Метаморфогенные воды. Подземные воды и гипотезы их происхождения

Мобильные метаморфические месторождения. Метаморфогенные воды


Метаморфогенные месторождения

Метаморфогенные месторождения - это месторождения, взникшие в результате физико-химического преобразования горных пород и руд в глубинных частях земной коры под воздействием большого давления, очень высоких температур и газово-жидких растворов. При метаморфизме породообразующие и рудные минералы либо перекристаллизовываются в более устойчивые при новых условиях полиморфные модификации, сохраняя исходный химический состав, либо меняют химический состав и образуют новые минералы и их ассоциации. В результате этих преобразований увеличивается плотность, уменьшается объем минералов и количество воды, изменяется их химический и минеральный состав, физические свойства. Породы приобретают листоватые и волокнистые структуры, сланцеватые, гнейсовидные и плойчатые текстуры. Процессы, которые вызывают преобразование ранее сформированных горных пород и руд, происходящие обычно на больших глубинах под воздействием высоких давлений и температуры. При давлении до нескольких тысяч мегапаскалей и температуре до 15000 происходит формирование месторождений, связанных с метаморфическими процессами, протекавшими на глубинах более 10 км. Метаморфогенные месторождения подразделяются на метаморфические и метаморфизованные.

Метаморфические - это месторождения, образовавшиеся в процессе метаморфизма г.п., не представлявших до этого промышленной ценности, за счет перекристаллизации (перегруппировки) минерального вещества. К ним относятся месторождения мраморов (Кибик-Кордонское в Хакасии), кварцитов, графита (Курейское в Сибири), кровельных сланцев, дистен-силлиманитовых (алюминиевых) руд, наждака, корунда. К этой группе месторождений относят:

Метаморфогенно-гидротермальные, возникшие за счет гидротермальных растворов, возникших при метаморфизме больших объемов пород.

Импактные метаморфические месторождения распространены незначительно. Сюда относят скопления тектитов – полудрагоценных и поделочных камней, возникающих при застывании расплава, разбрызгивающегося при ударе массивного метеорита в Землю. В крупных астроблемах встречаются скопления технических алмазов (Попигайская астроблема).

Метаморфизованные - это месторождения, сформированные в результате метаморфизма ранее существовавших месторождений. Примеры месторождений: железорудные – Кривой Рог (Украина), КМА; золоторудные - Витватерсранд в ЮАР; свинцово-цинковое - Брокен-Хилл в Австралии.

В большинстве случаев они образуются в результате метаморфизма первично-осадочных месторождений; за счет угольных месторождений - месторождения графита; за счет россыпей золота – золоторудные конгломераты; за счет лимонитовых руд – магнетитовые руды, за счет бокситов – наждак и корунд.

Лекция 4. Поиски и разведка мпи

Знания и умения многих ученых, исследователей, коллективов необходимы, чтобы найти месторождение.

Методы и способы поисков мпи

В современных условиях, когда геологическая служба отметила более, чем свое 300-летие, безусловно накоплен большой объем геологической информации и, который, продолжает пополняться. Накопление идет по нескольким направлениям.

I. Геологические исследования. Обобщение имеющейся геологической информации, составляются металлогенические карты, карты прогноза масштаба 1:500000 до 1:2500000 и мельче. Занимаются крупные научные коллективы.

II. Наземные поиски.

1. Геологические( минералогический):

- обломочно-речной,

- валунно-ледниковый,

- шлиховой (минералогический),

- геологическая съемка ( 1:200000 – 1-50000).

2. Геохимические поиски – выявить аномалии элементов. Способы: литохимический (в почве - вторичные ореолы; в горных породах – первичные ореолы), гидрохимический (в воде), биохимический (в растениях – листья, ветки, кора, корни и вид растения), атмохимический (воздух в приповерхностных условиях).

3. Геофизические поиски – выявить аномалии физических свойств пород и руд: магнитометрия, радиометрия, гравиметрия, электроразведка и т.д.

4. Технические методы: закопуши, шурфы, канавы, траншеи, буровые скважины, шахты, штольни, карьеры и т.д.

III. Геологические поиски и геофизические существуют в воздушном варианте. Прямые аэровизуальные наблюдения, аэросъемка с последующим дешифрированием снимков; аэропрофилирование, аэромагнитная съемка. Этот вид должен предшествовать наземным методам.

IV. Дистанционные методы изучения Земли. Привлекаются возможности космоса (спутники, съемка, наблюдения и т.д.)

studfiles.net

Мобильные метаморфические месторождения | Ископаемые минералы

К мобильным метаморфическим месторождениям относят месторождения, возникшие при привносе из отдаленных зон подземными водами тех или иных компонентов, источник которых норой даже неясен, и в этом отношении они смыкаются с теле- и гидротермальными месторождениями. Возможно, что ряд полезных компонентов привносится в зоны формирования полезных ископаемых из зон интенсивного метаморфизма, в том числе гранитизации. Даже в условиях зеленосланцевой фации метаморфизма, как показали исследования А. Н. Комарова, В. Ю. Фоменко и В. Н. Кучер, из терригенных пород выносятся титан, свинец, цинк, олово, барий, ванадий и др.Мобильные метаморфические месторождения

Эти исследователи считают, что при гранитизации из пород выносятся железо, магний, кобальт, хром, медь, скандий, стронций, иттрий, иттербий и некоторые др. А. М. Блох показал, что воде, возникающей при дегидратации толщ в процессе метаморфизма, свойственны очень высокие растворяющие свойства, обусловленные особенностями характера ассоциации ее молекул. Воды, формирующиеся в процессе метаморфизма и другие, подогретые тепловым потоком Земли подземные воды, содержащие заимствованные из тех или иных зон полезные компоненты, могут их откладывать в благоприятных условиях — при смене кислотности — щелочности среды, связанной с различными причинами, в том числе и с составом пород, по которым воды мигрируют. Так, по мнению Р. С. Казакова, образуются некоторые баритовые месторождения Башкирии. Аналогичным путем, вероятно, возникают отдельные месторождения урана и др.

Следует иметь в виду, что одной из причин дифференциации элементов при метаморфизме может быть термодиффузия, в результате которой формируются определенные промышленные концентрации. Как известно, элементы с большей атомной массой в условиях температурного градиента мигрируют в сторону более низких температур. Этот процесс наиболее активно протекает в газовой и жидкой средах. Естественно, процесс этот весьма сложен и применительно к геологическим явлениям мало исследован; ему препятствует диффузия (т. е. относительно равномерное рассеяние компонентов), реакционные взаимоотношения компонентов, перенос вещества инфильтрационным путем, бародиффузия (диффузия, вызванная градиентом давления), химические свойства компонентов во взаимодействии с физико-химическими особенностями среды и т. д. Однако сбрасывать со счетов процесс термодиффузии нет оснований. Определенную роль она может играть и в механизме гранитизации — базификации, включая генезис метаморфических пегматитов; не исключена ее роль в формировании залежей хромитов в массивах ультрамафичов. В последнем случае может быть два варианта применения гипотезы термодиффузии.

Роль термодиффузии в формировании тел хромитовРоль термодиффузии в формировании тел хромитов: 1—гарцбургиты; 2 — дунитьл; 3 —тела хромитов
  1. По первому варианту, согласно взглядам о магматическом, а не протрузивном генезисе массивов ультрамафитов, после завершения кристаллизации тел-этих пород из магмы на фоне продолжающегося охлаждения на определенном этапе возникают контракционные и тектонические трещины в этих телах. В трещины поступает вода. При вертикальном расположении трещин и значительной их протяженности (или значительной протяженности зон трещиноватости, в которых воды могут сообщаться) существует в них температурный градиент. В результате длительного взаимодействия вод с ультрамафитами небольшие количества компонентов этих пород переходят в воды. Осуществляется это не только вдоль стенок трещин, но и в зонах взаимодействия поровых вод с породой. Компоненты поровых вод могут переходить в воды трещин и наоборот. Особенности термодиффузии таковы, что более плотные компоненты перемещаются вверх в сторону пониженных температур, а менее плотные — вниз. Поэтому хром постепенно будет перемещаться вверх, а магний вниз. Привнос магния в зоны перидотитов (гарцбургитов) приведет к их замещению дунитами, а поступление хрома в верхние зоны —- к формированию залежей хромитов. Процессы инфильтрации и диффузии, вероятно, вызывают встречную миграцию веществ (в меньших масштабах, чем термодиффузионное перемещение), в связи с чем вокруг тел хромитов формируется сплошная дунитовая оторочка, значительно меньшая по мощности в верхних частях залежей хромитов. Определенную роль в образовании оторочки могли сыграть и процессы, близкие к собирательной перекристаллизации.
  2. По второму варианту, применимому к внедрению ультрамафитов в твердом состоянии (протрузивному), трещины в перемещаемом мантии блоке ультрамафитов возникают на определенной стадии его движения вверх по сиалической оболочке. Как только гидростатическое давление среды не будет препятствовать возникновению в блоке ультрамафитов относительно открытых трещин и зон трещиноватости, в них проникает вода и далее, как и в первом варианте, сработает механизм термодиффузии.

geomineral.ru

Метаморфогенные месторождения - это... Что такое Метаморфогенные месторождения?

Месторождение (полезного ископаемого) — скопление минерального вещества на поверхности или в недрах Земли в результате тех или иных геологических процессов, по количеству, качеству и условиям залегания пригодного для промышленного использования.

Классификация

Месторождения могут заключать

  • газовые (горючие газы углеводородного состава и негорючие газы — гелий, неон, аргон, криптон)
  • жидкие (нефть и подземные воды)
  • твёрдые (ценные элементы, кристаллы, минералы, горные породы)

полезные ископаемые.

По промышленному использованию месторождения разделяются на

  • рудные или металлические (месторождения черных, лекгих, редких, благородных и радиоактивных металлов)
  • нерудные или неметаллические ( месторождения химического, агрономического, металлургического, технического и строительного сырья)
  • горючие (месторождения нефти, горючих газов, углей, горючих сланцев и торфа)
  • гидроминеральные ( подземные и поверхностные бытовые, технические, бальнеологические и минеральные воды).

Количество минерального сырья, идущего на обработку определяется содержанием в нем ценных и вредных компонентов.

Минимальное количество полезного ископаемого и наиболее низкое его качество, при которых, однако, возможна эксплуатация, называется промышленными кондициями. Месторождения подземных вод отличаются от месторождений других полезных ископаемых возобновляемостью запасов.

Группы месторождений (участков) выделяемые по сложности геологического строения

Необходимая и достаточная степень разведанности запасов твердых полезных ископаемых определяется в зависимости от сложности геологического строения месторождений, которые подразделяются по данному признаку на несколько групп.

1 группа. Месторождения (участки) простого геологического строения с крупными и весьма крупными, реже средними по размерам телами полезных ископаемых с ненарушенным или слабонарушенным залеганием, характеризующимися устойчивыми мощностью и внутренним строением, выдержанным качеством полезного ископаемого, равномерным распределением основных ценных компонентов.

Особенности строения месторождений (участков) определяют возможность выявления в процессе разведки запасов категорий A, B, C 1 и C 2.

2 группа. Месторождения (участки) сложного геологического строения с крупными и средними по размерам телами с нарушенным залеганием, характеризующимися неустойчивыми мощностью и внутренним строением либо невыдержанным качеством полезного ископаемого и неравномерным распределением основных ценных компонентов. Ко второй группе относятся также месторождения углей, ископаемых солей и других полезных ископаемых простого геологического строения, но со сложными или очень сложными горно-геологическими условиями разработки.

Особенности строения месторождений (участков) определяют возможность выявления в процессе разведки запасов запасов B, C 1 и C 2.

3 группа. Месторождения (участки) очень сложного геологического строения со средними и мелкими по размерам телами полезных ископаемых с интенсивно нарушенным залеганием, характеризующимися очень изменчивыми мощностью и внутренним строением либо значительно невыдержанным качеством полезного ископаемого и очень неравномерным распределением основных ценных компонентов.

Запасы месторождений этой группы разведываются преимущественно по категориям C 1 и C 2.

4 группа. Месторождения (участки) с мелкими, реже средними по размерам телами с чрезвычайно нарушенным залеганием либо характеризующиеся резкой изменчивостью мощности и внутреннего строения, крайне неравномерным качеством полезного ископаемого и прерывистым гнездовым распределением основных ценных компонентов. Запасы месторождений этой группы разведываются преимущественно по категории C 2.

При отнесении месторождений к той или иной группе могут использоваться количественные показатели оценки изменчивости основных свойств оруденения, характерные для каждого конкретного вида полезного ископаемого.

Происхождение

Месторождения могут выходить на поверхность Земли (открытые месторождения) или быть погребёнными в недрах (закрытые, или «слепые», месторождения). По условиям образования месторождения подразделяются на серии (седиментогенные, магматогенные и метаморфогенные месторождения), а серии, в свою очередь, — на группы, классы и подклассы.

Седиментогенные месторождения (поверхностные, экзогенные) формировались на поверхности и в приповерхностной зоне Земли вследствие химической, биохимической и механической дифференциации минеральных веществ, обусловленной внешней энергией Земли.

Среди них выделяются 3 группы месторождений:

  1. выветривания
  2. россыпные
  3. осадочные

Магматогенные (глубинные, эндогенные) месторождения формировались в недрах Земли при геохимической дифференциации минеральных веществ, обусловленной возникновением магмы и её воздействием на окружающую среду за счёт внутриземных источников энергии.

Среди них выделяется 5 основных групп:

  1. магматические месторождения
  2. пегматитовые месторождения
  3. карбонатитовые месторождения
  4. скарновые месторождения
  5. гидротермальные месторождения

Метаморфогенные месторождения возникали в процессе регионального и локального метаморфизма горных пород.

В соответствии с принятым подразделением геологической истории различают месторождения архейского, протерозойского, рифейского, палеозойского, мезозойского и кайнозойского возраста. По источникам вещества, слагающего месторождения, среди них выделяются месторождения с веществом подкоровых (мантийных, или базальтовых), коровых (или гранитных) магм, а также осадочной оболочки Земли. По месту формирования месторождения разделяются на геосинклинальные (складчатых областей) и платформенные.

Известны 4 уровня образования месторождений от поверхности Земли

  • ультраабиссальный — свыше 10-15 км
  • абиссальный — от 3-5 до 10-15 км
  • гипабиссальный — от 1-1,5 до 3-5 км
  • приповерхностный — до глубины 1-1,5 км.

Крупные месторождения

Бассейны

Площадь непрерывного или островного распространения месторождений, значительная по размерам или запасам полезного ископаемого называется бассейном. Важнейшие бассейны:

См. также

Wikimedia Foundation. 2010.

dic.academic.ru

Метаморфогенные месторождения

 

 

К метаморфогенным месторождениям относятся такие месторождения, которые непосредственно сформированы в результате метаморфических процессов (метаморфические) или изменены под влиянием метаморфизма (метаморфизованные). Они включают месторождения железа, марганца, золота, урана, титана, меди и полиметаллов, алмазов, горного хрусталя, графита, кварцитов, яшмы, граната, флогопита, керамического сырья, корунда, высокоглиноземистого сырья, наждака, мрамора, нефрита, лазурита и др.

Метаморфические процессы имеют локальный и региональный характер. К локальным разновидностям относятся автометаморфизм и контактовый метаморфизм, а также динамометаморфизм вдоль тектонических зон. Региональный метаморфизм развивается вследствие совокупного действия давления, температуры и различных минерализаторов, особенно воды. В крайних формах он переходит в ультраметаморфизм, обуславливающий переплавление пород. Региональный метаморфизм, вызванный повышением температуры и давления, называется прогрессивным, способствующим реакциям с выделением воды и углекислоты из минералов. Метаморфизм, связанный со сменой высокотемпературных минеральных ассоциаций низкотемпературными, способствующий обратному поглощению воды и углекислоты, называется регрессивным. Вследствие метаморфизма изменяется форма, строение и состав тел полезных ископаемых.

Форма рудных тел. Среди метаморфизованных месторождений преобладают пластообразные, линзовидные, ленто- и жилообразные залежи. Их размеры иногда достигают значительных величин. Характерны полосчатые, сланцеватые, плойчатые текстуры. Метаколлоидные текстуры в процессе метаморфизма преобразуются в кристаллические.

Минеральный состав отличается переходом гидроксидов в оксидные соединения. Гидроксиды железа преобразуются в гематит и магнетит. Псиломелан и манганит замещаются браунитом и гаусманитом. Опал переходит в кварц, фосфорит преобразуется в апатит, органическое вещество графитизируется.

Геологический возраст. Метаморфогенные месторождения локального контактового происхождения могут иметь самый различный возраст. Среди регионально метаморфизованных месторождений резко преобладают древние образования. Большинство из них принадлежит докембрийским формациям.

Геологическая структура. Складчатые структуры метаморфогенных месторождений характеризуются наличием уплотненных, разбитых густой сетью трещин изоклинальных складок, с очень характерным крутым погружением шарниров. Зоны смятия, представляющие собой плоские, интенсивно развальцованные нарушения, обычно согласные с общим планом рассланцевания, относятся к наиболее типичным геологическим структурам, свойственным региональным метаморфогенным месторождениям.

Физико-химические условия образования

Теоретически и экспериментально установлено, что нижняя температурная граница регионального метаморфизма колеблется в пределах 450 – 500 °С, а верхняя граница, установленная по парагенезису пироксена и гиперстена, определяется в 900 – 950 °С. По имеющимся данным, давление может достигать 1500 -1700 МПа.

Классификация метаморфогенных месторождений

Серия метаморфогенных месторождений подразделяется на две группы - метаморфизованные и метаморфические. Группа метаморфизованных месторождений расчленяется на два класса: регионально метаморфизованные и контактово-метаморфизованные.

Регионально метаморфизованные месторождения

В классе регионально метаморфизованных месторождений известны месторождения Fe, Mn, Pb, Zn, Cu, Au и U, фосфора. Все они залегают среди докембрийских, отчасти нижнепалеозойских метаморфических пород. Это месторождения железа: КМА, Кривого Рога, Кольского полуострова и др.; марганца: Бразилии, Индии; золота и урана: Витватерсранд в ЮАР и др.

Регионально метаморфизованные месторождения железных руд составляют подавляющую часть мировых запасов железа. Находятся они среди докембрийских, отчасти нижнепалеозойских пород. Рудные тела разделяются на бедные и богатые. К бедным принадлежат серии пластообразных залежей железистых кварцитов, вытянутые на десятки километров при мощности в сотни метров. Железистые кварциты состоят из тонко чередующихся прослоек кварца, минералов железа (магнетит, гематит, мартит) и силикатов (биотит, хлорит и др.) Содержание железа в них составляет 25 - 43%. Богатые руды с содержанием железа 50% и более образуются при выветривании железистых кварцитов. По форме среди них преобладают плащеобразные тела. В минеральном составе богатых руд отмечаются мартит, гидрогематит и другие гидроксиды железа. Проблема генезиса железистых кварцитов многие годы была предметом дискуссий между сторонниками первично осадочного морского и вулканогенного происхождения. В последние годы геологи признают существование и тех и других месторождений, выделяя в составе древних докембрийских пород четыре железисто-кремнистые формации. Значительно более спорными остаются вопросы генезиса богатых руд. Существует по крайней мере три точки зрения: одни считают, что формирование богатых руд обусловлено гидротермальным процессом; другие связывают его с глубинной циркуляцией поверхностных вод; согласно третьей, они имеют метаморфогенное происхождение. Вероятно, богатые руды имеют сложный полигенный генезис.

Среди метаморфизованных первично осадочных месторождений марганцевых руд выделяют две разновидности. К одной принадлежат месторождения, образовавшиеся при слабом метаморфизме первично осадочных руд. Примером являются месторождения Центрального Казахстана, руды которых сложены браунитом и гаусманитом. Интенсивно метаморфизованные залежи марганцевых руд (вторая разновидность) распространены в Индии, Бразилии, Австралии и других странах. Рудные тела этих месторождений, в составе которых отмечаются марганцевый гранат, марганцевые пироксены и амфиболы, залегают среди гнейсов, кристаллических сланцев, кварцитов. Высоко метаморфизованные месторождения Связаны с марганецсодержащими протерозойскими силикатными породами – гондитами и кодуритами.

Гондиты сложены кварцем, спессартином, браунитом, гаусманитом и родонитом. Кондуриты состоят из калиевого полевого шпата, спессартина и апатита. Они переслаиваются с мраморами, кварцитами и сланцами.

Протяженность рудных залежей до 3-8 км, мощность – 3-60 м, среднее содержание Mn 10-20 %. Наиболее крупные месторождения известны в Индии и Бразилии.

В настоящее время разрабатываются наиболее мощные рудные тела окисленных марганцевых руд зоны окисления; гондиты и кондуриты не разрабатываются.

Контактово-метаморфизованные месторождения

В этом классе могут находиться разнообразные месторождения, не всегда легко выделяемые среди эндогенных скарновых месторождений, развитых в интрузивных ореолах. В качестве примера приводятся некоторые месторождения графита, корунда и наждака.

Месторождения графита возникают в ореоле интрузий, рвущих пласты каменного угля. Их примером может служить Курейское месторождение, генетически связанное с пластами каменного угля Тунгусского бассейна, подвергшимися сильному контактовому метаморфизму под воздействием сибирских траппов.

Месторождения корунда и наждака возникают вследствие контактового влияния интрузий на залежи бокситов.

Метаморфические месторождения

Метаморфические месторождения образуются в результате метаморфизма горных пород. Типичными метаморфическими образованиями являются многочисленные месторождения мраморов, возникшие при изменении известняков, месторождения кварцитов, образовавшиеся при метаморфизме песчаников, месторождения кровельных сланцев, сформировавшиеся при низкой ступени метаморфизма глинистых сланцев. К фации зеленых сланцев принадлежат метаморфические месторождения асбеста, к амфиболовой фации – флогопита, а также кианита, наждака и графита, к гранулитовой – граната, к эклогитовой – рутила (титана).

Метаморфогенно-гидротермальные месторождения

К метаморфогенно-гидротермальным месторождениям относят месторождения золота, урана, горного хрусталя, расположенные в метаморфических комплексах. Предполагают, что рудоформирующие гидротермальные системы образуются на этапах регрессивного метаморфизма и перераспределяют полезные компоненты, заимствованные из вмещающих метаморфических пород. Для таких месторождений устанавливается ведущая роль углекисло-водных гидротерм в образовании руд и отсутствие пространственной связи с определенными магматическими комплексами.



biofile.ru

Подземные воды и гипотезы их про

 

 

Понятие подземные воды в геологии объединяет всю воду, которая находится в почвах, глубоких слоях земной коры и даже в горных породах. Причем эта вода может быть в любом состоянии — твердом, жидком, газообразном. Таким образом, ископаемый лед вечной мерзлоты (вы знаете, что огромная часть нашей страны так промерзла во время древнего оледенения, что никак оттаять не может!) тоже относится к подземным водам. Но когда мы говорим о воде, как о полезном ископаемом, то обычно имеем в виду «воду как воду». Эта подземная вода может быть пресной или минеральной. Под землей иногда текут самые настоящие реки, плещутся огромные озера, запасов которых хватит, чтобы напоить миллионы и миллионы человек. Пресная вода — настоящее полезное ископаемое. Даже словосочетание «месторождение вод» к большим подземным бассейнам вполне подходит. Многие специалисты предполагают, что можно напоить всех жителей Московской области, используя воду нескольких подземных морей, находящихся в окрестностях столицы. Изучением, поиском и разведкой подземных вод занимаются гидрогеологи. Для поисков бурятся скважины.

Шипот - подземный источник воды Рис.1. Шипот - подземный источник воды

К особому виду подземных вод относятся воды минеральные, насыщенные полезными микроэлементами. Они могут быть и лечебными. Их разливают в бутылки и продают как лекарство. А около больших месторождений минеральных вод построены курорты, возникли целые города, в названиях которых есть слово «вода»: Минеральные воды, Кисловодск, Железноводск и другие. А еще в геологии есть понятие термальные воды. Их присутствие обычно связано с вулканической деятельностью, «подземным огнем». Самые известные термальные источники в нашей стране находятся на Камчатке. Многие их них изливаются на поверхность фонтанами горячей воды и пара — это гейзеры. Под Москвой, к сожалению, термальные источники отсутствуют: уж очень давно, сотни миллионов лет назад, в наших краях угас последний вулкан! А жаль, можно было бы использовать их для отопления жилищ и теплиц, как это уже начали делать жители Камчатского полуострова.

Но подземные воды важны не только для тех, кто черпает из них воду, например, готовя обед. В период между половодьями они являются основным источником питания рек и озер. Это так называемые грунтовые воды, воды первого водоносного горизонта, залегающего на глубине от 2–3 до 70 метров от поверхности почвы. Из-за небольшой глубины залегания грунтовые воды использовать для питья нужно с большой осторожностью: часто они загрязнены просачивающимися с поверхности стоками.

Кроме них ученые выделяют пластовые воды, глубина распространения которых значительно больше. Есть и другое разделение подземных вод: на безнапорные и напорные, или артезианские (см. «Артезианские воды»). Состав этих вод более стабилен и менее подвержен влиянию «грязной поверхности». Одним словом, пробурили скважину на глубину, скажем, 70 или 80 метров, поставили насос и — можно пить! Но прежде нужно обязательно сделать анализ этой воды, исследовать ее на наличие вредных примесей и болезнетворных бактерий.

Характеристика залегания подземных вод

Применительно к задачам анализа процесса формирования режима поверхностных вод можно различить: а) почвенные воды, б) почвенно-грунтовые, в) грунтовые (безнапорные, или с местным напором, подземные воды), г) артезианские воды. Слой почвогрунта, содержащий воду, полностью заполняющую его поры, называется водоносным, а водонепроницаемый слой, подстилающий водоносный горизонт, — водоупором. Толщина слоя грунта, заполненного водой, называется мощностью водоносного слоя. Поверхность подземных вод, образующих общий уровень, называется зеркалом этих вод.

Почвенные воды представляют собой подземные воды, заключенные в почвенной толще гидравлически не связанные с нижележащими грунтовыми водами. Эти воды обычно находятся в гигроскопическом состоянии, пленочном и парообразном, реже — гравитационном (в периоды полного насыщения почвы за счет просачивания поверхностных вод). Изучение их режима необходимо для оценки расхода воды на фильтрацию, хода процесса испарения с почвы, транспирации и решения других задач гидрологии суши. Почвенно-грунтовые воды — подземные воды, водоупор которых залегает в грунтовой толще, а зеркало постоянно или периодически находится в почве. В этом случае в почвенной толще может возникать движение подземных вод в направлении уклона. Такое движение воды в почвенном слое иногда называют внутри-почвенным стоком.

Грунтовые воды. К этой разновидности подземных вод относятся все безнапорные (или с местным напором) подземные воды, расположённые ниже почвенной толщи, которые дренируются реками или вскрываются эрозионной сетью и понижениями рельефе. Межпластовые безнапорные воды приурочены к проницаемым грунтам, перекрытым сверху водонепроницаемыми слоями. Межпластовые воды не будут напорными, если вода полностью не заполняет пустоты проницаемого слоя или поверхность водоносного слоя не соприкасается с водоупорной кровлей. В том случае, когда водоносный пласт, ограниченный сверху и снизу водоупорными слоями, оказывается полностью заполненным водой, грунтовые воды могут обладать напором.

Происхождение подземных вод

По условиям образования выделяются несколько типов подземных вод: 1) инфильтрационные; 2) конденсационные; 3) седиментогенные; 4) магматогенные, или ювенильные; 5) метаморфогенные, или возрожденные. Инфильтрационные подземные воды образуются из наземных вод атмосферного происхождения. Одним из главных видов питания их является инфильтрация, или просачивание в глубь Земли дождевых и талых атмосферных осадков. В ряде случаев в питании подземных вод принимают участие воды, фильтрующиеся из рек, озер, водохранилищ и из каналов.

Конденсационные воды образуются в результате конденсации водяных паров воздуха в порах и трещинах горных пород. Этот процесс объясняется разностью упругости водяных паров, находящихся в различных зонах аэрации, и взаимосвязанных с ними водяных паров атмосферного воздуха. Конденсация водяных паров имеет существенное значение для пустынных районов с малым количеством атмосферных осадков, где периодически возникают небольшие тонкие линзы пресных конденсационных вод, налегающих на соленые воды.

Схема артезианской скважины Рис.2. Схема артезианской скважины

Седиментогенные подземные воды (лат. "седиментум" - осадок)- это высокоминерализованные (соленые) подземные воды в глубоких слоях осадочных горных пород. Происхождение таких вод, большинство исследователей связывают с захоронением вод морского генезиса, сильно измененных под влиянием давления и температуры. Они могут быть образованы одновременно с морским осадконакоплением, в этом случае их называют сингенетическими. Другой вариант их происхождения может быть связан с проникновением вод морских бассейнов в ранее сформированные породы, также в последующем захороненные новыми отложениями. Такие воды называют эпигенетическими (греч. "эпи"-на, после). Седиментогенные воды нередко называют "погребенными", или реликтовыми (лат. "реликтуc" - остаточный). Ряд исследователей (Н. Б. Вассоевич и др.) отводят существенную роль в формировании глубинных пластовых вод так называемым элизионным процессам (лат. "элизио" - выжимание), т. е. выжиманию под влиянием давления и температуры из иловых морских осадков седиментогенных вод в водопроницаемые песчаные и другие слои. Такие воды называются перемещенными.

Магматогенные подземные воды, образующиеся непосредственно из магмы, Э. Зюссом (1902) были названы ювенильными (лат. "ювенилис" - юный). Поступление таких вод происходит, с одной стороны, при извержении вулканов, с другой - из магматических тел, расположенных на глубине, в которых первоначально может содержаться до 7-10% воды. В процессе кристаллизации магмы и образования магматических пород вода отжимается, по разломам и тектоническим трещинам поднимается вверх, поступает в земную кору и местами выходит на поверхность. Количество магматогенных вод незначительно. К тому же они поступают на поверхность уже в смешанном виде, так как на своем пути пересекают различные горизонты подземных вод иного генезиса.

Метаморфогенные подземные воды (возрожденные, или дегидратационные) образуются при метаморфизме минеральных масс, содержащих кристаллизационную воду или газово-жидкие включения. Под влиянием температуры и давления происходят процессы дегидратации. Если они протекают длительно, то приводят к образованию капельножидкой воды, вступающей в общий геологический круговорот подземных вод. Из рассмотренных генетических типов воды наиболее важное значение имеют инфильтрационные воды и в какой-то мере седиментогенные. Остальные разновидности представляют собой в большинстве случаев смешанные воды, доля которых в общем балансе подземных вод, по-видимому, невелика.

Виды подземных вод. Виды воды в почвогрунтах

Виды воды в почвогрунтах. Вода в почвогрунтах может находиться в следующих состояниях: парообразном, гигроскопическом, пленочном, капиллярном, капельно-струйчатом и, наконец, в твердом. Парообразная вода содержится в воздухе, заполняющем поры и промежутки между частицами грунта. Упругость водяного пара зависит от влажности и температуры почвы. В ночные часы упругость водяного пара в атмосфере часто бывает больше, чем в воздухе, заполняющем поры грунта! Вследствие этого происходит перемещение парообразной воды из атмосферы в подземный воздух, где с понижением температуры происходит конденсация водяного пара и переход в капельно-жидкую воду. Наоборот, если температура грунта повышается, часть жидкой воды, находящейся в нем, перейдет в парообразное состояние. Гигроскопическая вода представляет собой прочно связанную воду удерживаемую адсорбционными силами на, поверхности частиц почво-грунта в виде отдельных, как бы изолированных молекул или образующих пленку воды толщиной одну-две молекулы. Обладает высокой плотностью.

Пленочная вода относится к категории рыхло связанной движение которой происходит под действием силы тяжести и сил молекулярного притяжении при малых запасах влаги могут проявляться сорбционные силы. Ее можно представить себе как водную оболочку, состоящую из нескольких слоев молекул, удерживающихся один над другим. Между частицами грунта, окруженными слоем пленочной воды, находится воздух, и грунт производит на глаз впечатление сухого.

Капиллярная, вода относится, к категории свободной влаги. Пленочная вода распределяется лишь на поверхности частиц. Промежутки же между частицами, как указано выше, остаются при этом не заполненными водой. В силу этого пленочная вода не способна передавать гидростатическое давление. Если же капиллярные промежутки, имеющиеся в грунтах, заполнены водой, то такую воду принято называть капиллярной. Заполняя полностью сечение капилляров, капиллярная вода может передавать гидростатическое давление.

Свободная гравитационная вода заполняет промежутки в грунтах при влажности в интервале между полной и наименьшей влагоемкостями; она не может удерживаться силами притяжения к стенкам каналов, а поп влиянием силы тяжести, свободно стекает по направлению уклона. Движение ее осуществляется в капельно-струйчатом виде.

Физические и водные свойства почвогрунтов. Почвенные константы. Отношение почвогрунтов к воде зависит от их строения и состава. Основными характеристиками почвогрунтов с точки зрения их водных свойств: скважность, высота капиллярного поднятия, удельный и объемный вес, водопроницаемость, влагоемкость, водоотдача, дефицит влаги, недостаток насыщения. Капиллярное поднятие. Почвогрунты обладают порами, представляющими собой тонкие канальцы, имеющие свойства капилляров. По сети капиллярных каналов происходит поднятие воды выше уровня грунтовых вод.

 

 

biofile.ru


Смотрите также