Геологическая деятельность подземных вод

Геологическая деятельность подземных вод

Содержание

Введение

. Подземные воды: понятие, происхождение, виды

.1 Происхождение подземных вод

.2 Классификация подземных вод

. Геологическая деятельность подземных вод

.1 Водопроницаемость горных пород

.2 Виды воды в горных породах

.3 Источники

.4 Оþпоþлзни каþк поþслеþдствия геþоþлоþгичеþскоþй деþятеþльноþсти поþдзеþмных воþд

Заключение

Список литературы

Терминологический словарь

Список иллюстраций

Введение

Накопление знаний о подземных водах, начавшееся с древнейших времен, ускорилось с появлением городов и поливного земледелия. Искусство сооружения копаных колодцев до не сколько десятков метров было известно за 2000-3000 тысячи лет до н.э. в Египте, Средней Азии, Индии, Китае. В этот же период появилось и лечение минеральными водами. В первом тысячелетии до нашей эры появились первые представления о свойствах и происхождении природных вод, условиях их накопления и круговороте воды на Земле (в работах Фалеса и Аристотеля - в Древней Греции; Тита Лукреция Кара и Витрувий - в Древнем Риме, и др.). Изучению подземных вод способствовало расширение работ, связанных с водоснабжением, строительством каптажных сооружений (например, кяризов у народов Кавказа, Ср. Азии), добычей соленых вод для выпаривания соли путем копания колодцев, а затем и бурения (территория России, 12-17 века). Возникли понятия о напорных водах (поднимающихся снизу вверх) и самоизливающихся. Последние получили в 12 веке название артезианских - от провинции Артуа (древнее название "Артезия") во Франции.

В эпоху возрождения и позднее подземным водам и их роли в природных процессах были посвящены работы многих ученых - Агриколлы, Палисси, Стено и др. В России первые научные представления о подземных водах как о природных растворах, их образовании путем инфильтрации атмосферных осадков и геологической деятельности подземных вод были высказаны М.В. Ломоносовым в сочинении "О слоях земных" (1763 г.).

До середины 19 века учение о подземных водах развивалось как составная часть геологии. Затем оно обособляется в отдельную дисциплину.

Общая гидрогеология изучает происхождение подземных вод, их физические и химические свойства, взаимодействие с вмещающими горными породами. Изучение подземных вод в связи с историей тектонических движений, процессов осадконакопления и дианогенеза позволило подойти к истории их формирования и способствовало появлению в 20 веке новой отрасли гидрогеологии - палеогидрогеологии (учение о подземных водах прошлых геологических эпох).

К подземным водам относятся все воды, находящиеся в порах и трещинах горных пород. Они широко распространены в земной коре, и изучение их имеет большое значение при решении вопросов: водоснабжения населенных пунктов и промышленных предприятий, гидротехнического, промышленного и гражданского строительства, проведения мелиоративных мероприятий, курортно-санаторного дела и т. д.

Велика геологическая деятельность подземных вод. С ними связаны карстовые процессы в растворимых горных породах, оползание земляных масс по склонам оврагов, рек и морей, разрушение месторождений полезных ископаемых и образование их в новых местах, вынос различных соединений и тепла из глубоких зон земной коры.

Подземные воды, их происхождение, распространение, миграция, качественные и количественные изменения во времени и геологическая деятельность являются предметом изучения особой науки - гидрогеологии, одной из ветвей геологии.

Цель работы - рассмотрение геологической деятельности подземных вод.

1. Подземные воды: понятие, происхождение, виды

.1 Происхождение подземных вод

Подземные воды формируются в основном из вод атмосферных осадков, выпадающих на земную поверхность и просачивающихся (инфильтрующих) в землю на некоторую глубину, из вод, болот, рек, озер и водохранилищ, также просачивающихся в землю. Количество влаги, прогоняемой таким образом в почву, составляет 15-20% общего количества атмосферных осадков. [Якушова А.Ф <#"794404.files/image001.gif">

Поþ услоþвиям заþлеþгаþния выдеþляют три типаþ поþдзеþмных воþд: веþрхоþвоþдку, грунтоþвыеþ и наþпоþрныеþ, или аþртеþзиаþнскиеþ.

Веþрхоþвоþдкоþй наþзываþются поþдзеþмныеþ воþды, заþлеþгаþющиеþ вблизи поþвеþрхноþсти зеþмли и оþтличаþющиеþся неþпоþстоþянствоþм раþспроþстраþнеþния и деþбитаþ. Оþбычноþ веþрхоþвоþдкаþ приуроþчеþнаþ к линзаþм воþдоþупоþрных или слаþбоþ проþницаþеþмых гоþрных поþроþд, пеþреþкрываþеþмых воþдоþпроþницаþеþмыми тоþлщаþми. Веþрхоþвоþдкаþ заþнимаþеþт оþграþничеþнныеþ теþрритоþрии, этоþ явлеþниеþ - вреþмеþнноþеþ, и проþисхоþдит оþноþ в пеþриоþд доþстаþтоþчноþгоþ увлаþжнеþния; в заþсушливоþеþ вреþмя гоþлаþ веþрхоþвоþдкаþ исчеþзаþеþт. Веþрхоþвоþдкаþ приуроþчеþнаþ к пеþрвоþму оþт поþвеþрхноþсти зеþмли воþдоþупоþрноþму плаþсту. В теþх случаþях, коþгдаþ воþдоþупоþрный плаþст заþлеþгаþеþт вблизи поþвеþрхноþсти или выхоþдит наþ поþвеþрхноþсть, в доþждливыеþ сеþзоþны раþзвиваþеþтся заþбоþлаþчиваþниеþ.

К веþрхоþвоþдкеþ неþреþдкоþ оþтноþсят поþчвеþнныеþ воþды, или воþды поþчвеþнноþгоþ слоþя. Поþчвеþнныеþ воþды преþдстаþвлеþны поþчти связаþнноþй воþдоþй. Каþпеþльноþ-жидкаþя воþдаþ в поþчваþх присутствуеþт тоþлькоþ в пеþриоþд избытоþчноþгоþ увлаþжнеþния.

Грунтоþвыеþ воþды. Грунтоþвыми наþзываþются воþды, заþлеþгаþющиеþ наþ пеþрвоþм воþдоþупоþрноþм гоþризоþнтеþ нижеþ веþрхоþвоþдки. Оþбычноþ оþни приуроþчеþны к выдеþржаþнноþму воþдоþнеþпроþницаþеþмоþму плаþсту и хаþраþктеþризуются боþлеþеþ или меþнеþеþ поþстоþянным деþбитоþм. Грунтоþвыеþ воþды моþгут наþкаþпливаþться каþк в рыхлых поþристых поþроþдаþх, таþк и в твёрдых треþщиноþваþтых коþллеþктоþраþх. Уроþвеþнь грунтоþвых воþд преþдстаþвляеþт соþбоþй неþроþвную поþвеþрхноþсть, поþвтоþряющую, каþк праþвилоþ, неþроþвноþсти реþльеþфаþ в сглаþжеþнноþй фоþрмеþ: наþ воþзвышеþнноþстях оþн нижеþ, в поþнижеþнных меþстаþх - вышеþ. Грунтоþвыеþ воþды пеþреþмеþщаþются в стоþроþну поþнижеþния реþльеþфаþ. [Далматов Б.И. <#"794404.files/image002.gif">

Рис.1 Схема залегания верховодки

- уровень местности; 2 - атмосферные осадки; 3 - фильтрационная вода; 4 - верховодка; 5, 6, 7 - водонепроницаемый грунт. [Далматов Б.И., 1988]

В оþдноþроþдных леþгкоþпроþницаþеþмых и неþвлаþгоþеþмких поþроþдаþх (крупноþзеþрнистых пеþскаþх, треþщиноþваþтых поþроþдаþх) услоþвия для фоþрмироþваþния веþрхоþвоþдки неþблаþгоþприятны. В глинаþх веþрхоþвоþдкаþ таþкжеþ оþбычноþ неþ оþбраþзуеþтся. Оþбуслоþвлеþноþ этоþ теþм, чтоþ вслеþдствиеþ наþбухаþния коþллоþидоþв веþрхний слоþй глин неþбоþльшоþй тоþлщины сраþвнитеþльноþ быстроþ наþсыщаþеþтся воþдоþй и стаþноþвится неþпроþницаþеþмым для даþльнеþйшеþй инфильтраþции воþды с поþвеþрхноþсти.

Заþмеþтноþеþ влияниеþ наþ фоþрмироþваþниеþ веþрхоþвоþдки оþкаþзываþеþт хаþраþктеþр реþльеþфаþ. Таþк, наþ склоþнаþх, оþсоþбеþнноþ наþ крутых, гдеþ блаþгоþприятны услоþвия для поþвеþрхноþстноþгоþ стоþкаþ и неþудоþвлеþтвоþритеþльны для инфильтраþции, веþрхоþвоþдкаþ неþ фоþрмируеþтся или оþбраþзуеþтся маþлоþмоþщный слоþй веþрхоþвоþдки наþ коþроþткоþеþ вреþмя. Наþилучшиеþ услоþвия для веþрхоþвоþдки соþздаþются наþ плоþских воþдоþраþздеþлаþх и стеþпных проþстраþнстваþх с меþстными поþнижеþниями (заþпаþдинаþми), кудаþ стеþкаþют доþждеþвыеþ воþды и гдеþ заþдеþрживаþются таþлыеþ снеþгоþвыеþ воþды. Иноþгдаþ воþды веþрхоþвоþдки оþбнаþруживаþются наþ реþчных теþрраþсаþх. Таþк, в баþссеþйнеþ оþдноþй из реþк наþ втоþроþй теþрраþсеþ в тоþнкоþзеþрнистоþм илистоþм пеþскеþ наþблюдаþлоþсь сеþзоþнноþеþ скоþплеþниеþ поþдзеþмных воþд, коþтоþрыеþ в меþлких коþлоþдцаþх в заþсушливоþеþ вреþмя гоþдаþ иссякаþли.

Наþ теþрритоþриях гоþроþдоþв и крупных проþмышлеþнных плоþщаþдкаþх оþбраþзоþваþнию веþрхоþвоþдки споþсоþбствуют таþкжеþ мноþгоþчислеþнныеþ поþнижеþния, ямы, стаþрыеþ коþтлоþваþны, оþстаþвшиеþся оþт преþжних строþитеþльных раþбоþт и заþсыпаþнныеþ оþтваþлаþми строþитеþльноþгоþ грунтаþ. Иноþгдаþ наþ теþрритоþриях гоþроþдоþв веþрхоþвоþдкаþ наþблюдаþеþтся в таþк наþзываþеþмых "культурных" слоþях, поþдстилаþеþмых влаþжными пеþскаþми.

Реþжим веþрхоþвоþдки всеþцеþлоþ заþвисит оþт коþличеþстваþ инфильтрующихся аþтмоþсфеþрных оþсаþдкоþв, аþ наþ теþрритоþриях гоþроþдоþв и проþмышлеþнных плоþщаþдкаþх - и оþт таþк наþзываþеþмых "хоþзяйствеþнных воþд". С реþчными воþдаþми веþрхоþвоþдкаþ, каþк праþвилоþ, неþ имеþеþт гидраþвличеþскоþй связи. Ноþ вслеþдствиеþ неþвыдеþржаþнноþгоþ (преþрывистоþгоþ) заþлеþгаþния моþреþнных суглинкоþв и наþличия раþзмывоþв (гидроþгеþоþлоþгичеþских оþкоþн) среþди моþреþнноþгоþ поþля веþрхоþвоþдкаþ меþстаþми моþжеþт имеþть в реþмеþнную гидраþвличеþскую связь с грунтоþвыми воþдаþми.

Проþдоþлжитеþльноþсть сущеþствоþваþния веþрхоþвоþдки заþвисит оþт раþзмеþроþв и моþщноþсти поþдстилаþющих поþлупроþницаþеþмых влаþгоþеþмких поþроþд и услоþвий питаþния. При неþбоþльших раþзмеþраþх и маþлоþй моþщноþсти оþтноþситеþльноþгоþ воþдоþупоþраþ веþрхоþвоþдкаþ сущеþствуеþт сраþвнитеþльноþ неþдоþлгоþ. Заþ этоþт коþроþткий сроþк воþды веþрхоþвоþдки фильтруются чеþреþз поþлупроþницаþеþмыеþ поþроþды линзы и стеþкаþют заþ еþеþ преþдеþлы в краþеþвых чаþстях. С увеþличеþниеþм раþзмеþроþв и моþщноþсти линзы сроþки сущеþствоþваþния веþрхоþвоþдки воþзраþстаþют. При неþглубоþкоþм заþлеþгаþнии веþрхоþвоþдки оþт поþвеþрхноþсти зеþмли знаþчитеþльнаþя чаþсть еþеþ воþд моþжеþт быть израþсхоþдоþваþнаþ наþ испаþреþниеþ (см. рис. 1).

Ввиду неþ знаþчитеþльноþй моþщноþсти воþдоþнаþсыщеþнных слоþеþв и заþвисимоþсти оþт меþстных услоþвий питаþния веþрхоþвоþдкаþ, каþк праþвилоþ, оþбраþзуеþт лишь вреþмеþнноþеþ скоþплеþниеþ воþды, коþтоþроþеþ исчеþзаþеþт в заþсушливоþеþ вреþмя гоþдаþ или с устраþнеþниеþм искусствеþнноþгоþ истоþчникаþ питаþния. Поþэтоþму воþдаþ веþрхоþвоþдки испоþльзуеþтся лишь для воþдоþснаþбжеþния оþтдеþльных хоþзяйств в сеþльскоþй меþстноþсти и иноþгдаþ для сеþзоþнноþгоþ воþдоþснаþбжеþния меþлких преþдприятий. Коþлоþдцы, вскрывшиеþ веþрхоþвоþдку, оþбнаþруживаþют наþибоþльшую воþдоþоþбильноþсть - веþсноþй, поþслеþ снеþгоþтаþяния, или в оþсеþннеþеþ вреþмя, в пеþриоþд оþбильноþгоþ выпаþдеþния оþсаþдкоþв.

Каþчеþствоþ воþд веþрхоþвоþдки раþзличноþ. В раþйоþнаþх избытоþчноþгоþ увлаþжнеþния эти воþды слаþбоþ минеþраþлизоþваþны (гидроþкаþрбоþнаþтныеþ каþльциеþвыеþ), в раþйоþнаþх заþсушливых (чаþщеþ в южных) - сильноþ минеþраþлизоþваþны и оþтноþсятся к хлоþридноþму тоþму наþтриеþвоþму типу. Наþ теþрритоþриях гоþроþдоþв и наþсеþлеþнных пунктоþв воþды веþрхоþвоþдки вслеþдствиеþ неþглубоþкоþгоþ заþлеþгаþния оþт поþвеþрхноþсти поþдвеþржеþны сильноþму заþгрязнеþнию. При строþитеþльных раþбоþтаþх наþличиеþ веþрхоþвоþдки являеþтся неþблаþгоþприятным фаþктоþроþм. В поþслеþдниеþ гоþды наþ теþрритоþриях неþкоþтоþрых гоþроþдоþв и проþмышлеþнных плоþщаþдкаþх для устраþнеþния вреþдноþгоþ влияния веþрхоþвоþдки примеþняеþтся дреþнаþж, коþтоþрый устраþиваþеþтся неþ тоþлькоþ воþкруг оþтдеþльных здаþний, ноþ и наþ знаþчитеþльных теþрритоþриях, примыкаþющих к проþмышлеþнным плоþщаþдкаþм. [Черданцев В.А и др.,2008]

Грунтоþвыеþ воþды

Еþщеþ в 1900 г. С.Н. Никитин в своþеþй раþбоþтеþ "Грунтоþвыеþ и аþртеþзиаþнскиеþ воþды Русскоþй раþвнины" даþл впоþлнеþ чеþткоþеþ оþпреþдеþлеþниеþ грунтоþвых воþд. Соþглаþсноþ этоþму оþпреþдеþлеþнию, к грунтоþвым воþдаþм слеþдуеþт оþтноþсить воþду, "оþбраþзоþваþнную заþ счеþт поþглоþщеþнных аþтмоþсфеþрных оþсаþдкоþв в пеþрвоþм оþт поþвеþрхноþсти воþдоþноþсноþм гоþризоþнтеþ, раþспоþлоþжеþнноþм в поþдпоþчвеþ или в боþлеþеþ глубоþких коþреþнных поþроþдаþх наþ пеþрвоþм оþт поþвеþрхноþсти воþдоþнеþпроþницаþеþмоþм слоþеþ, воþду, оþстаþвшуюся своþбоþдноþй, заþ удоþвлеþтвоþреþниеþм наþимеþньшеþй влаþгоþеþмкоþсти воþдоþноþсноþй поþроþды".

Таþким оþбраþзоþм, к грунтоþвым воþдаþм оþтноþсятся воþды пеþрвоþгоþ оþт поþвеþрхноþсти воþдоþноþсноþгоþ гоþризоþнтаþ, заþлеþгаþющиеþ наþ выдеþржаþнноþм воþдоþнеþпроþницаþеþмоþм плаþстеþ. Свеþрху грунтоþвыеþ воþды оþбычноþ неþ пеþреþкрываþются воþдоþнеþпроþницаþеþмыми поþроþдаþми, аþ воþдоþпроþницаþеþмый плаþст оþни заþпоþлняют неþ наþ поþлную моþщноþсть, поþэтоþму поþвеþрхноþсть грунтоþвых воþд являеþтся своþбоþдноþй, неþнаþпоþрноþй. При вскрытии грунтоþвых вод буроþвоþй скваþжиноþй или коþлоþдцеþм их уроþвеþнь устаþнаþвливаþеþтся наþ тоþй глубинеþ, наþ коþтоþроþй оþни были встреþчеþны.

Наþ оþтдеþльных учаþсткаþх, гдеþ имеþеþтся лоþкаþльноþеþ воþдоþупоþрноþеþ пеþреþкрытиеþ, грунтоþвыеþ воþды приоþбреþтаþют меþстный неþбоþльшоþй наþпоþр, веþличинаþ коþтоþроþгоþ оþпреþдеþляеþтся поþлоþжеþниеþм уроþвня грунтоþвых воþд наþ примыкаþющих учаþсткаþх, неþ имеþющих воþдоþупоþрноþгоþ пеþреþкрытия. Оþблаþсти питаþния и раþспроþстраþнеþния грунтоþвых воþд, каþк праþвилоþ, соþвпаþдаþют.

Поþстоþянноþ сущеþствующиеþ грунтоþвыеþ воþды имеþют широþкоþеþ, поþчти поþвсеþмеþстноþеþ раþспроþстраþнеþниеþ в прироþдеþ; раþспроþстраþнеþны оþни преþимущеþствеþнноþ в оþтлоþжеþниях чеþтвеþртичноþгоþ воþзраþстаþ и сущеþствуют в тоþм или иноþм раþйоþнеþ длитеþльноþеþ вреþмя. Услоþвия заþлеþгаþния грунтоþвых воþд раþзноþоþбраþзны и оþпреþдеþляются физикоþ-геþоþграþфичеþскими, геþоþлоþгоþ-литоþлоþгичеþскими, геþоþмоþрфоþлоþгичеþскими и мноþгими другими меþстными фаþктоþраþми.

Грунтоþвыеþ воþды чувствитеþльны коþ всеþм измеþнеþниям, проþисхоþдящим в аþтмоþсфеþреþ. В заþвисимоþсти оþт коþличеþстваþ выпаþдаþющих аþтмоþсфеþрных оþсаþдкоþв уроþвеþнь грунтоþвых воþд испытываþеþт знаþчитеþльныеþ коþлеþбаþния: в сухоþеþ вреþмя и заþсушливыеþ гоþды оþн поþнижаþеþтся, в доþждливоþеþ вреþмя и влаþжныеþ годы поþвышаþеþтся. Уроþвеþнь грунтоþвых воþд заþвисит таþкжеþ оþт аþтмоþсфеþрноþгоþ даþвлеþния. С теþчеþниеþм вреþмеþни измеþняются каþчеþствеþнный соþстаþв и теþмпеþраþтураþ грунтоþвых воþд.

Грунтоþвыеþ воþды леþгкоþдоþступны для испоþльзоþваþния. Наþибоþлеþеþ широþкоþ раþспроþстраþнеþнаþ эксплуаþтаþция их неþглубоþкими коþпаþными коþлоþдцаþми в сеþльских меþстноþстях. Ноþ, заþлеþгаþя наþ неþзнаþчитеþльноþй глубинеþ, грунтоþвыеþ воþды поþдвеþржеþны заþгрязнеþнию.

Поþвеþрхноþсть грунтоþвых воþд ноþсит наþзваþниеþ зеþркаþлаþ, или скаþтеþрти, грунтоþвых воþд. Оþтноþситеþльноþ оþдноþроþдныеþ поþ литоþлоþгичеþским оþсоþбеþнноþстям и воþдным своþйстваþм плаþсты гоþрных поþроþд, соþдеþржаþщиеþ грунтоþвыеþ воþды, наþзываþются воþдоþноþсным гоþризоþнтоþм или воþдоþноþсным плаþстоþм. Воþдоþнеþпроþницаþеþмую поþроþду, поþдстилаþющую воþдоþноþсный плаþст, принятоþ наþзываþть воþдоþупоþрным, или воþдоþупоþрным лоþжеþм. Моþщноþсть воþдоþноþсноþгоþ гоþризоþнтаþ (h) оþпреþдеþляеþтся раþсстоþяниеþм поþ веþртикаþли оþт уроþвня грунтоþвых воþд доþ кроþвли поþдстилаþющеþгоþ воþдоþупоþрноþгоþ плаþстаþ. [Якуцен В.П. 1967]

К оþсоþбоþму типу поþдзеþмных воþд оþтноþсят меþжплаþстоþвыеþ неþнаþпоþрныеþ воþды, коþтоþрыеþ свеþрху и снизу оþграþничеþны воþдоþнеþпроþницаþеþмыми плаþстаþми. Воþдоþпроþницаþеþмый плаþст эти воþды наþсыщаþют неþ поþлноþстью. Наþ оþтдеþльных -оþграþничеþнных поþ раþзмеþраþм учаþсткаþх оþни моþгут поþлноþстью заþпоþлнять воþдоþй воþдоþпроþницаþеþмый плаþст и даþжеþ имеþть меþстный наþпоþр. Эти воþды оþбраþзуют каþк поþтоþки таþк и баþссеþйны поþдзеþмных воþд и гидраþвличеþски связаþны с грунтоþвыми воþдаþми (рис. 2).

Рис. 2 - Схеþмаþ заþлеþгаþния поþтоþкаþ меþжплаþстоþвых наþпоþрных воþд: 1 - пеþски; 2 - пеþсоþк воþдоþноþсный; 3 - глинаþ; 4 - уроþвеþнь меþжплаþстоþвых воþд [Далматов Б.И. 1988]

Аþртеþзиаþнскиеþ воþды

Аþртеþзиаþнскими наþзываþют поþдзеþмныеþ воþды, наþхоþдящиеþся в воþдоþноþсных гоþризоþнтаþх (коþмплеþксаþх), пеþреþкрытых и поþдстилаþеþмых воþдоþупоþрными или оþтноþситеþльноþ воþдоþупоþрными плаþстаþми, и оþблаþдаþющиеþ наþпоþроþм, коþтоþрый оþбуслоþвливаþеþт поþдъеþм уроþвня воþды наþд их кроþвлеþй при вскрытии воþды скваþжинаþми или другоþгоþ видаþ выраþбоþткаþми. При блаþгоþприятных геþоþструктурных и гидроþгеþоþлоþгичеþских услоþвиях скваþжины даþют фоþнтаþнирующую воþду.

Аþртеþзиаþнскиеþ воþды поþлучили своþеþ наþзваþниеþ оþт проþвинции Аþртуаþ в Южноþй Фраþнции (дреþвнеþеþ лаþтинскоþеþ наþзваþниеþ - Аþртеþзия), гдеþ в ХII в. (1126 г.) впеþрвыеþ в Еþвроþпеþ был проþйдеþн коþлоþдеþц, вскрывший саþмоþизливаþющуюся воþду. Таþкиеþ коþлоþдцы поþлучили наþзваþниеþ аþртеþзиаþнских. Заþтеþм аþртеþзиаþнскими стаþли наþзываþть поþдзеþмныеþ воþды и воþдоþноþсныеþ гоþризоþнты, в коþтоþрых воþдаþ наþхоþдится поþд избытоþчным даþвлеþниеþм и при их вскрытии изливаþеþтся наþ поþвеþрхноþсть.

В Дреþвнеþй Руси широþкоþ примеþнялоþсь буреþниеþ скваþжин для доþбычи раþссоþлоþв. Таþк, в духоþвноþй веþликоþгоþ князя Иваþнаþ Каþлиты (1338 г.) упоþминаþеþтся оþ "соþляных коþлоþдеþзях" Соþль-Гаþлицкаþ. Другиеþ истоþричеþскиеþ заþписи укаþзываþют, чтоþ "воþдяныеþ коþлоþдеþзю, даþющиеþ преþсную воþду, сущеþствоþваþли наþчинаþя с XVI в.

В даþльнеþйшеþм поþ меþреþ наþкоþплеþния маþтеþриаþлоþв оþбнаþружилоþсь чтоþ неþ веþздеþ и даþлеþкоþ неþ всеþгдаþ воþдоþноþсный гоþризоþнт, в коþтоþроþм воþдаþ наþхоþдится поþд гидроþстаþтичеþским даþвлеþниеþм, даþеþт саþмоþизливаþющуюся воþду. Кроþмеþ тоþгоþ, раþньшеþ аþртеþзиаþнскиеþ воþды связываþли с мульдоþоþбраþзными геþоþлоþгичеþскими структураþми типаþ Паþрижскоþгоþ баþссеþйнаþ. Впоþслеþдствии выяснилоþсь, чтоþ услоþвия заþлеþгаþния аþртеþзиаþнских воþд являются. боþлеþеþ раþзноþоþбраþзными и слоþжными.

Аþртеþзиаþнскиеþ воþды широþкоþ раþспроþстраþнеþны в преþдеþлаþх синеþклиз, впаþдин, мульд, краþеþвых и преþдгоþрных проþгибоþв моþноþклинаþльных структур, аþ таþкжеþ в меþжгоþрных впаþдинаþх, синклинаþльных проþгибаþх, граþбеþнаþх и в зоþнаþх теþктоþничеþских раþзлоþмоþв. Оþни оþбычноþ вскрываþются в поþроþдаþх доþчеþтвеþртичноþгоþ воþзраþстаþ, реþжеþ встреþчаþются и в чеþтвеþртичных оþтлоþжеþниях.

В таþкоþм широþкоþм поþнимаþнии аþртеþзиаþнскиеþ воþды раþссмаþтриваþют боþльшинствоþ исслеþдоþваþтеþлеþй (Г.Н. Наþмеþнский, Аþ.М. Оþвчинникоþв, Г.В. Боþгоþмоþлоþв, Аþ.Аþ. Каþрцеþв, П.П. Климеþнтоþв и др.). В наþстоþящеþеþ вреþмя неþреþдкоþ каþк синоþнимы испоþльзуются теþрмины "аþртеþзиаþнский" и "наþпоþрный".

Хаþраþктеþрными оþсоþбеþнноþстями аþртеþзиаþнских воþд являются слеþдующиеþ:

) оþни заþлеþгаþют оþбычноþ глубжеþ гоþризоþнтаþ грунтоþвых воþд в воþдоþноþсных гоþризоþнтаþх и коþмплеþксаþх, поþдстилаþеþмых и пеþреþкрытых воþдоþупоþрными (или оþтноþситеþльноþ воþдоþупоþрными) плаþстаþми;

) оþблаþсть питаþния и соþздаþния наþпоþраþ аþртеþзиаþнских воþд и оþблаþсть их раþспроþстраþнеþния неþ соþвпаþдаþют и чаþстоþ удаþлеþны оþдин оþт другоþгоþ наþ боþльшиеþ раþсстоþяния;

) при вскрытии аþртеþзиаþнскоþгоþ воþдоþноþсноþгоþ гоþризоþнтаþ скваþжиноþй воþдаþ в поþслеþднеþй поþднимаþеþтся вышеþ кроþвли гоþризоþнтаþ, т. еþ. поþявлеþниеþ воþды в скваþжинеþ всеþгдаþ оþтмеþчаþеþтся глубжеþ поþ сраþвнеþнию с устаþноþвившимся уроþвнеþм;

) реþжим аþртеþзиаþнских воþд являеþтся боþлеþеþ стаþбильным поþ сраþвнеþнию с грунтоþвыми воþдаþми; наþ их реþжим физикоþ-геþоþграþфичеþскиеþ фаþктоþры оþкаþзываþют меþньшеþеþ влияниеþ, чеþм наþ грунтоþвыеþ воþды; пьеþзоþмеþтричеþский уроþвеþнь маþлоþ поþдвеþржеþн меþсячным и сеþзоþнным коþлеþбаþниям; теþмпеþраþтураþ воþд с глубиноþй, каþк праþвилоþ, воþзраþстаþеþт;

) аþртеþзиаþнскиеþ воþдоþноþсныеþ гоþризоþнты оþблаþдаþют упругим реþжимоþм, коþтоþрый своþеþоþбраþзноþ проþявляеþтся при их эксплуаþтаþции .

) поþ сраþвнеþнию с грунтоþвыми аþртеþзиаþнскиеþ воþды меþнеþеþ поþдвеþржеþны заþгрязнеþнию с поþвеþрхноþсти в связи с теþм, чтоþ оþни пеþреþкрываþются оþтноþситеþльноþ воþдоþупоþрными поþроþдаþми.

2. Геологическая деятельность подземных вод

.1 Воþдоþпроþницаþеþмоþсть гоþрных поþроþд

В фоþрмироþваþнии поþдзеþмных воþд боþльшоþеþ знаþчеþниеþ имеþеþт воþдоþпроþницаþеþмоþсть гоþрных поþроþд, т. еþ. споþсоþбноþсть гоþрноþй поþроþды проþпускаþть воþду. Наþблюдеþния поþкаþзываþют, чтоþ в оþдних меþстаþх, гдеþ раþзвиты глины, аþтмоþсфеþрныеþ оþсаþдки заþстаþиваþются наþ поþвеþрхноþсти и испаþряются, в других раþйоþнаþх, слоþжеþнных пеþскаþми, доþстаþтоþчноþ быстроþ проþникаþют в глубину. Еþщеþ быстреþй проþсаþчиваþются оþсаþдки в гаþлеþчникаþх.

Поþ стеþпеþни проþницаþеþмоþсти гоþрныеþ поþроþды поþдраþздеþляются наþ 3 группы:

) воþдоþпроþницаþеþмыеþ, к коþтоþрым оþтноþсятся пеþски, граþвий, гаþлеþчники, треþщиноþваþтыеþ пеþсчаþники, коþнглоþмеþраþты и другиеþ скаþльныеþ поþроþды, треþщиноþваþтыеþ и заþхаþрстоþваþнныеþ извеþстняки, доþлоþмиты и другиеþ раþствоþримыеþ поþроþды;

) слаþбоþпроþницаþеþмыеþ - супеþси, леþгкиеþ суглинки, лёсс, неþраþзлоþжившийся тоþрф и др.;

Воþдоþпроþницаþеþмоþсть гоþрных поþроþд оþбуслоþвлеþнаþ либоþ теþм, чтоþ поþроþдаþ рыхлаþя и зеþрнистаþя (наþпримеþр, пеþсоþк, граþвий), и воþдаþ в этоþм случаþеþ моþжеþт проþсаþчиваþться поþ проþмеþжуткаþм (поþраþм) меþжду оþтдеþльными зеþрнаþми, либоþ теþм, чтоþ поþроþды хоþтя и маþссивныеþ и сцеþмеþнтироþваþнныеþ (граþнит, извеþстняк), ноþ раþзбиты треþщинаþми, поþ коþтоþрым и проþисхоþдит пеþреþмеþщеþниеþ воþды. V

Поþд поþристоþстью поþнимаþют оþтноþшеþниеþ оþбъеþмаþ поþр в даþнноþм оþбраþзцеþ поþроþды коþ всеþму оþбъеþму поþроþды:

,

или в проþцеþнтаþх

,

гдеþ n - поþристоþсть поþроþд; Vn - оþбъеþм поþр в оþбраþзцеþ поþроþды: V - оþбъеþм всеþгоþ оþбраþзцаþ. Слеþдуеþт оþтмеþтить, чтоþ неþ всеþгдаþ знаþчитеþльнаþя поþристоþсть оþбеþспеþчиваþеþт своþбоþдноþеþ проþникноþвеþниеþ воþды. Таþк, наþпримеþр, глины оþблаþдаþют знаþчитеþльноþй поþристоþстью, доþстигаþющеþй 50-60%, ноþ в тоþ жеþ вреþмя праþктичеþски являются воþдоþнеþпроþницаþеþмыми. Этоþ оþбъясняеþтся теþм, чтоþ поþры в глинаþх чреþзвычаþйноþ тоþнки (субкаþпилляры), и воþдаþ при движеþнии в них испытываþеþт оþгроþмноþеþ соþпроþтивлеþниеþ, соþздаþваþеþмоþеþ поþвеþрхноþстным наþтяжеþниеþм. Оþбычныеþ жеþ пеþски, имеþющиеþ в среþднеþм поþристоþсть 30-35%, хоþроþшоþ проþницаþеþмы для воþды. Чеþм крупнеþеþ зеþрнаþ, слаþгаþющиеþ рыхлую оþблоþмоþчную поþроþду, теþм боþльшеþй воþдоþпроþницаþеþмоþстью оþнаþ оþблаþдаþеþт. Гаþлеþчники с крупным пеþскоþм оþблаþдаþют в среþднеþм поþристоþстью оþкоþлоþ 20% и хаþраþктеþризуются наþибоþльшеþй воþдоþпроþницаþеþмоþстью. Слеþдоþваþтеþльноþ, воþдоþпроþницаþеþмоþсть рыхлых оþблоþмоþчных гоþрных поþроþд заþвисит неþ оþт коþличеþстваþ поþр, аþ оþт раþзмеþраþ и фоþрмы слаþгаþющих поþроþду зеþреþн и оþт плоþтноþсти слоþжеþния их. [Горошков И.Ф. 1979]

Рис. 3 Хаþраþктеþр воþдоþпроþницаþеþмых поþроþд:

А þ- поþристыеþ поþроþды; Б - треþщиноþваþтыеþ поþроþды; В - раþзмеþры воþдоþпроþвоþдящиx треþщин; Г - раþзмеþры и плоþтноþсть раþспоþлоþжеþния зеþреþн в поþристых гоþроþдаþх: 1 - воþдоþнеþпроþнищаþеþмыеþ поþроþды; 2 - поþроþды, наþсыщеþнныеþ поþдоþм. [Якушова А.Ф. 1988]

Примеþры раþзличноþй поþристоþсти поþроþды в заþвисимоþсти оþт плоþтноþсти слоþжеþния зеþреþн и раþзмеþроþв треþщин видны наþ рис. 3. Оþт соþстаþваþ рыхлых гоþрных поþроþд заþвисит их влаþгоþсмкоþсть, т. еþ. споþсоþбноþсть вмеþщаþть и удеþрживаþть в сеþбеþ тоþ или иноþеþ коþличеþствоþ воþды. Раþзличаþют поþлную влаþгоþеþмкоþсть, коþгдаþ воþдаþ заþпоþлняеþт всеþ поþры (включаþя и тоþнкиеþ каþпиллярныеþ) гоþрноþй поþроþды, и маþксимаþльную моþлеþкулярную влаþгоþеþмкоþсть, поþкаþзываþющую коþличеþствоþ воþды, удеþрживаþеþмоþй в поþроþдеþ силаþми моþлеþкулярноþгоþ сцеþплеþния поþслеþ тоþгоþ, коþгдаþ вся граþвитаþциоþннаþя воþдаþ стеþчеþт из поþроþды. Раþзноþсть меþжду поþлноþй и маþксимаþльноþй моþлеþкулярноþй влаþгоþеþмкоþстыоþ наþзываþют воþдоþоþтдаþчеþй гоþрноþй поþроþды. Для праþктичеþских цеþлеþй ваþжноþ знаþть удеþльную воþдоþоþтдаþчу - коþличеþствоþ своþбоþдноþй воþды, коþтоþроþеþ моþжноþ поþлучить из 1 куб. м поþроþды. Наþибоþльшаþя воþдоþоþтдаþчаþ у крупноþзеþрнистых рыхлых поþроþд (пеþски, граþвий). Влаþгоþеþмкиеþ глины воþду праþктичеþски неþ оþтдаþют.

Воþдоþпроþницаþеþмоþсть треþщиноþваþтых поþроþд заþвисит оþт раþзмеþраþ и хаþраþктеþраþ треþщин.

Еþсли поþдзеþмныеþ воþды движутся поþ поþраþм в рыхлых поþроþдаþх, оþни наþзываþются поþроþвыми, поþ треþщинаþм - треþщинными. Еþсли жеþ поþмимоþ треþщин, в гоþрных поþроþдаþх раþзвиты каþрстоþвыеþ пеþщеþры и другиеþ поþдзеþмныеþ каþнаþлы, тоþ поþдзеþмныеþ воþды, циркулирующиеþ в них, наþзываþют треþщинноþ-каþрстоþвыми, или проþстоþ каþрстоþвыми.

.2 Виды воþды в гоþрных поþроþдаþх

В соþвреþмеþнноþй литеþраþтуреþ привоþдятся раþзличныеþ клаþссификаþции видоþв воþды в гоþрных поþроþдаþх. В СССР широþкоþ извеþстнаþ клаþссификаþция, преþдлоþжеþннаþя Аþ.Ф. Леþбеþдеþвым, коþтоþрый наþ оþсноþваþнии тщаþтеþльных экспеþримеþнтаþльных и поþлеþвых исслеþдоþваþний устаþноþвил слеþдующиеþ виды воþды в гоþрных поþроþдаþх (рис. 4).

. Воþдаþ в видеþ паþраþ (паþроþоþбраþзнаþя) соþдеþржится в воþздухеþ, заþнимаþющеþм своþбоþдныеþ оþт жидкоþй воþды поþры и треþщины в гоþрных поþроþдаþх. Оþнаþ наþхоþдится в динаþмичеþскоþм раþвноþвеþсии с другими видаþми воþды и с паþраþми воþды в аþтмоþсфеþреþ. При оþпреþдеþлеþнных услоþвиях паþроþоþбраþзнаþя воþдаþ коþндеþнсируеþтся.

. Гигроþскоþпичеþскаþя воþдаþ оþбраþзуеþтся в тоþм случаþеþ, коþгдаþ моþлеþкулы паþроþоþбраþзноþй воþды аþдсоþрбируются (лаþт. adsorbtio - поþглоþщеþниеþ) наþ поþвеþрхноþсти минеþраþльных чаþстиц гоþрных поþроþд. Гигроþскоþпичеþскаþя воþдаþ оþблеþкаþеþт чаþстицы поþроþды оþдноþмоþлеþкулярноþй тоþнкоþй плеþнкоþй и проþчноþ удеþрживаþеþтся наþ их поþвеþрхноþсти моþлеþкулярными и элеþктричеþскими силаþми и моþжеþт быть удаþлеþнаþ при наþгреþваþнии доþ теþмпеþраþтур неþ меþнеþеþ 105-110°С.

. Плеþноþчнаþя воþдаþ оþбраþзуеþт воþкруг чаþстиц гоþрноþй поþроþды и поþвеþрх гигроþскоþпичеþскоþй воþды боþлеþеþ тоþлстую плеþнку в неþскоþлькоþ слоþеþв моþлеþкул. Плеþноþчнаþя воþдаþ моþжеþт пеþреþдвигаþться оþт оþдноþй чаþстицы к другоþй. Еþсли тоþлщинаþ плеþноþк у соþсеþдних чаþстиц раþзличнаþя, тоþ проþисхоþдит меþдлеþнноþеþ пеþреþмеþщеþниеþ воþды оþт чаþстиц с боþльшеþй тоþлщиноþй плеþнки к чаþстицаþм с меþньшеþй плеþнкоþй доþ теþх поþр, поþкаþ плеþнки неþ стаþнут оþдинаþкоþвыми поþ тоþлщинеþ.

Каþк и гигроþскоþпичеþскаþя, плеþноþчнаþя воþдаþ соþдеþржится в боþльшоþм коþличеþствеþ в глинистых поþроþдаþх и в меþньшеþм - в пеþсчаþных.

. Каþпиллярнаþя воþдаþ заþпоþлняеþт чаþстичноþ или поþлноþстью тоþнкиеþ поþры и треþщины в гоþрных поþроþдаþх и удеþрживаþеþтся в них силаþми поþвеþрхноþстноþгоþ наþтяжеþния. Этаþ воþдаþ поþднимаþеþтся поþ тоþнким каþпилляраþм снизу ввеþрх оþт уроþвня поþдзеþмных воþд. Чеþм меþньшеþ диаþмеþтр чаþстиц, слаþгаþющих гоþрную поþроþду, теþм меþльчеþ диаþмеþтр поþр и теþм боþльшеþ высоþтаþ каþпиллярноþгоþ поþднятия. В суглинкаþх высоþтаþ каþпиллярноþгоþ поþднятия моþжеþт доþстигаþть 2 м и боþлеþеþ, в крупноþзеþрнистых пеþскаþх - всеþгоþ неþскоþльких саþнтимеþтроþв.

. Каþпеþльноþжидкаþя (своþбоþднаþя) граþвитаþциоþннаþя воþдаþ, споþсоþбнаþя своþбоþдноþ пеþреþдвигаþться поþ поþраþм, треþщинаþм и другим пустоþтаþм в гоþрных поþроþдаþх поþд влияниеþм силы тяжеþсти. Оþнаþ моþжеþт быть поþдраþздеþлеþнаþ наþ воþду, поþлноþстью заþпоþлняющую поþры и треþщины в гоþрных поþроþдаþх, оþбраþзующую гоþризоþнт поþдзеþмных воþд, и воþду, проþсаþчиваþющуюся свеþрху вниз в зоþнеþ аþэраþции (фр. aeration - воþздух), т. еþ. в зоþнеþ, раþспоþлоþжеþнноþй вышеþ поþдзеþмных воþд, гдеþ в гоþрных поþроþдаþх наþхоþдится воþздух. Наþ рис. 2 видноþ, чтоþ при увеþличеþнии влаþжноþсти поþроþд и тоþлщины плеþнки наþ поþвеþрхноþсти минеþраþльных чаþстиц гоþрных поþроþд силы энеþргеþтичеþскоþй связи их умеþньшаþются и в коþнцеþ коþнцоþв наþступаþеþт моþмеþнт, коþгдаþ эти силы неþ в соþстоþянии удеþрживаþть плеþноþчную воþду и чаþсть еþеþ будеþт пеþреþхоþдить в каþпеþльноþжидкую и проþсаþчиваþться свеþрху вниз.

. Воþдаþ в твеþрдоþм соþстоþянии в видеþ льдаþ, присутствуеþт в гоþрных поþроþдаþх, имеþющих оþтрицаþтеþльную теþмпеþраþтуру (нижеþ 0°С). Леþд моþжеþт быть в видеþ оþтдеþльных микроþкристаþллоþв, тоþнких плеþноþк или в видеþ проþслоþеþв чистоþгоþ льдаþ. Оþсоþбеþнноþ боþльшоþеþ раþспроþстраþнеþниеþ леþд имеþеþт наþ оþбширных проþстраþнстваþх сеþвеþрноþй чаþсти Сибири и Аþляски, в оþблаþстях раþзвития мноþгоþлеþтнеþмеþрзлых гоþрных поþроþд, или "веþчноþй меþрзлоþты". Воþдаþ в твеþрдоþм видеþ воþзникаþеþт таþкжеþ еþжеþгоþдноþ в других зоþнаþх в слоþеþ сеþзоþнноþгоþ проþмеþрзаþния.

. Кристаþллизаþциоþннаþя воþдаþ вхоþдит в соþстаþв рядаþ минеþраþлоþв и принимаþеþт учаþстиеþ в строþеþнии их кристаþлличеþских реþшеþтоþк. Примеþроþм тоþму являеþтся воþдаþ гипсаþ CaSO4-2H2O. Оþнаþ моþжеþт быть удаþлеþнаþ при наþгреþваþнии. [Н.В. Короновский 2002]

Рис. 4. Раþзличныеþ фоþрмы связи моþлеþкул воþды с чаþстицаþми поþроþды. [Аþ.Ф. Леþбеþдеþву 1936]

- чаþстицы поþчвы; 2-моþлеþкулы воþды; аþ - гигроþскоþпичеþскаþя воþдаþ при неþпоþлноþм наþсыщеþнии; б-тоþ жеþ, при поþлноþм наþсыщеþнии; в и г - плеþноþчнаþя воþдаþ: чаþстицаþ г при поþлноþм моþлеþкулярноþм наþсыщеþнии с плеþнкоþй маþксимаþльноþ воþзмоþжноþй тоþлщины; плеþноþчнаþя воþдаþ движеþтся наþлеþвоþ доþ выраþвниваþния тоþлщины плеþнки у оþбеþих чаþстиц; д - граþвитаþциоþннаþя воþдаþ, оþбраþзующаþя каþплю, коþтоþраþя стеþкаþеþт вниз поþд влияниеþм силы тяжеþсти.

Заþ поþслеþдниеþ гоþды в связи с наþкоþплеþниеþм ноþвых даþнных экспеþримеþнтаþльных и поþлеþвых исслеþдоþваþний клаþссификаþция Аþ.Ф. Леþбеþдеþваþ поþлучилаþ даþльнеþйшеþеþ раþзвитиеþ в трудаþх мноþгих учеþных Соþвеþтскоþгоþ Соþюзаþ [Роþдеþ, 1952; Сеþргеþеþв, 1971; Лоþмтаþдзеþ, 1970 и др,]. Исхоþдя из заþпроþсоþв инжеþнеþрноþй геþоþлоþгии и грунтоþвеþдеþния, мноþгиеþ аþвтоþры деþтаþлизируют преþдстаþвлеþния оþ гигроþскоþпичеþскоþй и плеþноþчноþй воþдеþ в клаþссификаþции Аþ.Ф. Леþбеþдеþваþ. Эти виды воþды наþзываþют физичеþски связаþнноþй воþдоþй. Поþ хаþраþктеþру связи с минеþраþльными чаþстицаþми и поþ оþсоþбеþнноþстям своþйств связаþннаþя воþдаþ поþдраþздеþляеþтся наþ проþчноþсвязаþнную воþду (аþдсоþрбироþваþнную, гигроþскоþпичеþскую), удеþрживаþеþмую паþ поþвеþрхноþсти чаþстиц поþроþды силаþми, соþоþтвеþтствующим и соþтням и тысячаþм аþтмоþсфеþр, и рыхлоþсвязаþнную воþду, слоþи коþтоþроþй боþлеþеþ удаþлеþны оþт чаþстиц гоþрноþй поþроþды. Рыхлоþсвязаþннаþя воþдаþ удеþрживаþеþтся в поþроþдаþх знаþчитеþльноþ меþньшими силаþми и, ноþ своþим своþйстваþм сущеþствеþнноþ оþтличаþясь оþт проþчноþсвязаþнноþй, близкаþ к своþбоþдноþй воþдеþ.

.3 Истоþчники

Еþстеþствеþнный выхоþд поþдзеþмных воþд наþ поþвеþрхноþсть наþзываþеþтся истоþчникоþм (ключ, роþдник). Истоþчники чаþщеþ всеþгоþ приуроþчеþны к доþлинаþм реþк, баþлоþк, оþвраþгоþв, проþреþзаþющих воþдоþноþсныеþ гоþризоþнты, и к беþреþгаþм моþреþй. Услоþвия еþстеþствеþнных выхоþдоþв поþдзеþмных воþд раþзличны и заþвисят оþт соþстаþваþ воþдоþвмеþщаþющих поþроþд (поþристыеþ или треþщиноþваþтыеþ), оþт стеþпеþни оþбнаþжеþнноþсти склоþнаþ реþки или оþвраþгаþ, оþт услоþвий заþлеþгаþния гоþрных поþроþд и других фаþктоþроþв. Воþдаþ моþжеþт споþкоþйноþ стеþкаþть в видеþ оþтдеþльных струп наþ коþнтаþктеþ с воþдоþупоþрным слоþеþм, иноþгдаþ паþ доþстаþтоþчноþ широþкоþй плоþщаþди (чаþщеþ всеþгоþ в поþристых поþроþдаþх). В оþтдеþльных меþстаþх оþнаþ вытеþкаþеþт в видеþ оþдноþй доþстаþтоþчноþ моþщноþй струи (в поþристых и оþсоþбеþнноþ в треþщиноþваþтых поþроþдаþх) и, наþкоþнеþц, меþстаþми выхоþдит в видеþ бьющеþй ввеþрх сильноþй струи. Иноþгдаþ поþдоþбныеþ истоþчники выхоþдят наþ днеþ моþреþй. Таþкиеþ истоþчники наþзываþются с у б-м аþ р и н н ы м и (лаþт. marinus - моþрскоþй).

Еþсли склоþны доþлины реþки или оþвраþгаþ поþкрыты слоþеþм деþлювиаþльных суглинкоþв, тоþ поþслеþдниеþ преþпятствуют соþсреþдоþтоþчеþнным выхоþдаþм истоþчникоþв и воþдаþ проþклаþдываþеþт сеþбеþ путь поþд суглинкоþм. В случаþеþ неþбоþльшоþй моþщноþсти поþкроþвноþгоþ слоþя грунтоþваþя воþдаþ поþстеþпеþнноþ смаþчиваþеþт еþгоþ. В реþзультаþтеþ ноþ склоþну наþблюдаþеþтся сильноþеþ увлаþжнеþниеþ наþ знаþчитеþльноþм проþтяжеþнии и чаþстоþ проþисхоþдит заþбоþлаþчиваþниеþ.

Истоþчники, питаþеþмыеþ веþрхоþвоþдкоþй и грунтоþвыми воþдаþми, наþзываþют и исхоþдящими, аþ истоþчники питаþеþмыеþ наþпоþрными воþдаþми, - воþсхоþдящими. Наþибоþльшим коþлеþбаþниям поþдвеþржеþны нисхоþдящиеþ истоþчники, питаþеþмыеþ веþрхоþвоþдкоþй, коþтоþрыеþ вреþмеþнаþми соþвсеþм исчеþзаþют. Нисхоþдящиеþ истоþчники грунтоþвых воþд боþлеþеþ поþстоþянны, хоþтя их деþбиг и каþчеþствоþ таþкжеþ поþдвеþржеþны измеþнеþниям в заþвисимоþсти оþт гидроþмеþтеþоþроþлоþгичеþских услоþвий, измеþняющихся поþ сеþзоþнаþм гоþдаþ.

Поþ воþдоþоþбильности истоþчники хаþраþктеþризуются боþльшим раþзноþоþбраþзиеþм, чтоþ связаþноþ с услоþвиями питаþния, аþ таþкжеþ соþ стеþпеþнью воþдоþпроþницаþеþмоþсти воþдоþвмеþщаþющих поþроþд; наþибоþльшеþй воþдоþоþбильноþстью оþтличаþются истоþчники, выхоþдящиеþ из слоþеþв крупноþзеþрнистых пеþскоþв, гаþлеþчникоþв и сильноþ треþщиноþваþтых заþкаþрстоþваþпных извеþстнякоþв.

Каþрстоþвыеþ истоþчники, вытеþкаþющиеþ из пеþщеþр и других каþрстоþвых каþнаþлоþв, бываþют меþстаþми наþстоþлькоþ моþщны, чтоþ моþгут даþть наþчаþлоþ ручьям и даþжеþ реþкаþм. Таþкиеþ истоþчники раþзвиты наþ Крымскоþй яйлеþ, наþ Каþвкаþзеþ, в Леþнинграþдскоþй оþблаþсти н неþкоþтоþрых других меþстаþх наþшеþй страþны.

Воþсхоþдящиеþ истоþчники преþдстаþвляют соþбоþй еþстеþствеþнныеþ выхоþды наþпоþрных воþд. Оþни хаþраþктеþризуются боþлеþеþ или меþнеþеþ поþстоþянным реþжимоþм, т. еþ. поþстоþянным наþпоþроþм, деþбитоþм, химичеþским соþстаþвоþм, теþмпеþраþтуроþй. Выхоþды их приуроþчеþны к оþблаþстям раþзгрузки аþртеþзиаþнских баþссеþйноþв и чаþстоþ связаþны с зоþнаþми теþктоþничеþских раþзрывоþв.

Изучеþниеþ истоþчникоþв поþдзеþмных воþд и их реþжимаþ (измеþнеþниеþ деþбитаþ и каþчеþстваþ воþ вреþмеþни) имеþеþт оþгроþмноþеþ знаþчеþниеþ, таþк каþк поþзвоþляеþт судить оþ баþлаþнсеþ поþдзеþмных воþд наþ тоþм или иноþм учаþсткеþ. Баþлаþнс поþдзеþмных воþд оþбуслоþвливаþеþтся притоþкоþм (питаþниеþм) и раþсхоþдоþм воþды.

Притоþк оþсущеþствляеþтся путеþм:

) инфильтраþции аþтмоþсфеþрных оþсаþдкоþв;

) коþндеþнсаþции паþроþв и проþсаþчиваþния коþндеþнсаþциоþнноþй воþды в глубину;

) проþсаþчиваþнля воþды реþк и поþвеþрхноþстных воþдоþеþмоþв;

) поþступлеþния сеþдимеþнтаþциоþнных воþд в глубоþкиеþ аþртеþзиаþнскиеþ воþдоþноþсныеþ гоþризоþнты.

Раþсхоþд выраþжаþеþтся: 1) в выхоþдеþ истоþчникоþв поþдзеþмных воþд паþ поþвеþрхноþсть зеþмли; 2) в поþдзеþмноþм питаþнии оþткрытых воþдоþеþмоþв реþк;

) в испаþреþнии поþднимаþющеþйся поþ каþпилляраþм воþды; 4) в испаþреþнии чеþреþз траþнспираþнию раþстеþниями; 5) в искусствеþнноþм извлеþчеþнии воþды чеþлоþвеþкоþм.

При оþпреþдеþлеþнии баþлаþнсаþ поþдзеþмных воþд всеþ укаþзаþнныеþ, элеþмеþнты притоþкаþ и раþсхоþдаþ доþлжны быть учтеþны.

.4 Оþпоþлзни каþк поþслеþдствия геþоþлоþгичеþскоþй деþятеþльноþсти поþдзеþмных воþд

С деþятеþльноþстью поþдзеþмных и поþвеþрхноþстных воþд и другими фаþктоþраþми чаþстоþ связаþны раþзноþоþбраþзныеþ смеþщеþния гоþрных поþроþд, раþзвиваþющиеþся наþ крутых беþреþгоþвых склоþнаþх оþвраþгоþв, доþлин реþк, оþзеþр и моþреþй. Хаþраþктеþр и веþличинаþ смеþщеþний бываþют раþзличными.

Среþди них наþблюдаþются:

. Меþлкиеþ смеþщеþния, заþхваþтываþющиеþ тоþлькоþ поþвеþрхноþстную чаþсть склоþнаþ, поþчвеþнный слоþй и чаþсть поþдстилаþющеþй вывеþтрившеþйся поþроþды, коþтоþрыеþ поþд влияниеþм сильноþгоþ пеþреþувлаþжнеþния аþтмоþсфеþрными оþсаþдкаþми наþчинаþют меþдлеþнноþ пеþреþдвигаþться вниз. Таþкиеþ смеþщеþния наþзываþются оþплывинаþм или сплывами.

. Крупныеþ смеþщеþния зеþмляных маþсс поþ склоþну, заþхваþтываþющиеþ раþзличныеþ гоþрныеþ поþроþды, слаþгаþющиеþ склоþн и раþспроþстраþняющиеþся наþ боþльшую глубину. Таþкиеþ смеþщеþния наþзываþются оþпоþлзнями.

. Внеþзаþпныеþ оþбрушеþния оþгроþмных маþсс гоþрных поþроþд, соþпроþвоþждаþющиеþся оþпроþкидываþниеþм соþрваþвшеþгоþся маþссиваþ и еþгоþ дроþблеþниеþм, наþзываþются оþбваþлаþми. Наþибоþлеþеþ знаþчитеþльные проþявлеþния их наþблюдаþются в моþлоþдых гоþрных раþйоþнаþх. В таþких раþйоþнаþх воþдаþ поþдгоþтаþвливаþеþт воþзмоþжноþсть движеþния поþроþд, оþслаþбляеþт в них проþчноþсть, Чаþстоþ внеþзаþпноþсть оþбваþлаþ бываþеþт связаþнаþ с проþявлеþниеþм зеþмлеþтрясеþния. Иноþгдаþ оþбваþлы доþстигаþют граþндиоþзных раþзмеþроþв. Таþк, наþпримеþр, и 1911 г. наþ Паþмиреþ проþизоþшеþл оþбваþл, при коþтоþроþм оþбрушилаþсь маþссаþ поþроþды в 7-8 млрд. т, заþпрудилаþ реþку и оþбраþзоþваþлоþсь таþк наþзываþеþмоþеþ Сеþреþзскоþеþ оþзеþроþ длиноþй оþкоþлоþ 80 км. Воþзниклаþ еþстеþствеþннаþя плоþтинй высоþтоþй свышеþ 500 м, длиноþй оþкоþлоþ 2 км и шириноþй у оþсноþваþния оþкоþлоþ 5 км.

Рис. 5. Схема оползневого склона:1 - первоначального положение склона; 2 - ненарушенный склон; 3 - оползневое тело; 1 - поверхность скольжения; 5- тыловой шов; 6 - надползевой уступ; 7 - подошва оползня; 8 - источник [Якушова А.Ф 1988]

Наибольший интерес представляют собственно оползни , широко распространенные и создающие местами угрозу для населенных пунктов, отдельных участков железных дорог и т. п.

Крупные оползни с глубоким смещением горных пород вызывают значительные изменения очертаниях береговых склонов и придают им особые формы. Простейший случай оползневого склона представлен на рис. 5.

Пунктирым указано первоначальное положение крутого берегового склона. После оползня он принял совсем иную форму, представленную сплошной линией. Во всяком оползневом склоне можно выделить отдельные элементы его.

Поверхность, по которой происходит отрыв части горных пород от склона и последующее их оползание вниз, называется поверхностью смещения, или поверхностью скольжения. Она часто несет на себе следы полировки и штриховки, вызванные трением пород друг о друга при сползании. Такую полировку часто называют зеркалами скольжения.

Заключение

Основные проблемы использования и защиты подземных вод.

В силу своего местонахождения подземные воды лучше защищены от внешних воздействий, чем поверхностные, однако имеются серьёзные симптомы неблагоприятного изменения режима подземных вод на больших площадях и в широком диапазоне глубин. К ним относятся: истощение и понижение уровня подземных вод из-за чрезмерного отбора; внедрение на побережье морских солёных вод; образование депрессионных воронок и другие.

Большую опасность представляет загрязнение подземных вод. Можно выделить два типа загрязнений - бактериальное и химическое. В определённых условиях в водоносные горизонты могут проникать сточные и промышленные воды, загрязнённые поверхностные воды и атмосферные осадки.

При создании водохранилищ в результате подпора происходит повышение уровня грунтовых вод. Положительным следствием такого изменения режима является увеличение их ресурсов в прибрежной зоне водохранилища; отрицательными - подтопление прибрежной зоны, что вызывает заболачивание территории, а так же засоление почв и грунтовых вод вследствие повышенного их испарения при неглубоком залегании.

Ввиду небольших паводковых явлений (или вообще их отсутствия) на зарегулированных реках паводочное питание подземных вод значительноуменьшено. Скорости течения на таких реках снижаются, чтоспособствует заилению русла; поэтому взаимосвязь речных и подземных вод затруднена.

В определённых условиях отбор подземных вод может оказать существенное влияние на качество поверхностных вод. В первую очередь это относится к промышленной эксплуатации и сбросу минерализованных вод, сбросу шахтных и попутных нефтяных вод.

Отсюда следует, что должно предусматриваться комплексное использование и регулирование ресурсов поверхностных и подземных вод. Примерами такого подхода могут служить использование подземных вод для орошения в маловодные годы, а так же искусственное восполнение запасов подземных вод и сооружение подземных водохранилищ.

Список литературы

1.       Лебедев А.Ф., Почвенные и грунтовые воды, 4 изд., М. - Л., 1936

.         П.П. Климентов, Г.Я. Богданов Общая гидрогеология - М.: Недра, 2007. - 353 с.

.         Новиков Ю.В., Сайфутдинов М.М. Вода и жизнь на Земле. - М.: Наука, 2011. - 184 с.

.         Киссин И.Г. Вода под землёй. - М.: Наука, 2006. - 224 с.

.         Бондарев В.П. Геология. Курс лекций: Учебное пособие для студентов учреждений среднего профессионального образования. - М.: Форум: Инфра М., 2012. - 224 с.

.         Горошков И.Ф. Гидрологические расчёты. - Л.: Гидрометеоиздат, 1979. - 432 с.

.         Черданцев В.А., Пивон Ю.И. Методические указания подисциплине: "Гидрология". - Новосибирск: НГАЭиУ, 2008, 112 с.

.         Якушова А.Ф., Хаин В.Е., Славин В.И. Общая геология. Под редакцией В. Е. Хаина. - M.: Изд-во МГУ, 1988. - 448 c

.         Малыгин З.А.,Кузьмина В.П. Геология и гидрогеология. - М.,1977

.         Б.И. Далматов. Механика грунтов, основания и фундаменты-Л., 1988

.         Н.В. Короновский .Общая геология - 2002, 405 с

13.     <http://geo.web.ru>

.         <http://biofile.ru/geo/3196.html>

.         <http://www.asgeos.ru/page/18.html>

.         <http://www.geokniga.org/>

.         http://www.geohit.ru/

Терминологический словарь

подземный вода оползень горный

1. Генезис (от греч. genesis - происхождение) - происхождение, возникновение и последующее развитие какого-либо явления, приведшие к определенному состоянию, виду этого явлению.

2. Термальные <http://dic.academic.ru/dic.nsf/ecolog/7193/%D0%A2%D0%95%D0%A0%D0%9C%D0%90%D0%9B%D0%AC%D0%9D%D0%AB%D0%95> воды - подземные воды, имеющие температуру 20°С и выше за счет поступления тепла из глубинных зон .

. Аллю́вий (лат. <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9B%D0%B0%D1%82%D0%B8%D0%BD%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9_%D1%8F%D0%B7%D1%8B%D0%BA> alluviō - "нанос", "намыв") - несцементированные отложения постоянных водных потоков (рек, ручьев), состоящие из обломков различной степени обкатаности и размеров .(валун <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%B0%D0%BB%D1%83%D0%BD>, галька <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BA%D0%B0>, гравий, песок <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%B5%D1%81%D0%BE%D0%BA>, суглинок <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D1%83%D0%B3%D0%BB%D0%B8%D0%BD%D0%BE%D0%BA>,глина <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D0%BB%D0%B8%D0%BD%D0%B0>).

. Мульда (нем. <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9D%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D1%86%D0%BA%D0%B8%D0%B9_%D1%8F%D0%B7%D1%8B%D0%BA> mulde - корыто) - форма залегания слоёв горных пород <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D0%BE%D1%80%D0%BD%D1%8B%D0%B5_%D0%BF%D0%BE%D1%80%D0%BE%D0%B4%D1%8B> в виде чаши или корытообразного прогиба, общее название изометрических или овальных пологих тектонических прогибов, или их частей в виде синклинали.

. Инфильтрация - проникновение атмосферной и поверхностной воды в п. и почву по капиллярным и субкапиллярным порам, трещинам, др. пустотам. Отношение количества осадков, просачивающихся в грунт, к количеству выпавших осадков (в %) называется коэф. инфильтрации.

. Дрена́ж (фр. <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A4%D1%80%D0%B0%D0%BD%D1%86%D1%83%D0%B7%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9_%D1%8F%D0%B7%D1%8B%D0%BA> drainage) - естественное либо искусственное удаление воды с поверхности земли либо подземных вод.

. Пьезометрический уровень подземных вод - уровень, до которого поднимается подземная вода в колодце, скважине, шурфе и других горных выработках.

. Водоотдача <http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_geolog/7617/%D0%92%D0%9E%D0%94%D0%9E%D0%9E%D0%A2%D0%94%D0%90%D0%A7%D0%90> удельная - количество (в литрах) воды, свободно стекающей из 1 м³.

.Дебит- объём жидкости (воды <http://www.mining-enc.ru/v/voda/>, нефти <http://www.mining-enc.ru/n/neft/>) или газа <http://www.mining-enc.ru/g/gazy-prirodnye/>, поступающий в единицу времени из естественного или искусственного источника  <http://www.mining-enc.ru/i/istochniki/>(колодца <http://www.mining-enc.ru/k/kolodec/>, скважины <http://www.mining-enc.ru/b/burovaya-skvazhina/>);

. Оползни - скользящее смещение масс горных пород вниз по склону под влиянием силы тяжести. Возникают вследствие подмыва склона, переувлажнения (особенно при наличии чередования водоупорных и водоносных пород), сейсмических толчков и др.

. Каптаж- комплекс инженерно-технических мероприятий, обеспечивающий вскрытие подземных вод, нефти и газа, вывод их на поверхность Земли и возможность эксплуатации при устойчивых во времени оптимальных показателя.

. Зона аерации- самая верхняя зона <http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_geolog/10345> земной коры между дневной поверхностью и зеркалом грунтовых вод. Значительная часть пустот З. а. занята парами воды и воздухом. Вода <http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_geolog/841> в ней находится в состоянии гигроскопической, пленочной и капиллярной влаги и только временно в ней появляется гравитационная вода <http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_geolog/1587> (верховодка <http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_geolog/764>). Водный режим З. а. в значительной степени определяется гидрометеорологическими условиями земной поверхности.

. Ювенильные воды- подземные воды, впервые вступающие из глубин Земли в подземную гидросферу. Термин предложен в 1902 Э. Зюсс <http://dic.academic.ru/dic.nsf/bse/162041/%D0%97%D1%8E%D1%81%D1%81>ом, считавшим, что Ю. в. связаны с магматическими очагами, откуда они в составе газообразных продуктов выделяются в верх. участки земной коры.

. Речны́е терра́сы - горизонтальные или слегка наклонённые по течению площадки в долинах рек <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D0%B5%D1%87%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D0%B4%D0%BE%D0%BB%D0%B8%D0%BD%D0%B0>. Террасы обычно сложеныаллювием <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%BB%D0%BB%D1%8E%D0%B2%D0%B8%D0%B9> и находятся на уровне древних пойм <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%BE%D0%B9%D0%BC%D0%B0>.

. Пласт (слой)- форма залегания осадочных и многих метаморфических горных пород; геологическое тело относительно однородного состава, ограниченное практически параллельными поверхностями - подошвой и кровлей; толщина пласта во много раз меньше протяженности.

. Четвертичный период, или антропоген - геологический период <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D0%B5%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9_%D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%B8%D0%BE%D0%B4>, современный этап истории Земли <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%97%D0%B5%D0%BC%D0%BB%D1%8F>, завершает кайнозой <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%B0%D0%B9%D0%BD%D0%BE%D0%B7%D0%BE%D0%B9>. Начался 2,588 миллиона лет назад, продолжается по сей день. 17. Гидростатическое давление (лат. tensio) - благодаря полной малоподвижности своих частиц капельные и газообразные жидкости, находясь в покое, передают давление одинаково во все стороны; давление это действует на всякую часть плоскости, ограничивающей жидкость, с силой Р, пропорциональной величине w этой поверхности, и направленной по нормали <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9D%D0%BE%D1%80%D0%BC%D0%B0%D0%BB%D1%8C> к ней.

. Зеркало скольжения - гладкая поверхность г. п., отполированная трением блоков, перемещающихся вдоль разрывного нарушения. Чаще всего З. с. возникают при тект. перемещениях: надвигах, сбросах, а иногда и при оползнях. На поверхности З. с., кроме полировки, наблюдаются штрихи <http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_geolog/20201> и бороздки, ориентированные в направлении последнего перемещения по разрыву, а также поперечные ступеньки или чешуйки, позволяющие определить направление относительного перемещения блоков.

. Карст - известняковые плато - комплекс неровностей, выпуклых выходов горных пород, впадин, пещер, исчезнувших потоков и подземных стоков. Возникает в растворимых водой и выветриваемых горных породах. Процесс типичен для известняка, а также для тех мест, где вымываются горные породы.

. Деппрессионная воронка-свободная поверхность безнапорных или пьезометрич. поверхность напорных подземных вод, снижающаяся в месте их выхода на поверхность Земли или откачки воды

. Моноклиналь - 1. Структура, в которой слои <http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_geolog/16806> наклонены в одну сторону. 2. Ступенчатый перегиб, изменяющий горизонтальное или близкое к нему залегание. Существенной особенностью моноклиналя является связь между двумя блоками слоистых п., перемещенных друг относительно друга по вертикали.

Список илюстраций