Геологическая деятельность подземных вод

1. ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ПОДЗЕМНЫХ ВОД

2.

• Все воды, находящиеся в порах и
трещинах горных пород ниже
поверхности Земли, относятся к
подземным водам. Часть этих вод
свободно перемещается в верхней части
земной коры под действием
гравитационных сил, а другая часть
находится в очень тонких порах,
удерживаясь силами поверхностного
натяжения.

3. Виды воды в горных породах

1. Кристаллизационная вода находится в составе кристаллической
решетки некоторых минералов, например, в гипсе – CaSO4⋅2H2O ( 21%
воды по массе). Если эти минералы нагревать, то вода высвобождается
из кристаллической решетки. Так, гипс потеряет одну молекулу воды при
+107°С, а вторую – при +170°С, после чего он превращается в ангидрит –
CaSO4.
2. Вода в твердом виде встречается в многолетнемерзлых породах в
виде кристаллов и прожилков льда.
3. Вода в виде пара содержится в воздухе, который находится в порах
горной породы.
4. Прочносвязанная вода располагается в виде молекулярной
прерывистой пленки на поверхности мельчайших частиц таких пород, как
глины и суглинки. Эта пленка удерживается силами молекулярного
сцепления и не может стечь с поверхности частицы.
5. Рыхлосвязанная вода представляет собой более толстую пленку из
нескольких слоев молекул воды на частицы породы.
6. Капельно-жидкая (гравитационная) вода уже обладает
способностью свободно перемещаться в горной породе по трещинам и
порам под действием силы тяжести, начиная с верхнего почвенного слоя.
7. Капиллярная вода находится в тончайших капиллярных трубочках
или порах, в которых удерживается силами поверхностного натяжения.

4. По степени проницаемости для воды горные породы

• 1. Водопроницаемые – песок, гравий,
галечники, конгломераты, трещиноватые
песчаники, доломиты, известняки и др.
• 2. Слабопроницаемые - супеси, легкие
суглинки, лёссы.
• 3. Водоупорные - глины, тяжелые
суглинки, плотные сцементированные
породы.

5. Родник «Нарцисс» (парк Монрепо Выборг) – связан с трещиноватыми гранитами раннего протерозоя, родник «Девушка с кувшином» (Пушкин) – трещи

Родник «Нарцисс» (парк Монрепо Выборг) – связан с трещиноватыми
гранитами раннего протерозоя, родник «Девушка с кувшином»
(Пушкин) – трещиноватые известняки ордовика

6. Родник, связанный с девонскими песчаниками (Сиверская), трещиноватые воды раннепротерозойских гранитов (Выборг)

7. Прочность и проницаемость горных пород

Горные породы
Пористость %
Проницаемость
Гравий и галечник
25-40
Очень хорошая
Песок
30-50
Хорошая
Глина
35-80
Очень плохая
Морская морена
10-20
Очень плохая
Конгломераты
10-30
Средняя
Песчаники
20-30
Хорошая
Известняки
0-50
Средняя
Вулканические породы
0-50
Плохая-отличная
Граниты монолитные
0-5
Очень плохая
Граниты трещиноватые
5-10
Плохая

8.

• Классифицировать подземные воды
можно по разным признакам
• – по условиям залегания,
• - по происхождению,
• - по химическому составу.

9. Типы подземных вод по условиям залегания

• I. Безнапорные
– Верховодка – это временное скопление воды в близком к
поверхности слое, располагающееся в водоносных
отложениях, лежащих на линзовидном, выклинивающемся
водоупоре
– Грунтовые - первый сверху постоянный водоносный горизонт,
располагающийся на первом же протяженном водоупорном
слое. Грунтовые воды могут быть связаны с любыми породами
как рыхлыми, так и твердыми, но трещиноватыми. Поверхность
грунтовых вод называется зеркалом, а мощность
водосодержащего слоя оценивается вертикалью от зеркала до
кровли водоупорного горизонта и она не остается постоянной, а
меняется из-за неровностей рельефа, положения уровня
разгрузки, количества атмосферных осадков, изгиба кровли
водоупорного слоя.
– Межпластовые приурочены к водоносным слоям,
располагающимся между двумя водоупорными слоями. Иногда
таких водоносных пластов может быть несколько.

10.

– II. Напорные или
артезианские - образуются
в том случае, если
водоносный горизонт,
зажатый между двумя
водоупорными, приурочен
либо к пологой синклинали
или к моноклинали, в которых
возможно образование
напорного градиента.
Напорный или гидравлический
градиент
I=h/l, где h- превышение одной
точки зеркала над другой, l –
расстояние между ними
– Артезианские напорные
воды: 1 – водоносный
горизонт, 2 – водоупорный
горизонт, 3 – фонтанирующая
скважина, 4 – осадки, I = h/l –
напорный градиент
Напорные воды обладают
способностью
самоизливаться и
фонтанировать, т.к. находятся
под гидростатическим
давлением.

11.

• Артезианский бассейн включает в себя
области: питания (выход на поверхность
водоносного слоя, на эту область
выпадают все атмосферные осадки,
питающие этот водоносный горизонт),
напора (заключена между двумя
водоупорами – водоупорной кровлей и
водоупорным ложем) и разгрузки (там,
где водоносный слой появляется на
поверхности, или вскрывается скважинами,
но ниже области питания).

12. Типы источников

• Нисходящие источники
чаще всего располагаются
недалеко от уреза воды в
долине реки, в нижней части
склонов оврагов, там где к
поверхности подходят
водоупорные горизонты.
Источники этого типа связаны
как с верховодкой, так и с
грунтовыми, а также
межпластовыми водами. Все
они характеризуются
изменяющимся дебитом,
вплоть до
• высыхания в жаркое лето. В
источниках нисходящего типа
вода изливается спокойно, в
виду небольшого угла
наклона слоев.
На снимке: «Святой источник»
и связанный с ним ручей в
окрестностях Луги

13.

• Восходящие
источники - это выходы
на поверхность в местах
разгрузки напорных
(артезианских) вод, тогда
как сам водоносный
горизонт расположен
намного ниже. Вода
может подниматься
вверх по трещинам или
тектоническому разлому.
На снимке: термальный
источник в Херсонской области

14. Отложения, образованные за счет аккумуляции из подземных вод

Вокруг минеральных
источников, особенно
углекислых вод, на
поверхности образуется
скопление т.н.
известкового туфа или
травертина.
Известковые туфы
образуются из
гидрокарбонатнокальциевых вод. В
травертинах часто
находят отпечатки
листьев растений, кости
древних животных,
которые постепенно
обволакиваются
известковым туфом.
На снимке: долина р.
Шинкарка (Ломоносовский
р-н), современное
образование известковых
туфов в долине р.
Шинкарка
Отложения, образованные за счет
аккумуляции из подземных вод

15. КАРСТОВЫЕ ПРОЦЕССЫ

16.

• Карстовые процессы развиваются в
растворимых природными поверхностными и
подземными водами горных породах:
известняках, доломитах, гипсах, ангидритах,
каменной и калийной солях. Основой процесса
является процесс химического
• растворения пород, т.е. растворения и вынос
какой-то части горных пород. Различные по
своему составу воды растворяют породы по
разному. Особенно агрессивны по отношению к
карбонатным породам воды, насыщенные
углекислотой, а гипс сильнее растворяется
солоноватыми водами.
• Карст - не только процесс, но и его результат,
т.е. образование специфических форм
растворения.
• Карст развивается везде, где есть выходы на
поверхность карбонатных пород.

17. Карстовые формы

• 1 – карры, 2 –
воронки, 3 – полье,
4 – колодцы, 5 –
шахты, 6–
исчезающие реки,
7 – провальные
воронки, 8 –
ущелье, 9 –
пещера, 10 –
сталактиты, 11 –
сталагмиты, 12 “терра-роса”, 13 –
пещерное озеро

18.

• В областях закрытого
карста развиты
суффозионные
воронки (суффозия вынос мелких
минеральных частиц
породы
фильтрующейся через
неё водой. Процесс
близок к карсту, но
отличается от него
тем, что суффозия
является
преимущественно
физическим процессом
и частицы породы не
претерпевают
дальнейшего
разрушения.
• На снимке:
суффозионная
воронка в
окрестностях Казани

19. Суффозионная пещера в среднедевонских песчаниках в пос. Рождествено (Ленинградская область)

20. ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ МНОГОЛЕТНЕЙ МЕРЗЛОТЫ

21.

• Горные породы, температура которых
ниже 0°С, существующие на земном
шаре от 2-4-х лет до многих десятков и
даже сотен тысяч лет - “вечная”
мерзлота или многолетнемерзлые.
Территория, на которой распространены
многолетнемерзлые породы, криолитозона.

22. Шурф в многллетнемерзлых породах (север Западной Сибири)

23. Распространение многолетней мерзлоты на земном шаре

24. Криогенные формы рельефа

• Солифлюкция – медленное
вязкопластичное течение рыхлых
отложений, происходящее летом над
кровлей многолетнемерзлых пород.
Интенсивность развития солифлюкции
прямо связана с крутизной склонов, т.к. с
увеличением крутизны склонов течение
происходит сильнее.
• В результате солифлюкции образуются
оплывины (впадины в рельефе).

25.

• Термокарст - в результате изменения
теплового режима в поверхностной части
криолитозоны, приводит к протаиванию
отдельных участков грунта и, как
следствие, к просадке грунта и
возникновению специфических форм
отрицательного рельефа. Это небольшие
углубления воронкообразные просадки,
округлые котловины, как правило,
занятые озерами или уже осушенные.

26.

• Процессы морозного пучения связаны с
образованием льда и увеличением
объема породы в деятельном слое,
сложенном тонкодисперсными породами
и торфяниками.
• Отдельные многолетние бугры пучения,
достигают в высоту 15-20 м, и в диаметре
до 100 м, но чаще – меньше.

27. Мерзлотный бугор пучения в долине р. Лена

28.

• Морозобойное растрескивание обязано
возникновению напряжений в ней при
охлаждении и сжатии. Точно также образуются
трещины столбчатой отдельности в
базальтовых лавах или трещины в усыхающих
такырах.
• В районах с хорошо выраженным
континентальным или морским климатом грунт
оказывается разбитым системами
перпендикулярных трещин таким образом, что
на местности становится хорошо видна
• полигональная, четырехугольная или другая
структура. Размеры этих полигонов могут быть
самыми разными от первых десятков см до 2030 см.

29. Следы ископаемого морозного растрескивания в девонских песчаниках (Лужский район)