаллическую решетку минералов в виде молекул воды Н₂О (гипс Са₂SO₄ , мирабилит Na₂SO₄х10 Н₂О). Содержание воды достигает 50% и более. Вода удаляется при температуре 300-400°, при этом кристаллическая решетка разрушается.

· Цеолитная, аналог кристаллизационной, но количество молекул воды в кристаллической решетке может изменяться (опал). Такая вода связана с минералами очень не прочно и выделяется при сравнительно низких температурах 180-400ºC без разрушения кристаллической решетки, содержание воды может восстанавливаться при изменении термодинамических условий.

· Конституционная вода содержится в минералах в виде гидроксильной группы ОН^-, водорода Н⁺ и Н₃О⁺. Удаляется из кристаллической решетки при температуре 400-1300 °. Кристаллическая решетка разрушается (мусковит, каолинит).

2.2. Физико-химическая и физически связанная:

физически прочносвязанная вода (гигроскопическая, адсорбционная) образуется в результате адсорбции молекул парообразной воды на поверхности частиц горных пород. Она образует на поверхности частиц тонкую пленку, слоем в одну молекулу воды и удерживается электростатическими силами.

физически рыхлосвязанная (пленочная) вода образуется поверх гигроскопичной и состоит из нескольких слоев молекул воды, которая называется диффузивным слоем.

вода переходного состояния от связанной к свободной:

2.3.Вакуольная (иммобилизованная) вода – содержится в изолированных пустотах минерального скелета породы. Она может образоваться при неполной цементации порового пространства, при минералообразовании, при остывании магмы.

2.4. Вода в твердом состоянии (лед) – широко распространена в области развития многолетнемерзлых пород (криолитозоне).

2.5.Капиллярная вода занимает частично или полностью тонкие поры и трещины в горных породах. Удерживается силами поверхностного натяжения или менисковыми силами. Чем меньше диаметр пор, тем выше высота капиллярного поднятия.

Коэффициент фильтрации – это скорость фильтрации при напорном градиенте I=1. Коэффициент фильтрации грунтов в основном определяется геометрией пор, т.е. их размерами и формой. На значение коэффициента фильтрации влияют также свойства фильтрующейся воды (вязкость, плотность), минеральный состав грунтов, степень засоленности и др.

Приближенная оценка коэффициента фильтрации возможна по табличным данным. Для получения более обоснованных значений коэффициента фильтрации применяют расчетные, лабораторные и полевые методы.

Расчетным путем коэффициент фильтрации определяют преимущественно для песков и гравелистых пород на первоначальных стадиях исследования. Для расчетов используют одну из многочисленных эмпирических формул, связывающих коэффициент фильтрации грунта с его гран.составом, пористостью, степенью однородности и т.д.

ГОСТ 25584—90 (с изм.1 1999г.) «МЕТОДЫ ЛАБОРАТОРНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ФИЛЬТРАЦИИ» устанавливает методы лабораторного определения коэффициента фильтрации при исследованиях грун­тов для строительства и распространяется на песчаные, пылеватые, глинистые грунты.

Надмерзлотные воды по условиям залегания соответствуют верховодке, т.е. они залегают в толще г.п., ограничены сверху поверхностью Земли, а снизу – верхней границей ММП. Эти воды периодически полностью промерзают, а потом оттаивают (деятельный слой).

Билет № 23

Надмерзлотные, межмерзлотные и подмерзлотные воды. Криопеги.

Надмерзлотные воды по условиям залегания соответствуют верховодке, т.е. они залегают в толще г.п., ограничены сверху поверхностью Земли, а снизу – верхней границей ММП. Эти воды периодически полностью промерзают, а потом оттаивают (деятельный слой). Это приводит к криогенным явлениям: морозное пучение грунтов, образование бугров пучения, наледей, термокарста. Надмерзлотные воды подразделяются на 3 группы: 1) сезонно-промерзающие, 2) отчасти замерзающие, 3) незамерзающие воды многолетних таликов.

Межмерзлотные воды – подземные воды, залегающие и движущиеся в толще ММП. Межмерзлотные воды связаны с водоносными слоями, зонами трещиноватости и закарстованности, ограниченными и сверху и снизу толщами ММП. Они во всех случаях имеют гидравлическую связь с над- и подмерзлотными водами, образуя с ними единую водоносную систему. Межмерзлотные воды обычно образуют потоки пластовых, трещинных, трещинно-карстовых п/в, естественными границами в разрезе и плане которых являются толщи ММП. Они имеют сравнительно благоприятные условия современного водообмена и представлены обычно пресными и слабоминерализованными водами с t° от долей С° до первых С°.

Подмерзлотные воды – подземные воды, залегающие под мерзлой толщей. По условиям залегания являются артезианскими. Отличает их то, что мерзлота затрудняет условия их питания и разгрузки, стабилизирует их режим, и ограничивает площадь их простирания. Могут быть как пресными, так и солеными и рассолами с высокой концентрацией.

Внутримерзлотные воды – ограничены со всех сторон мерзлыми г.п. Это редко встречаемая категория подземных вод, свойственная интенсивно промерзшим г/г структурам. Как правило, эти воды выключены из водообмена, не имеют гидравлической связи с др.типами п/в.

Подмерзлотные и межмерзлотные воды могут находиться в жидком состоянии и при отрицательных температурах. Это криопэги - переохлажденные воды с минерализацией более 30г/л.

Водоносные горизонты, комплексы, свиты.

Геологическое пространство земной коры состоит из водоносных горизонтов, водоносных комплексов, гидрогеологических этажей и бассейнов, из водоупорных пород, не содержащих гравитационные воды. Все гидрогеологические компоненты земной коры взаимодействуют друг с другом в тесной зависимости от конкретной геолого-структурной обстановки и истории развития геологических структур.

Водоносный горизонт (пласт) - монослой значительной мощности или система связанных водоносных слоев (коэффициент фильтрации равен или более 1 м/сут) с едиными условиями залегания подземных вод в пределах конкретного гидрогеологического района.

Водоносный комплекс - сравнительно мощная толща неоднородных пород, содержащих ряд гидравлически связанных, но литологически разобщенных водоносных горизонтов с общей областью питания, движения и разгрузки подземных вод. Обычно он стратиграфически соответствует ярусу или отделу.

Водоносная серия - фациально выдержанная толща пород с разнородными фильтрационными свойствами.

Водоносная свита – постоянно водоносное, обводненное, слоистое геологическое тело с разнотипными и разнородными по фильтрационным свойствам породами.

Разделяющий слабопроницаемый пласт (водоупор) - относительно водонепроницаемый однородный слой горной породы, обычно значительной мощности или слоистый пласт, в котором преобладают (больше 50% суммарной мощности) слабопроницаемые породы (К_ф = от 10 ^-4 м/сут и менее).

Элизионные (элизия- выдавливание)- это воды, выдавленные под действием веса вышележащих пород из глинистых образований и перешедшие в коллектор

 

 

Билет № 24

Артезианские воды

Артезианские бассейны инфильтрационного типа.

Артезианский бассейн (АБ) – г/г структура, которая состоит из фундамента и перекрывающего его водоносного чехла. АБ заполнены водами инфильтрационного, элизионного, седиментационного генезиса. В строении выделяют следующие зоны: 1) Область питания;

2) Область транзита (напора);

3) Область разгрузки.

Область питания и разгрузки характеризуются малыми размерами по сравнению с областью транзита. АБ тесно связан с грунтовыми водами в областях питания и разгрузки. В питании важную роль играет переток и подток за счет восходящих движений глубинных вод по разломам. Область разгрузки располагается ниже, чем область питания. Разгрузка может быть в виде серии восходящих родников (открытые очаги разгрузки) или скрытой в русле рек, на дне озер, водохранилищ, морей.

Выделяют современные и древние очаги разгрузки. Древние – по наличию самородной серы в местах выхода (H₂S) сероводородных источников; отложения известковых туфов сопровождают выход п/в, насыщенных CO₂. Очаги разгрузки бывают и техногенными (скважины).

Интенсивность подземного стока в артезианских бассейнах определяется гипсометрией области разгрузки и питания, шириной области напора и т.д. Замедленный водообмен при близких отметках. Чем больше область питания и разность абс.отметок, тем водообильнее арт.бассейн и активнее циркуляция п/в.

 

Артезианские бассейны элизионного типа.

Элизионный тип – формируется на участках прогибания земной коры и заполнения их осадочным материалом в процессе геол. круговорота. Такие бассейны заняты солеными морскими водами, которые погружаются (захороняются) в недра земли вместе с г.п. В этом случае напор и движения вод происходит под влиянием вышележащих толщ пород и тектонических напряжений®происходит отжим (элизия) связанных глинами вод и перенос их в водоносные горизонты- коллекторы, регулярное перераспределение напоров, большое давление. Источником вод являются водовмещающие г.п., которые при уплотнении и уменьшении пористости выдавливают воду, ранее захваченную из морского бассейна. Интенсивность элизионного отжатия с глубиной затухает. Эти процессы протекают до 100 млн. лет. Вместе со свободной водой породы отдают связанную воду. Такая область питания называется внутрипластовой. Она состоит из системы пластов, отдающих воду, захваченную в седиментационном бассейне в процессе ее отжатия под воздействием внешней нагрузки при диагенезе, катагенезе и метагенезе горных пород. Область питания располагается во внутренней части АБ и почти полностью совпадает с областью напора и стока, которая расположена гипсометрически ниже области разгрузки. Наибольший напор в центральной наиболее погруженной части АБ, т.к. здесь большая вышележащая толща. Вода движется от наиболее нагруженных центральных участков к местам выхода отложений на дно морей.

Область разгрузки может быть открытой, скрытой или находиться на дне морей. Водоносные горизонты обычно не получают никакой дополнительной воды, кроме элизионной. Исключение- зоны глубинных проводящих разломов, по которым могут поступать флюиды внутрикорового и мантийного происхождения. Поэтому в морфологически едином элизионном АБ возможно формирование генетически разнородных водонапорных систем.

Процессы: 1) собственно криогенные (морозобойное растрескивание и криогенное выветривание, морозное пучение и наледообразование, термокарст), 2) флювиальные, абразионные и водобалансовые (термоабразия, термоэрозия, заболачивание), 3) гравитационные (солифлюкция, оплывы, оползания, осыпания, десерпция, курумообразование).

Билет № 25

1-ый этап геологического круговорота - седиментогенный (или элизионный) связан с захоронением и отжатием поровых растворов. Подземные воды, отжатые в процессе литификации пород, называют седиментогенными или седиментационными, а сам процесс отжимания воды- элизионным.

Свежесформированный осадок на дне водоема имеет очень рыхлую структуру, высокую пористость, он обводнен (содержит 80-90% воды от общего веса). По А.И.Лисицину на дне океанов и морей ежегодно осаждается 86 млрд.тонн осадочного материала (реки, ледники, вулканические продукты, размыв морских берегов). При средней влажности осадков 70% масса захороняемой воды равна 60 млрд.тонн в год – это 0,01% объема воды, испаряющейся с поверхности Мирового океана.

При уплотнении осадка значительная часть воды возвращается обратно в водоем, где происходило осадконакопление.

При образовании мощной толщи осадков (в процессе перехода от стадии седиментогенеза к стадии диагенеза) происходит их уплотнение. По мере погружения зоны осадконакопления в результате давления перекрывающих слоев и уплотнения осадков, происходит превращение осадков в породы. При этом содержание воды в осадках начинает уменьшаться, пористость снижается.

Уже на первых сотнях метров пористость глинистых осадков интенсивно уменьшается (с 70-80% до 40-45%), и они теряют значительное количество свободной воды. При дальнейшем погружении скорость уплотнения глин и водоотдача из них уменьшаются. По данным Н.Б.Вассоевича, пористость глин на глубине 400-500м составляет 35-40%, на 2000м-20%, на 3000м-меньше 10%. Пористость песчаных и карбонатных пород с глубиной уменьшается значительно медленнее, чем глинистых. Но даже на больших глубинах (6-10км) встречаются зоны с высокой пористостью и проницаемостью.

Уменьшение пористости тонкодисперсных пород при уплотнении приводит к отжатию из них больших объемов поровых вод, поступающих в подземную гидросферу. Вода отжимается в коллекторские пласты, преимущественно песчаные, залегающие между уплотняемыми слоями глин. В песчаных пластах изначально находящаяся там седиментационная вода постепенно замещается водой, выдавливаемой из глин, так как геостатическое давление, господствующее в уплотняющихся слоях глин, в 2 и более раза превышает гидростатическое давление, преобладающее в практически несжимаемых песчаниках. Геостатическое давление в глинах, передаваясь на заключенные в них породы, создает в них давление, превышающее давление в коллекторах. Далее движение вод в водоносных горизонтах происходит в соответствии с гидравлическим уклоном, направленным от мест наибольшего прогибания и выжимания к местам относительно меньшего тектонического движения (рис. 1).

Выжимание воды может происходить от нескольких лет до 20-30 млн. лет. Седиментогенные воды при регрессии моря постепенно разбавляются и замещаются инфильтрационными водами, при последующей трансгрессии моря начинается новый цикл формирования седиментационных вод. Еще в 1931г. В.И.Вернадский высказал предположение, что с углублением в земную кору п/в становятся все более концентрированными (пресные воды, залегающие сверху, постепенно переходят в солоноватые, а затем в соленые, рассолы), меняется их состав (гидрокарбонат-ионы сменяются сульфат-ионами, а затем хлорид-ионами; катионы кальция и магния сменяются натрием и кальцием). Содержание железа, марганца, кремнезема, бария и др. с глубиной уменьшается; а бром, калий, стронций, радий накапливаются. Содержание орг.соединений, йода, аммония с глубиной сначала увеличивается, а затем уменьшается. Значение Еh с глубиной падают, исчезает кислород, в водах накапливается азот, метан, сероводород. В определенных условиях появляется углекислый газ, тяжелые углеводороды, водород.

Грунтовые воды выщелачивания (гумидный климат) подчиняются широтной зональности. Наиболее пресными являются воды провинции с развитием многолетней мерзлоты, которые характеризуются гидрокарбонатным кальциево-магниевым составом, слабокислым характером среды, повышенным содержанием растворенных орг.веществ. Весьма пресные гидрокарбонатные кальциево-магниево-натриевые, кислые воды формируются в условиях тропических и субтропических областей. В пределах области горных массивов формируются пресные гидрокарбонатные кальциево-магниевые, щелочные воды с минимальным содержанием орг.веществ. Наиболее минерализованы п/в областей умеренного климата, развитые на платформах, щитах и древних складчатых сооружениях. Относительно небольшой водообмен приводит к формированию в этих условиях близких к нейтральным гидрокарбонатных кальциево-натриевых вод.

Г/в континентального засоления (аридный климат) слабосолоноватые, слабощелочные, сульфатно-хлоридно-гидрокарбонатные натриево-кальциево-магниевые.

Т.е.п/в зоны гипергенеза зональны: их соленость и состав меняются при движении с севера на юг от зоны тундр к степям и пустыням. По мере уменьшения количества осадков и увеличения испарения соленость воды возрастает за счет роста сульфатных и хлоридных солей натрия. Затем еще южнее при движении от зоны пустынь к экватору количество осадков резко возрастает, и общая минерализация воды резко уменьшается. Воды снова становятся гидрокарбонатными со сложным катионным составом, определяемым типом водовмещающих пород.

В случае проникновения инфильтрационных вод по зонам разломов на значительные глубины, что особенно характерно для горно-складчатых областей, эти воды нагреваются, более активно взаимодействуют с породами, соленость и щелочность их растут. Состав воды приобретает специфические черты, обусловленные повышенным содержанием кремнекислоты, фтора, ряда редких элементов, газов. Формируются так называемые азотные, углекислые, метановые, кремнистые и другие термы.

В отличие от вод инфильтрационного генезиса седиментационные воды образуют класс соленых и рассольных вод. Они широко развиты в низах практически всех осадочных бассейнов и часто проникают в фундамент платформ, щитов, раскрытых структур горно-складчатых сооружений.

Гидрохимическая зональность земной коры.

 

Расстояние от кровли водоносного горизонта до установившегося уровня воды является пьезометрической высотой или напором над кровлей водоносного горизонта. Эта величина равна высоте столба воды и зависит не только от пластового давления, но и от плотности воды, которая зависит от температуры, давления, минерализации и содержания газов в свободном состоянии.

Расчет пьезометрического напора (меры энергии потока) межпластовых вод осуществляется согласно формулам: , [м]

-энергия давления жидкости в данной единой точке потока;

Z – энергия положения относительно единой плоскости сравнения;

h_k – напор над кровлей водоносного пласта.

Билет № 26

Свойства вод.

Можно сказать, для жизни в целом. Вот из этого мы и будем исходить в дальнейшем. Итак, возвращаемся к свойствам воды. Обычно среди свойств воды называются такие, как

прозрачная,

бесцветная,

текучая,

без запаха,

принимает любую форму, в которую её налить,

растворяет вещества,

может замерзать,

может испаряться,

вода расширяется и сжимается.

Возможно, кто-то вспомнит институтский курс и назовёт ещё парочку свойств, типа «молекула воды биполярна» или «вода состоит из 20 % водорода и 80 % кислорода, что-то около того», или «угол между двумя атомами водорода в молекуле воды равен 120 градусов» или ещё какие-нибудь похожие подробности.

 

Но обратите внимание, что эти подробности касаются строения воды. Тогда как вопрос детей (и наша с вами тема статьи) касается СВОЙСТВ воды. Естественно, свойства воды зависят от её структуры. Но когда спрашивают про свойства, нужно отвечать про свойства — иначе это не будет ответом на вопрос. Между прочим, отсутствие ответа на свой вопрос дети презирают

Итак, мы вспомнили, что у воды много свойств. И мы знаем, какие свойства воды нужно выбирать в категорию «основные свойства воды». Давайте разберёмся, какие из перечисленных и неперечисленных свойств воды действительно являются