Теории происхождения подземных вод

Раздел 5. Гидрогеология

Гидрогеология – это наука о подземных водах, их происхождении, условиях залегания, движении, физических и химических свойствах, связях с атмосферными и поверхностными водами.

Гидрогеология (более полное определение) – наука о происхождении, условиях залегания, закономерностях распространения и движения подземных вод в земной коре, их физических свойствах, химическом, бактериальном и газовом составе, а также о режиме и процессах взаимодействия с атмосферой, наземной гидросферой, биосферой и веществом мантии Земли. А также условия образования месторождений подземных вод, их роль в образовании различных месторождений полезных ископаемых.

Тема 5.1. Виды воды в горных породах; теории происхождения подземных вод; состав и свойства подземных вод, классификация подземных вод по химическому составу, степени минерализации, агрессивные свойства подземных вод по отношению к бетону и металлам [5, 13, 16, 24].

Виды воды в горных породах

1. Подземными водами называются воды, находящиеся в толщах горных пород в твердом, жидком и газообразном состоянии.

Подземные воды затрудняют или препятствуют строительным работам, т.к. вызывают подтопление или затопление канав, котлованов и т.д. В горнодобывающей промышленности стоимость строительства и эксплуатации дренажных сооружений составляет около 30% стоимости добычи полезного ископаемого.

Как положительный фактор – подземные воды являются одним из основных источников водоснабжения (питьевой воды), используются в лечебных целях, для добычи брома, йода и других компонентов. Следовательно: необходимо изучать подземные воды, чтобы правильно их использовать в производственных целях, своевременно принимать решения по предотвращению негативного их влияния.

2. Круговорот воды в природе. Различают: большой круговорот (испарение с поверхности Мирового океана, конденсирование, выпадение осадков на сушу, возвращение вод в Мировой океан в виде поверхностных и подземных стоков), малый круговорот (испарение с поверхности Мирового океана, конденсирование, выпадение осадков в Мировой океан), внутренний круговорот (испарение с поверхности суши, конденсирование, выпадение осадков на сушу). Количественная характеристика круговорота – это уравнение водного баланса:

Qатм.осадки = Qподз.сток + Qпов.сток + Qиспарение

3. Виды воды в горных породах.
В горных породах вода содержится в различных видах: кристаллизационная вода в составе кристаллической решетки минералов, в твердом виде – в виде кристаллов и прожилок льда в многомерзлых породах и сезонном промерзании, в виде пара – в порах горных пород, прочносвязанная – в виде пленки на глинах и суглинках, рыхлосвязанная – толстая пленка в несколько слоев на частицах породы, капельножидкая (гравитационная) – свободно перемещающаяся в горных породах, капиллярная – в тончайших порах пород.

Теории происхождения подземных вод

Основным источником образования подземных вод является просачивание атмосферных осадков (инфильтрации), вод поверхностных отложений, осадков на дне водоемов (остаточные воды).

Таким образом, в зависимости от происхождения подземные воды подразделяются на инфильтрационные (Э.Мариотт, М.В.Ломоносов), конденсационные (А.Ф.Лебедев), остаточные (седиментационные - в процессе преобразования древних морских осадков) и ювенилъные (из газов магмы). Кроме того, подземные воды образуются за счет конденсации водяных паров, проникающих в породы из атмосферы (конденсационные воды) и поднимающихся из недр Земли (ювенилъные воды). Часть подземных вод образуется за счет захоронения озерных и морских вод в порах осадочных горных пород поверхности на линзах водонепроницаемых пород.

В местах залегания месторождений полезных ископаемых подземные воды образуются преимущественно путем инфильтрации. На это указывает увеличение притоков воды в горные выработки в весеннее время и после выпадения дождей, хотя с некоторым запаздыванием.

По отношению к воде, горные породы можно подразделить на водопроницаемые, способные пропускать воду (рыхлые, пористые, трещиноватые породы), и водонепроницаемые, или водоупорные, не пропускающие воды (массивные скальные породы, глины). Горные породы, содержащие подземные воды, называются водоносными. Водоносными могут являться только водопроницаемые породы. Водоносные породы всегда располагаются на водонепроницаемых породах, образующих водоупорное ложе, или водоупор подземных вод. Различают зону аэрации (воды выше зоны насыщения) и зону насыщения (поры и трещины в горных породах заполнены водой).