Види води в гірських породах - Довідник хіміка 21
Хімія та хімічна технологія
Види води у гірських породах
Кисень у природі. Повітря. Кисень - найпоширеніший елемент земної кори. У вільному стані він знаходиться в атмосферному повітрі, у зв'язаному вигляді входить до складу води, мінералів, гірських порід та всіх речовин, з яких побудовано організми рослин та тварин. Загальна кількість кисню в земній корі близько половини її маси (близько 47%).[c.374]
Вода - найпоширеніша в природі хімічна сполука. Вона покриває 70,8% земної поверхні та займає приблизно 1/800 обсягу Землі. Зміст води в літосфері, за сучасними оцінками, перевищує 10 км, тобто можна порівняти з її кількістю в морях і океанах. Вода присутня у гірських породах у вільному чи зв'язаному вигляді. Прийнято виділяти декілька різновидів води, що відрізняються за ступенем зв'язаності від гравітаційної води, здатної переміщатися під дією сили тяжкості або напірного градієнта, до хімічно зв'язаної конституційної води, що входить в кристалічні ґрати мінералів, як правило, у вигляді гідроксильних груп. Зміст вільної води може досягати десятків відсотків у пористих і тріщинуватих породах верхніх горизонтів земної кори, різко зменшуючись із глибиною, хоча завжди монотонно. Розподіл води по горизонталі також неоднорідно на всіх глибинах зустрічаються ділянки різного ступеня обводненості, яку, проте, ніде не можна вважати нульовою. Фізичний стан води залежить від тиску, збільшення якого становить приблизно 100 МПа на кожні 3 км глибини, і температури, яка визначається геотермічним градієнтом (від 5-10 до 200 град/км). Зона рідкої води (а також льоду у високих широтах на глибині до 1 км) змінюється областю надкритичного флюїдупри температурах 400-450 ° С вище 1100 ° С молекули води дисоційовані. Багато інших властивостей води також помітно змінюються з глибиною. Так, іонний добуток води в нижній частині земної кори виявляється підвищеним на шість порядків. Зростає при цьому і здатність води утворювати гомогенні системи з компонентами порід, що вміщають, що знаходяться в твердому або частково розплавленому стані. Таким чином, можна сказати, що всі природні рідкі та надкритичні фази являють собою багатокомпонентні суміші, в кото-[c.83]
Особливості внутрішньої будови та властивостей тонких шарів води, прилеглих до твердої поверхні, і води, що знаходиться в тонких капілярах, представляє великий інтерес для розуміння властивостей багатьох біологічних систем, шаруватих мінералів, шаруватих та дисперсних гірських порід, колоїдних систем та ін. , Зниження температури до 0 С. (і трохи нижче) може не викликати переходу води тонких шарів у звичайний лід. По-перше, тому що в умовах впливу поверхні велика стійкість структури льоду в порівнянні зі структурою тонкого шару може досягатися не при 0 ° С, а при більш низьких температурах. По-друге, тому, що така зміна структури потребує розриву існуючих зв'язків. Розглядаючи подібні процеси, не можна не брати до уваги релаксаційний характер їх і сильне зменшення швидкості релаксації зі зниженням температури.[c.379]
Поширення у грунті. Мінеральні мастила проникають у ґрунт головним чином під дією сили тяжіння та поверхнево-активних сил. Поширення олії залежить від виду і структури підґрунтового шару, гідрологічних умов і властивостей олії (щільності, в'язкості, здатності, що змочує, вмісту і типів присадок та інших властивостей). Проникність та капілярність -фізичні параметри, що характеризують осадові гірські породи, залежать від гранулометричного складу та об'ємної густини. Непористі породи характеризуються тріщинами, ущелинами, поверхнями, що відшаровуються, і карстовими явищами. Проникність ґрунту або породи, що характеризує швидкість просочування і бічне поширення мінеральної олії, становить від 10 до 10 м/с для водонасичених осадових порід і знижується зі збільшенням вмісту води в поро-[c.228]
Поверхнево-активні речовини (ПАР) для підвищення нафтовіддачі пластів застосовують у вигляді добавок до води, що нагнітається. Пластова система нафта — вода — газ — гірська порода має значні поверхні розділу, наприклад питома площа пор, каналів і тріщин кернів, відібраних на родовищі Ромашкина, становить 70— 110 000 м /м . Тому характер фільтрації нафти в пласті та ступінь її вилучення з пористого середовища залежать не тільки від об'ємних фізичних та хімічних властивостей породи та флюїдів, що насичують, а й від властивостей поверхні контактування нафти, води, газу і породи. Використання ПАР спрямоване, головним чином, регулювання цих властивостей, які прийнято називати молекулярно-поверхневими.[c.66]
Вода на Землі знаходиться в атмосфері (хмари, дощ, туман та ін.), на поверхні у вигляді найбільшого свого скупчення - океану, на суші у вигляді річок, озер, материкових льодів і, нарешті, на глибині у вигляді підземного океану, т е. підземних вод у гірських породах. Головна маса води Землі (океан і переважна більшість підземних вод) солона. Прісної води не так багато і, що дуже важливо, поширена вона на Землі нерівномірно, є великі райони, де нема чого пити.[c.7]
Магній - дуже поширений елемент. У первинних гірських породах магній знаходиться у виглядісилікатних мінералів (форстерит, олівін) та продуктів їх вивітрювання (серпентин азбест). Для виробництва магнію велике значення мають магнезит, доломіт (продукти взаємодії первинних порід з водами), солоні води різних озер і морів, концентровані за вмістом солей води замкнутих водоймищ — ропа, в якій міститься важливий мінерал бішофіт, а також потужні сольові відкладення карналіту>[c.506]
Дуже важливими представниками систем типу Т/Т є гірські породи. Колоїдна або мікрогетерогенна структура багатьох вулканічних порід пояснюється тим, що різні компоненти магми при її застиганні виділяються у вигляді кристаликів і таким чином утворюють дисперсну фазу. Осадові породи мають колоїдну структуру внаслідок того, що утворюються при осіданні в континентальних або морських водах найдрібніших[c.396]
Підземна гидромеханика - наука про рух рідин, газів та його сумішей в пористих і тріщинуватих гірських породах. Вона є тією областю гідромеханіки, в якій розглядається не рух рідин і газів взагалі, а особливий вид їх руху-фільтрування, яка має свої специфічні особливості. Вона служить теоретичною основою розробки нафтових, газових та газоконденсатних родовищ. Разом з тим, методами теорії фільтрації вирішуються найважливіші завдання гідрогеології, інженерної геології, гідротехніки, хімічної технології тощо. Розрахунок притоків рідини до штучних водозаборів та дренажних споруд, вивчення режимів природних джерел та підземних потоків, розрахунок фільтрації води у зв'язку із спорудженням та експлуатацією гребель, зниженням рівня ґрунтових вод, проблеми підземної газифікації вугілля, завдання про рух реагентів через пористі середовища та спеціальні фільтри фільтрація рідин та газів через стінкипористих судин і труб-ось далеко не повний перелік областей широкого використання методів теорії фільтрації.[c.3]
Вода у природі. Вода — дуже поширена Землі речовина. Майже ЗД поверхні земного щара вкриті водою, що утворює океани, моря, річки та озера. Багато води знаходиться у газоподібному стані у вигляді пари в атмосфері у вигляді величезних мас снігу та льоду лежить вона цілий рік на вершинах високих гір та в полярних країнах. У надрах землі також знаходиться вода, що просочує ґрунт та гірські породи.[c.211]
Внаслідок високої спорідненості атомів кисню до електрона кисень є сильним окислювачем. Порівняно з іншими простими речовинами він поступається у цьому відношенні лише фтору. Висока окисна здатність кисню визначає його важливу роль у життєдіяльності людини та різних тварин організмів (процеси дихання), у формуванні гірських порід, в очищенні природних вод. Окисна здатність кисню широко використовується при спалюванні різних видів палива, у багатьох промислових та інших процесах. Здебільшого при цьому користуються не чистим киснем, а повітрям, але при необхідності інтенсифікації процесу в металургійній та хімічній промисловості нині у багатьох випадках застосовують чистий кисень чи збагачене ним повітря.[c.139]
Падаючи на гірські масиви, води дощів частково затримуються у їхніх тріщинах. Взимку, при замерзанні води, лід, що утворюється, розширює ці тріщини, розколює гірські породи і поступово перетворює скелі в купу уламків. Перебуваючи під постійним впливом води, повітря та зміни температур, ці уламки дедалі більше подрібнюються. Води дощів витягують із них розчинні складові частини разом із захоплюваними як суспензій нерозчиннимичастинками (головним чином піску та глини) відносять у річки. Тут зважені частинки сортуються за питомою вагою спочатку відкладається пісок, далі, у місцях з повільнішою течією, осідає глина. Протягом століть уздовж русла річки утворюються таким чином потужні поклади піску та глини, внаслідок чого дно її піднімається і сама річка переміщається, прокладаючи собі шлях по новому напрямку. На старому руслі, що оголилося, починає утворюватися грунт і розвиватися наземна рослинність.[c.145]
Вибухова дія ґрунтується на тому, що з невеликої кількості нітрогліцерину при цьому виходить величезний обсяг газоподібних речовин та пари води. Нітрогліцерин широко застосовують для підривних робіт у гірничій промисловості та у військовій справі. Для більшої безпеки в обігу їм користуються у вигляді так званого динаміту - суміші, що містить 75% нітрогліцерину та 25% інфузорної землі (гірська порода, що складається з крем'янистих оболонок діатомових водоростей).[c.126]
Додатковим, причому потужнішим, висновком вуглецю З круговороту є неорганічний процес вивітрювання гірських порід (7). При їх вивітрюванні містяться в них метали під дією СО2 атмосфери переходять у вуглекислі солі, які потім вимиваються водою і переносяться річками в океан з наступним частковим осадженням. За орієнтовними підрахунками щорічно при вивітрюванні гірських порід з атмосфери зв'язується до 2 млрд тонн вуглецю. Така грандіозна витрата СО2 не може бути скомпенсована різними природними процесами, що вільно протікають (виверження вулканів, газові джерела, дія, що утворюється при грозах НИОз на вапняки і т. д.), що ведуть до зворотного переведення вуглецю з мінералів в атмосферу ( Див. 5>Види води в гірських породах :[c.268] [c.23] [c.31] [c.525] [c.44] [c.101] [c.49] [c.59] [c.154] [c. .107] [c.129] [c.290] [c.47] [c.343] [c.303] Дивитись розділи в: