Геология как наука .Связь геологии с пограничными науками.

Термодинамические условия Земли-плотность, давление, температура, ускорение силы тяжести, магнетизм, тепловой режим, химический состав.

Давление. Расчеты давления на различных глубинах Земли в соответствии с указанными плотностями выражаются следующими значениями (см. рис. 1.6 и табл. 1.2). Ускорение силы тяжести. В ряде пунктов поверхности Земли геофизическим гравиметрическим методом выполнены измерения абсолютной величины силы тяжести с помощью гравиметров. Эти исследования позволяют выявить гравиметрические аномалии - области значительного увеличения или уменьшения силы тяжести. Увеличение силы тяжести обычно связано с присутствием более плотного вещества, уменьшение указывает на меньшую плотность. Что касается ускорения силы тяжести, то его величина различна. На поверхности оно в среднем составляет 982 см/с² (при 983 см/с² - на полюсе и 978 см/с²- на экваторе), с глубиной сначала увеличивается, затем быстро падает. По данным В. А. Магницкого, максимальное значение ускорения силы тяжести достигает в основании нижней мантии у границы с внешним ядром 1037 см/с². В пределах ядра Земли ускорение силы тяжести начинает значительно уменьшаться, доходя до 452 см/с² в промежуточном слое F, до 126 см/с² на глубине 6000 км и в центре до 0. Магнетизм. Земля действует как гигантский магнит с силовым полем вокруг. Сведения о распределении магнитного поля Земли на ее поверхности и околоземном пространстве дают наземные, морские и аэромагнитные съемки, а также измерения, производимые на низколетящих искусственных спутниках Земли.Геомагнитное поле дипольное, магнитные полюсы Земли не совпадают с географическими, т.е. истинными - северным и южным. Между магнитным и географическим полюсами образуется некоторый угол (около 11, 5^o), называемый магнитным склонением. Различают также магнитное наклонение, определяемое как угол между магнитными силовыми линиями и горизонтальной плоскостью. Происхождение постоянного магнитного поля Земли связывают с действием сложной системы электрических токов, возникающих при вращении Земли и сопровождающих турбулентную конвекцию (перемещение) в жидком внешнем ядре. Таким образом, Земля работает как динамомашина, в которой механическая энергия этой конвекционной системы генерирует электрические токи и связанный с ними магнетизм.

Тепловой режим Земли определяется излучением Солнца и теплом, выделяемым внутриземными источниками. Самое большое количество энергии Земля получает от Солнца, но значительная часть ее отражается обратно в мировое пространство. Количество получаемого и отраженного Землей солнечного тепла неодинаково для различных широт. Среднегодовая температура отдельных пунктов в каждом полушарии уменьшается от экватора к полюсам. Ниже поверхности Земли влияние солнечного тепла резко снижается, в результате чего на небольшой глубине располагается пояс постоянной температуры, равной среднегодовой температуре данной местности. Глубина расположения пояса постоянных температур в различных районах колеблется от первых метров до 20-30 м.Ниже пояса постоянных температур важное значение приобретает внутренняя тепловая энергия Земли. Давно установлено, что в шахтах, рудниках, буровых скважинах происходит постоянное увеличение температуры с глубиной, связанное с тепловым потоком из внутренних частей Земли. Тепловой поток измеряется в калориях на квадратный сантиметр за секунду - мккал/см^2.с. По многочисленным данным, средняя величина теплового потока принимается равной 1, 4-1, 5 мккал/см^2.с. Однако исследования, проведенные как на континентах, так и в океанах, показали значительную изменчивость теплового потока в различных структурных зонах.По данным Е.А. Любимовой, наименьшие значения теплового потока отмечены в районе древних кристаллических щитов (Балтийском, Украинском, Канадском) и равны в среднем 0, 85 мккал/см^2.с 10% (при колебаниях от 0, 6 до 1, 1). В равнинных платформенных областях тепловой поток находится в интервале 1, 0-1, 2 мккал/см^2.с и только местами на отдельных поднятиях увеличивается до 1, 3-1, 4 мккал/см^2.с. В палеозойских орогенических областях, таких, как Урал, Аппалачи, интенсивность потока поднимается до 1, 5 мккал/см^2.с.Химический состав Химические изменения в земной коре определяются преимущественно геохимической историей главных породообразующих элементов, содержание которых составляет свыше 1%. Вычисления среднего химического состава земной коры проводились многими исследователями как за рубежом (Ф. Кларк, Г. С. Вашингтон, В. М. Гольдшмидт, Ф.Тейлор, В. Мейсон и др.), так и в Советском Союзе (В.И.Вернадский, А. Е. Ферсман, А. П. Виноградов, А. А. Ярошевский и др.) (табл. 2.1).Сопоставляя приведенные данные, видно, что земная кора больше чем на 98% сложена О, Si, Al, Fe, Mg, Ca, Na, К, при этом свыше 80% составляют кислород, кремний и алюминий, в отличие от среднего состава Земли, где содержание их резко уменьшается. Особенно высоко содержание кислорода, поэтому В. М. Гольдшмидт называет земную кору оксисферой, или кислородной оболочкой Земли.

Физические, оптические и механические свойства минералов.

Физические свойства минералов

Строго говоря, свойства описываются не только физические, но и химические.

В мире насчитывается более 3, 5 тысяч минеральных видов. Для того, чтобы отличать их друг от друга используются описания, согласно свойствам.

Особо необходимо выделять диагностические свойства: набор для каждого минерала, позволяющий его однозначно определить.

• Форма нахождения, габитус кристаллов

I. Оптические свойства.

• Цвет, черта
• Блеск
• Прозрачность

II. Механические свойства.

• Твердость
• Излом / Спайность

III. Особые свойства (если есть)

• Название, химическая формула, класс, подкласс.

Наиболее хорошие описания выглядят как абзац связного литературного текста.

I. Оптические свойства.

Цвет.

Описывается цвет минерала в куске. Описание цвета должно состоять более, чем из одного слова и содержать описание как гаммы (зеленый, синий...), так и оттенков (темный, светлый, голубоватый...). Примеры: «свинцово-серый; голубовато-зеленый, болотно-зеленый; ярко-оранжевый»

Кроме этого, используется:

Цвет в порошке (цвет черты)

Используется полоска неглазурованного фарфора («бисквит»). По ней надо провести образцом. Описать цвет получившейся черты. Если образец более твёрдый, чем бисквит, останется царапина, в этом случае в описании указывается: «черты не оставляет»/«черты нет».Цвет черты может быть белым, и на белом фарфоре не заметным.

Блеск.

Блеск:

• Алмазный

(= металлический, для минералов с черным цветом черты). Самый яркий, виден с расстояния в несколько метров

• Стеклянный.

Один из наиболее распространенных. В дополнительном описании не нуждается.

• Жирный

так блестит срез сала или масла. Его иногда называют масляным или маслянистым.

• Восковой
• Матовый

Это, собственно, когда «блеска нет», т.е. свет, попадающий на образец сильно рассеивается.

• Перламутровый, шелковистый и прочие

– это уже экзотика

Блеск

– характеристика отражения света образцом.

Используется описательная характеристика: сопоставление блеска образца с блеском хорошо известных объектов.

Повысить блеск искусственно нельзя, а понизить – легко (поцарапать, заляпать и т.п.). Поэтому при описании минерала необходимо указывать его самый яркий наблюдаемый блеск.

Отсутствовать блеск не может: идеально черное тело – физическая абстракция.

Прозрачность.

Минерал может быть:

• Прозрачный

Свет проходит сквозь образец толщиной в несколько сантиметров практически без потерь; через тонкие образцы «можно газету читать».

• Полупрозрачный

Свет проходит сквозь образец толщиной до сантиметра, но сильно рассеивается.

• Просвечивающий в тонком сколе

Свет проходит сквозь сколы образца толщиной до миллиметра. Если смотреть на просвет, видна тонкая «кайма».

• Непрозрачный

то есть совсем...: ) Даже в шлифах. Как правило, это рудные минералы (сульфиды, оксиды железа и т.п.)

Прозрачность

– характеристика прохождения света сквозь образец.Используется описательная характеристика: четырехступенчатая градация. Повысить прозрачность искусственно очень сложно, а понизить – легко (поцарапать, заляпать и т.п.). Поэтому при описании минерала необходимо указывать его самую лучшую прозрачность.При прочих равных условиях более мелкозернистые агрегаты выглядят менее прозрачными.

II. Механические свойства

Твердость

Шкала Мооса
Твер дость	Название	Формула	Аналоги и замены
	Тальк	Mg3[Si4O10](OH)2	(мягкий карандаш, марки М, 2М)
	Гипс	CaSO4·2H2O	(около 2, 5 – человеческий ноготь)
	Кальцит	CaCO3	(медь – кусок проволоки или монета)
	Флюорит	CaF2
	Апатит	Ca5[PO4]3(OH, Cl, F)	(5 – стекло, 5, 5 – сталь: нож, проволока, гвоздь... )
	Полевые шпаты	K[AlSi3O8]
	Кварц	SiO2	(Напильник [Бондарь, 1999])
	Топаз	Al2SiO4(OH, F)2
	Корунд	Al2O3	(наждак – одна из разновидностей корунда)
	Алмаз	C

Твердость

– сопротивление, оказываемое кристаллом царапающему, сверлящему, шлифующему или давящему предмету. [ГеоВикипедия]

Испытываемый материал либо царапает эталон и его твёрдость выше, либо царапается эталоном и его твёрдость ниже эталона. Для определения относительной твёрдости минералов используется Шкала Мооса. Используется относительная характеристика: десятиступенчатая градация, от самого мягкого минерала до самого твердого (в известной части Вселенной, по крайней мере). Большинство минералов широко распространены, и нет необходимости таскать с собой всю шкалу. Для большинства эталонов подобраны аналоги (приведены в скобках).Если образец имеет твердость между двумя эталонами, ему сопоставляется дробная твердость. (например, образец царапается кварцем, но сам царапает полевой шпат: его твердость будет составлять 6, 5)Материалы частично из ГеоВикипедии. Подробнее в ГеоВики

Излом

Излом

– сколы минерала вдоль произвольных направлений.

• Ровный или ступенчатый Характерны для минералов со спайностью (см.далее).
• Раковистый По форме похож на створку раковины. характерен для аморфных и подобных им агрегатов (опал, стекло, кварц).
• Занозистый характерен для минералов с игольчатым строением [Бондарь, 1999]
• Землистый Характерен для глинистых минералов
• Зернистый по виду похож на наждачную бумагу или кусок сахара.
• Неровный

Спайность

Спайность

– способность кристаллов минерала раскалываться вдоль определенных направлений.

Используется двойная характеристика: пятиступенчатая градация по степени совершенства и указание количества направлений.

По количеству направлений:

• В одном направлении (слюды и т.д.)
• В двух направлениях (и тогда следует указать угол между плоскостями спайности)
• В трех, четырех или шести направлениях (и тогда следует указать фигуру – простую форму, которую ограничивают эти направления. Пример: галит: спайность совершенная, в 3 направлениях по граням куба)

По степени совершенства

• Весьма совершенная идеально ровные сколы, зачастую расколоть кристалл можно просто руками (например, слюды).
• Совершенная видны закономерные довольно ровные сколы, раскалывать образец приходится молотком...
• Средняя различима слабо, требуется навык, а лучше – шлиф и микроскоп: )
• Несовершенная видна только под микроскопом
• Весьма несовершенная аналог выражения «спайности нет». Ведь если долго и упорно колоть один и тот же кристалл, одинаковые направления сколов возникнут, как гласит теория вероятности.: )

9.Классификация минералов.Общепринятая в настоящее время кристаллохимическая классификация минералов подразделяет все минералы на классы и выглядит она следующим образом:

I. Раздел Самородные элементы и интерметаллические соединения

II. Раздел Сульфиды, сульфосоли и им подобные соединения

• 1. класс Сульфиды и им подобные соединения
• 2. класс Сульфосоли

III. Раздел Галоидные соединения (Галогениды)

• 1. класс Фториды
• 2. класс Хлориды, бромиды и иодиды

IV. Раздел Окислы (оксиды)

• 1. класс Простые и сложные окислы
• 2. класс Гидроокислы или окислы, содержащие гидроксил

V. Раздел Кислородные соли (оксисоли)

• 1. класс Нитраты
• 2. класс Карбонаты
• 3. класс Сульфаты
• 4. класс Хроматы
• 5. Класс Вольфраматы и молибдаты
• 6. Класс Фосфаты, арсенаты и ванадаты
• 7. Класс Бораты
• 8. Класс Силикаты
• А. Островные силикаты.
• Б. Цепочечные силикаты.
• В. Ленточные силикаты.
• Г. Слоистые силикаты.
• Д. Каркасные силикаты.

VI. Раздел Органические соединения

Представленная выше классификация не может считаться исчерпывающей, так как в ней минерал рассматривается только как минеральный вид. Минеральный вид — совокупность минералов данного химического состава с данной кристаллической структурой.Изучением минералов как видов занимается филогения минералов — раздел генетической минералогии, посвящённый исследованию процессов генезиса минеральных видов и образования парагенезисов: физико-химические условия возникновения видов и парагенезисов, причины кристаллизации, термобарогеохимия, изоморфизм, типоморфизм, типохимизм и т. п.(Д. П. Григорьев, 1955).Вместе с тем минеральнй вид как таковой — в известном смысле абстракция, ведь в природе минералы находятся в виде физических тел — минеральных индивидов, агрегатов, рудных тел и т.д. Таким образом, кристаллохимическая характеристика минерала должна быть дополнена характеристикой морфологической, характеризующей формы его нахождения как физические тела. Изучением минералов как изменчивых во времени физических тел занимается онтогения минералов — раздел генетической минералогии, посвященный изучению генезиса минеральных индивидов и агрегатов, их возникновению, изменению и исчезновению.

Класс самородных элементов.

Классы самородных элементов и сульфидов. Минералы этих классов не относятся к породообразующим, но многие из них являются ценными полезными ископаемыми.Из наиболее распространенных минералов первого класса можно назвать серу S, возникающую в процессе возгонки паров при вулканических извержениях, а также в поверхностных условиях при химических изменениях минералов классов сульфидов и сульфатов и биогенным путем. Используется в химической промышленности для получения серной кислоты, в сельском хозяйстве и в ряде других отраслей.Графит С связан преимущественно с процессами метаморфизма. Широко применяется в металлургии, для производства электродов и др. К этому же классу относятся такие ценные минералы, как алмаз, золото, платина и др.

Класс сульфидов.

К классу сульфидов принадлежат многочисленные минералы - руды металлов.Галенит, или свинцовый блеск PbS, - встречается в виде кристаллических агрегатов, реже - отдельных кристаллов и их сростков. Сингония кубическая. Цвет свинцово-серый; черта серовато-черная, блестящая; блеск металлический; непрозрачный; спайность совершенная в трех взаимно перпендикулярных направлениях, т.е. параллельно граням куба; твердость 2, 5; плотность 7, 5.Сфалерит, или цинковая обманка ZnS, - встречается в виде кристаллических агрегатов, реже сростков кристаллов кубической сингонии. Цвет бурый, редко бесцветный, примесями железа бывает окрашен в черный; черта желтая, бурая; блеск алмазный, металловидный; просвечивает; спайность совершенная в шести направлениях параллельно граням ромбического додекаэдра; твердость 3, 5-4; плотность около 4.Месторождения галенита и сфалерита, руд свинца и цинка в СССР многочисленны, например, на Северном Кавказе, в Средней Азии, Забайкалье.Одним из наиболее распространенных минералов класса сульфидов является пирит FeS₂. Образует агрегаты разной зернистости, часто встречаются вкрапленные в породы кубические кристаллы, несущие на гранях штриховку. Цвет золотисто-желтый; черта черная, зеленовато-черная; блеск металлический; излом неровный; спайность весьма несовершенная; твердость 6-6, 5; плотность около 5. Используется для изготовления серной кислоты.Происхождение минералов класса сульфидов связано главным образом с горячеводными растворами (гидротермальными). Они часто встречаются в кварцевых жилах вместе со многими минералами класса самородных элементов.

Класс галоидных соединений.

Класс галоидных соединений. К нему относятся минералы, представляющие соли фтористо-, бромисто-, хлористо-, йодистоводородных кислот. Наиболее распространенными минералами этого класса являются хлориды, образующиеся главным образом при испарении вод поверхностных бассейнов. Известны выделения хлоридов и из вулканических газов.

Галит NaCI - образует плотные кристаллические агрегаты, реже кристаллы кубической формы. Чистый галит бесцветный или белый, чаще окрашен в различные светлые цвета; блеск стеклянный; прозрачный или просвечивает; спайность совершенная в трех взаимно перпендикулярных направлениях, т.е. параллельно граням куба; твердость 2; плотность около 2. Гигроскопичен, соленый на вкус. Используется в пищевой промышленности, в химической для получения хлора, натрия и их производных. Основные месторождения СССР находятся на Украине, на Урале, в Донбассе и во многих других местах.Сильвин КСl - близок по происхождению и по физическим свойствам к галиту, с которым часто образует единые агрегаты. Отличительный признак - горько-соленый вкус. Применяется в основном как сырье для калийных удобрений, в химической промышленности.Фториды связаны преимущественно с гидротермальными, а также с магматическими и пневматолитовыми процессами (греч. " пневма" - дух, газ). В экзогенных условиях образуются редко. К ним относится флюорит, или плавиковый шпат - CaF₂, встречающийся в виде зернистых скоплений, отдельных кристаллов и их сростков. Сингония кубическая. Цвет разнообразный, часто меняющийся в одном кристалле от бесцветного к желтому, зеленому, голубому, фиолетовому; блеск стеклянный; спайность совершенная в четырех направлениях параллельно граням октаэдра; твердость 4; плотность 3, 18. Используется в металлургической, химической, керамической промышленности, прозрачные разновидности- в оптике. Основные месторождения СССР в Забайкалье и в Средней Азии.

Класс сульфатов.

Минералы класса сульфатов осаждаются в поверхностных водоемах, образуются при окислении сульфидов и серы в зонах выветривания, реже связаны с вулканической деятельностью.Ангидрит Ca[SO₄]-образует плотные мелкокристаллические скопления. Сингония ромбическая. Цвет белый, часто с голубым или серым оттенком; блеск стеклянный, перламутровый; прозрачен, чаще просвечивает; спайность совершенная в одном направлении и средняя в двух, расположенных под углом 90^o; твердость 3, 5; плотность 3, 0. Используется для производства цемента, для поделок. В СССР следует отметить месторождения на Украине.Наиболее распространенным минералом класса сульфатов является гипс Ca[SO₄]^.2H₂O, встречающийся в виде мелкокристаллических и землистых агрегатов, отдельных кристаллов и их сростков. Сингония моноклинная. Обычно белый, бывает окрашен в светлые тона; блеск стеклянный, перламутровый, шелковистый; прозрачный или просвечивает; спайность в одном направлении весьма совершенная, в другом средняя; твердость 2; плотность 2, 3. Используется в строительстве, в химической промышленности, медицине и др. Месторождения многочисленны, например Урал, Северный Кавказ.

Класс фосфатов.

Класс фосфатов. Наиболее распространенным минералом является апатит Са₅[РO₄]₃(F, ОН, Cl) (содержание фтора, хлора и гидроксильной группы колеблется). Встречается в виде кристаллических агрегатов и отдельных кристаллов гексагональной сингонии. Цвет бесцветный, чаще бледно-зеленый и зеленовато-голубой; блеск на гранях стеклянный, на изломе жирный; излом неровный; спайность несовершенная; твердость 5; плотность 3, 2. Происхождение магматическое. Широко используется для производства удобрения и в химической промышленности. Крупные месторождения СССР в Хибинах, в Прибайкалье.В поверхностных условиях возникает скрытокристаллический минерал того же состава - фосфорит. Образует землистые агрегаты, конкреции, псевдоморфозы по органическим остаткам. Цвет серый до темно-бурого; при трении выделяет специфический запах. Обычно содержит примесь песчаных и глинистых частиц, представляя собой уже породу. Образуется в бассейнах в результате жизнедеятельности и последующей переработки организмов. Используется, как и апатит, для производства удобрений и в химической промышленности. Месторождения СССР многочисленны в европейской части, в Казахстане и др.

Типы экзогенных процессов.

Типы экзогенных процессов Процессы, происходящие в литосфере под воздействием природных факторов и инженерной деятельности людей, называют геодинамическими процессами. По характеру сил, порождающих геодинамический процесс, все процессы делят на эндогенные и экзогенные. Первые непосредственно связаны с внутренними силами земли. Вторые обусловлены воздействиями внешних факторов, действующих либо на поверхности литосферы, либо в её в верхних слоях.В конечном итоге может быть прослежена связь между эндогенными и экзогенными процессами, хотя они рассматриваются обычно самостоятельно. И те и другие геодинамические процессы могут быть опасными. Однако в настоящей работе рассматриваются в основном экзогенные процессы, распространенные наиболее широко, с которыми инженерам-дорожникам приходится иметь дело постоянно на горных дорогах.В соответствии с современными представлениями экзогенные геологические процессы являются результатом воздействия большого количества факторов, причем сложная система, именуемая " экзогенными геологическими процессами", может быть подразделена на классы (по основному действующему фактору, порождающему процесс), подклассы (по механизму процесса) и типы (по внешней картине процесса). Не считая приведенную классификацию безупречной, можно тем не менее отметить, что практически все классы экзогенных процессов можно найти на горных дорогах в различных условиях. При этом, среди типов экзогенных процессов целый ряд является, почти всегда, непременным атрибутом территорий с горным рельефом.Это - оползни, лавины, сели, осыпи, склоновый смыв, эрозия. Эти процессы принято называть склоновыми процессами. Степень их развития, естественно, в большой степени зависит от конкретных геологических, геоморфологических, гидрогеологических, гидрологических и климатических условий, но наличие горной местности всегда требует оценки возможности, наличия и степени развитости этих процессов с учетом перспективы строительства дороги и её последующей эксплуатации.

Грунтовые воды и их режим.

Под грунтовыми водами понимают свободные (гравитационные) воды первого от поверхности Земли стабильного водоносного горизонта, заключенного в рыхлых отложениях или верхней трещиноватой части коренных пород, залегающего на первом от поверхности, выдержанном по площади водоупорном слое. Область их питания совпадает с областью распространения водопроницаемых пород. Верхняя граница зоны насыщения называется уровнем или зеркалом грунтовых вод. Порода, насыщенная водой, называется водоносным горизонтом, мощность которого определяется расстоянием по вертикали от зеркала грунтовых вод до водоупора. Она изменяется в пространстве и во времени. Питание грунтовых вод происходит за счет инфильтрации атмосферных осадков, местами за счет инфильтрации вод рек и других поверхностных водоемов.По гидравлическим свойствам грунтовые воды безнапорные со свободной поверхностью. Уровень воды в буровых скважинах и колодцах, вскрывающих грунтовые воды, устанавливается на высоте, соответствующей верхней границе их свободной поверхности. Выше уровня грунтовых вод располагается капиллярная кайма.Движение грунтовых вод подчиняется силе тяжести и осуществляется в виде потоков по сообщающимся порам или трещинам. Зеркало грунтовых вод до известной степени повторяет рельеф поверхности, и грунтовые потоки движутся от повышенных участков (начиная от водораздела грунтовых вод) к пониженным участкам (оврагам, рекам, озерам, морям), где происходит их разгрузка в виде нисходящих источников (родников) или скрытым субаквальным рассредоточенным способом (например, под водами русел рек, дном озер и морей). Такие области называются областями разгрузки или дренирования (франц. " дренаж" - сток). Грунтовый поток, направленный к местам разгрузки, образует криволинейную поверхность, называемую депрессионной. Течение грунтовой воды называется фильтрацией. Она зависит от наклона зеркала грунтовых вод или от гидравлического (напорного) градиента, а также от водопроницаемости горных пород.Движение грунтовых вод через относительно мелкие поры и неширокие трещины происходит в виде отдельных струек и называется ламинарным (параллельно-струйчатым) и только в галечниках, сильно трещиноватых и закарстованных породах приобретает местами турбулентный характер. Скорость движения воды V, по линейному закону А. Дарси, пропорциональна коэффициенту проницаемости (коэффициенту фильтрации) К и гидравлическому градиенту J: V=KJ, где J=h (разница высот) /е (пройденное расстояние).Скорость движения воды в песках от 0, 5 до 1-5 м/сут, в галечниках значительно увеличивается. Особенно большая скорость потока грунтовых вод местами наблюдается в крупных подземных карстовых каналах и пещерах. Расход грунтовых вод (Q) прямо пропорционален гидравлическому градиенту (J) и площади поперечного сечения (F): Q = KJF, или Q=VF.Режим грунтовых вод. Зеркало грунтовых вод, количество и качество их изменяются во времени. Это тесно связано с меняющимся количеством инфильтрующихся атмосферных осадков. В многоводные годы при большом количестве атмосферных осадков (включая и снеговой покров) уровень грунтовых вод повышается, а в маловодные годы понижается. При таких колебаниях некоторые слои пород то заполняются водой, то осушаются. В результате периодически появляется зона переменного насыщения, находящаяся над зоной постоянного насыщения. Вместе с колебанием уровня грунтовых вод изменяется дебит (франц. " дебит" - расход) источников, а иногда и химический состав.В режиме грунтовых вод определенное значение имеет также их взаимодействие с поверхностными водотоками и другими водоемами. Направленность процессов взаимодействия во всех случаях определяется соотношением уровней подземных и поверхностных вод, что связано с рядом факторов, среди которых важнейшее значение имеют климатические условия. В районах с влажным и умеренным климатом реки, как правило, дренируют подземные воды, уровень которых имеет наклон к реке, но во время половодья и паводков происходит отток воды из реки и повышение уровня грунтовых вод.В этом случае реки выступают в качестве временного дополнительного источника питания подземных вод, в результате происходит сокращение или полное прекращение разгрузки грунтовых вод в бортах долины реки. После спада паводка уровень грунтовых вод, стремясь к равновесию, постепенно снижается и приобретает свой обычный уклон к реке. В районах с аридным климатом, где количество атмосферных осадков очень мало, уровень грунтовых вод нередко понижается от реки. В этих условиях происходит инфильтрация воды из рек, пополняющая подземные воды. Такая инфильтрация имеет место из рек Амударьи и Сырдарьи при пересечении ими степных районов. В аридных областях могут формироваться линзы пресных вод под такырами и вблизи каналов.При изучении режима грунтовых вод важно знать: 1) высотное положение их уровня и уменьшение его во времени и по площади; 2) дебит источников; 3) количество выпадающих атмосферных осадков; 4) изменение уровня воды в поверхностных водоемах и реках, с которыми связаны грунтовые воды. Изучение этих вопросов и систематические замеры уровня грунтовой воды в колодцах и специальных буровых скважинах производятся на многочисленных режимных гидрогеологических станциях. По результатам этих замеров, соответствующих определенному времени, строятся карты гидроизогипс (греч. " изос" - равный, " гипсос" - высота), на которых отражаются линии, соединяющие точки с одинаковыми абсолютными отметками уровня грунтовых вод. По карте гидроизогипс можно определить направление грунтового потока, глубину и характер залегания уровня грунтовых вод и зависимость его уклона от водопроницаемости отложений и мощности водоносного горизонта. Изучение режима грунтовых вод имеет большое значение при решении ряда важнейших народнохозяйственных задач. К ним относятся питьевое и промышленное водоснабжение, мелиорация земель, строительство гидростанций и других крупных промышленных сооружений. Во всех случаях необходим точный прогноз возможных изменений режима грунтовых вод во времени и по площади. Межпластовые ненапорные воды. Эти безнапорные воды располагаются в водопроницаемых породах, которые сверху и снизу ограничены водонепроницаемыми пластами. Обычно они встречаются на приподнятых междуречных массивах в условиях расчлененного рельефа (местной гидрографической сети) и выходят в виде нисходящих источников в береговых склонах оврагов, рек и других поверхностных водоемов.

Образование осадков в океанах и морях и их генетические типы.

Наиболее важным процессом в пределах Мирового океана является аккумуляция донных осадков. Этот сложный процесс называют седиментацией или седиментогенезом. Изучение современных осадков, закономерностей их распространения в различных зонах Мирового океана позволяет восстанавливать палеогеографическую обстановку геологического прошлого. Известно, что в ходе геологической истории поверхность континентов неоднократно покрывалась водами морей и океанов. В них протекали интенсивные процессы аккумуляции осадков, затем преобразованных в осадочные горные породы, покрывающие около 75% поверхностной части материков.

Процесс осадкообразования в океанах начинается с подготовки осадочного материала на материках, являющихся областями преимущественной денудации (сноса). Такая подготовка осуществляется в результате выветривания, деятельности рек, ледников, ветра. Вторым этапом является перенос материала, частичное отложение на путях переноса и поставка основной массы в океаны и моря.

Баланс осадочного материала	млд.т/год
Твердый сток рек	18, 53
Сток растворенных веществ	3, 2
Ледниковый сток	1, 5
Эоловый привнос	около 1, 6
Абразия берегов и дна	около 0, 5
Итого около	около 25, 33

По данным А. П. Лисицына, наибольшая поставка осадочного материала осуществляется речным стоком. При этом около 7 млрд. т/год поставляется реками преимущественно тропических областей: Ганг, Брахмапутра, Хуанхэ, Янцзы, Миссисипи и др. Приблизительно в равных количествах поступает в океаны и моря ледниковый и эоловый материал.Кроме указанных экзогенных факторов, привноса в океаны и моря различных веществ большое значение в осадкообразовании имеет поступление вулканогенного пирокластического материала, особенно пеплового, разносимого на обширные пространства. Как было сказано, расположение действующих вулканов тесно связано с тектонически-активными зонами земной коры. Наибольшее количество их сосредоточено в обрамлении океанов и в срединно-океанских хребтах. Для многих вулканов островных дуг характерны высокая эксплозивность и выброс пирокластического материала до десятков километров в высоту, что сопровождается тропосферным и стратосферным переносом вулканического пепла. Количественная оценка поступления вулканогенного осадочного материала затруднена и разными авторами указываются величины 1, 8-2 млрд. т/год. Важную роль в осадконакоплении играют биогенные процессы, развитие различных организмов, которые строят свои панцири и скелетные части из растворенных солей, поступающих с суши, главным образом из СаСОз и Si0₂. Биогенный вклад в баланс осадочного материала в океанах в первом приближении оценивается в 1, 7-1, 80 млрд. т/год. В Мировой океан поступает и космогенный материал, величина которого ориентировочно оценивается в 0, 01-0, 08 млрд. т/год. Таким образом, суммарный баланс осадочного материала в Мировом океане составляет около 29-30 млрд. т/год.

Типы эндогенных процессов.

Эндогенными (внутренними) процессами называются такие геологические процессы, происхождение которых связано с глубокими недрами Земли. Вещество земного шара развивается во всех своих частях, в том числе и в глубинных. В недрах Земли под внешними ее оболочками происходят сложные физико-механические и физико - химические преобразования вещества, в результате которых возникают мощные силы, воздействующие на земную кору и коренным образом преобразующие последнюю. Вот эти-то преобразующие процессы и называются эндогенными процессами.Наиболее отчетливо эндогенные процессы выражаются в явлениях вулканизма, под которыми понимаются процессы, связанные с перемещением магмы как в верхние слои земной коры, так и на ее поверхность.

Геология как наука.Связь геологии с пограничными науками.

12345678910Следующая ⇒

Поделиться: