- •Вопрос №1.Предмет гидрогеологии и его связь с другими геологическими дисциплинами.
- •Вопрос №5.Верховодка
- •Вопрос №6. Геологический круговорот воды в земной коре.
- •Вопрос №7. Виды воды в горной породах
- •Вопрос №8.Климатический круговорот воды в природе(Wikipedia)
- •Из лекции.
- •Вопрос №9. Понятие о водоносных горизонтах, комплексах и артезианских бассейнах.
- •Вопрос №10.Артезианские воды
- •Вопрос №11.Происхождение подземных вод
- •Вопрос №12.Питьевые воды. Требования к их качеству
- •Вопрос №16 Классификация подземных вод по величине общей минерализации
- •Вопрос №17 Режим подземных вод. Типы и факторы формирования режима.
- •Вопрос №18 Основные элементы водоносного горизонта.
- •Вопроси №19 Закон Дарси и пределы его применения.
- •Вопрос №20 Жесткость воды. Классификация по величине общей жесткости.
- •Вопрос № 21 Нелинейный закон фильтрации.
- •Вопрос №22 Границы фильтрационного потока. Плоский и радиальный поток.
- •Вопрос №24 Грунтовые воды, условия их образования их образования и залегания.
- •Вопрос №25 Микрокомпонентный состав подземных вод. Что он определяет?
- •Вопрос №26 Органическое вещество и микроорганизмы в подземных водах.
- •Вопрос №27 Газовый состав подземных вод
- •Вопрос №28 Термальные воды. Гейзеры. Фумаролы.
- •Вопрос №29 Подземные воды мерзлой зоны литосферы.
- •Вопрос №30 Химический состав подземных вод
- •Вопрос № 31 Основные элементы фильтрационного потока.
- •Вопрос № 32 Формула Курлова.
- •Вопрос №39. Генетические типы подземных вод
- •3 Генетических цикла образования воды:
- •Вопрос №40. Отличия геологического круговорота воды от климатического.
- •Вопрос №41. Трещинные и карстовые воды
- •Вопрос №44. Гидрогеологические структуры.
- •Вопрос №45.Минеральные воды.
- •Вопрос №46. Промышленные воды.
Вопрос №6. Геологический круговорот воды в земной коре.
Геологический круговорот воды в земной коре в отличие от климатического обусловлен непрерывным движением отдельных ее участков в вертикальном И горизонтальном направлениях в связи с общей тектонической жизнью Земли. Начало этого круговорота связано с бассейнами осадконакопления на стадии формирования геосинклинального прогиба. В начальный этап структурного развития происходит накопление огромных толщ осадочных порол, преимущественно морского происхождения. В них захоооняется большое количество седиментационных вод.
Свежесформированный осадок в бассейнах седиментапии представляет собой в подавляющем большинстве случаев "рыхлое или текучее тело, резко обводненное, богатое микроорганизмами и состоящее из весьма разнородного химико-минералогического материала, частью твердого, частью жидкого и газообразного" [19]. Важнейшей чертой этого осадка является наличие большого количества воды, достигающего в ряде случаев 100% и более.
По мере того, как происходит погружение зоны осадконакопления в результате давления перекрывающих слоев и уплотнения илов, ведущего к превращению их в породы, содержание воды в плах начинает уменьшаться. Уплотнению подвергаются и образующиеся из илов глины вплоть до превращения их в сланцы. При этом идет снижение пористости и выжимание воды. Последнее особенно характерно для глинистых осадков.
Уже на первых сотнях метров пористость глинистых осадков интенсивно уменьшается, и он и теряют значительное количество свободной воды. При дальнейшем погружении скорость уплотнения глин и водоотдача из них уменьшаются. Так, по данным Н.Б. Вассоевича, пористость глин на глубине 400-500 м составляет 35-40%. на глубине 2000 м — уже примерно 20%, а на глубине 3000 м - меньше 10%.
Пористость песчаных и карбонатных пород с глубиной уменьшается значительно медленнее, чем глинистык, хотя детали этой зависимости в каждом бассейне различны и зависят от температурных условий, механических напряжений, масштабов разрушения и преобразования пород водой, их возраста, литологического состава и т.д.
Отжимаемая из иловых осадков вода сначала возвращается в водоем, где происходит осадконакопление. В дальнейшем она отжимается в коллекторские пласты, преимущественно песчаные, залегающие между уплотняемыми слоями глин. В песчаных пластах с самого начала их образования тоже находится седиментационная вода, но она постепенно уступает место водам, выдавливаемым из глин, так как геостатическое давление, господствующее в уплотняющихся слоях глин, в 2 раза и более превышает гидростатическое давление, господствующее в практически несжимаемых песчаниках. Геостатическое давление в глинах, передаваясь на заключенные в них воды, создает в них давление, превышающее давление в коллекторах. В дальнейшем 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. 3.9).
Основная часть свободных вод отжимается уже на первых сотнях метров погружения осадка, но на этом отжатие вод не прекращается, поскольку в дальнейшем в этот процесс включаются связанные воды вплоть до адсорбированных и кристаллизационных.
Важно, что выделение межпластовой воды сопровождается глубокими структурными изменениями минерального состава глин. При этом их объем уменьшается, что соответствует формирующейся геодинамической обстановке, связанной с увеличением давления. Особенно интенсивно эти процессы протекают на глубинах 2-3 км, но продолжаются и глубже.
Первый этап геологического круговорота воды, связанный с захоронением осадков на большие глубины, может быть назван седиментационным. Его формирование происходит в условиях отжатия воды из захороняющихся горных пород, т.е. в условиях элизионного режима. В платформенных условиях это приводит к формированию большого количества седиментационных вод, которые после регрессии моря оказываются на суше и вовлекаются постепенно в Климатический круговорот воды.
В геосинклинальных условиях геологический круговорот воды седиментационным этапом не заканчивается, так как продолжающееся прогибание территории приводит к дальнейшему погружению осадочных пород и связанных с ними подземных вод, освобождаемых уже в процессе метаморфизма.
После уплотнения и полной литификации осадков оставшиеся в них поровые воды составляют еще 2-5% от их объема. Эти воды В виде свободных выделяются при попадании осадочных толщ в зону прогрессивного метаморфизма, который, сопровождаясь перекристаллизацией пород, приводит к выделению в свободную фазу не только поровых, но и всех их кристаллизационных и конституционных разностей, входящих в состав глинистых минералов. При этом происходит не просто освобождение воды или дегидратация горных пород, но и их дегйдроксилйрование, т.е. выделение гид- роксильной группы ОН", а также Ионов водорода и кислорода, которые, соединяясь, синтезируют молекулу воды. В этих условиях поэтому формируются вновь синтезированные, или возрожденные, воды. Синтез воды делает зону метаморфизма качественно новым этапом геологического круговорота, который предлагается называть метаморфогенным.
Количество воды, выделяющееся на метаморфогенном этапе, может достигать 15-25% весовых, так как на этом этапе из кристаллической решетки минералов выделяются конституционная и кристаллизационная вода. К этому необходимо добавить поровую воду, всегда присутствующую в том или ином количестве. Выде ление воды при метаморфизме происходит медленно по мере пере кристаллизации минералов, но этот процесс характерен практически для всех его этапов. Тем самым захороненная первоначально в осадочных отложениях вода в процессе метаморфизма постепенно полностью освобождается и занимает трещины и межгранулярные пространства горных пород, а также образует восходящие потоки к поверхности земли.
Геологический круговорот воды, в отличие от климатического, совершается в различных термодинамических оболочках земной коры, поэтому академик В. И. Вернадский отождествлял его с первичными круговыми процессами земной коры. С развиваемых позиций полный геологический круговорот воды складывается из трех этапов: седиментационного, метаморфогенного и магматического, каждый из которых в определенном смысле носит самостоятельный характер. В то же время все они являются частью более общего круговорота, играющего важнейшую роль в земной коре (рис. 3.11).
Геологический круговорот воды, хотя и совершается в пределах земной коры, не изолирован от других источников воды - экзогенных (вадозных) и эндогенных (ювенильных). Так, по представлениям многих исследователей, в земную кору поступают воды из мантии, количество которых в настоящее время точно не известно.