Геологическая деятельность подземных вод (карст)

Геологическая деятельность, совершаемая подземными водами, заключается, прежде всего, в растворении минералов или горных пород, по которым они движутся. Растворяющая способность подземных вод значительно усиливается с повышением давления и температуры, а так же при наличии растворенных в них газов. Наиболее легко растворяются такие минералы, как галит, сильвин, кальцит, доломит, гипс. Подземное выщелачивание приводит к образованию вторичных коллекторов из пород, которые формировались, как водоупоры.

Геологическая деятельность подземных вод (суффозия, оползни)

Подземные воды не только растворяют горные породы, но и разрушают их механическим путем, выносят твердые частицы. Этот процесс называется суффозией.

Оползневые процессы - это процессы, связанный с деятельностью подземных и поверхностных вод, заключающийся в крупном смещении земляных масс по склону.

Подземные воды по происхождению подразделяются на следующие типы: инфильтрационные, конденсационные, седиментационные (или реликтовые), магматогенные (ювенильные).

Инфильтрационные воды. Они образуются в результате просачивания (инфильтрации) атмосферных осадков или вод рек и озер по порам и трещинам горных пород. Общий объем воды, выпадающей на поверхность Земли в течение года, составляет 108, 4 тыс. км³. Из них более двух третей (71, 1 тыс. км³) испаряется, то есть возвращается в атмосферу, а одна треть (37, 3 тыс. км³) формирует поверхностный сток. Часть этого стока расходуется на увлажнение почв. Она проникает в пласты-коллекторы и образует инфильтрационные воды.

Конденсационные воды. Они образуются в результате конденсации атмосферной влаги в порах и трещинах пород в условиях резких суточных колебаний температуры пустынь.

Седиментационные (реликтовые) воды. Они образуются за счет захоронения вод древних бассейнов совместно с накопившимися в них осадками. Воды этих древних морских или озерных водоемов могли сохраниться в осадках и в сформировавшихся из них породах или просочиться в окружающие породы. В зависимости от того, остались реликтовые воды на месте или переместились в другие толщи, их подразделяют на сингенетичные, захороненные в осадке и эпигенетические – отжатые при уплотнении осадка в перекрывающие или подстилающие толщи.

Магматогенные (ювенильные) подземные воды. Они поступают из глубинных недр земной коры.

Классификация подземных вод по залеганию в горных породах верховодка, почвенные, болотные воды; грунтовые; межпластовые; трещинные.

61. Карстовые процессы. Геологическая деятельность, совершаемая подземными водами, заключается в растворении минералов или горных пород, по которым они движутся. Растворяющая способность подземных вод значительно усиливается с повышением давления и температуры, а также растворенными в них газами. Химически чистая вода оказывает на известняки незначительное растворяющее действие, но в присутствии углекислого газа агрессивность воды резко повышается.

Наиболее легко растворяются такие минералы, как галит, сильвин, кальцит, доломит, гипс и др. В районах, где породы сложены этими минералами, вода проникает по трещинам и порам, растворяет (выщелачивает) отдельные зерна минералов и уносит их в растворенном виде. Таким образом, подземное выщелачивание приводит к образованию вторичных коллекторов из пород, которые формировались как водоупоры.

Процессы растворения повторяются многократно, в результате во вмещающих породах образуется целая система соединяющихся пустот и каналов. В дальнейшем они увеличиваются в размерах. Так возникают карстовые пещеры.

Характерной формой для карстовых пещер являются натечные образования, они также связанны с деятельностью подземных вод. Среди натечных форм, которые чаще всего сложены кальцитом, выделяют сталактиты, сталагмиты, колонны, занавеси, перегородки и т.д.. С течением времени на поверхности района, сложенногокарстующимися породами, могут возникать различные формы карстового рельефа. По условиям образования выделяются карстовые формы, связанные с выщелачиванием (карры) и с провалами и оседанием сводов пещер (воронки, колодцы, долины и полья).

Карры на поверхности известнякового массива. Происхождение их связано с тем, что атмосферная вода, обогащенная углекислотой, проникает в трещины и растворяет их края. В результате образуется система параллельных борозд и желобков, разделенных узкими гребнями. Все эти формы и получили название карров.

Карстовые воронки представляют собой чашеобразные углубления, диаметр и глубина которых изменяются от единиц до десятков метров. Вытянутые, пологие и не особенно глубокие воронки называются карстовыми долинами. Нередко на дне карстовых воронок и других форм карстового рельефа встречаются глубокие отверстия, которые называются понорами. Они представляют собой своеобразные вертикальные каналы, ведущие к подземным карстовым полостям внутри известнякового массива. Воронки смыкаются друг с другом и образуют более крупные площадные отрицательные формы поверхностного карста – котловины и полья, достигающие сотен и тысяч км². Эти котловины могут возникать также в результате провала кровли крупных пещер. В рельефе полья имеют вид замкнутых впадин с крутыми бортами и относительно плоским дном. Нередко карстовые воронки и котловины заполняются водой и образуют карстовые озера.

Подземные воды не только растворяют горные породы, но и разрушают их механическим путем, выносят твердые частицы. Процесс выноса подземными водами твердых частиц из различных пород называется суффозией. Чаще всего суффозии подвергаются лёсс, пески, рыхлые песчаники; при этом водоносные слои уменьшаются в объеме и проседают.

Таким образом, в результате суффозии возникают пониженные формы рельефа на поверхности земли, а в местах выхода подземных вод – суффозионные цирки

Оползень – это естественное перемещение массивов горных пород под влиянием силы тяжести. Он образуется в результате деятельности подземных вод при наличии в рыхлой толще осадков горизонтов пластичных глин. В ненарушенном состоянии такие глины мало отличаются от обычных осадков. Однако при механическом воздействии и увлажнении они приобретают высокую пластичность. Из водоносного слоя в результате суффозии водой выносятся мелкие частицы песка, в связи с чем склон медленно оседает.

62. образование и типы ледников. Геологическая деятельность снега и ледников, как и других экзогенных процессов, включает эрозию, называемую экзарацией, транспортировку обломков и их отложение. Изучением строения, развития и деятельности ледников занимается гляциология.

Ледники состоят из так называемого глетчерного льда, который образуется из снега.

Для возникновения ледника необходимы низкая среднегодовая температура, большое количество осадков в виде снега, а также наличие пологих склонов и впадин, защищенных от солнца и ветра. Уровень, выше которого снег не успевает полностью растаять за лето, называется снеговой линией.

Область, где происходит накопление снега и превращение его в лед называется хионосферой.

Накапливаясь в понижениях рельефа или на вершинах гор, снег за лето не успевает растаять, масса его растет из года в год, он уплотняется и под влиянием суточных колебаний температуры превращается в зернистую массу. Такой уплотненный зернистый снег называется фирном, а область его накопления – фирновым полем. Фирн вновь покрывается снегом, под тяжестью которого продолжает уплотняться, пока со временем не превратится в глетчерный лед. На образование одного кубометра глетчерного льда расходуется почти 11 м³ снега. Важным свойством глетчерного льда является его текучесть. Скорость течения ледника зависит от его мощности и крутизны ложа, которое он покрывает. Чем больше мощность и чем круче ложе, тем значительнее скорость его течения. Обычно она составляет 3–10 м/сут, а крупные ледники движутся со скоростью до 40 м/сут.

У ледников имеется область питания, где происходит накопление снега и превращение его в фирн, а затем в глетчерный лед; область стока, по которой движется, стекает глетчерный лед, и область исчезновенияи таяния льда – область абляции. В зависимости от соотношения областей питания и стока, от размеров и формы, ледники подразделяются на три типа: горные (или альпийского типа), покровные (или материкового типа) и промежуточные.

Горными (альпийскими) называют сравнительно маломощные ледники высокогорных районов, которые расположены во впадинах, долинах рек, ущельях. Область питания горных ледников имеет форму цирка и находится выше снеговой линии. Как правило, эта область окружена амфитеатром высоких гребней и пиков. Лед стекает по горным долинам с крутыми склонами и образует один или несколько ледяных потоков – языков.

Среди горных ледников различают несколько разновидностей: долинные – наиболее крупные, для которых характерно четкое разделение области питания, стока и области абляции; каровые – образующиеся в углублениях гор почти на уровне снеговой линии и практически не имеющие стока; висячие – ложе их ледника нарушается крутым уступом, и ледяной поток, нависающий над ним, периодически срывается вниз в виде лавины.

Покровные ледники обычно образуются в полярных районах и располагаются почти на уровне моря. Как правило, они занимают огромные площади и характеризуются значительной мощностью ледникового покрова. В отличие от ледников альпийского типа, покровные ледники не обладают отчетливо обособленными областями питания и стока, форма их и направление движения не зависит от рельефа ложа. Толщина льда здесь настолько велика, что под ней скрываются все неровности рельефа. Поверхность покровных ледников обычно имеет форму выпуклого щита с поднятой центральной частью. Примером ныне существующих покровных ледников могут служить ледниковые покровы Гренландии и Антарктиды.

Ледники покровного типа – крупнейшие на планете.

В Антарктиде идет интенсивное накопление льда – при уровне осадков около 150 мм/год здесь ежегодно формируется слой льда в 24 мм; это накопление немного превышает потери льда, связанные в основном с отрывом от шельфовых ледников ледяных глыб – айсбергов.

К ледникам промежуточного типа относятся ледники, которые образуются на горах с плоской (столообразной) или плосковыпуклой вершиной. Промежуточными их считают потому, что они совмещают свойства ледников первых двух типов. Они, как и материковые ледники, залегают сплошной массой на плоскогорьях. Передвигаясь от центра к периферии, промежуточные ледники используют для стока долины рек, ущелья, и в этом отношении приближаются к горным.