27 Речные системы и их развитие . Понепленизация рельефа .
С развитием процессов эрозии и их циклов длина рек, их притоков, подпритоков, оврагов увеличивается. Их берега, а также склоны возвышенностей подвергаются действию процессов выветривания и эрозии. Разрушающаяся горная страна становится все ниже и ниже. Водоразделы между реками приобретают характер холмов. Последние также становятся все более низкими. Таким путем горная страна превращается сперва во всхолмленную область, а затем почти в равнину. Равнина, возникшая из горной страны в результате процессов выветривания, образования делювия и деятельности рек (главным образом эрозии и накопления аллювия), называется пенепленом или предельной равниной. Образование пенеплена происходит не только вследствие деятельности атмосферных агентов и рек. Этому процессу способствуют деятельность подземных вод и ледников, а также направленные вниз эпейрогенические движения.
В дальнейшем области пенепленов вновь могут превращаться в горные сооружения. В этом превращении существенную роль также играют реки.
Представим себе пенеплен — равнину, по которой текут реки. Пусть она вся или частично начинает претерпевать эпейрогеническое поднятие. Нам уже известно, что реки, текущие по воздымающемуся участку земной коры, начинают омоложаться, т. е. врезаются в этот участок земной коры, нередко сохраняя меандры предыдущего цикла эрозии. Они ведут себя аналогично пиле, движущейся на определенном уровне и распиливающей находящееся под ней и все время поднимающееся бревно. В конце концов бревно будет распилено, а пила останется в движении на прежнем уровне.
Так и реки, а вместе с ними и притоки, подпритоки и т. д. распиливают по всевозможным направлениям эпейрогенический воздымающийся участок земной коры. В результате возникает настоящий горный рельеф. Горы такого происхождения называются эрозионными.
28) Геологическая деятельность подземных вод . Ви д ы воды в горных породах . Проницаемость горных пород , водоносные и водоупорные горизонты .
Подземные воды и их распространение. Все воды земной коры, находящиеся ниже поверхности Земли в горных породах в газообразном, жидком и твердом состояниях, называются подземными водами. Подземные воды составляют часть гидросферы - водной оболочки земного шара. Они встречаются в буровых скважинах на глубине до нескольких километров. Подземные воды в земной коре распределены в двух этажах. Нижний этаж, сложенный плотными магматическими и метаморфическими горными породами, содержит ограниченное количество воды. Основная масса воды находится в верхнем слое осадочных горных пород. В нем по характеру водообмена с поверхностными водами выделяют три зоны: зону свободного водообмена (верхнюю), зону замедленного водообмена (среднюю) и зону весьма замедленного водообмена (нижнюю). Воды верхней зоны обычно пресные и служат для питьевого, хозяйственного и технического водоснабжения. Это - молодые современные воды. В средней зоне располагаются минеральные воды различного состава. Это - древние воды. В нижней зоне - высокоминерализованные рассолы. Из них добывают различные соли, бром, йод и другие элементы.
29) Коллекторы и их типы .
Содержание и накопление воды в породе зависит от ее коллекторских свойств, т. е. от способности вмещать и пропускать через себя воду и любую другую жидкость или газ.
Коллекторские свойства характеризуют емкостные и фильтрационные способности горных пород.
Емкостная способность пород, т. е. способность их вмещать жидкость или газ, определяется их пористостью.
Пористостью называется отношение суммарного объема пор к общему объему породы, выраженное в процентах: m=vn/vo * 100% ;где m пористость в %; Vnсуммарный объем пустот в породе; V0 — общий объем породы.
Пористость обломочных пород зависит от их гранулометрического состава, под которым понимают размер и форму слагающих породу частиц. Пористость осадочных пород, особенно песков и алевритов, тем выше, чем более однородны по размеру и лучше окатаны отдельные песчинки. И наоборот, чем разнообразнее по размеру частицы, слагающие породу, и чем меньше они окатаны, тем меньше пористость породы.
Характерно, что чем более окатаны и равновелики зерна обломочной породы, тем менее ее пористость зависит от размера этих зерен; для обломков сфероидальной формы и одинакового размера значение пористости приближается к 50%.
Все горные породы в той или иной степени способны пропускать через себя воду, однако степень проницаемости их различна. По степени проницаемости горные породы подразделяют на три группы. К первой группе относятся проницаемые породы, через которые вода фильтруется наиболее легко. Это — пески, гравий, галечники, трещиноватые разности других пород. Вторая группа объединяет полупроницаемые породы — супеси, лёсс, неразложившийся торф и др.. К третьей группе относят практически непроницаемые породы — глины, плотные глинистые сланцы, аргиллиты, сцементированные осадочные породы, нетрещиноватые разности магматических и метаморфических пород, а также породы, находящиеся в зоне многолетней мерзлоты. Породы первой и второй групп слагают пласты-коллекторы, породы третьей группы образуют пласты-водоупоры.
30) Происхождение воды в горных породах.
Подземные воды возникают главным образом за счет атмосферной воды, выпадающей на поверхность земли в виде дождя, снега, града, инея и т. д. и за счет конденсации водяных паров, содержащихся в самых нижних слоях атмосферы или в воздухе, заполняющем пустоты горных пород.
Некоторую (по-видимому незначительную) роль в образовании подземных вод играют процессы обезвоживания (дегидратации) некоторых минералов, например гипса и мирабилита; гипс содержит 21%, мирабилит — 56% воды.
Существуют две основные гипотезы происхождения вадозных вод: инфильтрационная и конденсационная. Последняя также называется гипотезой. Согласно инфильтрационной гипотезе атмосферная вода проникает по порам и трещинам в недра горных пород и дает начало подземным водам. На роль инфильтрации в образовании подземных вод указывает тот факт, что в колодцах после дождей характер и количество воды меняются.
Конденсационная гипотеза заключается в следующем. Влажный воздух у поверхности земли в летнее время всегда теплее почвенного. Отсюда возникает разница в давлении паров воды в атмосфере и в почве. Пары воды проникают из атмосферы в почву и затем в горные породы, где благодаря более низкой температуре конденсируются из паров в воду. Эта гипотеза хорошо объясняет, например, происхождение пресных вод в песках пустыней и на песчаных островах морей.
Допустим, например, что днем температура воздуха +35° С. Чтобы воздух при этой температуре был насыщен водяными парами, и 1 м3 его должно содержаться 40.3 г водяных паров. Пусть воздух недонасыщен водяными парами и в 1 м3 его содержится только 20,3 г воды. Ночью температура снизилась, положим, до +15° С. При этой температуре для насыщения воздуха достаточно 12,7 г воды. Таким образом, воздух оказывается перенасыщенным водяными парами на 20,3 —12,7 = 7,6 г. Избыточная вода должна выпасть в виде росы. Она будет проникать в поры пород.
О возникновении подземных вод также в результате конденсации водяных паров, содержащихся в воздухе, свидетельствует то, что, несмотря на длительное отсутствие дождей и сильное высыхание почвы с поверхности, растения и посевы не гибнут. Подземные воды в результате конденсации водяных паров образуются главным образом в летние периоды, осенью и весной — в значительно меньших объемах и совсем не образуются зимой.
Кроме вадозных вод, несомненно, существуют подземные воды глубинного, магматического, или, как говорят, магматогенного происхождения. Они поступают не сверху, как вадозные воды, а снизу, из глубоких недр земной коры.
Магма при охлаждении выделяет различные газы с диссоциированными частицами воды. Они постепенно проникают через вещество земной коры из ее глубоких недр, где температура очень высокая, в такие области земной оболочки, где температура и давление сравнительно низкие; здесь начинается процесс образования водяных паров и затем конденсации их в перегретую воду. В этой воде растворяются различные газы и соли. При миграции такой минерализованной воды вверх по трещинам земной коры ее температура падает. Вода проникает в пористые горные породы, заполняет поры, каверны, капилляры, трещины и образует водоносные горизонты, преимущественно трещинные, а иногда и пластовые.
Подземные воды такого происхождения называются ювенильными или магматическими.
Итак, по своему происхождению (генезису) подземные воды могут быть вадозными(атмосферными) и ювенильными. Те и другие воды подвергаются вертикальной и горизонтальной миграции. Первые имеют тенденцию к миграции сверху вниз, вторые снизу пверх. Естественно, что эти воды при сложных путях своей миграции могут смешиваться и давать подземные воды смешенного происхождения.
31 Типы водоносных горизонтов и водных источников.
Всякий выход подземной воды на поверхность земли называется источником. Иногда источник называется ключом, родником, криницей(на Украине). Источники приурочены к отдельным участкам трещин, выходящих на поверхность земли, или к отдельным выходам горизонтов подземных вод (в том числе горизонтов грунтовых вод).
Источники бывают самыми разнообразными. Их классифицируют по происхождению (генезису), направлению течения воды, температуре воды, химическому составу растворенных солей.