Перенос частиц ветром совершается во взвешенном состоянии или путём перекатывания, в зависимости от скорости ветра и размера частиц. Во взвешенном состоянии переносятся глинистые, пылеватые и тонкопесчаные частицы. Песчаные частицы переносятся в основном перекатыванием по земле, иногда перемещаются на небольшой высоте. При уменьшении скорости ветра и других благоприятных условиях происходит отложение переносимого материала (аккумуляция) — образуются ветровые (эоловые) отложения. Современные эоловые отложения обозначают на картах eolQ4, в большинстве случаев это накопления песка и пыли.
Для строительства большое значение имеет закреплённость песков. По этому признаку песчаные накопления делят на подвижные (дюны, барханы) и закреплённые (грядовые, бугристые) пески.
Геологическая работа ветра - это изменение поверхности земли под влиянием движущихся воздушных масс. Явления, связанные с деятельностью ветра, носят название эоловых процессов. Отложения, образовавшиеся при помощи ветра, называются эоловыми. Эол — бог ветра в древнегреческой мифологии. Ветер производит изменения на поверхности земли. Сила ветра при удалении от поверхности земли возрастает.На вершины гор ветер воздействует значительно больше, чем на их подошвы. Особенно велика геологическая деятельность ветра в областях сухого климата. Для сухого климата характерны резкие суточные изменения температуры, большое испарение, слабое развитие или отсутствие растительного покрова. Работа ветра происходит в местах, где он непосредственно соприкасается с поверхностью горных пород. Наиболее благоприятными районами для геологической работы ветра являются области пустынь, обширные, непокрытые растительностью вершины гор и морские побережья.
Геологическая работа ветра состоит из: 1) дефляции и корразии; 2) переноса материала и 3) аккумуляции
Дефляция. Развевание рыхлых пород или слабосцементированных пород происходит только на обнаженной поверхности земли. Даже слабый растительный покров защищает почву от развевания. Корразия может быть точечная, царапающая (бороздящая) и сверлящая. В результате корразии в породах могут возникать различные формы выдувания: ниши, борозды, царапины и т.д. Аккумуляция. Выделяется два основных генетических типа эоловых отложений - эоловые пески и эоловые лёссы. Эоловые пески хорошо отсортированны, окатанны и имеют матовую поверхность зерен. Эоловый лёсс - это особый генетический тип континентальных отложений, который образуется при накоплении взвешенных пылеватых частиц, выносимых ветром за пределы пустынь.
Вопрос 26. Под текучими водами понимаются все воды поверхностного стока на суше от струй, возникающих при выпадении дождя и таяния снега, до самых крупных рек. Все воды, стекающие по поверхности Земли, производят различного вида работу. Чем больше масса воды и скорость течения, тем сильнее эффект ее деятельности. Поверхностные текучие воды - один из важнейших факторов денудации суши и преобразования лика Земли. Работа текучих вод начинается с плоскостного стока и накопления делювия, эрозии, формирования оврагов и временных горных потоков, образующих конуса выноса, сложенные пролювием.
Накопление делювиальных отложений у подножья склона: 1 и 2 – стадии смыва материала со склона, 3 – коренные породы, точки - делювий.
Аллювий – отложения, формирующиеся водными потоками в речных долинах. Различают аллювий горных и равнинных рек, а по условиям отложения – русловой, пойменный и старичный. Аллювий состоит из ила, песка и более грубого обломочного материала, переносимого рекой от ее верховьев вниз по течению. Отложение аллювия происходит в соответствии с его крупностью: чем крупнее частица, тем раньше она отложится. Во время половодья в нижнем течении рек на пойме формируются мощные толщи аллювиальных отложений. Некоторые из наиболее плодородных земель во всем мире находятся именно на аллювиальных почвах речных пойм.
Вопрос 27. Геологическая работа ледников.
Вода производит огромную геологическую работу не только в жидком, но и в твердом состоянии - в виде льда ледников. Общая площадь, занятая ледниками, составляет около 16 млн. км2, или 11% всей суши.Общий объем льда на Земле равен.примерно 30 млн. км3, из этого количества около 28 млн. км3 льда приходится на одну Антарктиду. Ледники являются мощной силой, производящей снос, перемещение и отложение продуктов разрушения горных пород, а также выпахивание и шлифование ложа, по которому они движутся. В условиях горных ледников продукты разрушения горных вершин и утесов падают на фирн или же ледник в виде глыб и мелкообломочного песчано-глинистого материала. Весь этот материал вместе с материалом, содранным ледником с ложа, уносится вниз, где он откладывается в виде морены. Грубообломочный материал при этом округляется, шлифуется и покрывается царапинками и, таким образом, превращается в валуны. Валуны - обязательные составные части морен.
Движущийся ледник выпахивает поверхность Земли и образует весьма характерные формы рельефа: троговые долины, ниши (кары), ледниковые озерки и некоторые другие. Троговые долины имеют в поперечном сечении форму корыта с крутыми склонами и вогнутым дном. Нитеобразные и циркообразные углубления образуются на склонах горных гребней.
Ледник покровного типа образует в своем ложе котловины и шлифует поверхность скал. После отступления ледника эти котловины заполняются водой и образуются ледниковые озера.
Область формирования ледников приурочена к особой зоне поверхности Земли – хионосфере (греч. – снег), оконтуренной снизу так называемой снеговой линией. Снеговая линия ограничивает области, внутри которых на горизонтальной и незатененной поверхности снег, выпавший за зиму, не успевает растаять за лето. Следовательно, выше снеговой линии в хионосфере происходит накопление снега и льда. Положение снеговой линии связано прежде всего с широтной климатической зональностью. На экваторе она поднимается до абсолютных высот 5 – 6 км, к полюсам спускается до уровня моря. Кроме того уровень ее зависит от местных климатических условий и прежде всего от количества осадков. Так, в Гималаях на южном, влажном склоне она на 700 м ниже, чем на сухом северном. На западе Кавказа имеет высоту 2700 м, на востоке 3800 м, а в горах Центральной Азии, почти на той же широте, поднимается до 5 – 6 км.
Итак, в пределах хионосферы происходит накопление снега. Накапливающийся снег вследствие уплотнения, временного под-таивания и перекристаллизации преобразуется в зернистый фирн, а затем в массивный кристаллический глетчерный лед.
Вопрос 28. _ Гидрогеология - наука о подземных водах.Она изучает их происхождение и формирование, формы залегания, распространение, движение, режим и запасы, их взаимодействие с почвами и горными породами, в том числе и с многолетнемерзлыми, их состояние (жидкое, твердое, парообразное), свойства (физические, химические, бактериологические, радиоактивные) и условия, определяющие мероприятия по использованию подземных вод, их регулированию и удалению.
__ Гидрогеология очень тесно контактирует со многими геологическими дисциплинами (литологией, тектоникой, геоморфологией, минералогией и др.).Вместе с тем это и отрасль гидрологии в широком понимании, поскольку предмет ее исследования - подземная составляющая единой гидросферы Земли. Геология и гидрология - два первоисточника гидрогеологии, на стыке которых она зародилась и развивается вплоть до настоящего времени.Гидрогеология тесно связана с различными отраслями народного хозяйства: водоснабжением, мелиорацией, гидротехническим и промышленным строительством, горным делом и др., которые определяют направление данной научной дисциплины и дают материал для ее развития.
Вопрос 29. Виды воды в грунтах. классификация видов воды в грунтах была предложена Е.М.Сергеевым (1982): Вода в форме пара. Связанная вода: а) прочносвязанная (гигроскопическая вода); б) слабосвязанная вода; в) капиллярная вода; 3. Свободная (гравитационная) вода. 4. Вода в твердом состоянии. 5. Кристаллизационная вода и химически связанная вода. Вода в форме пара содержится в грунте в небольших количествах (не более 0,001% от всей массы грунта). Связанная вода по своему строению и свойствам резко отличается от свободной (гравитационной воды). Она не подчиняется действию сил тяжести и удерживается на поверхности минералов силами молекулярных связей, значительно превышающими силу тяжести. Свободная (гравитационная) вода - это подземная вода, обладающая всеми свойствами обычной жидкой воды. Она не связана с поверхностью минеральных частиц и не удерживается менисковыми силами, а передвигается по порам и трещинам под действием силы тяжести. После встречи на своем пути водоупорного слоя дальнейшее движение свободной воды происходит под влиянием напора (вода грунтового потока). Свободная (гравитационная)вода широко используется для целей питьевого снабжения. Вода в твердом состоянии (лед) может содержаться в грунтах в виде кристалликов, жил, прослоев, линз. Глубина промерзания различна — от долей метра на юге до 3— 4 м на севере при оголенной от снега поверхности и зависит в первую очередь от климата, а также от состава и состояния пород, характера снежного покрова, ориентации и наклона местности, растительного покрова и т. д. Наибольшее промерзание отмечено в рыхлых породах с открытыми порами, в которые легко и глубоко проникает морозный воздух (галечники, гравий, пески). Меньше промерзают глинистые породы. Лед скрепляет минеральные частицы грунта и повышает его прочность. При оттаивании свойства мерзлых грунтов резко изменяются и грунты теряют свою прочность. Кристаллизационная вода и химически связанная (конституционная) вода входят в состав кристаллических решеток различных минералов. Например, гипс – CaSO4 ∙ 2H2O содержит кристаллизационную воду, а лимонит Fe2O3 nH2O – химически связанную воду, для удаления которой необходимо нагреть образец до 200°С.
Вопрос 30. Подземные воды образуются различными способами. Один из основных способов образования подземной воды – просачивание, или инфильтрация, атмосферных осадков и поверхностных вод (озёр, рек, морей и т.д.). По этой теории, просачивающаяся вода доходит до водоупорного слоя и накапливается на нём, насыщая породы пористого и пористо-трещинноватого характера. Таким образом возникают водоносные слои, или горизонты подземных вод. Поверхность грунтовых вод, называется зеркалом грунтовых вод. Расстояние от зеркала грунтовых вод до водоупора называют мощностью водоупорного слоя.
Количество воды, просочившийся в грунт, зависит не только от его физических свойств, но и от количества атмосферных осадков, наклона местности к горизонту, растительного покрова и др.Крутые склоны местности увеличивают поверхностный сток и уменьшают просачивание атмосферных осадков в грунт; пологие, наоборот, увеличивают их просачивание.
Для многих территорий земного шара инфильтрация является основным способом образования подземных вод. Однако имеется и другой путь их образования – за счёт конденсации водяных паров в горных породах. В тёплое время года упругость водяного пара в воздухе больше, чем в почвенном слое и нижележащих горных породах. Поэтому водяные пары атмосферы непрерывно поступают в почву и опускаются до слоя постоянных температур, расположенного на разных глубинах – от одного до нескольких десятков метров от поверхности земли. В этом слое движение паров воздуха прекращается в связи с увеличением упругости водяных паров при повышении температуры в глубине Земли. Вследствие этого возникает встречный поток водяных паров из глубины Земли вверх – к слою постоянных температур. А в зоне постоянных температур в результате столкновения двух потоков водяных паров происходит их конденсация с образованием подземной воды. Такая конденсационная вода имеет большое значение в пустынях, полупустынях и сухих степях. Оба способа образования подземных вод – путём инфильтрации и за счёт конденсации водяных паров атмосферы в породах – главные пути накопления подземных вод. Инфильтрационные и конденсационные воды иногда называются вандозными водами. Эти воды образуются из влаги атмосферы и участвуют в общем круговороте воды в природе.
Вопрос 31.Химический Состав подземных вод зависит от их происхождения, 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. Общую минерализацию подземных вод составляет сумма растворенных в них веществ. Она обычно выражается в г/л или мг/л. В глубинных водах (в погруженных частях структур) в условиях затрудненного водообмена происходят наибольшая концентрация растворенных веществ и значительное увеличение общей минерализации. К настоящему времени опубликовано много классификаций подземных вод по их минерализации и химическому составу. В классификации В. И. Вернадского, О. А. Алексина, А.М.Овчинникова и других выделяются четыре группы подземных вод:
- пресные - с общей минерализацией до 1 г/л;
- солоноватые - от 1 до 10 г/л;
- соленые - от 10 до 50 г/л;
- рассолы - свыше 50 г/л.
Основной химический состав подземных вод определяется содержанием наиболее распространенных трех анионов - НСО3-, S042-, Сl- и трех катионов - Са2+, Mg2+, Na+. Соотношение указанных шести элементов определяет основные свойства подземных вод - щелочность, соленость и жесткость. Соотношение указанных шести элементов определяет основные свойства подземных вод - щелочность, соленость и жесткость. По анионам выделяют три типа воды: 1) гидрокарбонатные; 2) сульфатные; 3) хлоридные и ряд промежуточных - гидрокарбонатно-сульфатные, сульфатно-хлоридные, хлоридно-сульфатные и более сложного состава. По соотношению c катионами они могут быть кальциевыми или магниевыми, или натриевыми, или смешанными кальциево-магниевыми, кальциево-магниево-натриевыми и др. При характеристике гидрохимических типов на первое место ставится преобладающий анион. Так, например, пресные воды в большинстве случаев гидрокарбонатно-кальциевые или гидрокарбонатно-кальциево-магниевые, а солоноватые - могут быть сульфатно-кальциево-магниевыми.
Вопрос 32. АГРЕССИВНОСТЬ ПОДЗЕМНЫХ ВОД- способность подземных вод вызывать и ускорять коррозию материалов вследствие химических и электрохимических воздействий. Способность подземных вод путем химического воздействия разрушать горные породы и различные материалы: бетон, известковые материалы, металлы.
Вопрос 33. КЛАССИФИКАЦИЯ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ПОДЗЕМНЫХ ВОД — группировка подземных вод по преобладающим компонентам хим. состава (или их гр.), соотношению разл. компонентов, наличию каких-либо специфических компонентов газового или ионного состава и т. п.; имеется большое число классификаций. Наиболее распространенными являются классификации Щукарева (1934), Толстихина (1935, 1966), Алехина (1948),Сулина (1948), Александрова (1932).По химическому составу растворенных солей подземные воды делятся на гидрокарбонатные, сульфатные, хлоридные и сложного состава (сульфатные гидрокарбонатные, хлоридные гидрокарбонатные и т.д.).
Вопрос 34. К подземным водам относятся все воды, находящиеся в почвах и горных породах ниже поверхности Земли. Они являются частью водной оболочки Земли – гидросферы, очень тесным образом связаны с поверхностными водами (реки, озёра, моря, океаны) и водами атмосферы. Вследствие такой взаимосвязи подземные воды участвуют в общем круговороте воды в природе. По условиям залегания и гидравлическим признакам подземные воды верхней зоны земной коры подразделяются на:
1.безнапорные (со свободной поверхностью), 2.напорные, или артезианские.1.Безнапорные воды подразделяются на три типа: а) верховодка, б) грунтовые воды, в) межпластовые воды. горных пород и располагающихся на больших пространствах и глубинах вне сферы воздействия местных дрен.
Вопрос 35. Верховодкой называются подземные воды, залегающие вблизи поверхности земли и отличающиеся непостоянством распространения. Обычно верховодка приурочена к линзам водоупорных или слабо проницаемых горных пород, перекрываемых водопроницаемыми толщами.
Верховодка занимает ограниченные территории, это явление – временное, и происходит оно в период достаточного увлажнения; в засушливое время гола верховодка исчезает. Верховодка относится к первому от поверхности земли водоупорному пласту. В тех случаях, когда водоупорный пласт залегает вблизи поверхности или выходит на поверхность, в дождливые сезоны развивается заболачивание.
К верховодке нередко относят почвенные воды, или воды почвенного слоя. Почвенные воды представлены почти связанной водой. Капельно-жидкая вода в почвах присутствует только в период избыточного увлажнения.
Вопрос 36. Грунтовые воды. Грунтовыми называются воды, залегающие на первом водоупорном горизонте ниже верховодки. Обычно они относятся к водонепроницаемому пласту и характеризуются более или менее постоянным притоком воды. Грунтовые воды могут накапливаться как в рыхлых пористых породах, так и в твёрдых трещиноватых коллекторах. Уровень грунтовых вод представляет собой неровную поверхность, повторяющую, как правило, неровности рельефа в сглаженной форме: на возвышенностях он ниже, в пониженных местах – выше.
Грунтовые воды перемещаются в сторону понижения рельефа. Уровень грунтовых вод подвержен постоянным колебаниям - на него влияют различные факторы: количество и качество выпадающих осадков, климат, рельеф, наличие растительного покрова, хозяйственная деятельность человека и многое другое.
Грунтовые воды, накапливающиеся в аллювиальных отложениях – один из источников водоснабжения. Они используются как питьевая вода, для полива. Выходы подземных вод на поверхность называются родниками, или ключами.
Вопрос 37. Напорные, или артезианские воды. Напорными называют такие воды, которые находятся в водоносном слое, заключенном между водоупорными слоями, и испытывают гидростатическое давление, обусловленное разностью уровней в месте питания и выхода воды на поверхность. Область питания у артезианских вод обычно лежит выше области стока воды и выше выхода напорных вод на поверхность Земли. Если в центре такой чаши заложить артезианскую скважину, то вода из нее будет вытекать в виде фонтана по закону сообщающихся сосудов.
Размеры артезианских бассейнов бывают весьма значительными – до сотен и даже тысячи километров. Области питания таких бассейнов зачастую значительно удалены от мест извлечения воды. Так, воду, выпавшую в виде осадков на территории Германии и Польши, получают в артезианских скважинах, пробуренных в Москве; в некоторых оазисах Сахары получают воду, выпавшую в виде осадков над Европой.
Артезианские воды характеризуются постоянством воды и хорошим качеством, что немаловажно для её практического использования.
По происхождению выделяется несколько типов подземных вод.
Инфильтрационные воды образуются благодаря просачиванию с поверхности Земли дождевых, талых и речных вод. По составу они преимущественно гидрокарбонатно-кальциевые и магниевые. При выщелачивании гипсоносных пород формируются сульфатно-кальциевые, а при растворении соленосных — хлоридно-натриевые воды.
Конденсационные подземные воды образуются в результате конденсации водяных паров в порах или трещинах пород.
Седиментационные воды формируются в процессе геологического осадкообразования и обычно представляют собой измененные захороненные воды морского происхождения — хлоридно-натриевые, хлоридно-кальциево-натриевые и др. К ним же относятся погребённые рассолы солеродных бассейнов, а также ультрапресные воды песчаных линз в моренных отложениях.
Воды, образующиеся из магмы при её кристаллизации и вулканическом метаморфизме горных пород, называются магматогенными, или ювенильными
Вопрос 38. Водоносный горизонт или аквифер— осадочная горная порода, представленная одним или несколькими переслаивающимися подземными слоями горных пород с различной степенью водопроницаемости. Из подземной прослойки водонапорной проницаемой горной породы или неконсолидированных материалов (гравий, песок, ил, глина) могут быть извлечены подземные воды с помощью скважины.
Слои частично состоят из рыхлых материалов: гравия, доломита, ила, известняка, мергеля или песка. Трещины или пустоты между слоями заполнены подземными водами. Горизонт ограничен либо двумя водоупорными пластами (обычно глиной), либо водоупорным пластом и зоной аэрации.
Вопрос 39. Закон Дарси (Анри Дарси, 1856) — закон фильтрации жидкостей и газов в пористой среде. Получен экспериментально. Выражает зависимость скорости фильтрации флюида от градиента напора:
где: — скорость фильтрации, K — коэффициент фильтрации, — градиент напора
Вопрос 42. Несмотря на то что преобладающим для подземных вод является ламинарное движение, характеризующееся законом Дарси, имеются случаи отклонения движения подземных вод от этого закона. Границы применимости закона Дарси определяются верхним и нижним пределами.
Верхний предел имеет место при некоторой так называемой критической скорости, величина которой зависит как от свойств горных пород
(пористости), так и от свойств жидкости (вязкости и плотности).По Г. Н. Каменскому, критическая скорость фильтрации для подземных
вод составляет 400 м/сут.
Нижний предел применимости закона Дарси наблюдается при очень
малых скоростях фильтрации (в глинистых горных породах) и очень ма-
лых напорных градиентах (в крупнообломочных горных породах).
Вопрос 43. ЗАПАСЫПОДЗЕМНЫХ ВОД — количество гравитационной воды, которое находится в порах, пустотах и трещинах водоносных г. п. Различают: З. п. в. геол., вековые, общие, статические, динамические, эксплуатационные, возобновляемые, невозобновляемые, упругие, регулировочные, активные и др.
З. п. в. характеризуют в объёмных единицах общее кол-во воды в водоносном пласте, упругие запасы - кол-во воды, высвобождающееся при вскрытии водоносного пласта и снижении пластового давления в нём при откачке или самоизливе за счёт объёмного расширения воды и уменьшения порового пространства самого пласта.
B практике гидрогеол. исследований обычно производят оценку естеств. и эксплуатац. ресурсов подземных вод. Eстеств. ресурсы (или динамич. запасы) характеризуют величину питания подземных вод за счёт инфильтрации атм. осадков, поглощения речного стока и перетекания из др. водоносных горизонтов, суммарно выраженную величиной расхода потока или толщиной слоя воды, поступающего в подземные воды. Cp.-многолетняя величина питания подземных вод, за вычетом испарения, равна величине подземного стока, поэтому при региональных оценках естеств. ресурсы подземных вод часто выражаются cp.-годовыми и миним. значениями модулей подземного стока.