Реферат: Лекция по Гидрогеологии
В результате климатического кругооборота непрерывно восполняются запасы подземных вод. Дело в том, что на земной поверхности происходит разделение выпавших атмосферных осадков на три составные части: одна часть этих осадков тут же снова испаряется в атмосферу, вторая часть, стекающая по поверхности земли в сторону Мирового океана, образует поверхностный сток, и, наконец, третья часть проникает через почву в горные породы, образуя подземный сток.
Соотношение между выделенными тремя составляющими различно и зависит от конкретных природных условий: характера рельефа, типа горных пород, их пористости и трещиноватости, температуры воздуха, характера растительности и т.д.
Важнейшими результатами климатического круговорота, как следствие непрерывного движения, являются следующие.
1. Формирование ветви пресных вод
2. Поддержание на континентах более высоких относительно океана уровней подземных вод
3. Строгую направленность движения воды от горных сооружений (водоразделов) к бассейнам стока и в конечном итоге возвращение воды в океан
4. Формирование разнообразного водообмена
5. Возобновляемость запасов воды на континентах
6. Физическое и химическое преобразование (гидрогенез) горных пород.
7. Перенос солей.
2.2. ВОДА В НЕДРАХ ЗЕМЛИ
2.2.1. ????? ?????????????? ????????????? ???? ? ?????????Вода втвердой фазе в земной коре широко распространена в районах криолитозоны (многолетней мерзлоты), характеризующейся отрицательными среднегодовыми температурами.
Жидкая вода наиболее широко распространена в верхней части земной коры. Она охватывает практически весь разрез континентальной коры до глубины критической температуры воды; за исключением мерзлых зон и участков нефтяных и газовых месторождений.
Температура кипения воды зависит от давления, с увеличением которого она резко возрастает и приближается к критической точке, равной 374° С. Так как природная вода представляет собой сложный химический раствор, ее критическая точка кипения фактически несколько выше и может достигать 400 и даже 450° С. Благодаря тому, что давление в земной коре возрастает значительно быстрее, чем соответствующая температура кипения воды, последняя может находиться в жидком состоянии до критической точки, т.е. до 374-450° С.
Американский ученый Ф. Г. Смит, например, считает, что жидкая вода в земной коре может находиться до глубины 30 км. Ниже распространен пар, находящийся под большим давлением и образующий новое надкритическое состояние воды — водный флюид, свойства которого до сих пор изучены недостаточно.
В магме вода находится в растворенном и диссоциированном состоянии. По современным воззрениям, магма содержит 5-7% воды, из которых большая часть диссоциирована не только на ионы Н+ и ОН-, но также образует О2-, являющийся индикатором щелочности расплава. При остывании магмы большая часть воды выделяется в виде пара и по зонам разломов поднимается к поверхности.
С глубиной изменяются не только фазовое состояние и структура воды, но и ее количество. При погружении пород на большую глубину подземные воды испытывает все большую тенденцию к восходящему движению. При этом с глубиной роль связанных вод в общем объеме гидросферы увеличивается, а общее количество воды уменьшается.
В пределах изученной части земной коры с точки зрения распределения подземных вод выделяют два этажа:
нижний этаж, представляющий собой основание платформ и сложенный плотными метаморфическими породами, гнейсами, гранитами, метаморфическими сланцами, практически является водоупором. Подземные воды в породах этого типа развиты в ограниченном количестве по зонам тектонических нарушений и в коре выветривания.
верхний этаж, представляющий собой чехол платформ и складчатые сооружения. Для него характерно наличие крупных скоплений подземных вод в виде бассейнов различного типа, главным образом в породах осадочного происхождения, реже в пористых эффузивах. Именно эти бассейны подземных вод представляют наибольший практический интерес.
Верхняя граница распространения подземных вод, как правило, не совпадает с дневной поверхностью, а находится несколько ниже последней, поэтому по характеру распределения подземных вод выделяют обычно зону аэрации и зону насыщения.
Граница между зоной насыщения и зоной аэрации определяется положением местного базиса эрозии.
Наибольший практический интерес представляет зона насыщения, однако последняя получает питание через зону аэрации, которая особенно активно осваивается человеком. Именно через зону аэрации техногенные загрязнения поступают в водоносные горизонты. Засоление земель происходит также в зоне аэрации. Вырубка лесов, осушение заболоченных территорий, разработка полезных ископаемых, создание водохранилищ — все это изменяет характер зоны аэрации, ее строение и свойства. В этом смысле познание процессов и роли зоны аэрации особенно актуальны в наше время — время глобальных экологических проблем.
.2.2. Коллекторские свойства горных пород
Пористость в горных породах обусловлена мелкими промежутками, существующими между отдельными минералами и частицами горной породы. Она свойственна всем горным породам — магматическим, метаморфическим и осадочным, но происхождение пор в них различно. По размеру поры обычно подразделяются на макропоры (больше 1 мм) и микропоры (меньше 1 мм). Макропоры образуют пустоты, называемые иногда скважностью. Микропоры диаметром менее 0,1 мм выделяют в отдельную группу и называют ультракапиллярными порами.
Величину пористости определяют отношением объема пустот к объему всей породы в сухом состоянии и выражают в долях единицы или в %. Объем всех пустот в породе независимо от их размера характеризуется общей пористостью:
Общая пористость породы выражается также в виде коэффициента пористости или приведенной пористости, представляющей собой отношение объема пор в породе к объему, занимаемому только скелетом породы. Открытая пористость характеризуется отношением объёма сообщающихся между собой открытых пор ко всему объёму породы.
Кроме общей и открытой пористости, различают также эффективную пористость (динамическую), по которой возможно передвижение жидкости или газа.
Если все поры заполнены водой, порода называется насыщенной.