Єдність природних вод Землі

В.І.Вернадським на фактах наявності води (у різних видах) практично у всіх оболонках Землі (мантія, земна кора, атмосфера, біосфера) та принциповою можливістю постійного водообміну між суміжними оболонками Землі було сформульовано принциповенаукове положення про єдності природних вод Землі. Відповідно до цього положення гідросфера планети повинна розглядатися як єдина динамічна система, відкрита у бік космосу та внутрішніх областей Землі (мантія, ядро). Гідросфера грала і відіграє основну роль у геологічній історії Землі, у формуванні фізичного, хімічного, а, отже, і геологічного середовища, клімату, у виникненні та розвитку життя на Землі.

Природні води Землі єдині, але єдність їхня суперечлива. Підземна гідросфера, що охоплює континентальну та океанічну земну кору, містить воду в різних фазах (рідкому, твердому, газоподібному) та станах (вільне, пов'язане), у вигляді розчинів різної мінералізації та температури. Підземна гідросфера формується та функціонує при взаємодії протилежних початків: поверхневих (екзогенних) та глибинних (ендогенних) факторів, що визначають стійкість стану та мінливість гідросфери.

Поверхневі (екзогенні) фактори: кількість та склад атмосферних опадів, величина їх випаровування, температурний режим на поверхні землі (наприклад, при негативних температурах ґрунтового покриву інфільтрація рідких атмосферних опадів у надра припиняється).Ендогенні фактори: пари води з мантійних глибин піднімаються у напрямку до земної поверхні, вода, що виділяється при дегідратації мінералів, вода з магматичних розплавів.

Взаємодіям ендогенних таекзогенних факторів визначається стійкість, мінливість та динамічність гідросфери.

Розвиток ПГ циклічний і поступальний. Циклічність процесів виражається у водообміні підземної гідросфери з наземною (половінь, межень), у заміщенні магматогенних та седиментаційних вод інфільтрогенними, у переході ПВ з однієї фази або стану в іншу та назад. Кожен наступний цикл або кругообіг заперечує попередній при збереженні певної приймальності. Формується якісно новий і більш високий рівень розвитку гідросфери, що відбувається по спіралі. Це відбиває діалектичний закон заперечення заперечення, і навіть історичну наступність у розвитку підземної гідросфери.

Підгідросфероюрозуміють водну оболонку Землі, що об'єднує води Світового океану, підземні води (що містяться в земній корі), а також поверхневі води суші (річки, озера, болота, включаючи сніговий покрив і льодовики). гідросфери є одночасно нижньою межею атмосфери, а нижня межа гідросфери збігається з кордоном земної кори та мантії.

Основними внутрішніми процесами гідросфери є кругообіги води та водообмін, що відбуваються на різних її рівнях та в різних масштабах.

Підпрогнозними ресурсами розуміється кількість підземних вод певної якості та цільового призначення, яка може бути отримана в межах гідрогеологічного регіону, басейну річки або адміністративного району та відображає потенційні можливості використання вод.

Види води в гп.

В даний час виділяються такі види води:

1. вільна (несв'язкова) - підрозділяється на:

1.1. Пароподібна вода (водяна пара)-існує у вигляді молекул Н2О (комплексів типу n Н2О) у повітрі, якийзаймає вільні пори та тріщини в породах. Вона знаходиться в динамічній рівновазі з іншими видами води та парами води, що містяться в атмосфері.

1.2.Гравітаційна (крапельно-рідка)– пересувається по порах, тріщинам під дією сили тяжкості та градієнта гідростатичного тиску. Просочується називається підземна вода, що формується в ненасиченій зоні і пересувається переважно в краплинно-рідкій формі під дією сили тяжіння. Водою підземного потоку називається вільна гравітаційна вода, що пересувається в умовах повного насичення вільного простору в мінеральному скелеті порід дією сили тяжіння та градієнта гідростатичного тиску.

1.3. Вода в надкритичному стані - знаходиться в гірських породах при температурі 374-450 ° і тиску 2,2 х10 4 КПа - 3,5 х10 4 КПа. Залягає на глибині понад 50 км. Має мінімальну в'язкість, низькі значення рН, підвищену електропровідність і велику здатність до міграції.

2. пов'язана вода:

2.1. Хімічно пов'язана вода– бере участь у будові кристалічних ґрат мінералів у вигляді Н2О, ОН - , Н3О + , Н + . Поділяється на:

Кристалізаційна, що входить у кристалічну решітку мінералів у вигляді молекул води Н2О (гіпс Са2SO4, мірабіліт Na2SO4х10 Н2О). Вміст води сягає 50% і більше. Вода видаляється при температурі 300-400°, при цьому кристалічні грати руйнуються.
Конституційна вода міститься в мінералах у вигляді гідроксильної групи ОН-, водню Н+ та Н3О+. Видаляється з кристалічних ґрат при температурі 400-1300°. Кристалічні грати руйнуються (мусковіт, каолініт).

2.2. Фізико-хімічна та фізично пов'язана:

фізично міцно пов'язана вода(гігроскопічна, адсорбційна) утворюється внаслідок адсорбції молекул пароподібної води лежить на поверхні частинок гірських порід. Вона утворює на поверхні частинок тонку плівку, шаром одну молекулу води і утримується електростатичними силами.

фізично рихлозв'язана (плівкова) вода утворюється поверх гігроскопічної та складається з декількох шарів молекул води, яка називається дифузивним шаром.

вода перехідного стану від пов'язаної до вільної:

2.3.Вакуольна (іммобілізована) вода - міститься в ізольованих порожнинах мінерального скелета породи. Вона може утворитися при неповній цементації порового простору, при мінералоутворенні, при охолодженні магми.

2.4. Вода у твердому стані (лід) – широко поширена в галузі розвитку багаторічномерзлих порід (кріолітозони).

2.5.Капілярна вода займає частково або повністю тонкі пори та тріщини в гірських породах. Утримується силами поверхневого натягу або менісковими силами. Чим менший діаметр пір, тим вище висота капілярного підняття.

Коефіцієнт фільтрації – це швидкість фільтрації при напірному градієнті I=1. Коефіцієнт фільтрації грунтів переважно визначається геометрією доби, тобто. їх розмірами та формою. На значення коефіцієнта фільтрації впливають також властивості води, що фільтрується (в'язкість, щільність), мінеральний склад грунтів, ступінь засоленості та ін.

Наближена оцінка коефіцієнта фільтрації можлива за табличними даними. Для отримання більш обґрунтованих значень коефіцієнта фільтрації застосовують розрахункові, лабораторні та польові методи.

Розрахунковим шляхомкоефіцієнт фільтрації визначають переважно для пісків і гравілистих порід на початкових стадіях дослідження. Для розрахунків використовують одну зчисленних емпіричних формул, що зв'язують коефіцієнт фільтрації ґрунту з його гран.складом, пористістю, ступенем однорідності і т.д.

ГОСТ 25584-90 (з ізм.1 1999р.) «МЕТОДИЛАБОРАТОРНОГО ВИЗНАЧЕННЯКОЕФІЦІЄНТА ФІЛЬТРАЦІЇ» встановлює методи лабораторного визначення коефіцієнта фільтрації при дослідженнях ґрунтів для будівництва, поширюється на ґрунти для будівництва, поширюється на ґрунти для будівництва, поширюється на ґрунти для будівництва, поширюється на ґрунт.

Надмерзлотні, міжмерзлотні та підмерзлотні води. Кріопеги.

Надмерзлотні водиза умовами залягання відповідають верхівці, тобто. вони залягають у товщі г.п., обмежені зверху поверхнею Землі, а знизу – верхньою межею ММП. Ці води періодично повністю промерзають, а потім розморожують (діяльний шар). Це призводить до кріогенних явищ: морозне пучення грунтів, утворення бугрів пучення, льоду, термокарсту. Надмерзлотні води поділяються на 3 групи: 1) сезонно-промерзаючі; 2) частково замерзаючі; 3) незамерзаючі води багаторічних таліків.

Міжмерзлотні води- підземні води, що залягають і рухаються в товщі ММП. Міжмерзлотні води пов'язані з водоносними шарами, зонами тріщинуватості та закарстованості, обмеженими і зверху та знизу товщами ММП. Вони завжди мають гідравлічний зв'язок з над- і підмерзлотними водами, утворюючи з ними єдину водоносну систему. Міжмерзлотні води зазвичай утворюють потоки пластових, тріщинних, тріщинно-карстових п/в, природними межами в розрізі та плані яких є товщі ММП. Вони мають порівняносприятливі умови сучасного водообміну і представлені зазвичай прісними та слабомінералізованими водами з t° від часток З° до перших З°.

Підмерзлотні води- підземні води, що залягають під мерзлою товщею. За умовами залягання є артезіанськими. Відрізняє їх те, що мерзлота ускладнює умови їх харчування та розвантаження, стабілізує їх режим і обмежує площу їхнього простягання. Можуть бути як прісними, так і солоними та розсолами з високою концентрацією.

Підмерзлотні та міжмерзлотні води можуть перебувати у рідкому стані та при негативних температурах. Цекріопеги- переохолоджені води з мінералізацією понад 30г/л.

Водоносні горизонти, комплекси, почту.

Геологічний простір земної кори складається з водоносних горизонтів, водоносних комплексів, гідрогеологічних поверхів і басейнів, з водостійких порід, які не містять гравітаційних вод. Всі гідрогеологічні компоненти земної кори взаємодіють один з одним у тісній залежності від конкретної геолого-структурної обстановки та розвитку геологічних структур.

Водоносний горизонт (пласт)- моношар значної потужності або система пов'язаних водоносних шарів (коефіцієнт фільтрації дорівнює або більше 1 м/добу) з єдиними умовами залягання підземних вод у межах конкретного гідрогеологічного району.

Водоносний комплекс- порівняно потужна товща неоднорідних порід, що містять ряд гідравлічно зв'язаних, але літологічно роз'єднаних водоносних горизонтів із загальною областю живлення, руху та розвантаження підземних вод. Зазвичай він стратиграфічно відповідає ярусу чи відділу.

Водоносна серія- фаціально витримана товща порід з різнорідними фільтраційними властивостями.

Водоносна оточення- постійноводоносне, обводнене, шарувате геологічне тіло з різнотипними та різнорідними за фільтраційними властивостями породами.

Розділяючий слабопроникний пласт (водоупор)- відносно водонепроникний однорідний шар гірської породи, зазвичай значної потужності або шаруватий пласт, в якому переважають (більше 50% сумарної потужності) слабопроникні породи (Кф = від 10 -4 м/сут і менше).

Елізійні (елізія-видавлювання)- це води, що видавлені під дією ваги вищележачих порід з глинистих утворень і перейшли в колектор