Геологическая деятельность подземных вод » Ремонт Строительство Интерьер

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Геологическая деятельность подземных вод

10.04.2021

Перемещаясь по пустотам и трещинам в горных породах, подземные воды вступают с ними во взаимодействие, и поэтому они выполняют большую разрушительную и созидательную работу.

Разрушительная деятельность подземных вод. Она проявляется как в растворении, так и в механическом размыве горных пород. Однако, в отличие от поверхностных текучих вод, работа подземных вод проявляется больше в химическом разрушении и выщелачивании, чем в механическом размыве. Особенно большой разлагающей и растворяющей силой обладают подземные воды, обогащенные кислородом, углекислотой, различными органическими и неорганическими веществами.

Совокупность геологических явлений, сопровождающихся частичным растворением и размывом водой горных пород с образованием в них крупных ходов и полостей называют карстовыми явлениями, а районы их развития — карстовыми областями. Весьма интенсивно карстовые процессы развиваются в породах карбонатного состава, в таких, как известняки, доломиты, гипсы и ангидриты; при этом выщелачивание их происходит как с поверхности, так и на глубине. В результате размывающей и разлагающей деятельности подземных вод в известняках нередко образуются карстовые колодцы, представляющие собой воронкообразные углубления. Карстовые воронки — это наиболее распространенные формы карста, широко развитые в Архангельской, Вологодской, Тульской, Горьковской областях, в бассейнах рек Ангары, Енисея и в других местах.

В карстовых областях наблюдается исчезновение рек и периодическое исчезновение озер. Например, река Яман-ема в Башкирии на протяжении 40 км течет под землей и лишь в 17 км от ее устья выходит на дневную поверхность. Наиболее характерным отличием подземных водотоков в карстовых областях является подчинение их не только действию силы тяжести, но и закону сообщающихся сосудов. Протекая вдоль трещин в толще известкового массива, вода постепенно расширяет ее до размеров крупных полостей; последние, сливаясь между собой, нередко создают как бы систему главного подземного водотока. Выходя на дневную поверхность такого рода подземные водотоки образуют довольно крупные карстовые родники. В местах их выходов на земную поверхность образуются ниши и гроты, соединенные с горизонтальными и вертикальными ходами, на некоторых участках, резко расширяющиеся до больших полостей, — пещер.

Самой крупной пещерой на Земле является Мамонтова пещера в Соединенных штатах (штат Кентукки). Она состоит из ряда залов и коридоров и имеет длину ходов до 100 км. В Венгрии пещера Агтелик имеет длину 22 км.

В пределах бывш. СССР также имеется много районов, где интенсивно развиваются карстовые пещеры. Крупнейшими из них являются пещеры Чатыр-Дага в Крыму, Барнукова пещера в Горьковской области, Нижнеудинская пещера в Сибири и другие. На Урале и в Крыму наблюдаются ледяные пещеры. Из числа последних особенно знаменитой является Кунгурская пещера в Приуралье, расположенная на правом скалистом борту р. Сылва, вблизи г. Кунтур. Длина ее изученных ходов составляет 5 км; остальные же ходы пещеры завалены. В ней более 100 переходов и гротов; имеются озера, самое большое из которых имеет площадь до 200 м2, глубина озер достигает 6 м. На протяжении всего лета в пещере наблюдается минусовая температура (-2°С).

В лёссах и лессовидных суглинках также наблюдаются карстовые процессы, известные, в отличие от карстовых процессов в известняках, доломитах и гипсах, под названием «глиняного» или «малого» карста. Типичными формами такого типа карста являются воронки, западинки и просадочные террасы вдоль каналов, проложенных в неорошаемых ранее районах.

Изучение карстовых явлений имеет большое практическое значение. Возведение гидротехнических сооружений, строительство железных и шоссейных дорог и т. д. необходимо проводить с учетом закарстованности и интенсивности протекающих на тех или иных участках карстовых процессов. Особенно тщательно необходимо изучать районы закрытого карста, которые обычно бывают слабо выражены в рельефе.

Разрушительная деятельность подземных вод проявляется также в образовании оплывин, оползней по склонам рек, озер и морей. Первые из них представляют собой мелкие смещения, захватывающие только верхнюю, выветрелую часть горных пород на склонах возвышенностей, бортов долин и т. п., которые сползают вследствие чрезмерного их увлажнения. Оползающими породами могут быть суглинки и супеси по глинам и тяжелым суглинкам, пески по глинам и супесям. Нередко подобного рода смещения приводят к гибели травяного покрова, культурных насаждении, а также образованию так называемого пьяного леса и т. д. Поэтому оплывины приносят большой вред сельскому хозяйству.

В отличие от этого, оползни представляют собой смещения более крупных масштабов. Такие явления чаще всего возникают на склонах возвышенностей, по берегам рек, озер и морей, сложенных рыхлыми отложениями, наклоненными в сторону откоса и особенно часто при наличии в их основании водоупорного слоя, обнажающегося в откосе. Поверхность водоупорного слоя вследствие выхода над ними родника несколько понижается из-за растворения и механического выноса мелких частиц подземными водами, поэтому равновесие вышележащей массы горных пород нарушается и она скользит по смоченной поверхности водоупорного ложа. Непосредственным поводом, ускоряющим возникновение оползней, могут служить землетрясения, сильные дожди, увеличивающие вес толщи лежащих над водоупорным слоем горных пород, подмыв склона рекой или морским прибоем, а также инженерная деятельность человека без учета природных условий. От оползней страдают берега Волги в районе гг. Ульяновска и Саратова, Кавказские и Крымские берега Черного моря, многие районы Тянь-Шаня и др.

Основными предупредительными мероприятиями по борьбе с оплывинами и оползнями являются перехват и отведение поверхностных и подземных вод от участков, подверженных этим явлениям, а также технически правильное проведение земляных работ, выполаживание подножия склонов, возведение подпорных стенок в сочетании с умелым дренажем.

Особые формы рельефа развиваются на глинах и лессах. На участках интенсивного выноса подземными водами мелких частиц глин и лесса происходит оседание небольших участков местности, т. е. обрушение вышележащих горных пород в пустоты, образовавшиеся в результате выноса частиц горных пород движущейся водой. Это так называемая суффозия, что означает дословно «подкапывать». В настоящее время различают механическую и химическую суффозию. Под механической суффозией подразумевают разрыхление горных пород и вынос из них мелких частиц током фильтрующейся воды. Механическая суффозия в природе имеет место довольно редко; например, она может возникнуть на склонах при резком понижении уровня воды в реке.

В отличие от этого, при химической суффозии имеет место выщелачивание и вынос из горных пород током фильтрующейся воды воднорастворимых солей гипса, галита и др. Химическая суффозия является одной из составных частей карстовых процессов. В связи с этим необходимо отметить, что образование карстовых каверн наиболее активно протекает в периоды поднятия участков земной коры при наличии глубоко врезанных речных долин, играющих роль дрен. При погружении участков в связи с уменьшением скорости движения подземных вод интенсивность карстообразования снижается.

Созидательная деятельность подземных вод. В процессе соприкосновения с горными породами подземные воды растворяют их и минерализуются. При насыщении минеральными солями они теряют способность к дальнейшему растворению. В случае, если эти воды оказались пересыщенными солями, то часть из них обычно выпадает из раствора; при этом в первую очередь выделяются наиболее труднорастворимые вещества.

Если же подземные воды протекают среди пород карбонатного состава, то при их растворении образуются нестойкие соединения бикарбоната кальция Са(НСО3)2, выпадающие из раствора при его испарении и потере CO2 в виде минерала арагонита. Условия карстовых пещер также способствуют выпадению бикарбоната кальция из просачивающихся в них растворов. По их стенкам образуются натечные корки различной мощности, а посередине — столбообразные натеки, так называемые сталактиты и сталагмиты. Первые из них представляют собой натечные образования типа ледяной сосульки, свисающей с потолка пещеры. В случае, если же подобные образования растут с ее дна, то они называются сталагмитами. Срастаясь, сталактиты и сталагмиты образуют нечто вроде колонны, подпирающей потолок пещеры. Таким путем может произойти заполнение карстовой полости и ее цементация.

Отложение минеральных солей из воды может происходить и при понижении ее температуры. Так, например, горячие минеральные воды, перемещаясь из глубоких недр Земли в верхние холодные слои литосферы, охлаждаются; это приводит к осаждению в трещинах и пустотах горных пород части растворенного в них вещества. Если же процесс отложения солей продолжается в течение длительного промежутка времени, то все поры и пустоты в породе могут быть заполнены минеральным веществом. Таким путем из песков могут образоваться песчаники, а разбитые трещинами горные породы залечиваются с образованием минеральных жил. Так, например, среди отложений горячих подземных вод большое распространение имеют кремнистые туфы (гейзериты), осаждающиеся из насыщенных кремнекислотой вод. В местах выхода на земную поверхность насыщенных углекислотой подземных вод отлагается углекислая известь в виде известкового туфа — травертина. Кроме известковых и кремнистых туфов, источники отлагают большие массы бурого железняка, соединения меди и многие другие минеральные вещества.

С деятельностью подземных вод связаны также проявления грязевых вулканов. Таким образом, движущиеся в земной коре воды переносят разнообразные минеральные соединения из одних участков в другие и тем самым осуществляют миграцию минеральных масс в земной коре.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: