Гидрогеология горных пород
В гидрогеологическом отношении горные породы подразделяются на водопроницаемые и водонепроницаемые, на рыхлые и скальные.
К рыхлым относятся раздельнозернистые породы, сложенные частицами, между которыми отсутствуют структурные связи (гравий, песок разной крупности), и глинистые породы с агрегатной структурой, мельчайшие частицы которых образуют более крупные и сложные агрегаты, связанные между собой.
К скальным относятся изверженные, метаморфические и сцементированные осадочные породы (известняки, песчаники, глинистые сланцы ), имеющие жесткие связи между частицами.
Физические и водные свойства рыхлых и скальных пород зависят от их литологического и состава, пористости, трещиноватости и структуры.
Скважность и пористость
Горные породы по условиям происхождения и вследствие вторичных процессов (выветривание, растворение и выщелачивание, тектонические движения и др.) не являются абсолютно монолитными и содержат пустоты самых разных размеров и формы. В зависимости от вида и размера пустот различают скважность, обусловленную крупными порами (более 1 мм), ноздреватостью, крупной трещиноватостью и закарстованностью, и пористость, когда в горных породах имеются поры диаметров менее 1 мм и трещины шириной менее 0,25 мм.
Скважность и пористость определяют гидрогеологические свойства горных пород. В горных породах, которым присуща скважность, подземная вода передвигается только под действием силы тяжести, а в пористых породах — под действием силы тяжести, поверхностного натяжения и других факторов.
Величину пористости необходимо учитывать при решении ряда практических задач в строительстве, водоснабжении, горном деле
) величина пористости зависит от размера, формы и взаимного расположения слагающих их частиц. Пористость гипотетической породы, состоящей из частиц шаровидной формы одинакового диаметра, в зависимости от их расположения, изменяется от 25,95 до 47,64%.
Водоотдача и водопроницаемость пород, обладающих различной пористостью, зависят не только от общей пористости и размера отдельных пор, но и от их расположения в породе и взаимной связи. Если рыхлые породы сложены неоднородным плохо отсортированным материалом, то пустоты между крупными обломками заполнены более мелкими частицами, что уменьшает объем пустот, а, следовательно, и пористость.
Среди скальных пород наименьшую пористость имеют изверженные, у которых она обычно не превышает долей процента. Исключением является артикский туф Армении, пористость которого достигает 60%.
Пористость глинистых пород, несмотря на очень малую величину отдельных пор, в большинстве случаев превосходит пористость песков и нередко достигает 60% и более; поры в этих породах обычно имеют щелевидную форму. Пористость глинистых пород непостоянна и изменяется в зависимости от степени их увлажнения и величины внешнего давления.
К водным (гидрогеологическим) свойствам горных пород относят те, которые проявляются в них при взаимодействии с водой:
- водопроницаемость;
- капиллярное поднятие;
- влагоемкость;
- водоотдачу;
- растворимость;
- набухание;
- усадку;
- пластичность;
- консистенцию.
Водопроницаемость — это свойство пород пропускать воду под действием силы тяжести, которое обусловливается их скважностью и пористостью. Не все породы водопроницаемы. Глинистые породы, пористость которых почти всегда выше пористости раздельнозернистых пород (пески и др.), практически не пропускают воду вследствие того, что поры в них очень мелкие и находящаяся в них физически связанная вода не подвержена действию сил гравитации.
Источник
Конспект урока по географии на тему: «Подземные воды»
Тема урока: «Воды суши. Подземные воды». 6 класс
сформировать понятия «подземные воды», «водопроницаемые» и «водоупорные породы», «водоносный слой», «грунтовые воды», «межпластовые воды», «минеральные воды»;
дать представление об образовании подземных вод и родников;
оценить влияние человеческой деятельности на загрязнение подземных вод.
формировать навык работы с текстом и рисунками учебника.
развивать абстрактное мышление.
вызвать интерес к изучаемой теме;
убедить в опасности загрязнения подземных вод и важности их рационального использования и защиты.
Тип урока: комбинированный.
Оборудование: Учебник Т.П. Герасимова, Н.П. Неклюкова. География. 6 класс. §29, рис. 59-60. карта полушарий, рисунки на доске.
Здравствуйте, садитесь. Проверьте все ли необходимое у вас есть для урока.
На прошлом занятии мы говорили об охране и изучении океана. У вас есть несколько минут, чтобы повторить домашнее задание.
Успокаиваются, садятся, повторяют Д/З.
Опрос д/з у доски.
1.Расскажите, кто населяет океан, какие формы обитателей вы знаете, и приведите примеры.
Расскажите, как человек начал изучать океан и почему? Как изучают океан сейчас?
Опрос по карте на повторение номенклатуры: Черное море, Балтийское море, Мексиканский залив, п-ов Лабрадор, течение Гольфстрим, Канарское течение, течение Западных Ветров, Мертвое море, течение Куросио.
2.Расскажите о значении океана для человека. И почему океан необходимо охранять?
Опрос по карте на повторение номенклатуры: Баренцево море, Каспийское море, Охотское море, о. Гренландия, Карибское море, течение Гольфстрим, течение Западных ветров, Северо-Атлантическое течение, Перуанское течение, Северотихоокеанское течение.
3.Изучение нового материала.
1.Понятие подземные воды. Типы горных пород.
Работа с рисунками
2.Грутовые и межпластовые воды. Условия их образования.
Работа с рисунком
Беседа по рисунку
Работа с рисунком учебника
3.Использование и охрана подземных вод.
Молодцы, вы хорошо приготовили домашнее задание, не забывайте повторять карту.
Теперь мы переходим к изучению новой темы. Откройте тетради и запишите: число 18.02.10 и тему: «Воды суши. Подземные воды».
Итак, какие воды суши вы знаете?
Первыми мы начнем изучение подземных вод. Как вы думаете, что же такое подземные воды?
Подземные воды – это воды, находящиеся в порах и трещинах земной коры. Запишите это определение в тетрадь.
А как вода попадает в земную кору?
Вода, которую приносят осадки просачивается через горные породы. Как выдумаете почему?
Верно! А как вы думаете, что будет лучше пропускать воду: песок или глина? И объясните почему?
Песок состоит из мелких частиц, между ними большое количество пор и поэтому он будет быстро пропускать воду. Но песок не единственная горная порода, которая быстро пропускает воду, так же пропускают воду: гравий и галька. Посмотрите на рисунок, вы видите песок под увеличением, он состоит из большого количества частиц.
Скажите, что необходимо, чтобы образовались подземные воды?
Верно. Запишите в тетрадь:
Условия образования подземных вод:
Песок, гравий и галька будут называться водопроницаемыми горными породами. Т,е, водопроницаемые горные породы – это породы пропускающие воду.
А глина будет пропускать воду? Какая она? Глина почти не пропускает воду, а гранит не будет пропускать воду совсем, если конечно в нем не будет трещин. Породы которые не пропускаю воду, называются водонепроницаемыми или водоупорными.
Давайте заполним схему.
Некоторые горные породы под действием воды растворяются в ней, На этом месте возникают пустоты, пещеры. Иногда в этих местах образуются подземные реки, и даже озера. К таким породам относят: соли, гипс, известняк. Запишите в схему.
Мы сказали, что существуют породы пропускающие воду – как они называются? И породы не пропускающие воду – т.е? Эти породы очень часто залегают пластами, напоминая слои пирога. Эти слои могут залегать ровно, а могут и изгибаться. Посмотрите на рисунок на доске.
Перечислите, в соответствии со схемой, где здесь водопроницаемый, а где водоупорный слой.
Давайте представим, что пошел дождь, что будет происходить с водой?
Проходя через почву, вода попадает в первый водопроницаемый слой, она заполняет все трещины и поры, далее идет водоупорный слой и вода остается водопроницаемом слое и полностью насыщает его водой. Слой насыщенный водой, называется водоносным слоем.
Но мы знаем, что глина все равно пропускает воду, хотя и очень, очень медленно. Вода проходит дальше к следующему водопроницаемому слою, и насыщает его водой. Дальше вода не может проникнуть, т.к идет водоупорный слой гранита. Значит этот слой также будет называться водоносным, т.к он насыщен водой. Но посмотрите будет ли отличаться в 1 и 2 водоносном слое? В первом слое она прошла только через почву, т.е. не прикрыта водоупорным слоем, а второй водоносный слой прикрыт сверху водоупорным слоем. Поэтому вода в 1 и во 2 слое будет разная. Где вода будет чище? Верно. Вода находящаяся в водоносном слое 1 будет называться грунтовой, а в слое 2 – межпластовой. Давайте запишем: Грунтовая вода – это вода, находящаяся в водоносном слое, не прикрытом сверху водоупорными породами.
Межпластовая вода – вода, находящаяся в водоносном слое, прикрытом сверху водоупорными породами.
Теперь посмотрите на рисунок в учебнике и найдите источник, где он находится? Верно, чаще всего источники можно увидеть в оврагах.
Чаще на поверхность будут выходить грунтовые воды, а межпластовые реже образуют источники, поэтому их добывают из скважин.
Посмотрите на рис учебника, вы видит, что слои часто залегают чашеобразно, давление в слоях увеличивается, и при бурении скважин вода выходит под напором.
Ребята вы каждый день пьете воду из под крана. Но вы и не задумывались наверняка, откуда она поступает. Самая лучшая питьевая вода это пресная подземная вода, люди бурят скважины для ее добычи. Ее также используют на промышленных предприятиях, для орошения полей и многого другого.
Мы живем в городе Липецке, а чем славится наш город?
Верно Липецкой минеральной водой, вы ее наверняка все пробовали, и знаете, что она отличатся от простой питьевой воды.
Минеральные воды – это подземные воды, содержащие повышенное количество растворенных веществ и газов. Запишите это в тетрадь.
Но не только на территории нашей области добывают минеральные воды, их добыча ведется по всему миру, и каждая вода будет отличаться по составу и свойствам. Минеральная вода очень полезна, ее назначают в целях оздоровления, и даже создают курорты. У нас в городе тоже есть такое заведение – это санаторий Липец, там люди лечат различные заболевания при помощи минеральной воды.
Как вы думаете, запасы подземных вод – исчерпаемые? Они пополняются при помощи атмосферных осадков, но мы знаем что грунтовые воды будут пополняться быстрее, чем межпластовые, это необходимо учитывать при их расходовании.
Мы говорили о загрязнении океана, но и возможно загрязнение подземных вод. Как вы думаете, что загрязняет подземные воды? Их загрязняют различные предприятия, также может происходить загрязнение нефтью и др. веществами. Необходимо следить за чистотой подземных вод, ели вода будет грязной, нам нечего будет пить.
Давайте повторим, все что мы узнали сегодня:
Что такое подземные воды?
Что такое водопроницаемые(примеры), водонепроницаемые(примеры), растворимые породы?
Что называется водоносным слоем?
Что называется грунтовой водой?
Что называется межпластовой водой?
Каковы условия образования подземных вод?
Какие воды накапливаются быстрее грунтовые или межпластовые?
Что такое минеральные воды?
На дом параграф 29, знать основные определения, схему, повторять карту.
Источник
§ 41. Подземные воды
Вспомните
- Что происходит с водой, выпавшей на землю с дождем? Через какие горные породы вода просачивается быстрее — пески или глины? Что такое родники (ключи)? Почему в роднике вода холодная даже летом?
Как образуются подземные воды. Вода в земной коре находится в трех состояниях: жидком, газообразном и твердом. Вода и водяной пар заполняют промежутки между частицами горных пород.
Вода в твердом состоянии — это кристаллики и прослойки льда в промерзших породах.
Подземные воды — это воды, находящиеся в горных породах земной коры.
Подземных вод намного больше, чем поверхностных вод суши — рек, озер, болот. Они возникают за счет просачивания в глубь земли атмосферных осадков. Важнейшее условие образования подземных вод — способность горных пород пропускать воду. Различают водопроницаемые и водонепроницаемые (водоупорные) породы (рис. 142).
Рис. 142. Водопроницаемость горных пород
Горные породы, которые пропускают воду, называются водопроницаемыми. Это рыхлые пористые (песок, галька, гравий) или твердые, но трещиноватые породы (известняк, песчаник, сланец). Чем крупнее частицы и поры, тем лучше водопроницаемость. Горные породы, не пропускающие воду, — водонепроницаемые, или водоупорные. Это глины или любые нерастрескавшиеся твердые породы.
Вода с поверхности просачивается через водопроницаемые породы до тех пор, пока не встречает на своем пути водоупорные слои. Здесь она задерживается, постепенно заполняя поры или трещины водопроницаемых пород. Пласты, насыщенные водой, образуют водоносные слои (рис. 143). Вода в них течет вниз по наклоненной поверхности водоупорного слоя.
Какими бывают подземные воды. Из-за чередования пород с разной водопроницаемостью в земной коре на разной глубине может быть несколько водоносных слоев. Рыхлые и пористые породы сменяются водоупорными, затем снова водопроницаемыми и вновь водоупорными. В зависимости от положения водоносных слоев различают грунтовые и межпластовые подземные воды (см. рис. 143).
Рис. 143. Подземные воды
Воды верхнего водоносного горизонта, расположенного на первом водоупорном слое, называются грунтовыми. Межпластовые воды располагаются между двумя водоупорными слоями. Сюда вода с поверхности попадает только через те места, где водоносные слои выходят на поверхность.
Глубина и толщина слоя грунтовых вод зависят от геологического строения территории, рельефа и климата. На равнинах с холодным и влажным климатом грунтовые воды могут подходить к самой поверхности, способствуя образованию болот. Если климат жаркий и сухой, грунтовые воды располагаются на большой глубине. Глубина слоя грунтовых вод может меняться по сезонам года. В России весной грунтовые воды располагаются ближе к поверхности, а летом — дальше от нее.
В пористых породах недр величайшей пустыни мира Сахары имеются огромные запасы подземных пресных вод. Их так много, что они могут обеспечить потребности всех стран, расположенных на территории пустыни. Однако эти воды залегают на глубине 150—200 м от поверхности.
Грунтовые воды часто выходят на поверхность, образуя источники (родники, ключи) в понижениях рельефа: речных долинах, оврагах. Межпластовые воды добывают с помощью специально пробуренных скважин. Иногда вода бьет через скважину фонтаном. Такие воды называют артезианскими (рис. 144).
Рис. 144. Артезианские воды
Артезианские воды образуются в вогнутых слоях горных пород. Вода оказывается здесь под большим давлением, поэтому она фонтанирует при вскрытии скважины.
Не все подземные воды пресные. Некоторые из них содержат много растворенных веществ и газов. Такие воды называют минеральными. На больших глубинах в толще земной коры возрастает температура. Поэтому здесь подземные воды становятся теплыми и даже горячими.
Если толщи земной коры сложены легко растворимыми породами (известняками, гипсом, солями), то подземные воды вымывают в них многочисленные пустоты, полости, пещеры (рис. 145). Такое явление природы, а также формы рельефа на поверхности и в толщах горных пород называются карстом.
Рис. 145. Формы карста
Вода не просто создает карстовые пещеры. Она украшает их живописными каменными «скульптурами». Из капель, просачивающихся с потолка пещер, как сосульки, нарастают вниз сталактиты. Из капель, падающих на пол пещеры, снизу постепенно растут столбики — сталагмиты. Эти формы иногда срастаются друг с другом в единые колонны.
Вопросы и задания
- Откуда вода попадает в толщу земной коры?
- Назовите виды подземных вод.
- Что такое источник? Где он образуется?
- Где образуются карстовые пещеры?
Источник
