Лекція 8 Підземні води

1. Підземні води та їх розповсюдженість

2. Фізичний склад підземних

3. Особливості хім складу підземних вод

4. Класифікація підземних вод

5. Геологічна діяльність підземних вод

Підземними водами називають всі води які знаходятся в гірських породах в тверд рід і газ стані. Вернадський підрахував що до глибини 16 км знах 400млн. км кубічних води. На глибині 60 км від поверхні землі присутні пари. Підземні води так як і всі води гідросфери перебувають в колообігу і в залежності від характеру водооббміну розрізняють три зони 1)зона вільного водообміну (верхня) води цьої зони частіше всього прісні і постійно поповнюються, використовуються для питного, господарчого і промислового використання. 2)Уповільненого водообміну(середня зона)-переважно мінералізовані води, мають широкий спектр хімічних елементів, можуть містити рідкісні елементи і часто бувають газованими.(напр. моршинська) 3) зона досить повільного водообміну(нижня)-як правило представлена високомінералізованими розсолами і може використовуватися для вилучення корисних елементів.

Підземні води утворюються трьома способами 1)інфільтрація вода атмосферних опадів просочується через гірські породи доходить до водонепроникного шару і накопичується там, глибина утворення підземних вод залежить від: --типу гірських порід, --інтенсивності процесів вивітрювання, на інфільтрацію також впливає рельєф місцевості, наявності рослинності, діяльності людини. 2)конденсація водяних парів в грунті, в атмосфері присутні пари води які проходять в грунт до шару постійних температур і ця глибина складає 20-25 м, рух парів води припиняється з надр землі в зворотньому напрямку рухається інший потік водяної пари ці два потоки водяної пари зустрічаються, пара конденсується і таким чином утворюються підземні води, основним місцем утворення таких підземних вод є пустеля. 3)Накопичення осадів на дні морів та озер-в ході геологічного розвитку водойми зникають, а вода яка знаходилась в осадах зберігається достатньо великий час, під тиском верхніх мас осадів з нижніх прошарків осадів виділяється вода, вона накопичується і утворюються підземні води, таким чином існує три способи утворення підземних вод, найсильніші інфільтраційні.

Склад підземних вод: розділяють шість видів підземних вод: 1)конституційна вода-найбільше повязана з гірськими породми, водень і кисень не утворюють молекул води, а входять до складу мінералів, і видалити цю воду можна лише при руйнування самих мінералів, даний тип води утворюється тільки під великим тиском. 2)Кристалізаційна вода:входить до складу мінералів у вигляді Н2О наприклад(кальцій ес о 4*2Н2О) вилучається з порід без руйнування самих мінералів. 3)гігроскопічна вода: створює оболонку навколо мінералу товщиною в 1 молекулу водички, видалятися може в пароподібному стані при температурі 100 градусів, при більш низьких температурах вона нерухома, ця гігроскопічна вода відрізняється від звичайної водички, вона більш щільна, не замезає при температурі -78 градусів і не розчиняє речовини, вміст гігроскопічної води залежить від температури, тискуі вологості і гігроскопічна вода створює природну вологість породи 4)плівкова вода:створює другий шар води навколомінералу, утримується навколо мінералів за рахунок сил поверхневого натягу, ця плівка може рухатись навколо мінералу. За фізичними властивостями вона займає проміжне місце між гігроскопічною і звичайною водичкою. 5) капілярна вода: заповнює пустоти і тріщини між зернами порід. Капілярна вода за рахунок сил поверхневого натягу може підніматись вище ніж рівень вільної води, висота на яку вона піднімається може складати більше 2х метрів 6)вільна вода: займає всі пустоти і тріщини, пересувається за допомогою сил тяжіння і утворює підземні води. Таким чином існує шість фізико-хімічних станів води перших два пов»язані з мінералами хімічними зв»язками. Третя четверта, повязані з мінералами фізичними звязками, і дві останніх існують під дією гравітаційних сил.

Хім склад підземних вод На хімічний склад підземних вод впливають дві групи процесів 1)які безпосередньо впливають(відносятся розчинення гірськіх порід, вилужування, концентрування розчинів і випадіння солей, мікробіоологічні процеси, колоїдні процеси) 2) які опосередковано впливають на хім склад(відносится клімат, рельєф, хімічний склад гірських порід. З хімічних елементів які присутні у підземних водах, найбільш розповсюдженішими газами є: кисень, вуглекислий газ метан, водень, сірководень, азот. Серед розчинених елементів домінують десять йонів: хлориди сульфати, гідрокарбонати,ю карбонати, натрій, калій, магній, кальцій, гідроген, ферум два. Наявність цих іонів визначає основні характеристики вод: мінералізацію, жорсткість і лужність з глибиною концентрація розчиненого кисню зменшується а збільшується вміст ЦеОдва, при цьому вода стає агресивною. Наявність іонів кальцію і магнію обумовлюють жорсткість води, якщо жорсткість підвищена, то дані води не можна використовувати у промисловості, або їх необхідно спочатку обробити а потім використовувати. Концентрація йонів Н+ і ОН- визначають рН середовище, що є важливим показником при використанні води. Хлориди: потрапляють у воду при розчиненні натрійхлор, або калійхлор, хлориди найбільш розчинні у воді аніони. Ульфати- потрапляють у воду при розчиненні піріту. Найбільший вміст сульфатів в водах зустрічається поблизу пустель. Гідрокарбонати і карбонати визначають лужність води і з глибиною їх концентрація падає. Натрій потрапляє у воду при розчиненні Натрій хлор або натрій два Це о три. Концентрація Калію менша ніж концентрація натрію. Магній зустрічається в підземних водах у менших концентраціях ніж кальцій. Дані іони потрапляють в води при розчиненні вапняків, доломідів і так далі. Однією з особливостей підземних вод є наявність ферум 2 +, яяк правило залізо перебуває у сполуках Ферум (НСО3)2.

Класифікація підземних вод. Єдиною класифікацією яка б охоплювала всі характеристики підземних вод на сьогоднішній день не існує, розглянемо одну з класифікацій Альохіна. Він поділяє всі природні води по основному аніону на три класи: 1) гідрокарбонатні і карбонатні. 2) сульфатні 3) хлоридні. Кожен клас в свою чергу поділяється за домінуючим катіоном на три групи. 1)Кальцієву 2)Магнієву 3)Натрієву. Кожна група в залежності від співвідношення між катіонами і аніонами поділяється на типи. Таким чином класифікація Альохіна розрізняє води на класи і типи по ступеню мінералізації.

Геологічна діяльність підземних вод геологічна діяльність підземних вод проявляється в хімічній взаємодії гірських порід з водою(див. хімічне вивітрювання) одним з проявів на поверхні землі діяльності підземних вод є суфозія(з лат суфозіо-підкопування)-це процес розчинення і виносу гірських порід підземними водами, в результаті суфозії відбувається просідання поверхні з утворенням воронок, западин і тд. Наступним фактором є зсуви. Вони відбуваються за рахунок того що в результаті потужного зволоження поверхневий шар зменшує силу тертя і просто сповзає.

Лекція 9

Світовий океан

1. Океани і моря. Рух океанічних течій

2. Відомості про життя в океані

3. Геологічна роль океанів

4. Коорисні копалини світового океану.

Світовий океан-це океани, заливи, моря. Він вкриває 70% поверхні землі. Обєм води 1370 млн км3. Світовий океан відіграє суттєву рольв геологічних, кліматичних процесах. При цьому основний вплив пов'язаний з рухом океанічних вод. Рух океанічних вод викликаний: 1)дією вітру 2)перепадами тиску в масі води 3) приливами відливами 4)землетрусами 5)відцентровими силами обертання землі 6)силами тертя між водою і дном океану. Рух океанічних течій розділяють на три групи. 1)морські течії (розрізняють поверхневі(повязані з рухом вітру, тому умовно(схематично) рух океанічних течій може бути представленим в наступному вигляді(мал.) Всі течії повязані з вітрами. В поверхневій зоні океану по обидві сторони від екватора зі сходу на захід відбувається рух води під дією пасатних вітрів. У західних берегів течії починають розходитися вздовж і на десятій паралелі частина повертається в протилежному напрямку. Інша частина світового океану рухається вздовж материків до 30-35 паралелі. А далі вони починають рухатися на схід і знову перетинають весь океан, досягнувши східного узбережжя води направляються до екватора і знову починають рухатися на захід. Ще частина води в північній півкулі направляється вздовж берегів в полярні зони де проходять менші колообіги, поверхневі течії затухають до глибини від 10 до 100м. в низьких широтах на поверхні води швидкість перенесення часток становить 15-20 см/сек вертикальний рух повільніший і становить 5*10в-4 до 3*10в-3 см/сек. В середніх і високих широтах горизонтальний рух часток становить всього кілька см за сек. А вертикальна циркуляція є такою ж самою., глибинні і придонні Глибинні і придонні рухи води повязані в першу чергу з рельєфом дна.(якщо вода піднімається за годинниковою стрілкою якщо на пониження рельєфу у впадини то проти) прибрежні, а за температурою розрізняють холодні і теплі- розділення течій на холодні і теплі залежить від різниці температур у воді течі і температури зовнішніх вод, якщо вода течії тепліша ніж оточуючих вод, то течія вважається теплою(течія пн льодовитого океану 2град) і якщо температура води в течії менша ніж температура зовнішніх вод, то течія вважається холодною(перуанська течія22 грд).)2)вертикальна циркуляція 3) хвилювання при хвилюванні розрізняють три типи хвиль 1)приливні-це повязано з існуванням місяця. приливи настають один або два рази на добу і найбільше їх значення досягається під час сезігій(повнолуння або новолуння) розміри і характер припливів залежить від сизігій, географічної широти і від місцевих умов. У відкритому океані висота приливу до 1 метра. Максимальні припливи спостерігаються в заливах і зовнішніх морях. 2)вітрові коли швид досягає 1.1м/с вітру, на поверхні води утворюються маленькі короткі хвилі які пересуваються рівними рядочками, при збільшенні швидкості вітру правильні ряди хвиль зникають і хвилі приймають форму окремих холмів. Коли швидкість вітру ще збільшується виникає шторм і при цьому зявляються правельні ряди хвиль, але розмір їх значно більший. При зменшенні швидкості вітру енергія хвиль поступово зменшується на тертя і хвилювання затухає. Таким чином розрізняють три підгрупи хвиль.3)сейсмічні-див розділ землетруси. За висновками біологів 75% класів тварин виникло у воді і 60% у морській воді. Живі організми відіграють велике значення в процесах породоутворення і світовому океані. По перше:вони впливають на дно і по друге змінюють фізико-географічні умови морського середовища при цьому вносится енергія яка утворюється в результаті фотосинтезу по розподілу живих організмів в світовому океані розрізняють неритову область-співпадає з шельфом, в ній розрізняють три зони літоральну(зона припливів та відливів), субліторальну-від максимальних відливів до межі розповсюдження вищіх водоростей і псевдоабісальну-існує в межах між існуванням вищіх водоростей до тереторій зовнішнього краю шельфу батіальну(до 3 км) і абісальну(від 3 км до дна) області. По знаходженню організмів в водах світового океану розрізняють бентос(придонні) нектон(товща води) планктон(поверхня)

Геологічна роль океанів-в різних частинах світового океану геологічні процеси проходять з різною інтенсивністю. В центральнихх частинах світового океану важливу роль відіграють ендогенні процеси. А в береговій зоні домінують процеси контакту між сушею та морем. Робота хвиль в береговій зоні проявляється в наступних діяльностях. 1)в процесах абразій(руйнування основ берегової зони під дією прибоїв) 2)руйнування корінних порід на дні. 3)диференціація уламкового матеріалу.(схема) берегова зона під дією хвиль руйнується. В результаті чого утворюється ніша, над якою нависає карниз. З часом карниз може обвалюватися утворюючи кліф, при обвалі карнизу процес руйнування берега припиняється, через те що енергія хвиль направлена на диференціацію уламкового матеріалу. В результаті диференціації уламкового матеріалу відбувається вирівнювання дна. І таким чином утворюється бенчі або пляжі, розмір і форма бенчу визначається розмірами хвиль. Чим більша хвиля тим довше і більш пологіше утворюється профіль. При утворенні пологого берега інтенсивність руйнування берегової зони уповільнюється, так як енергія хвиль витрачається на тертя. Інтенсивність і швидкість абразії залежать від: геологічної будови берегів, положення берегової лінії, складу і фізико-механічних властивостей порід і фізико-географічних умов. Наприклад в тропіках абразія більш повільна бо там існують лагуни бо коли заходить хвиля вона має перешкоду у вигляді каралів. В придонному шарі при проходженні хвилі виникають потоки води направлені до берега, а в зворотньому напрямку від берега проходять нижні шари хвилі. На гризонтальному дні частка осаду яка несется хвилею пересувається спочатку до берега, а потім повертається назад у вихідне положення, але на похилому дні силі тяжіння скорочує шлях частки до берега і збільшує його уклін від берега. Дана ситуація виникає коли хвиля симетрична. Але при зменшенні глибини хвилі приймають асиметричну форму похилену в сторону берега, і швидкість руху води в сторону берега збільшується і частка проходить до берега більший шлях, і зворотнім напрямком води повертається назад у водичкуу, але не в своє вихідне положення. Таким чином переміщення осадів визначається формаю хвилі і розміром частки. Утворення підводних валів і барів-утворюються вздовж рівних плоских берегів які складаються з дрібнодисперсного матеріалу. Вали і бари тягнутся вздовж берегів на протязі кількох десятків кілометрів. Вали утворюються на пологому дні, на певних глибинах хвилі починають закручуватися і при цьому втрачають певну енергію. Втративши енергію вони не можуть переносити осадові частки далі і таким чином частки випадають на дно утворюючи горбочки.

КОРИСНІ КОПАЛИНИ СВІТОВОГО ОКЕАНУ

Водами світового океану виступають постачальниками мінеральних солей, найінтенсивніше поклади мінеральних солей проявляються в лагунах, лиманах, які відділені від основного моря валами та барами, як правило в результаті випаровування концентрація солей в даних об"ємах набагато більша ніж у відкритому морі(напр. по близу каспійського моря є залив карабагас гол, який відділений пересипами і концентр солей в лимані в 23-25 разів більша ніж в самому морі) поклади корисних копалин тим більші, чим менша розчинність даних солей. У відкритих морях є поклади заліза, при чому форма знаходження заліза залежить від відстані від берега. в береговій зоні, де шар води незначний і вода насичена киснем утвор поклади ферум о аш тричі, далі він переходить в ліманіт Ферум О (Оаш) помножити на воду. ще далі утворюються силікати заліза, ще глибше-карбонати заліза, а на великих глибинах де недостатньо кисню і де невідновлювальне середовище утворюються поклади піриту. поклади фосфору утворюються тільки у водному середовищі. ті поклади фосфоритів які існують на суші, були утворені ще коли створилось морське середовище. в шельфах морів зустрічаються поклади нафти і частково природного газу.(приклади утворення покладів в світовому океані, на самостійне вивченя)