Экзогенные процессы минералообразования

         Интенсивность боковой эрозии зависит от угла  подхода стрежени к берегу. Стрежень - линия, соединяющая точки наибольших скоростей на поверхности воды. На прямых участках стрежень обычно располагается близ середины водотока, в таких условиях боковая эрозия не проявляется. На извилистых участках происходит отклонение стрежени к одному  из берегов, что приводит к сжатию потока и его «набеганию» на этот берег, сопровождающемуся размывом последнего. «Прижимание» потока к берегу обуславливает образование циркуляционного течения, донная ветвь которого направлена к противоположному берегу.  Поскольку придонные слои наиболее насыщены обломочным материалом ( в том числе и образованным за счет эрозии берега), то происходит перемещение материала от размываемого берега к противоположному, где происходит его аккумуляция в форме прирусловой отмели. Формирование прирусловой отмели приводит к еще большему искривлению русла и отклонению стрежени к размываемому берегу, определяя направление боковой и глубинной эрозии. Наибольшая скорость размыва берега отмечается там, где к нему прижимается стрежень потока. Выше и ниже по течению происходит последовательная смена зоны очень сильного размыва сильным, средним, слабым и, наконец, берег перестает размываться и переходит в прирусловую отмель. Таким образом, изгиб русла приводит к образованию чередующихся вдоль берега зон ускорения и замедления течения и поперечной циркуляции, направленной от вогнутого берега к выпуклому.

     

 

                      2.3.6.ПЕРЕНОС  МАТЕРИАЛА  РЕКАМИ

     Перенос материала  реками осуществляется несколькими  способами. 
Наиболее крупные частицы (гальки) перемещаются волочением по дну или перекатыванием; частицы песчаной размерности – сальтацией.  
Тонкие частицы глинистой и алевритистый размерности при скорости потока более 2 см/c перемещаются во взвешенном состоянии.  
Значительная часть веществ переносится в растворённом виде.  
Весь материал, перемещаемый в нерастворённом состоянии, называется твердым стоком. Объём твёрдого стока горных рек значительно выше, чем равнинных: горные реки могут переносить обломочный материал в количестве до 50-60 кг/м3, тогда как равнинные – не более 0,5 –1 кг/м3. 
Переносимый речным потоком материал претерпевает механическую обработку – окатывается – за счёт трения о другие частицы и породы ложа.

 

 

      

 

 

     2.4.ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ПОДЗЕМНЫХ ВОД

 

  К подземным водам относятся все воды, находящиеся в почвах и горных породах ниже поверхности Земли. Они являются частью водной оболочки Земли-гидросферы, будучи тесным образом связаны с поверхностными водами (реками, озерами, морями и океанами) и водами атмосферы. Вследствие такой взаимосвязи подземные воды участвуют в общем круговороте воды в природе.

      Подземные воды, их  происхождение. Динамика, качественные  и количественные  изменения во  времени являются предметом изучения  науки гидрогеологии.

   

                          2.4.1. ВИДЫ ВОДЫ В ГОРНЫХ ПОРОДАХ

    1. Вода в форме пара, содержится в воздухе, занимающем свободные от жидкой воды поры и трещины в горных породах. Она находится в динамическом равновесии с другими видами воды в атмосфере и обладает большой подвижностью. Последнее связано с неодинаковой упругостью паров в различных слоях пород и в атмосфере.

2. Физически прочносвязанная  вода (гигроскопическая) образуется путем адсорбции молекул парообразной воды на поверхности минеральных частиц горных пород. Она облекает частицы породы одномолекулярной тонкой пленкой, которая  прочно удерживается молекулярными и электростатическими силами.

3. Физически рыхлосвязанная  вода (пленочная) располагается на поверхности частиц породы поверх прочносвязанной. Она образует более толстую пленку из нескольких слоев молекул и удерживается молекулярными силами. Чем толще пленка, тем меньше молекулярные связи в ее краевой части.

4. Капиллярная  вода заполняет частично или полностью капиллярные (лат. «капиллярис»-волоски) трубки, узкие поры и трущинки горных пород и почв и удерживается в них силами поверхностного натяжения (капиллярных менисков).

5.Гравитационная  вода (капельно-жидкая) способна свободно перемещаться по порам, трещинам и другим пустотам в горных породах под влиянием силы тяжести или гидродинамического напора.

6. Вода в твердом  состоянии в виде кристалликов, прослоек и линз льда может образовываться при сезонном промерзании водонасыщенных горных пород, но особенно развита в областях распространения многолетнемерзлых горных пород ( в Сибири, на Аляске).

7. Кристаллизационная  (химически  связанная) вода входит в состав ряда минералов и принимает участие в их кристаллической решетке.

 

                       2.4.2.ПРОИСХОЖДЕНИЕ ПОДЗЕМНЫХ ВОД

По происхождению подземные воды разделяются на 4 типа:  
Инфильтрационные воды образуются путем просачивания с поверхности дождевых и талых вод, а также вод поверхностных водоемов. Седиментационные воды- воды, захороненные вместе с осадками в процессе осадкообразования.

Конденсационные воды - подземные воды, образовавшиеся в результате конденсации парообразной воды.

Эндогенные воды- воды. Поступающие из недр планеты; их образование связано с процессами отделения водяных паров от магмы и их конденсации (ювенильные воды), процессами метаморфизма, сопровождающимися дегидратацией минералов и выделением газово-жидких включений, дегазацией мантии.

                  2.4.3. КЛАССИФИКАЦИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД

     Переходя к рассмотрению особенностей залегания и динамики подземных вод необходимо отметить, что горные породы существенно различаются по водопроницаемости. Водопроницаемость определяется пористостью (или трещиноватостью) пород (являющейся отношением объёма всех пор к объёму породы), размером пор или трещин, их связью между собой. Наибольшая водопроницаемость присуща крупнообломочным рыхлым породам (галечникам, гравию), а также сильно трещиноватым породам независимо от их происхождения. Слои горных пород, насыщенные гравитационной водой, образуют водоносные горизонты. В зависимости от характера пустот в водоносных горизонтах подземные воды делятся на следующие разновидности:

• поровые - заполняющие пространство между частицами рыхлых пористых обломочных пород (песков, галечников);

• трещинные - залегающие в трещинах массивных скальных пород (кристаллические породы, песчаники, массивные известняки);

• карстовые (трещинно-карстовые) - залегающие в пустотах и полостях, образованных в результате растворения пород (присутствуют в растворимых породах - солях, гипсах, известняках, доломитах).

    Водопроницаемость снижается по мере уменьшения размера частиц, уплотнения и цементации породы, уменьшения степени её трещиноватости. Практически водонепрницаемыми - водоупоными горизонтами - являются нетрещиноватые массивные породы и глины. Необходимо отметить, что пористость глин может достигать очень высоких значений (до 60% общего объёма породы), однако, ввиду тонкодисперсности породы, поры между слагающими её частицами имеют капиллярный характер и вода в них удерживается силами поверхностного натяжения, не фильтруясь через породу.

   По условиям залегания, питания и движения среди подземных вод выделяются несколько разновидностей.

  Наиболее близко к поверхности располагаются почвенные воды, образующиеся за счёт увлажнения почв атмосферными осадками и конденсации влаги из воздуха. Это воды висячие, не подстилаемые водоупорными горизонтами. Они имеют большое значение в питании растений и процессах выветривания содержащихся в почве минералов, но хозяйственного значения не имеют.

   Ниже зоны почвенных вод располагается толща практически сухих пород, содержащих в небольших количествах плёночную воду. Если в этой толще имеются прослои или линзы водоупоров, то в периоды обильной инфильтрации (просачивания) атмосферных и поверхностных вод (периоды дождей, таяния снега, половодий и пр.) над ними происходит образование временных скоплений гравитационных вод. Мощность пород, насыщенных такими водами не превышает обычно 1 м. Эти временные водоносные горизонты называются верховодки.

    Первый от поверхности Земли постоянно существующий в пределах рассматриваемой территории водоносный горизонт называется горизонтом грунтовых вод. Верхняя граница зоны постоянного насыщения пород грунтовыми водами носит название зеркала (или уровня) грунтовых вод. Питание грунтовых вод осуществляется за счет инфильтрации атмосферных осадков, талых вод, вод поверхностных водоёмов. Мощность водоносного горизонта непостоянна и изменяется как по площади (в зависимости от рельефа), так и во времени (в зависимости от количества атмосферных осадков, режима водоёмов). Колебание уровня грунтовых вод во времени определяет наличие так называемой зоны периодического насыщения, находящейся непосредственно над зоной постоянного насыщения и являющейся водоносной в периоды повышения уровня грунтовых вод.

Водоносные горизонты, залегающие ниже горизонта грунтовых вод, разделяющиеся пластами водоупорных пород называются межпластовыми водами. Последние, в свою очередь, разделяются на межпластовые безнапорные и межпластовые напорные (или артезианские) воды.

    Таким образом, по условиям залегания можно выделить две главные зоны распространения подземных вод – зону аэрации и зону насыщения. Зона аэрации - пространство от поверхности Земли до зеркала грунтовых вод, в котором происходит инфильтрация вод с поверхности. К водам зона аэрации относятся почвенные воды и верховодки. Зона насыщения – пространство ниже зеркала грунтовых вод, где находятся постоянно действующие водоносные горизонты. К водам зоны насыщения относятся грунтовые и межпластовые воды.

 

         2.4.4.ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПОДЗЕМНЫХ ВОД

     Состав подземных вод зависит от их происхождения (остаточные морские, инфильтрационные, смешанные и др.), а также от степени и характера водообмена и взаимодействия с горными породами, по которым  они протекают. В процессе движения подземных вод происходят выщелачивание горных пород или включений в них и обогащение вод минеральными солями. По количеству растворенных веществ подземные воды разнообразны- от совершенно пресных до крепких рассолов (рапы). Суммарное содержание растворенных солей в подземных водах принято называть общей минерализацией, выражаемой в граммах или миллиграммах на литр (г/л, мг/л). 

        Существует несколько классификаций  подземных вод по общей минерализации  и гидрохимическим типам. Наиболее  широко известны классификации  В.И. Вернадского и А.М. Овчинникова.

 

Автор и год опубликования	Группа под	Минерализация, г/ л
В. И. Вернадский, 1931 — 1936	1 . Пресные	До 1,0
	2. Солоноватые	1,0-10
	3. Соленые	10,0 — 50,0
	4. Рассолы	Более 50,0
(Классификация подземных  вод по степени минерализации) И. К. Зайцев, 1958	1. Пресные	До 1,0
	a) мягкие	» 0,5
	б) жесткие	» 1,0
	2. Солоноватые	1,0 — 10,0
	а) слабосоло покатые	1,0 — 3,0
	б) Сильносолоноватые	3,0-10,0
	3. Соленые	10,0 — 50,0
	а) слабосоленые	10,0 — 25,0
	б) сильносоленые	25,0 — 50,0

(Классификация подземных вод  по степени минерализации)

 

Гидрохимические типы подземных вод определяются по содержанию преобладающих анионов и катионов и их сочетанию. Из анионов наиболее широко распространены HCO3-, SO42-, Cl-, из катионов — Ca2+, Mg2+, Na+.

   Сочетания этих  основных шести элементов определяют  и основные свойства подземных  вод- щелочность, соленость и жесткость. По анионам выделяют три класса вод:

1) гидрокарбонатные; 

2)сульфатные;

3)хлоридные и несколько  промежуточных (сложного сочетания)-гидрокарбонатно-сульфатные, хлоридно-сульфатные, сульфатно-хлоридные и еще более сложного строения.

   По соотношению  с катионами каждый из них  может быть натриевым или кальциевым, или магниевым, или смешанным-магниво-кальиевым, кальцево-натриевым, альциево-магниево-натриевым и др.

 

                    

                         2.4.5. КАРСТВОВЫЕ ПРОЦЕССЫ

Под карстом понимают процесс растворения, или выщелачивания, и отчасти размыва трещиноватых растворимых горных пород движущимися (подземными и поверхностными) водами и связанное с ним образование специфических карствовых западинных форм рельефа на поверхности земли и различных пустот, каналов и пещер в глубине. Основные условия развития карста: 1) трещиноватость растворимых горных пород; 2) движение воды по трещинам; 3) растворяющая способность воды.

     

                              2.4.6. КАРСТВОВЫЕ ФОРМЫ

  Карры образуются на поверхности обнаженных растворимых пород. Они представляют собой углубления, напоминающие глубокие борозды, небольшие канавки, щели, дыры глубиной от нескольких сантиметров до 1-2 м. Борозды и разделяющие их гребни либо протягиваются почти параллельно друг другу, совпадая с направлением уклона поверхности Земли или падения слоев горных пород, либо располагаются совершенно неправильно, ветвятся и часто  сливаются друг с другом. Их происхождение связано с воздействием атмосферных осадков и талых снеговых вод. Основную роль играет здесь выщелачивание, но на крутых склонах проявляется также и эрозия стекающими поверхностными водными струями. Такие поверхности называют карровыми полями.

  Поноры- вертикальные или наклонные глубокие отверстия щеле- или колодцеобразной формы, поглощающие поверхностную воду и отводящие ее в глубину карстового массива.

      Карстовые ниши разных размеров часто наблюдаются на выходах растворимых горных пород на крутых склонах. Они образуются при растворении пород атмосферными осадками, стекающими в большом количестве по обнаженному склону, или в результате выщелачивания подземными водами.