Геологическая деятельность подземных вод. Формы нахождения воды в горных породах. Происхождение подземных вод: инфильтрационные. Конденсационные, седиментогенные, ювенильные и дегидратационные воды.

Все воды, находящиеся в земной коре ниже поверхности Земли, называют подземными

Вадозные воды:

1. Инфильтрация атмосферных осадков

2. Конденсация пара

3. Остаточные или реликтовые

4. Погребенные воды

Ювенильные воды

Иифилътрационные подземные воды образуются путем инфильтрации (просачивания) выпадающих на поверхность земли атмосферных осадков вглубь, в водопроницаемые горные породы. Доказательством этого процесса являются повышение уровня воды в колодцах при выпадении обильных дождей или таянии снежного покрова и понижение уровня в засушливые периоды. В ряде случаев в питании подземных вод определенную роль играет фильтрация из рек, озер, водохранилищ и других наземных водоемов.

Конденсационные подземные воды формируются в результате конденсации водяных паров, находящихся в трещинах и порах горных по­род. Этот процесс объясняется разностью упругости водяного пара атмосферного воздуха, с одной стороны, и заполняющего пустоты в горных породах и почвах — с другой. Обычно нагретые и обладающие большей упругостью водяные пары свободной атмосферы, попадая в условия более низких температур в горных породах, переходят в жидкую фазу. Конденсация водяных паров имеет наибольшее значение для районов пустынь, характеризующихся малым количеством атмосферных осадков и их высокой испаряемостью. Здесь периодически возникают линзы пресных конденсацоиных вод.

Седиментогениые подземные воды образуются вследствие захоро­нения вод древних морских бассейнов совместно с накопившимися вних осадками. Часто их называют также реликтовыми или погребенными. В ходе последующих геологических процессов (диагенеза осадков, тектонических движений) они могут претерпевать значительные изменения. Чаще всего это высокоминерализованные (соленые) воды в относительно глубоких слоях осадочных пород.

Магматогеиные, или ювепильпые, воды (от лат. «ювснилис» — юный) в своем происхождении связаны с магматическими расплавами, которые могут содержать до 7-10 % водяных паров. В процессе кристаллизации и остывания магмы водяные пары отделяются от нее, поднимаются по трещинам и разломам горных пород и, попадая в области с более низкими температурами, конденсируются и переходят в капельно-жидкое состояние. Количество подземных вод подобного генезиса в целом невелико, и достигают они верхних горизонтов земной коры, уже будучи смешанными с водами других типов, чаще всего инфильтрационными.

Метаморфогенпые воды возникают под влиянием повышенных температур и давлений, имеющих место при метаморфизме. В этих условиях вода, входящая в некоторые минералы в химически связанном состоянии, переходит в свободное состояние. Наибольшее ее количество высвобождается при разложении кристаллогидратов, поэтому эти воды называют также дегидратациоиными.

Типы подземных вод. Почвенная вода. Верховодка. Грунтовые воды. Движение и режим грунтовых вод. Межпластовые безнапорные воды. Напорные (артезианские) межпластовые воды. Области питания, разгрузки, напора. Пьезометрический уровень. Артезианские бассейны.

Типы подземых вод

Почвенные воды

Верховодка

Грунтовые воды

Межпластовые ненапорные воды

Межпластовые напорные воды (артезианские)

По условиям залегания, гидродинамическому режиму, особенностям питания среди подземных вод могут быть выделены следующие тины: почвенные, верховодка, грунтовые, межпластовые безнапорные и межпластовые напорные (или артезианские) воды.

Почвенные воды залегают у дневной поверхности в почвенном слое и представляют собой «висячие», то есть не подстилаемые водоупором, гигроскопические, пленочные, а во влажные сезоны еще и капиллярные воды. Они образуются путем инфильтрации атмосферных осадков и конденсации влаги из воздуха. Почвенные воды подвержены значительному воздействию сезонных колебаний температуры. В летнее время они сильно прогреваются и испаряются с образованием в аридных областях солончаков и солонцов, зимой замерзают.

Верховодка так же, как и почвенные воды, находится в зоне аэрации (свободного доступа воздуха) и образуется вследствие накопления инфильтрационных вод на поверхности неглубоко залегающих прослоев или линз водонепроницаемых пород. Такими часто являются линзы моренных суглинков в песчаных водно-ледниковых отложениях, глинистые слои в речных наносах и др. Мощность насыщенных водой пород невелика и обычно составляет 0,5-1 м, реже достигает 2-3 м. Поскольку верховодка не имеет сплошного водоупора, режим ее крайне неустойчив. По существу, это временные скопления воды, наиболее обильные весной во время массового снеготаяния и осенью, когда выпадает большое количество атмосферных осадков.

Грунтовые воды. Проникновение атмосферных осадков вглубь земной коры продолжается до тех пор, пока они не достигнут поверхности первого сплошного водоупорного пласта. Скапливаясь у его кровли, вода начинает перемещаться в горизонтальном направлении, постепенно заполняя пустоты в горных породах. Так образуются водоносные горизонты.

Межпластовые безнапорные воды располагаются ниже грунтовых и в отличие от них сверху и снизу ограничены водоупорными горизонтами (см. рис. 10.23). Наличие водоупорной кровли препятствует непосредственному проникновению в водоносный горизонт атмосферных осадков, поэтому области питания и залегания подземных вод здесь не совпадают и находятся на том или ином расстоянии друг от друга. Обычно безнапорные воды встречаются в условиях расчлененного рельефа, когда водоносный горизонт усиленно дренируется и поступающей в него воды не хватает для полного насыщения водопроницаемого слоя и создания напора. Водоносные горизонты, содержащие межпластовые воды, обычно распространены на обширных площадях, называемых гидрогеологическими бассейнами.

Межпластовые напорные воды иначе называют артезианскими по названию провинции Артуа во Франции, где впервые в XII в. была вскрыта вода, самоизливающаяся на поверхность. Они приурочены к водоносным горизонтам, подстилаемым и перекрываемым водоупор­

ными слоями горных пород, и образуются благодаря полному насыщению водой водопроницаемых пород, что и создает гидростатический напор. Обычно горизонты артезианских вод имеют широкое площадное распространение, залегают на значительных глубинах и плохо дренируются природными дренами (реками, оврагами и другими понижениями рельефа)

Особенностью грунтовых вод является отсутствие у них водоупорной кровли, что обусловливает их питание па всей площади распространения водоносных пород, то есть области питания и транзита здесь совпадают. Питание происходит в основном за счет инфильтрации атмосферных осадков, местами за счет просачивания вод рек, озер и других поверхностных водоемов.

Область питания напорных вод обычно располагается гипсометрически выше основной площади их распространения. Поэтому вода, поступающая в водопроницаемый слой, движется по уклону, заполняя весь слой и приобретая гидростатический напор. В связи с этим основная площадь распространения артезианских вод, располагающаяся между областями их питания и разгрузки, называется областью напора.

В этой области уровень напорных вод всегда располагается выше кровли водоносного горизонта. Расстояние по вертикали от кровли водоносного горизонта до данного уровня называют напором и обычно выражают в метрах. Величина напора и положение уровня подземных вод зависят от высотного положения областей питания и разгрузки.

Уровень напорных вод называется пьезометрическим уровнем и выражается в абсолютных отметках (по отношению к уровню моря). В тех местах, где пьезометрический уровень располагается выше земной поверхности, напорные воды самоизливаются или фонтанируют из буровых скважин.

Режим артезианских вод достаточно стабилен. Пьезометрический уровень мало подвержен сезонным колебаниям, вода отличается чистотой. Напорные межпластовые воды обычно распространены на значительных площадях, называемых артезианскими бассейнами.

 

Химический и газовый состав подземных вод. Минеральные воды: углекислые, сероводородные, радиоактивные. Отложения минеральных источников. Полезные ископаемые, связанные с деятельностью минерализованных термальных вод. Народнохозяйственное значение подземных вод.