Минерольные воды

 

Подземные воды (СУРС)

 

Взаимодействие  поверхностных и подземных вод

Взаимосвязь речных и подземных вод наиболее полно рассмотрена в работах Б. И. Куделина и О. В. Попова.

Характер  взаимосвязи между речными и  подземными водами различен. В зависимости от условий залегания водоносного пласта, глубины вреза речных долин и положения мест выхода подземных вод на поверхность по отношению к высоте стояния уровня воды в реке возникают различные условия для гидравлической связи речных и подземных вод. Гидравлическая связь может быть постоянной, периодической или отсутствовать вовсе.

При отсутствии гидравлической связи колебания  уровня подземных вод не определяются колебаниями уровня воды в реке. Это характерно для случая, когда грунтовой поток, направленный к реке, выходит на поверхность на склонах речных долин выше наивысшего уровня воды в реке.

При наличии гидравлической связи возможно несколько вариантов  взаимосвязи поверхностных и подземных вод.

1. Грунтовые воды питают реку при низком стоянии уровня воды в ее русле. При прохождении половодья, когда подъем воды в реке значительно превышает уровень стояния грунтовых вод, происходит фильтрация речных вод в берега (связь временная).
2. Запасы грунтовых вод постоянно пополняются за счет фильтрации речных вод. Это происходит вследствие того, что уровни в реке всегда стоят выше зеркала грунтовых вод. Эта связь постоянна. Характерна для засушливых районов.
3. Река получает питание из напорного водоносного пласта, имеющего постоянную гидравлическую связь с рекой. Это питание осуществляется либо путем непосредственного поступления напорных вод в русло реки по тектоническим разломам и трещинам, либо путем напорной фильтрации через водоупорную кровлю или через пласты водопроницаемых пород, воды которых дренируются реками.

Выходы  подземных вод на поверхность  земли.

Режим источников

На склонах  долин, оврагов, по склонам гор, в  пониженных местах котловин часто наблюдаются выходы водоносных пластов на поверхность земли.

Если  водоносный пласт обнажен до уровня циркулирующих в нем вод, то в  месте пересечения зеркала подземных вод с поверхностью земли подземные воды выходят на поверхность.

Различают пластовые выходы и источники (родники).

Пластовые выходы проявляются в равномерном  увлажнении склона на относительно большом расстоянии вдоль пересечения его с водоносным пластом. Сосредоточенные выходы подземных вод в виде отдельных струй или потоков называются источниками (родниками).

По характеру  выхода и условиям питания источники  обычно подразделяются на нисходящие и восходящие.

Нисходящие  представляют собой свободный сток воды из водоносных горизонтов (обычно грунтовой и межпластовой) со свободной поверхностью.

К восходящим относятся выходы напорных вод.

Под режимом источника понимают изменение во времени его дебита, состава и температуры. Знание указанных элементов режима позволяет установить природу источников, условия и площадь их питания.

По особенностям режима все источники можно подразделить на:

постоянно действующие,

сезонно действующие,

ритмически  действующие (имеют достаточно правильную периодичность или ритмические колебания дебита и напора).

 К особой группе источников, встречаемых в районах молодой вулканической деятельности, относятся гейзеры, получившие свое название от района Гейзер в Исландии, где они впервые были исследованы.

Специфической и отличительной чертой гейзеров является характер выхода воды на поверхность, вызванного давлением водяных паров, образовавшихся в глубоких частях каналов гейзеров.

 Механизм  действия гейзеров сводится к  следующему.

В канале гейзера  инфильтрационная вода образует столб, который давит на более глубокие, ранее поступившие в канал  части воды, благодаря чему эта  вода на глубине, несмотря на высокую температуру недр, не вскипает при температуре 100 °С. Когда же вода в нижних частях канала перегревается на несколько градусов, происходит бурное выделение паров и вода выбрасывается фонтаном на поверхность. Гейзеры действуют периодически.

Ритм  извержения гейзера изменяется в  зависимости от геологического строения и метеорологических условий района источника, истории его развития и особенностей выводного канала.

Районами  распространения гейзеров на земном шаре являются: Исландия, Италия, США (Йеллоустонский парк), о-ва Новая Зеландия, Ява, Россия (восточная и южная части п-ова Камчатки).

Минеральные лечебные, промышленные и термальные воды.

Минеральными лечебными водами называют воды, которые оказывают благоприятное физиологическое воздействие на человеческий организм в силу общей минерализации, ионного состава, содержания в воде газов, радиоактивных элементов, а также повышенной температурой.

Основными типами минеральных лечебных вод  являются железистые, мышьяковистые, кремнистые, сероводородные (сульфидные), углекислые, радоновые, йодные, бромные.

К минеральным  промышленным подземным водам относят  такие воды, которые содержат в растворе полезные компоненты или их соединения в количествах, обеспечивающих по технико-экономическим показателям их рентабельную добычу и переработку. В настоящее время из подземных промышленных вод извлекают иод, бром, поваренную соль, а в некоторых странах также соединения бора, лития, рубидия, германия, урана, вольфрама и другие вещества.

Термальные (энергетические) воды можно использовать в теплофикации сельского хозяйства, промышленной и коммунальной теплофикации, для выработки электроэнергии.

 

Роль  подземных вод в физико-географических процессах

Подземные воды участвуют в различных физико-географических процессах. Как уже отмечалось, сток подземных вод является одним из звеньев круговорота воды на земном шаре и составной частью речного стока. Вместе с подземными водами в реки поступают растворенные вещества, содержащиеся в земной коре. На отдельных участках земной поверхности, на склонах, в местах выхода подземных вод на дневную поверхность наблюдаются своеобразные физико-географические явления: оползни, суффозия, карст, заболачивание.

Оползни

Оползни представляют собой скользящее смещение грунтов по склону в той части, где они находятся в состоянии  неустойчивого равновесия. Оползни образуются при обязательном участии подземных вод в горах, долинах рек, ручьев, оврагов, вдоль морских берегов, в искусственных выемках, по берегам озер и водохранилищ.

При обнажении  водоносной толщи вплоть до водоупора и наличии некоторого уклона водоупорного пласта в сторону долины или обрыва подземная вода постепенно выносит мелкие частицы водоносной породы; сила сцепления и трение между пластами ослабевают. Часть толщи породы, покрывающей водоупорный пласт, лишенная боковой опоры со стороны склона долины, отрывается от общей массы породы и начинает постепенно скользить по увлажненной поверхности водоупорного пласта к основанию склона.

Подземные воды, подпертные оползнем, в дальнейшем не имеют непосредственного выхода на поверхность. Они проходят под телом оползня, продолжая подземный подмыв, и таким образом облегчают сдвиг новой толщи породы — возникают сложные оползни. Поверхность сложного оползня оказывается измятой, изорванной, появляются бугры, впадины, озерки и т. п. Явление оползня повторяется до тех пор, пока не восстановится равновесие в положении горных пород на склоне. Если оползающие массы размываются и уносятся водой, процесс оползания прогрессирует.

В СНГ оползни распространены по берегам больших рек — Волги, Днепра, Дона и др., по Черноморскому побережью Кавказа (от Туапсе до Сочи), в Одессе, в Крыму, на Кавказе.

Суффозия

Суффозия  — явление размыва и выноса мелких минеральных частиц и растворенных веществ водой, фильтрующейся в  толще горных пород, обусловливающее оседание покрывающих эти породы поверхностных слоев грунта. По пути следования подземного потока возникают каналообразные ходы («водные жилы»), пустоты. По мере их увеличения рыхлая водоносная порода и покрывающие ее поверхностные слои проседают. Это проседание наиболее резко заметно в местах выхода подземных вод на поверхность — у источников.

Явление суффозии широко распространено в лёссовых равнинах засушливой зоны — на Украине, в Западной Сибири. Вода, циркулируя в толщах лёсса, выносит из него мелкие частицы и легкорастворимые соли, нарушая его структуру и устойчивость. На поверхности земли появляются своеобразные формы просадки: суффозионные воронки, провалы, поды (степные блюдца), поля просадки и т. п. По этим понижениям в рельефе можно иногда проследить направление подземного потока. Явление суффозии распространено в Средней Азии.

Карстовые явления

Карстовые явления распространены в местах залегания легкорастворимых горных пород: известняков, доломитов, гипса, поваренной соли. В результате выщелачивания поверхностными и движущимися подземными водами в глубине пород возникают обширные трещины, пустоты и пещеры, а на поверхности образуются углубления, воронки, замкнутые котловины, карстовые колодцы, создающие особую форму земной поверхности.

Карстовые явления широко развиты на побережье  Адриатического моря, в Южной Франции, в Крыму, на Черноморском побережье Кавказа.

Мерзлотно- гидрогеологические явления

К числу мерзлотно-гидрогеологических явлений относятся:

Бугры пучения — это выпуклые формы рельефа, возникающие в области многолетнемерзлых или сезонномерзлых пород в результате ледообразования в грунтах.

Наледи подземных вод – это массивы льда, образующиеся при намораживании излившихся на поверхность земли грунтовых вод. В области многолетнемерзлых пород различают наледи надмерзлотных, подмерзлотных и межмерзлотных вод, а в области сезонномерзлых или кратковременномерзлых пород — так называемые ключевые и грунтовые наледи.

Термокарст – это образование просадочных форм рельефа в результате вытаивания подземного льда или оттаивания мерзлого грунта.

Термоэрозия - это разрушение мерзлых пород на берегах рек при тепловом воздействии текущих вод.

Термоабразия - процесс разрушения берегов морей, озер, водохранилищ, сложенных льдом или многолетнемерзлыми грунтами, с участием термического воздействия воды и воздуха.