Гидросфера подземная. строение и подземные воды.

Геоэкология СТРОЕНИЕ ПОДЗЕМНОЙ ГИДРОСФЕРЫ Введение Подземные воды

Геоэкология СТРОЕНИЕ ПОДЗЕМНОЙ ГИДРОСФЕРЫ

Введение Подземные воды представляют собой водный объект, являясь частью единой гидросферы Земли.

Необходимость изучения и использования процессов водообмена между подземной частью гидросферы и ее поверхностной частью, а также атмосферой планеты определяет тесную связь гидрогеологии с метеорологией, гидрологией суши, океанологией и другими науками этого цикла.

Подземные воды во всех случаях без исключения представляют собой не просто совокупность молекул воды, а сложные природные системы, содержащие в растворенном, коллоидном, свободном состоянии различные минеральные вещества, органические соединения и газы.

Обратите внимание

Краткий очерк истории развития гидрогеологии Первая известная работа, в которой рассматривается роль воды на планете, принадлежит философу Фалесу Милетскому (около VI в. До н. э. ).

Подземная вода образуется за счет морской воды, которая под действием ветра нагнетается в земные недра и в результате давления горных пород выходит на поверхность земли, образуя родники. Древнегреческий философ Платон (427– 347 гг. до н. э. ) также считал, что происхождение подземных вод связано с фильтрацией морской воды в берега.

Однако Р. Де Уист со ссылкой на П. Д. Крайнана приводит сведения о том, что Платон в своем философском труде достаточно описал круговорот воды в природе.

Зона аэрации Понятие «зоны аэрации» было введено американским гидрогеологом О. Мейнцером (1933 г.

) и представляет собой верхнюю не полностью насыщенную (ненасыщенную) водой часть разреза горных пород, мощность которой изменяется от первых сантиметров (метров) на равнинных участках территории до 200 -250 м и более на интенсивно расчлененных междуречных пространствах горных районов.

Верхней границей зоны аэрации является поверхность земли, нижней – уровень подземных вод первого водоносного горизонта. По М. П.

Толстому определение зоны аэрации можно сформулировать так – это поверхностный пояс в разрезе земной коры, находящий на стыке атмо -, гидро- и литосфер, лежащий выше постоянного уровня подземных вод. Схема залегания типов подземных вод зоны аэрации: 1 – породы зоны аэрации, 2 – грунтового водоносного горизонта, 3 – слабопроницаемые породы, 4 – почвенный слой, 5 – уровень грунтовых вод и капиллярная кайма, 6 – верховодка

Криолитозона Территория, на которой распространены многолетнемерзлые породы, называется криолитозона ( от греч. «криос» − холод, «литос» − камень, порода). Криолитозона состоит из мерзлых, морозных и охлажденных пород.

1) мерзлые породы содержат в своем составе лед, 2) морозные − породы с t < 0 ºС, в которых отсутствуют лед и вода ( это чаще магматические и метаморфические породы и их разновидности), 3) охлажденные породы имеют t ниже 0 ºС и насыщены солеными водами.

Важно

Данная зона выделяется как самостоятельный элемент подземной гидросферы в области распространения многолетнемерзлых пород (высокие широты Северного и Южного полушария, высокогорные районы).

В зависимости от строения гидрогеологического разреза земной коры она обычно охватывает часть зоны аэрации и верхнюю часть зоны полного насыщения

Схема залегания различных по отношению к многолетнемерзлым породам типов подземных вод А – надмерзлотные воды сезонноталого слоя; Б – воды сквозного дождевально-радиационного талика; В – надмерзлотные воды подозерного несквозного талика; Г – воды сквозного подруслового талика; Е – межмерзлотные воды; Ж – подмерзлотные воды неконтактирующие безнапорные; З – подмерзлотные воды неконтактирующие напорные; И – подмерзлотные воды контактирующие напорные; К – надмерзлотные воды несквозного дождевальнорадиационного талика; 1 – изверженные трещиноватые породы; 2 – щебень и дресва; 3 – суглинки; 4 – пески, галечники; 5 – многолетнемерзлые породы и их граница; 6 – обводненность пород состояния (а), периодическая (б); 7 – направление движения подземных вод; 8 – подошва сезонно-талого слоя (б) и сезонно-мерзлого слоя (а); 9 – скважины, стрелкой показана глубина появления и установившийся уровень подземных вод

Зона полного насыщения. Зона подземных вод в надкритическом состоянии. • • • Эта зона охватывает верхнюю часть разреза земной коры от уровня первого водоносного горизонта (нижняя граница зоны аэрации) до глубин 8 -20 км, на которых по существующим представлениям температура и давление водных растворов достигают критических значений.

В пределах зоны полного насыщения (в соответствии с ее названием) свободное пространство в минеральном скелете горных пород (поры, трещины, крупные пустоты) полностью заполнено свободной гравитационной водой и водой, физически связанной с поверхностью минеральных частиц горной породы, за исключением участков, свободное пространство которых заполнено газом, жидкими углеводородами или пароводяной смесью [1, 3, 4]. Материалы Кольской сверхглубокой скважины свидетельствуют о том, что на глубинах до 12 км существуют условия, характерные для зоны полного насыщения. В то же время в связи с наличием представлений о надкритическом состоянии воды в магматических расплавах можно предполагать, что в областях современного вулканизма нижняя граница зоны полного насыщения может располагаться на значительно меньших глубинах Водой в надкритическом состоянии называются подземные воды с температурой и давлением выше критических. Для чистой воды критическая температура равна 374°С, давление − 2, 2∙ 10 4 к. Па. При снижении давления «надкритическая» вода переходит в «нормальную» жидкость и пар (пароводяную смесь), что по существующим представлениям сопровождается увеличением ее объема в 1, 5− 2, 0 раза По существующим представлениям вода в надкритическом состоянии представляет собой газово-жидкий раствор (флюид), образование которого связано с кристаллизацией магм и с процессами термо- и динамометаморфизма.

Принципиальный гидрогеологический разрез земной коры: 1 – осадочные породы земной коры; 2 – гранитный и базальтовый слой земной коры; 3 – верхняя мантия; 4 – зоны глубоких тектонических разломов; 5 – зона аэрации (вне масштаба); 6 – криолитозона; 7 – зона полного насыщения; 8 – зона подземных вод в надкритическом состоянии; 9 – нижняя граница зоны аэрации; 10 – подошва осадочных пород; 11 – нижняя граница зоны полного насыщения; 12 – граница Мохоровичича; 13 – направления движения «местных» потоков подземных вод; 14 – региональных потоков; 15 – глубинных субвертикальных потоков; 16 – возможное поступление ювенильных растворов; 17 – инфильтрационное питание; 18 – испарение грунтовых вод; 19 – захоронение морской воды с осадками и отжатие поровых вод

Типы подземных вод • • В настоящее время выделяют по происхождению следующие типы подземных вод: 1) инфильтрационные, образующиеся от просачивания в породы атмосферных и поверхностных вод; 2) конденсационные, возникшие при конденсации водяных паров атмосферного и почвенного воздуха; 3) седиментационно-диагенетические морские воды, оставшиеся в морских иловых осадках и проникшие в толщи пород, как во время стадии диагенеза, так и позднее (Н. И. Андрусов, В. И. Вернадский, Г. Н. Каменский); 4) магматические (эндогенные) воды (Э. Зюсс) Нередко в природе подземные воды образуются смешанным путем, что подтверждается химическим и газовым составом вод, их режимом и данными пьезометрических напоров. Воды смешанного происхождения – самые распространенные. В настоящее время большинство исследователей полагают, что выделение вод и газов из верхней мантии происходило в процессе разогревания Земли на ранних стадиях ее формирования. Это и дало начало зарождению гидросферы и атмосферы.

Заключение • • • В результате предпринятого исследования нами были сделаны следующие выводы: 1. Подземная гидросфера состоит из 4 поясов. Зона аэрации − поверхностный пояс, лежащий выше постоянного уровня подземных вод − зоны полного насыщения.

Совет

Криолитозона − территория, на которой распространены многолетнемерзлые породы. Подземные воды в надкритическом состоянии испытывают высокое давление и температуру. Образование вод данного вида связано с кристаллизацией магм и процессами метаморфизма. 2.

По происхождению выделяют 4 типа подземных вод. Главным источником питания гидрогеосферы являются инфильтрационные воды. Конденсационные воды обусловливают процессы рассоления и засоления почв.

Рассольные и соленые воды, в свою очередь, взаимодействуют с морскими водами в зонах затрудненного водообмена. Магматические воды распространены лишь в районах вулканической активности.

Источник: http://present5.com/geoekologiya-stroenie-podzemnoj-gidrosfery-vvedenie-podzemnye-vody/

2.4 Гидросфера. Состав, строение гидросферы. Мировой океан и его части. Поверхностные и подземные воды суши. Ледники и многолетняя мерзлота

Видеурок 1: Что такое гидросфера

Видеоурок 2: Мировой океан и его части

Лекция: Гидросфера. Состав, строение гидросферы. Мировой океан и его части. Поверхностные и подземные воды суши. Ледники и многолетняя мерзлота

Мировой океан и его части

Океан – огромные участки воды. 

  • Тихий самый большой, его называют Великим. Его площадь составляет 1/2 Мирового океана, 1/3 Земли, больше чем вся суша. 
  • Атлантический – второй по площади, имеет меридиональное направление. 
  • Индийский – самый теплый, расположен в южном полушарии. 
  • Северный Ледовитый занимает Северный полюс до 80 параллели. Самый маленький, но самый суровый океан.

Море – часть океана, обособленная сушей. 

Химический и температурный состав моря отличается от океанической воды. 

Моря бывают:

  • внутренние 
  • межостровные 
  • окраинные

Внутренние моря имеет меньшую соленость, чем окраинные (Мертвое море исключение). Внутренние моря имеет речной сток.

Поверхностные и подземные воды суши

Озера обычно меньше морей. Не является частью океана. 

Каспийское озеро – самое большое, когда-то было морем, но поднятие территории обособило его от океана. Вода по химическим свойствам близка к океанической. 

Самое глубокое озеро Байкал. 

Озерная котловина – это углубление, в котором находится озеро. 

По происхождению озерных котловин, озера бывают: 

  • ледниковые (котловину образовал ледник)
  • карстовые (размыв меловых пород)
  • тектонические (резкое опускание)
  • старичные (при изменении русла реки)
  • запрудные (при образовании обвалов и образования запруды речного русла)

Озеро Байкал тектонического происхождения, Ладожское – ледникового. В некоторых кратерах потухших вулканов, накапливается вода, получаются вулканические озера.

Воды суши включают: 

  • реки
  • озера 
  • болота 
  • ручьи
  • ледники  
  • многолетнюю мерзлоту 

Эти воды наиболее важны для жизни растений, животных и человека, активно участвую в круговороте воды. 

Реки текут в направлении уклона поверхности земли, часто берут начало на горных вершинах. Место впадения реки в другой водоем называется устьем

Реки могут впадать в озера, моря, реки. Река имеет притоки: правые и левые. Притоков много, они образуют бассейн реки. Между бассейнами двух рек образуется водораздел – повышенный участок суши. Реки разделяются по способу питания. Есть реки, которые питаются дождевой водой, талым снегом, подземными водами.

По характеру течения реки бывают:

Равнинные реки текут медленно, имеют широкую долину. Горные имеют быстрое течение, пороги, водопады. 

Читайте также:  Геологическая (тектоническая) структура. типы, классификация, категории.

Пороги и водопады образуются, когда река размывает мягкие породы, встречающиеся на пути её течения.

Воды ледников и вечная мерзлота находятся в твердом состоянии, называются криосферой

И хотя сейчас эти воды человеком не используются, они представляют запас пресной воды. 

Ледники различают горные и покровные, соответственно горные образуются в горах, покровные покрывают материки и острова (Антарктида, Гренландия). Ледники в горах залегают выше снеговой линии. Когда идет снег, он не тает, а накапливается.

Под силой тяжести лед двигается вниз по склону горы. Спустившись ниже снеговой линии, ледник начинает таять, образуются ручьи и реки. Покровные ледники куполом покрывают материк или остров.

Снег накапливается в центре и растекается к краям, подойдя к водам моря или океана, куски льда отламываются и образуются айсберги. 

Многолетняя мерзлота – это вода, замерзшая в почве. За короткий теплый период почва не успевает полностью оттаять. Прогревается только верхний тонкий слой почвы. Территория, где есть мерзлота, сложная для освоения. При строительстве многоэтажных домов, нужно забивать сваи, так как фундамент сделать невозможно.

Подземные воды состоят из: 

  • грунтовых 
  • почвенных 
  • верховодки
  • межпластовых 

Подземные воды питаются талыми и дождевыми водами. Просачиваясь сквозь почву и водопроницаемые породы, вода скапливается под землей. Есть грунтовые воды, которые располагаются на водоупорном пласте, а есть межпластовые. Межпластовые воды накапливаются между двумя водоупорными пластами.

В гидросферу включают воду, находящуюся в воздухе в виде капель, кристаллов льда или пара.

Предыдущий урок Следующий урок

Источник: https://cknow.ru/knowbase/239-24-gidrosfera-sostav-stroenie-gidrosfery-mirovoy-okean-i-ego-chasti-poverhnostnye-i-podzemnye-vody-sushi-ledniki-i-mnogoletnyaya-merzlota.html

Гидросфера. Состав, строение гидросферы. Мировой океан и его части. Поверхностные и подземные воды суши. Ледники и многолетняя мерзлота

Открытый банк заданий по теме  Гидросфера. Состав, строение гидросферы.  Мировой океан и его части. Поверхностные и подземные воды суши.  Ледники и многолетняя мерзлота. Задания из ЕГЭ по географии.

Дайте развернутый ответ. Ответ записывайте четко и разборчиво.

Почему соленость вод Гвинейского залива выше, чем в море Фиджи?

Показать ответ

Гвинейский залив расположен в экваториальных широтах, для которых характерно выпадение большого количества атмосферных осадков. Кроме того, в Гвинейский залив впадают крупные реки, опресняющие воды залива.

Источник: «География. Подготовка к ЕГЭ-2019.». Под ред. Ю. А. Соловьева

Расположите перечисленные части Мирового океана с запада на восток в том порядке, в котором они располагаются на карте мира, начиная с самого западного.

1) Мексиканский залив

2) Бенгальский залив

3) Средиземное море

Запишите в таблицу получившуюся последовательность цифр.

Показать ответ

Источник: «География. Подготовка к ЕГЭ-2019.». Под ред. Ю. А. Соловьева

Расположите моря в порядке повышения в них солености поверхностных вод (от наиболее низкой к наиболее высокой).

1) Красное

2) Балтийское

3) Черное

Запишите в таблицу получившуюся последовательность цифр.

Показать ответ

Источник: «География. Подготовка к ЕГЭ-2019.». Под ред. Ю. А. Соловьева

Обратите внимание

Расположите части гидросферы в порядке понижения их доли в общем объеме гидросферы Земли (от наибольшей к меньшей).

1) Мировой океан

2) воды атмосферы

3) ледники

Запишите в таблицу получившуюся последовательность цифр.

Показать ответ

Источник: «География. Подготовка к ЕГЭ-2019.». Под ред. Ю. А. Соловьева

Расположите химические элементы в порядке понижения их содержания в составе морской воды

(от наибольшего к меньшему).

1) кислород 2) бром 3) хлор

Запишите в таблицу получившуюся последовательность цифр.

Показать ответ

Установите соответствие между озером и его обозначением на карте мира: к каждому элементу первого столбца подберите соответствующий элемент из второго столбца.

Озеро                                                     ОБОЗНАЧЕНИЕ НА КАРТЕ

А) Гурон                                                  1) 1

Б) Верхнее                                              2) 2

В) Виктория                                           3) 3

                                                                  4) 4

Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Показать правильные

Установите соответствие между каналом и его обозначением на карте мира: к каждому элементу первого столбца подберите соответствующий элемент из второго столбца.

Канал                                                       ОБОЗНАЧЕНИЕ НА КАРТЕ

А) Панамский                                           1) 1

Б) Кильский                                              2) 2

В) Волго-Донской                                   3) 3

                                                                    4) 4

Показать правильные

Источник: «География. Подготовка к ЕГЭ-2019.». Под ред. Ю. А. Соловьева

Какие три из перечисленных рек являются притоками Миссисипи? Запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

1) Миссури

2) Арканзас

3) Огайо

4) Рио-Гранде

5) Рио-Негру

6) Колорадо

Показать ответ

123 132 213 231 312 321

Источник: «География. Подготовка к ЕГЭ-2019.». Под ред. Ю. А. Соловьева

Установите соответствие между рекой и ее обозначением на карте мира: к каждому элементу первого столбца подберите соответствующий элемент из второго столбца.

Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Река                                                            Обозначение на карте

А) Амур                                                       1) 1

Б) Брахмапутра                                        2) 2

В) Дунай                                                     3) 3

                                                                     4) 4

Показать правильные

Источник: «География. Подготовка к ЕГЭ-2019.». Под ред. Ю. А. Соловьева

Какие три течения относятся к теплым? Запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

1) Гольфстрим

2) Бразильское

3) Гвинейское

4) Канарское

5) Лабрадорское

6) Бенгальское

Показать ответ

123 132 213 231 321 312

Источник: «География. Подготовка к ЕГЭ-2019.». Под ред. Ю. А. Соловьева

Источник: https://academyege.ru/theme/gidrosfera-sostav-stroenie.html

Гидросфера Земли

Земной шар покрыт географической оболочкой, включающей в себя литосферу, биосферу, атмосферу и гидросферу. Без комплекса геосфер и их тесного взаимодействия не было бы жизни на планете.

Рассмотрим подробнее, что представляет собой гидросфера Земли, и каково значение водной оболочки во всех жизненно-важных процессах.

Гидросфера – это непрерывная водная оболочка планеты, которая располагается между твердой земной оболочкой и атмосферой.

Включает в себя абсолютно всю воду, которая, в зависимости от условий окружающей среды, может находиться в трех состояниях: твердом, газообразном и жидком.

Гидросфера является одной из древнейших оболочек планеты, которая существовала практически во все геологические эпохи. Ее возникновение стало возможным благодаря сложнейшим геофизическим процессам, результатом которых стало образование атмосферы и гидросферы, между которыми всегда существовала самая тесная связь.

Важно

Гидросфера, так или иначе, пронизывает все геосферы земного шара. До самой нижней границы земной коры просачиваются подземные воды. Основная масса водяного пара распределена в нижней части атмосферы – тропосфере.

На гидросферу приходится порядка 1390 млн. кв. км. Ее принято делить на три основные части:

  • Мировой океан – основная часть гидросферы, в состав которого входят все океаны: Тихий, Индийский, Атлантический, Северный Ледовитый. Совокупность океанов не является цельной водной оболочкой: она разделена и ограничена материками и островами. Соленые океанические воды составляют 96% от всего объема гидросферы.

Основная характеристика Мирового океана – общий и не изменяемый солевой состав. В океанические воды вместе с речными стоками и атмосферными осадкам поступает и пресная вода, однако ее количество столь незначительно, что никак не влияет на концентрацию солей.

Рис. 1. Воды Мирового океана

  • Континентальные поверхностные воды – это все водные бассейны, расположенные на поверхности земного шара: болота, водохранилища, моря, озера, реки. Поверхностные воды могут быть как солеными, так и пресными, искусственными и естественными.

Моря гидросферы бывают окраинными и внутренними, которые, в свою очередь, делятся на внутриматериковые, межматериковые и межостровные.

ТОП-1 статьякоторые читают вместе с этой

  • 1. Что входит в состав гидросферы
  • Подземные воды – это все воды, расположенные под землей. Иногда концентрация солей в них может достигать очень большого уровня, в них могут присутствовать газы и различные элементы.

В основе классификации подземных вод лежит глубина их залегания. Они бывают минеральными, артезианскими, грунтовыми, межпластовыми и почвенными.

Большое значение в обменных процессах имеет пресная вода, которая в общей сложности составляет лишь 4% от общих запасов воды на планете. Основная часть пресных вод содержится в снежных покровах и ледниках.

Читайте также:  Действия при авариях и катастрофах

Рис. 2. Ледники – основные источники пресной воды

Несмотря на различие в составе, состояниях и местах расположения, все части гидросферы связаны между собой и представляют единое целое. Все ее части принимают активное участие в глобальном круговороте воды.

Круговорот воды – непрерывный процесс перемещения водных массивов под воздействием энергии солнца. Это связующее звено всей земной оболочки, обязательно условие существования жизни на планете.

Кроме того, вода выполняет ряд важнейших функций:

  • Накопление большого количества тепла, благодаря чему на планете поддерживается стабильная средняя температура.
  • Производство кислорода. В водной оболочке обитает большое количество микроорганизмов, продуцирующих ценный газ, необходимый для существования всего живого на Земле.
  • Ресурсная база. Воды Мирового океана и поверхностные воды представляют большую ценность в качестве ресурсов для обеспечения жизнедеятельности человека. Отлов промысловой рыбы, добыча полезных ископаемых, использование воды в промышленных целях – и это лишь неполный список использования воды человеком.

Влияние гидросферы на человеческую деятельность может быть и негативной. Природные явления в виде половодий и наводнений представляют большую угрозу, и могут настигнуть практически в любом регионе планеты.

С развитием научно-технического прогресса антропогенное воздействие на гидросферу стало набирать большие обороты. Человеческая деятельность стала причиной появления геоэкологических проблем, в результате которых водная оболочка Земли начала испытывать следующие негативные влияния:

  • загрязнение вод химическими и физическими загрязнителями, которые существенно ухудшают качество воды и условия жизни населяющих животных и растений;
  • резкое уменьшение или истощение водного ресурса, при котором невозможно его дальнейшее восстановление;
  • утрата водным объектом своих природных качеств.

Рис. 3. Основная проблемы гидросферы – загрязнение

Для решения данной проблемы на производствах необходимо применять новейшие технологии защиты, благодаря которым водные бассейны не будут страдать от всевозможных видов загрязнений.

При изучении важнейшей темы по географии 5 класса мы узнали, что из себя представляет гидросфера, и из чего состоит водная оболочка. Также мы выяснили, какова классификация объектов гидросферы, в чем их отличие и сходство, как влияет гидросфера на жизнь нашей планеты.

Источник: https://obrazovaka.ru/geografiya/gidrosfera-zemli.html

3.4 Седиментационные подземные воды

В условиях, когда нет современного питания вод, а изучение геологической истории указывает на отсутствие континентальных периодов и соответственно с этим «полных циклов водообмена» — возможность инфильтрационного происхождения вод отпадает.

Очевидно, накопление и формирование подземных вод в этом случае осуществляется иными путями.

По составу это соленые и рассольные бессульфатные воды с сухим остатком от 10 и до 250-350 г/л, для них характерно большое содержание хлоридов, кальция, брома, йода, бора, лития, стронция, рубидия, органических веществ, газов биохимического происхождения. Обычно эти воды называют хлоридными [2,6, 8].

Формирование соленых и рассольных вод генетически связывается с нормальными морскими водами или в различной степени засоленными осадочными породами в зонах затрудненного и крайне затрудненного водообмена.

Воды в большинстве подобных случаев являются в той или иной мере метаморфизованными водами морского генезиса. Накапливание морских вод происходит в глубоких частях закрытых бассейнов, в отложениях, обогащенных органическим веществом, обычно в связи с соленосными (И.К.

Зайцев), битуминозными, нефтеносными и угленосными породами.

Формирование химического состава вод происходит в богатых органическим веществом илах на дне водных бассейнов, в итоге чего образуются новые виды вод с более повышенной минерализацией, йодом, бромом, отсутствием сульфатов.

В процессе дальнейшего преобразования осадочных пород эти воды в течение длительной геологической истории под влиянием окружающей среды испытывают постседиментационные изменения (доломитизация известняков, альбитизация плагиоклазов) и меняют свой химический облик. При частых и продолжительных континентальных перерывах воды седиментации удаляются из осадочных пород, обновляясь или полностью замещаясь вадозными и морскими водами, уже более молодыми по возрасту.

Совет

Установлено, что в осадочных породах содержится значительное количество связанной воды — в среднем около 4,3%, что сопоставимо с содержанием ее в оксиде кальция (5,5%) и оксиде железа (3,4%).

Весьма велико содержание воды (60-99,7% по массе) и в телах животных и растительных организмов, обитающих в придонных илах.

После гибели животных и растительных организмов часть содержавшейся в них воды уходит: другая часть захватывается морскими осадками, что подтверждено специальными физико-химическими исследованиями современных илов некоторых морей (Черного, Каспийского).

В дальнейшем воды переходят в породы и при благоприятных геологических обстановках (отсутствие континентальных перерывов) длительное время в них сохраняются [2, 5,8].

Экспериментальными работами установлено, что с глубиной залегания происходит уплотнение осадочных пород и уменьшение их пористости. Под влиянием геостатической нагрузки осуществляется отжатие и выделение свободной воды.

Кроме того, при эксплуатации артезианских вод происходит расширение вод и пород — образуется так называемая упругая система.

Пористость пород возрастает не только с глубиной, но и с увеличением их возраста: так, пористость глинистых пород кайнозоя 50%, мезозоя — 34%, палеозоя уже не более — 10%, молодые, только что отложившиеся донные осадки (илы), являются очень рыхлыми, с пористостью 80-90%, и содержат много воды.

Уменьшение пористости с глубиной позволяет ориентировочно определить объем воды, выдавливаемой из пород под влиянием геостатической нагрузки. Так, А.А. Алексин выражает этот объем цифрой порядка около 1 млн. км? и полагает, что за 300 млн.

лет, прошедших со времени среднего девона, эта цифра может быть приравнена к расходу родника в 100 л/с.

При процессах уплотнения, происходящих при седиментационных циклах в масштабах геологической истории, большое количество выжимаемых связанных вод из глин переходит в свободное состояние и циркулирует в пластах песков.

Обратите внимание

Таким образом, очевидно, что пути накопления седиментационных вод весьма многообразны, это: 1) иловые воды, отжатые из свежих илов в раннюю стадию диагенеза при их уплотнении; 2) воды животных и растительных организмов, выделяющиеся при их разложении; 3) постседиментационные воды, выдавливаемые при уплотнении уже затвердевших пород, главным образом глин и глинистых сланцев.

Все перечисленные воды сохраняются в осадочных породах длительное геологическое время и влияют на засоление почв и грунтовых вод.

3.5 Магматические и смешанные подземные воды

В магматических очагах содержится значительное количество воды, но сколько ее достигает поверхности земли при вулканических извержениях, учесть трудно. Геохимики считают, что содержания ее в магмах колеблются от 0,5 до 8,01%.

В настоящее время имеются попытки реставрировать в какой-то мере гипотезу ювенильных вод Э.

Зюсса аргументацией на то, что в современной гидросфере имеется избыточное количество хлора по сравнению с щелочами, что нельзя объяснить химической денудацией континентов, следовательно — хлор эндогенного происхождения.

Полагают, что хлор и некоторые летучие компоненты брома и йода накапливаются в результате повсеместного и непрерывного диффузионного проникновения летучих компонентов из верхней мантии через толщу коры, в частности из магмы [2].

Так, например, в лавах Камчатки содержание воды составляет от 0,1 до 5,5%, а состав углекислых и термальных вод крайне разнообразен: в ионах обнаружены железо, мышьяк, марганец, медь, алюминий, цинк, большое количество сульфидов, кремнекислоты.

Однако роль эндогенных (ювенильных) вод в формировании термальных вод молодой вулканической области Камчатки пока невыяснена.

Важно

В целом современная гидрогеология не располагает необходимыми данными для того, чтобы оценить количественную роль магматических вод в гидросфере.

Смешанные воды. Сторонники инфильтрационного происхождения глубоких вод артезианских бассейнов полагают, что даже на больших глубинах определяющим фактором в зоне весьма замедленного водообмена является гидродинамика. Миграция вод хотя и весьма медленно, но все-таки происходит.

Скорость движения многолетняя, определяется она различными гипотетическими цифрами от 1-30 см до нескольких метров в год.

Эта скорость, по мнению ряда ученых, достаточна, чтобы, например, в отложениях девона Волго-Уральской области седиментационные воды были полностью промыты и заменены молодыми водами вадозного происхождения.

А.Н. Семихатовым в 1947 г. при анализе истории подземных вод было введено понятие гидрогеологических этапов.

Однако он ограничил историю лишь континентальным (инфильтрационным) этапом, когда происходит поднятие всей площади суши, занятой седиментационным бассейном, имеет место эрозия, а также вытеснение и замещение древних седиментационных морских вод молодыми инфильтрационными. В настоящее время (А.А. Карцев и др.

) под циклом — этапом формирования истории подземных вод какого-либо района понимают его историю, т.е. определенный геологический отрезок времени от тектонического погружения и трансгрессии — до подъема пород, регрессии и начала денудации горных пород.

Гидрогеологический этап состоит из двух циклов: 1) опускание, погружение — образование вод седиментации — седиментационно-диагенетический цикл; 2) поднятие — замещение и разрушение древних вод — инфильтрационный (континентальный) цикл.

Чередование этих этапов, протекающих в различных бассейнах, качественно различно, многообразно. Этот процесс представляет собой историю происхождения и формирования подземных вод в осадочном чехле земной коры.

Для глубоко залегающих вод эти процессы имеют существенное значение.

Источник: http://geol.bobrodobro.ru/14449

Подземные воды

Под поверхностью Земли вода может находиться в различном состоянии: жидком, твердом или газообразном. Это так называемые подземные воды, накапливающиеся в порах, расколах, пустотах горных пород.

Формирование запасов подземных вод происходит в результате просачивания воды, выпавшей на поверхность в виде осадков, конденсации атмосферных водяных паров, а также при образовании водяных паров в процессе остывания магмы в глубоких слоях и скопления их в верхних слоях земной коры. Главную роль в образовании подземных вод играет просачивание поверхностных вод. Реже в зонах пустынь подземные воды образуются, в основном, за счет конденсации водяных паров из атмосферы.

Ученые произвели оценку подземных вод и разработали их классификацию по типу образования. Подземные воды под действием сил гравитации движутся по наклонной плоскости водоупорных слоев и называются гравитационными. Пленочные воды удерживаются молекулярными силами.

Гигроскопическая вода образуется при тесном взаимодействии молекул воды с частицами пород. Только при прокаливании возможно полное удаление гигроскопической воды из горных пород. Растения не в состоянии использовать эту воду.

Обычно корневые системы растительных организмов всасывают капиллярную воду из капилляров почвы и гравитационную.

Скорость движения подземных вод обычно медленная и определяется структурой горных пород. Если вода проходит через зернистые либо трещиноватые породы (пески, известняки), скорость течения составляет 0,5-2 м в сутки, если через мелкозернистые (лёссы и суглинки) – 0,1-0,3 мм в сутки.

Совет

По способности пропускать воду все горные породы подразделяют на водоупорные (кристаллические породы и глины) и водопроницаемые (пески). Подземные воды, просочившиеся через водопроницаемые слои, в более глубоких отделах накапливаются над водоупорным слоем. Так образуются водоносные слои. Уровень грунтовых вод обычно повышается после дождей и при таянии снега.

Читайте также:  Правила поведения туристов на отдыхе

В случае, когда водоносный слой выходит на поверхность Земли, появляется родник (ключ, источник). Обычно родники встречаются в балках, оврагах, в долинах рек. Иногда ключи бьют на склонах холмов, на равнинной местности.

Между двумя водоупорными слоями подземные воды текут под большим давлением. Их еще называют артезианскими, или напорными. Они находятся на больших глубинах в изгибах книзу водоупорных пластов.

Подземные воды рядом с магматическими очагами на большой глубине при выходе на поверхность Земли являются горячими источниками с температурой воды 70-90 °C. На территории России такие источники находятся на Северном Кавказе, Камчатке. Горячие источники, с силой выбрасывающие воду в виде фонтанов, называются гейзерами. Гейзеры – распространенное явление в Исландии, США, Новой Зеландии.

Минеральные источники формируются при прохождении подземных вод через горные породы с их частичным растворением. По химическому составу различают углекислые воды (Кисловодск), серные (Пятигорск), железисто-щелочные (Железноводск), щелочно-солевые (Ессентуки), т.д. Такую воду используют для лечения различных заболеваний. В месте расположения источников основаны курортные здравницы.

В последнее время в связи с бурным развитием промышленности и использованием химических веществ (пестицидов, гербицидов) в сельском хозяйстве происходит загрязнение подземных вод. Значение подземных вод в природе и жизни человека чрезвычайно велико, поэтому во многих странах проводятся мероприятия по их охране.

Источник: http://geografya.ru/gidrosfera/podzemnye_vody.html

Гидрогеология, или подземные воды планеты — виды и свойства

Гидрогеология — наука о подземных водах Земли. Подземные воды являются неотъемлемой частью Гидросферы Земли. Более детально про Гидросферу Земли читайте в нашей статье ГИДРОСФЕРА — ВОДНАЯ ОБОЛОЧКА ЗЕМЛИ →.

Как таковая наука о Подземных водах появилась 1674 году после публикации ученым П. Перро своей работы «Происхождение источников», а свое официальное название она получила после издания в 1802 году Ж. Лемарком книги «Гидрогеология, или Исследование влияния воды на поверхность земного шара».

Как утверждают ученые объем Подземных вод составляет 60 000 000 км3, или 3,83% от всего объема гидросферы. (источник Мировой водный баланс…, 1974; Гавриленко, Дерпгольц, 1971; и др.)

Подземные воды — это …

Для более точного понимания — что есть подземные воды как таковые, приведем несколько определений из авторитетных словарей и энциклопедий.

Происхождение подземных вод

Происхождение Подземных вод издавна будоражило воображение лучших умов человечества. Высказывались самые смелые предположения и гипотезы, и ради справедливости необходимо отметить, что многие из них оказались верными.

Существует обоснованное предположение, что подземные воды использовались в засушливых районах Ближнего Востока, средней Азии и Китая уже в 3000-2000 г. г. до нашей эры. Первую, из дошедших до нас, гипотез о происхождении подземных вод  относят к VII веку до н. э. Она принадлежат древнегреческому философу Фалесу.

Позднее, свое согласие с этой гипотезой выразил и Платон. Древнегреческие философы предполагали, что подземные воды происходили из охлажденного в подземных пещерах воздуха.

Подземные воды существуют в различных агрегатных состояниях. Они накапливаются в толщах земной коры и движутся там различными способами по пустотам, порам и трещинам. В местах присутствия водонепроницаемых пород они скапливаются, образуя сообщающиеся между собой подземные водохранилища — подземные водоносные системы, опоясывающие весь земной шар.

Подземные воды имеют самое разнообразное применение в хозяйственной деятельности человека.

Во-первых это источник пресной воды, во-вторых подземные воды — источник многих важных для человека минералов, всем хорошо известны лечебные минеральные воды.

Горячие или геотермальные воды, которые мы подробно рассмотрели в статье Термальные источники, или горячие воды Земли, являются не только источниками полезных минералов, но и дарят человеку доступную и бесплатную геотермальную энергию.

Виды подземных вод

О. Мейнцер (1935) классифицировал воды находящиеся в горных породах таким образом:

  • Воды в свободном состоянии, способные к самостоятельным формам движения, различным, в зависимости от конкретного вида воды: * пар (парообразная); * гравитационные воды (просачивающаяся капельножидкая, подземные потоки);

    * в надкритическом состоянии — подземные воды с температурой и давлением выше критических.

  • Воды в связанном состоянии, не способные к самостоятельным формам движения, без перехода в свободное состояние (в другие виды воды): * вода, химически связанная с кристаллической структурой минералов; * вода, физико-химически и физически связанная с поверхностью минеральных частиц (скелета) горных пород; * вода переходного состояния от связанной к свободной, в том числе капиллярно-связанная; * иммобилизованная (вакуольная) вода;

    * вода в твердом состоянии.

По интенсивности водообмена подземные воды можно разделить на такие категории:

  • Зона активного водообмена – 300 / 500 метров от поверхности земли, время обновления вод от нескольких лет до нескольких десятков лет;
  • Зона замедленного водообмена – 500 / 2000 метров от поверхности земли, время обновления вод десятки и сотни лет;
  • Зона пассивного водообмена – более 2000 метров от поверхности, время обновления вод происходит на протяжении миллионов лет.

Классификация подземных вод по степени минерализации:

  • Зона активного водообмена – 300 / 500 метров от поверхности земли, преобладают пресные воды с содержанием солей до 1 грамма/литр ;
  • Зона замедленного водообмена – 500 / 2000 метров от поверхности земли, солоноватые воды с содержанием солей от 1 до 35 г/л;
  • Зона пассивного водообмена – более 2000 метров от поверхности, соленые воды по степени солености близкие к морской воде более 35 г/л.

Классификация подз. вод в зависимости от вида пустот, которые они заполняют:

  • Поровыe подз. воды — в песках, галечниках … ;
  • Трещинныe подз. воды — в гранитах, песчаниках и других скальных породах;
  • Карстовыe подз. воды — воды находящиеся в растворимых породах (гипсах, известняках, доломитах … ).

Классификация подземных вод по температуре (Щербаков, 1979)

Важным фактором является температура Подземных вод. Этот вопрос рассматривался в статье «Термальные источники, или горячие воды Земли». Отметим интересный факт — на больших глубинах вода достигает состояния так называемой «водяной плазмы».

  Это состояние характеризуется тем, что, с одной стороны, вода перестает быть «водой», а с другой и не стала водяным паром.  Происходит это, когда за счет высоких температур, скорость движения молекул сравнима со скоростью движения молекул водяного пара, а плотность остается как у воды в жидком состоянии.

Такая пароводяная смесь часто выбрасывается на поверхность в виде так называемых Гейзеров.

Переохлажденные подземные воды

  • Степень нагретости: исключительно холодные.
  • Шкала температур: ниже 0 °С .
  • Физические и биохимические критерии температурных границ: переход в твердое состояние.

Холодные подземные воды — тип №1

  • Степень нагретости: весьма холодные.
  • Шкала температур: ниже 0-4 °С .
  • Физические и биохимические критерии температурных границ:  3,98°С — температура максимальной плотности воды.

Холодные подземные воды — тип №2

  • Степень нагретости: умеренно холодные.
  • Шкала температур: ниже 4-20 °С .
  • Физические и биохимические критерии температурных границ:  единица вязкости (сантипуаз) определена при температуре 20°С.

Термальные подземные воды — тип №1

  • Степень нагретости: тёплые.
  • Шкала температур: ниже 20-37 °С .
  • Физические и биохимические критерии температурных границ:  температура человеческого тела — около 37°С.

Термальные подземные воды — тип №2

  • Степень нагретости: горячие.
  • Шкала температур: ниже 37-50 °С .
  • Физические и биохимические критерии температурных границ: оптимальная температура для роста бактерий.

Термальные подземные воды — тип №3

  • Степень нагретости: весьма горячие.
  • Шкала температур: ниже 50-100 °С .
  • Физические и биохимические критерии температурных границ: переход в парообразное состояние.

Перегретые подземные воды — тип №1

  • Степень нагретости: умеренно перегретые.
  • Шкала температур: ниже 100-200 °С .
  • Физические и биохимические критерии температурных границ: термометаморфизм (гидролиз карбонатов с выделением С02 , генерация абиогенного H2S и др.).

Перегретые подземные воды — тип №2

  • Степень нагретости: весьма перегретые.
  • Шкала температур: ниже 200-372 °С .
  • Физические и биохимические критерии температурных границ:процессы углефикации органического вещества и формирования углеводородов.

Безнапорные воды:

  • Грунтовые воды и верховодка – это первые от поверхности земли водоносные горизонты или по другому водоносные слои, залегающие на первом водоупорном слое (в отличие от верховодки грунтовые воды обычно связаны с наличием регионально-распространенного пласта слабопроницаемых пород,  эти воды питают колодцы);
  • Межпластовые воды, водоносные системы – подземные водохранилища, часто сообщающиеся между собой, у которых водонепроницаемые слой находятся как сверху, так и снизу;
  • Трещинные и трещинно-карстовые подземные воды.

Напорные воды или Артезианские воды

Напорные воды или Артезианские воды – это артезианские бассейны вода в которых находится под напором/гидравлическим давлением между двумя водонепроницаемыми породами.

Ювенильные воды

Так же хотим сделать акцент на так называемые Ювенильные воды. Под которыми подразумеваются воды, происхождение которых обусловлено процессами синтеза водорода и кислорода в магматических расплавах. Далее, эти воды, поднимаясь вверх, смешиваются с другими видами Подземных вод. Гипотеза о Ювенильных водах впервые была сформулирована в 1902 году австрийским геологом Э. Зюссом.

Необходимо отметить тот факт, что в зонах вечной мерзлоты подземные воды верхнего уровня заморожены и находятся в твердом состоянии.

Обратите внимание

Одной из форм Подземных вод является так называемая «физически связанная вода». Такую формулировку она получила поскольку взаимодействуя с частицами породы притягивается ими. Чем меньше частицы тем больше воды они могут притягивать.

Много под землей и обычных вод, которые находится там благодаря гравитации, в следствии чего и называются «гравитационными водами». Среди них можно выделить два вида — напорные и безнапорные воды.

Физические свойства подземных вод

Выделяют такие физические свойства подземных вод:

  • Мутность и прозрачность;
  • Цветность;
  • Запах и вкус;
  • Температура;
  • Вязкость;
  • Электропроводность;
  • Радиоактивность.

Тема Подземных вод весьма обширна и очевидно, что отобразить ее в рамках одной статьи просто невозможно. Мы постарались выделить наиболее важные, с нашей точки зрения, моменты. Мы будем рады если этот материал подтолкнет вас к более детальному изучению столь интересной темы.

Гидрогеология, или подземные воды планеты

ДАТА СОЗДАНИЯ ПУБЛИКАЦИИ: Окт 17, 2014 23:54 Waterman

Источник: https://vodamama.com/podzemnye-vody.html

Ссылка на основную публикацию