Содержание Задание 1 ...................................................................................................................... 3 Задание 2 ...................................................................................................................... 5 Задание 3 .................................................................................................................... 10 Задание 4 .................................................................................................................... 13 Задание 5 .................................................................................................................... 14 Задание 6 .................................................................................................................... 15 Задание 7 .................................................................................................................... 16 Задание 8 .................................................................................................................... 23 Список использованных источников и литературы .............................................. 24 2 Задание 1 1. Геология – комплекс наук о Земле: определение, объект изучения геологии. Значение геологии для решения задач, связанных с природообустройством и водопользованием. Геология (от гео. и . логия), комплекс наук о земной коре и более глубоких сферах Земли; в узком смысле слова – наука о составе, строении, движениях и истории развития земной коры и размещении в ней полезных ископаемых. Геология – это такая обширная наука, совокупность нескольких научных течений, которая занимается изучением строения земной коры, а также физическими и биохимическими процессам, происходящими в её структуре в результате различных механических воздействий, совокупности природных факторов, либо с течением определённого временного промежутка. Многочисленные гипотезы учёных-геологов дают полное понимание о развитии поверхности земли, закономерностях её развития на протяжении всей истории. Объектом изучения геологии является земная кора; предметом – состав, строение, история формирования и конечной целью – полезные ископаемые. Особую опасность для природной среды представляют разнообразные отходы производства, и прежде всего токсические вещества промышленного и сельскохозяйственного производства, транспортные артерии, твердые бытовые отходы, хозяйственно-бытовые стоки и т. д. Ситуация осложняется не только числом и видами загрязнителей (тяжелые металлы, органические вещества, нефтепродукты), но и тем, что эти вещества с течением времени трансформируются и вступают в сложные физико-химические взаимодействия друг с другом и природными соединениями. В результате подобного взаимодействия могут образовываться более устойчивые и токсичные формы, чем исходные соединения, и этот процесс может приобрести необратимый, неконтролируемый и непредсказуемый характер с кратковременными или долговременными серьезными проблемами. влиянием Под геоэкологическими интенсивной 3 последствиями антропогенной нагрузки и на окружающую среду загрязнению подвергаются в первую очередь почвы, поверхностные и подземные воды, т. е. геологическая среда, которая является объектом геоэкологии и которая определяет экологическую ситуацию. Геоэкологические и гидрогеоэкологические проблемы включают большой круг задач, связанных с изучением техногенных гидрогеологических процессов, которые формируются под влиянием инженерной и хозяйственной деятельности. К ним можно отнести гидрохимические прогнозы и прогнозы качества подземных вод, прогнозы распространения техногенных, сельскохозяйственных и других загрязнений, миграцию стоков твердых и жидких промышленных отходов и т. д. Особое внимание при решении задач геоэкологии заслуживают вопросы мелиорации загрязненных территорий, где пораженными оказываются почвы и почвенный покров. Здесь основными вопросами являются очистка почв от загрязнения, их рекультивация, восстановление плодородия и т. п. В этом случае для реализации мелиоративных мероприятий необходима разработка обоснованных рекомендаций по очистке загрязненных почв. Для водопользования важное значение имеет гидрогеология. В сферу этой науки входят такие вопросы, как динамика подземных вод, гидрогеохимия, поиск и разведка подземных вод, а также мелиоративная и региональная гидрогеология. Гидрогеология тесно связана с геологией (в том числе и с инженерной геологией, литологией, геохимией, геофизикой, геокриологией), географией (в первую очередь, гидрологией и метеорологией) и другими науками о Земле. Она опирается на данные математики, физики, химии и широко использует их методы исследования. Данные гидрогеологии используются, в частности, для решения вопросов водоснабжения, мелиорации и ирригации, экологических последствий гидротехнического строительства (водохранилищ и др.), эксплуатации месторождений подземных питьевых, технических, минеральных, промышленных и термальных вод, глубинного захоронения промышленных стоков, а также прогноза водопритоков в 4 транспортные тоннели и горные выработки месторождений твёрдых полезных ископаемых (шахты, карьеры). Задание 2 2. Минералы и их физические свойства (с примерами). Минерал – термин, имеющий несколько определений. Вернадский (1923); «физический или химический индивидуализированный продукт земных химических реакций, состоящий из химических молекул». Болдырев (1926): «химическая и физическая вполне или приблизительно однородная составная часть земной коры, у которой химический состав и главные физические свойства в разных ее точках постоянны или колеблются в определенных, сравнительно узких пределах». Определение минералов производится по физическим свойствам, которые обусловлены вещественным составом и строением кристаллической решетки минерала. Это цвет минерала и его порошка, блеск, прозрачность, характер излома и спайности, электропроводность, твердость, ковкость, удельный хрупкость, вес, горючесть и магнитность, запах, вкус, шероховатость, жирность, гигроскопичность. При определении некоторых минералов может быть использовано отношение их к 5-10 % соляной кислоте (карбонаты вскипают). Минералы как физические тела обладают широким разнообразием таких свойств, как цвет, цвет черты, твердость, удельный вес, магнитность и другие. В зависимости от химического состава и кристаллической структуры эти свойства у различных минералов проявляются по-разному. Главнейшие свойства минералов, которые имеют наибольшее диагностическое значение при их визуальном определении. К этим свойствам относятся следующие: 5 морфологические особенности – облик кристаллов, габитус, кристаллические двойники, минеральные агрегаты, штриховка на гранях; оптические – цвет минерала, цвет черты, блеск, люминесценция, прозрачность, двупреломление; механические – спайность, отдельность, излом, твёрдость, хрупкость, ковкость, гибкость, упругость; а также такие свойства, как удельный вес, магнитность, и другие. Облик кристаллов. Облик кристаллов в минералогии и кристаллографии – это общий вид кристалла. Облик кристалла определяется по соотношению размеров по трём главным осям. Исходя из этого, выделяют следующие основные типы: 1. Изометрические формы, то есть формы, одинаково развитые во всех трёх направлениях в пространстве. Примером их могут служить кубы пирита, октаэдры магнетита , ромбододекаэдры граната и другие, а также различное сочетание этих простых форм. 2. Формы, вытянутые в одном направлении, то есть призматические, столбчатые, шестоватые, игольчатые, волокнистые образования. Например, кристаллы турмалина, аквамарина , антимонита и другие. 3.Формы вытянутые (уплощённые) в двух направлениях при сохранении третьего короткого. Сюда следует отнести таблитчатые, пластинчатые, листоватые и чешуйчатые кристаллы. Примером могут служить слюды, хлориты, молибденит К оптическим свойствам минералов относятся цвет, цвет черты, блеск, прозрачность, двупреломление, люминесценция. Для некоторых минералов оптические свойства являются диагностическими признаками, например, двупреломление характерно для прозрачной разновидности кальцита, исландского шпата, вишнево-красная черта, для гематита и т. д. Минералы могут иметь самые различные цвета и оттенки. Одни минералы имеют определенный цвет, по которому можно их безошибочно 6 определить, например зеленый малахит, синий лазурит. Другие минералы, такие как турмалин, берилл, гранат, флюорит, кварц, могут быть различно окрашенными. Например, турмалин бывает черным, розовым, зеленым, бесцветным. Встречаются и такие турмалины, которые имеют разный цвет в одном и том же кристалле: один конец розовый, другой конец -зелены. Это так называемые полихромные (многоцветные) турмалины. Истинный цвет минерала необходимо определять на свежем сколе. А.Е. Ферсман выделяет три типа окраски минералов: - идиохроматическую; - аллохроматическую; - псевдохроматическую. Цвет черты. Под этим термином подразумевается цвет минерала в порошке. Этот порошок мы получаем, когда проводим каким – либо испытуемым минералом черту на матовой поверхности фарфоровой пластинки, которая еще называется бисквитом. Порошок становится в виде следа на бисквите, который окрашен в тот или иной цвет, характерный для данного минерала. Этот признак является более надежным диагностическим признаком. Цвет черты часто совпадает с цветом самого минерала. Например, киноварь имеет красный цвет, окраска порошка тоже красная, у магнетита – черная окраска и черный цвет черты и т.д. Для других минералов характерно очень резкое различие цвета минерала и цвета в порошке, например, пирит имеет латунно-жёлтую окраску, а окраска в порошке – черная. Блеск является одним из наиболее важных диагностических признаков минералов, а для некоторых из них, например, драгоценных камней, имеет практическое значение, так как определяет достоинство самого минерала. Блески минералов обусловлены зеркально гладкими поверхностями (то есть гранями кристаллов и плоскостями спайности). Прозрачностью называется свойство вещества пропускать сквозь себя свет. 7 В зависимости от степени прозрачности все минералы, наблюдающиеся в крупных кристаллах, делятся на следующие группы: 1) прозрачные – горный хрусталь, исландский шпат, топаз, мусковит и. К механическим свойствам минералов относятся спайность, отдельность, излом, твёрдость, удельный вес, магнитность, хрупкость, ковкость, гибкость, упругость. Спайность различается по направлению и степени совершенства. С этой точки зрения принята следующая пятиступенчатая шкала: 1. Спайность весьмасовершенная (хлорит, селенит, слюда) . Кристалл способен расщепляться или раскалываться только в одном направлении. 2. Спайность совершенная (кальцит, галенит, флюорит, галит). 3. Спайность средняя или ясная (полевой шпат, авгит, диопсид) 4. Спайность несовершенная (например, у апатита, самородной серы) 5. Спайность весьма несовершенная, то есть практически отсутствует (например, у золота, магнетита, хромита и других). Она только обнаруживается в исключительных случаях. Кроме спайности, некоторые минералы имеют еще отдельность, которая морфологически очень близка к спайности, но отличается от нее тем, что раскалывание происходит лишь в определенных точках, в то время как раскалывание по спайности может произойти в любом месте. При раскалывании минералов получаются или ровные плоскости (по спайности) или неровная поверхность, называемая изломом. Чем совершеннее спайность, тем труднее установить характер излома. По характеру поверхности, образующейся при расколе минерала, выделяют следующие виды излома: 1.Ровный – характерен для минералов, обладающих совершенной спайностью, например, кальцит, галит. 2.Неровный – характеризующийся неровной поверхностью без блестящих спайных участков, например диопсид, хромит, халькопирит, пирротин 8 3. Ступенчатый – для минералов со спайностью в нескольких направлениях, например, галит, полевые шпаты, галенит 4.Раковистый – имеет вид вогнутой и концентрической волнистой поверхности и напоминает поверхность раковины: например, кварц, опал, халцедон 5.Занозистый – присущий минералам волокнистого или игольчатого строения, например, селенит, актинолит б.Землистый – характерен минералам с матовой шероховатой поверхностью, как, например, у каолинита, охры. Под твердостью понимают степень сопротивления минерала, какому либо внешнему механическому воздействию. Под хрупкостью в минералогии понимается свойство минерала крошиться под давлением или при ударе. Так, например, самородная сера и алмаз – очень хрупкие минералы. Удельный вес зависит от химического состава минералов. Магнитность минералов – это свойство минералов притягиваться к магниту или же притягивать самим железные предметы. Это свойство присуще немногим минералам. При визуальном определении минералов такие свойства, как запах, вкус, растворимость в воде, в кислотах имеют наибольшее диагностическое значение. Некоторые минералы могут легко быть определены на ощупь. Например, всем известный тальк на ощупь кажется жирным, чем отличается от похожего на него пирофиллита. Точно так же порошковатые разности ярозита при растирании между пальцами дают ощущение жирного вещества, что и отличает ярозит от охристых, похожих по цвету масс лимонита. Минералы классов «галоиды», «сульфаты» растворяются в воде. Легко растворимыми являются галит, сильвин, карналлит; плохо растворимыми – гипс, ангидрит и другие. 9 Задание 3 3. Магматические горные породы: Общая характеристика, классификация, формы залегания. Сделать описание кислых и средних магматических пород. Список пород (выделены в таблицах жирным шрифтом), план и пример описания приводится в приложении 1. Магматические горные породы формируются в процессе затвердевания остывающей магмы (расплавленной горной породы). В зависимости от условий застывания различают интрузивные (образовавшиеся на глубине) и эффузивные (образовавшиеся а результате извержения вулкана на земной поверхности) горные породы. Магма может состоять из расплавленной массы уже образовавшихся ранее горных пород. Образование такой магмы вызвано одной или несколькими причинами: при повышении температуры, изменении давления или их совместного воздействия. Формы залегания магматических пород зависят от условий их образования. Наиболее разнообразные условия могут возникать при формировании интрузивных горных пород, образование которых происходит на разных глубинах при различных сочетаниях условий давления, температуры, количества магмы, ее состава, а также тектонических условий, при которых затвердевает расплав. Разнообразие условий приводит к образованию специфичных и разнообразных форм залегания интрузивных горных пород, называемых интрузивными массивами, или интрузивами, или плутонами. Обычно на дневную поверхность выступает только часть интрузивного тела. По размерам (по площади на карте) различают интрузивы крупные (более 100 км2 ) , средние (100-10 км2 ) и мелкие (менее 10 км2 ) . Интрузивные тела делятся па секущие (интрузивы прорывают вмещающие породы), согласные (интрузивы залегают согласно с вмещающими породами) и частично согласные (интрузивы располагаются между складчатой и полого залегающей толщами). К наиболее широко распространенным секущим интрузивам относятся батолиты, штоки, дайки, магматические диапиры. Основными согласными 10 интрузивными телами являются лополиты, лакколиты, факолиты, силлы, а частично согласные – гарполиты, магматические диапиры. Глубинные интрузивные породы в земной коре образуют обычно батолиты, гарполиты, лополиты и крупные штоки, а полуглубинные – более мелкие тела: штоки, дайки, лакколиты, факолиты, силлы, магматические диапиры. Условия образования вулканических горных пород, формирующихся на земной поверхности, менее разнообразны. Эффузивные горные породы в зависимости от химического состава лавы и особенностей излияния образуют покровы и потоки и связанные с ними некки-жерла вулканов. Наиболее вязкие (кислые) лавы образуют вулканические купола. Пирокластические породы имеют такие же формы залегания, как и осадочные: слой, линза. Гранит Группа по содержанию SiO2: Кислые, SiO2 65-75% Генезис (происхождение): глубинная (плутоническая) порода Цвет: белый, светло-серый, розовый Структура: полнокристаллическая, обычно среднезернистая, реже крупно- и мелкозернистая Текстура: массивная (однородная) Минеральный состав (главные минералы): кварц (25-30%), полевые шпаты (65%), слюды (10%) Форма магматических тел: штоки и батолиты 11 Применение: Граниты имеют широкое и разнообразное применение в строительном деле. С гранитами связаны месторождения золота, цветных, редких, радиоактивных металлов, мусковита, флюорита. Диорит Группа по содержанию SiO2: Средние,SiO2 52-65% Генезис (происхождение): глубинная (плутоническая) порода Цвет: зеленовато-серая интрузивная темноокрашенная Структура: кристаллически-зернистая горная порода среднего состава. Текстура: массивная (однородная) Минеральный состав (главные минералы): состоит из плагиоклаза (андезина, реже олигоклаза-андезина) и одного или нескольких цветных минералов, чаще всего обыкновенной роговой обманки. Встречаются также биотит или пироксен. Цветных минералов около 30 %. Иногда присутствует кварц, и тогда порода носит название кварцевого диорита. Форма магматических тел: слагают целиком интрузивные массивы, лакколиты, штоки, силлы, дайки, встречаются также совместно с габброидами и гранитоидами в многофазных сложнопостроенных интрузиях и батолитах. Применение: Служит строительным материалом в виде щебня и песка, используется для облицовки зданий, изготовления ваз, столешниц, постаментов и так далее 12 Задание 4 4. Геохронологическая (стратиграфическая) шкала Геохронологическая шкала – это временная шкала истории планеты Земля, основанная на методике геологического датирования. Геохронологическая шкала (ГШХ) – это временная шкала истории планеты Земля, основанная на методике геологического датирования. Стратиграфия (stratum – настил) – раздел геологии: изучающий последовательность формирования геологических тел и их первоначальные пространственные взаимоотношения, используется возможность прослеживания пластов осадочных горных пород и изучение их фациальных изменений в бассейнах прошлых геологических эпох, определяющий относительный геологический возраст слоистых осадочных и вулканогенных горных пород, анализирующий расчленение толщ пород и корреляцию различных геологических образований Основное значение для установления одновозрастности изученных отложений имеет состав ископаемых организмов, находимых в осадочных толщах, отражающих необратимое развитие органического мира Земли В археологии стратиграфия – взаимное расположение культурных слоев относительно друг друга и перекрывающих их природных пород. Установление этого расположения имеет критическую важность для датирования находок (стратиграфический метод датирования, планиграфия). Геохронология – учение о хронологической последовательности формирования и возрасте горных пород, составляющих земную кору. Возникновение стратиграфии связано со становлением геологии как науки, что послужило основой создания геохронологической шкалы. Эпохи Периодов ГХШ: 13 геологических карт и Неоген: миоцен, плиоцен – 5,333 млн лет – 2,588 млн лет назад, плейстоцен Палеоген: Эоцен – 2я эпоха, наступила за палеоценом и сменилась олигоценом. ГХШ активнее всего применяется в геологии и палеонтологии, также находит применение в палеоэкологии, палеогеографии, палеопочвоведении и др. Установлено, что возраст нашей планеты оценивается в 4,5-4,6 млрд. лет. Задание 5 5. Раскрасьте геологическую карту и условные обозначения к ней (пункты № 1-14) в соответствие с цветами и индексами Геохронологической (стратиграфической) шкалы. Бланки карт в приложении 4 (вариант карты соответствует варианту вашей контрольной работы). Информация о цветах и индексах Геохронологической (стратиграфической) шкалы в приложении 5. 14 Задание 6 6. Геологические и инженерно-геологические процессы. Общая характеристика. Эндогенные и экзогенные процессы. Инженерно-геологический процессы – современные геологические процессы, возникшие или активизирующиеся под влиянием техногенных факторов. К инженерно-геологическим процессам относятся: переработка берегов водохранилищ; просадки в лёссах при обводнении; возникновение оползней при выемке горных пород, строительстве городов, дорог, карьеров и т.п.; деформации пород под воздействием фильтрации потока вод при сооружении плотин, откачке вод из выработок; активизация выветривания и т.п. Типы, механизм, интенсивность развития и распространения инженерногеологических процессов определяются особенностями геологической среды и характером воздействия на неё техногенных факторов. Например, при создании отвалов горных пород на склоне Кураминского хребта, не обладавших достаточным запасом устойчивости, возник оползень объёмом 600-700 млн. м3; при нерегулируемом сельскохозяйственном орошении земель, неорганизованном сбросе вод происходит подтопление территории, возникают деформации грунтов и сооружений. Среди эндогенных геологических процессов, обусловленных внутренней энергией Земли, наибольшее значение имеют неотектонические процессы, землетрясения и вулканическая деятельность. Свыше 20% территории Российской Федерации подвержено сейсмическим воздействиям, превышающим 7 баллов по 12-балльной шкале MSK-64, отражающей сейсмический эффект на земной поверхности, когда требуется проведение антисейсмических мероприятий в строительном деле. Наиболее сейсмоактивными являются Северо-Кавказский, Алтае-Саянский, Байкальский и Дальневосточный регионы. На Северном Кавказе сила землетрясения может достигать 9 баллов. По данным МЧС, в 2017 г. землетрясений и извержений 15 вулканов с катастрофическими последствиями на территории Российской Федерации не происходило. В Российской Федерации угрозам цунами подвержено побережье Камчатского и Приморского краев, Сахалинской области, в меньшей степени – побережье Хабаровского края и Магаданской области. Вулканические процессы на территории Российской Федерации в 2017 г., по данным МЧС, не наблюдались. Экзогенные геологические процессы достаточно широко развиты на большей части территории Российской Федерации. Наиболее опасными из них, наносящими ущерб городскому хозяйству, объектам экономики, инфраструктуре, сельскому хозяйству, имеющими серьезные экологические последствия, являются гравитационные, оползневые, карстово-суффозионные и эрозионные процессы. Задание 7 7. Гидрогеология как наука. Связь гидрогеологии с другими дисциплинами учебного плана. Вода в природе, виды воды в породах и минералах. Роль подземных вод в круговоротах воды в природе. Виды и свойства воды в породах и минералах. Гидрогеология происходит из двух слов гидро – вода и геология – наука изучающая происхождение. То есть дать определение гидрогеологии можно следующим образом. Гидрогеология – это наука о изучающая подземные воды, в частности залегание водных пластов, историю их образования, состав и химические свойства, а так же динамику, географию распространения в земной коре. А ещё гидрогеология изучает влияние подземных вод на горные породы. Гидрогеология пересекается с таким науками как геология, метрология, геофизика и прочими науками о Земле, а расчёты и исследования производятся по современным методикам из области математики, физики и химии. 16 Вода (оксид водорода) H2O – самое распространённое вещество на Земле. Это единственное вещество, которое существует на планете одновременно в трёх агрегатных состояниях. Жидкая вода покрывает 75 % земной поверхности реками, озёрами, морями и океанами. Вода в минералах бывает: конституционная, кристаллизационная, вода твердых коллоидов, межплоскостная, межслоевая, гигроскопическая, физически связанная, химически связанная, цеолитная и адсорбционная. В порах и трещинах горных пород всегда содержится вода в парообразном, жидком и твердом состоянии. Существуют различные классификации видов воды в горных породах. В гидрогеологии и инженерной геологии принята классификация, которая была предложена А. Ф. Лебедевым в 1936 г., а затем уточнена в соответствии с новейшими представлениями о природе воды, строении ее молекулы и характере физико-химического взаимодействия воды с минеральными частицами пород: вода в состоянии пара; физически связанная вода: а) прочносвязанная, или адсорбционная (ее называют также гигроскопической), б) рыхлосвязанная (она же пленочная); свободная вода: а) капиллярная, б) гравитационная; вода в твердом состоянии; химически связанная вода: а) кристаллизационная, б) конституционная; вода в надкритическом состоянии. Вода в состоянии пара Эта вода заполняет свободную часть пор в зоне аэрации. Под влиянием изменения температуры и давления парообразная влага может переходить в 17 капельно-жидкое состояние – конденсироваться или, наоборот, жидкая вода может превращаться в парообразную влагу. Парообразная влага в порах пород находится в постоянном динамическом равновесии с другими видами воды и парами воды в атмосфере. Физически связанная вода Такая вода присуща преимущественно глинистым породам. Образование физически связанной воды обусловливается наличием у мелкодисперсных глинистых минералов, входящих в состав глинистых пород, поверхностной энергии. Наибольшее количество прочносвязанной воды называется максимальной гигроскопической влагоемкостью; в песчаных грунтах она не превышает 2%, а в глинистых достигает 20%. Рыхлосвязанная вода образует периферическую часть водной пленки и называется пленочной. Она существует в породе при влагоемкости больше максимальной гигроскопической и перемещается от частиц с толстой пленкой к частицам с тонкой пленкой под действием молекулярных сил. Рыхлосвязанная вода вместе с прочносвязанной, по А. Ф. Лебедеву, образует молекулярную воду. Максимальное количество молекулярной воды, удерживаемое данной породой в данных условиях, А. Ф. Лебедев назвал максимальной молекулярной влагоемкостью. Эта влагоемкость у глинистых пород примерно соответствует влажности нижнего предела пластичности. Наличие в глинистой породе рыхлосвязанной воды придает ей ряд важных свойств: липкость, пластичность, набухание, усадку. Прочность и сжимаемость таких пород изменяются в зависимости от количества рыхлосвязанной воды: с увеличением ее содержания прочность пород уменьшается, а сжимаемость увеличивается. Свободная вода Капиллярная вода заполняет капиллярные пустоты в породах, по этим пустотам она поднимается от уровня подземных вод вверх под действием силы поверхностного натяжения на границе раздела воды и воздуха, содержащегося 18 в породах, образуя выше уровня подземных вод зону капиллярного насыщения и отделяясь от зоны аэрации капиллярной каймой. Гравитационная вода – это вода, движущаяся в порах и трещинах горных пород под действием силы тяжести. Она обладает всеми свойствами, присущими обычной воде: растворяет минералы, передает гидростатическое давление, оказывает при движении механическое воздействие на породы. Гидростатическое давление воды, находящейся в порах пород, уменьшает вес минеральной части породы по закону Архимеда и оказывает взвешивающее давление на подошву сооружений, построенных на водонасыщенных породах. Механическое действие движущейся воды на породы проявляется в выносе мелких частиц из рыхлых несвязанных пород на откосах выемок и котлованов – суффозии, которая может вызвать неустойчивость откосов и последующую деформацию склонов. В зоне полного насыщения всех пустот породы гравитационные воды образуют водоносные горизонты. Изучение гравитационных вод, их движения, физических свойств и химического состава – основная задача гидрогеологических исследований. Вода в твердом состоянии При температуре пород ниже 0°С гравитационная вода и часть связанной воды замерзают и содержатся в породах в виде кристаллов льда или ледяных прослоев и жил. Кристаллы льда цементируют отдельные минеральные частицы, превращая рыхлые породы в твердые. Свойства пород, сцементированных льдом, резко отличаются от свойств талых пород. Изучением свойств мерзлых пород занимается мерзлотоведение. Химически связанная вода Эта вода входит в состав кристаллической решетки минералов. Кристаллизационная вода выделяется из минералов (сода, гипс и др.) при температуре 200–300°С или их полном разрушении. Конституционная вода может быть выделена при нагревании минералов выше 300°С и полном разрушении кристаллической решетки. Вода в надкритическом состоянии 19 Кроме того выделяют воду в надкритическом состоянии, которая свойственна нижним этажам гидролитосферы. Надкритическое состояние характерно для воды в магматических расплавах при температуре 374–450°С и давлении свыше 2,2 МПа. При снижении температуры и давления вода переходит из надкритического состояния в пар. Все виды воды взаимосвязаны друг с другом. Вода и ее фазовые состояния изучаются различными дисциплинами: парообразная вода – физикой и метеорологией, твердая (лед) – гляциологией и мерзлотоведением; жидкая поверхностная – океанологией и гидрологией, подземная – гидрогеологией. Воды атмосферы, гидросферы и литосферы находятся в непрерывном взаимодействии и перемещении. Испаряясь с поверхности океанов, морей, озер, рек и других водоемов, а также с поверхности суши, вода в парообразном состоянии переходит в атмосферу, откуда при благоприятных условиях вновь выпадает на поверхность Земли в виде дождя, снега, града, составляя звенья общего круговорота воды на Земле, который является одним из самых грандиозных процессов, определяющих формирование поверхности Земли, обмен веществ и энергии. Выпадающие на поверхность Земли атмосферные осадки частично стекают через реки в моря и океаны (поверхностный сток), частично просачиваются (инфильтруются) через почву, обеспечивая питание влагой растений и пополнение подземных вод, а частично снова испаряются в атмосферу. Подземные воды, в свою очередь, передвигаясь по пластам трещиноватых и пористых горных пород, поступают в поверхностные водотоки и водоемы (реки, озера, моря, океаны), обеспечивая их подземное питание, и таким образом снова вступают в общий круговорот воды в природе, начинающийся с испарения поверхностных вод. В ходе круговорота постоянно возобновляются водные ресурсы в атмосфере, на поверхности Земли, в биосфере и верхней части литосферы. Так, в атмосфере в среднем содержится около 14 тыс. км3 воды, преимущественно в виде пара. Однако благодаря постоянному пополнению атмосферной влаги 20 путем испарения ежегодно на поверхность Земли выпадает 577 тыс. км3 осадков. Если перемещение влаги в атмосфере и на поверхности Земли совершается довольно быстро, то с глубиной водообмен существенно замедляется, однако и глубокие подземные воды участвуют в общем круговороте воды. Процессы перехода воды из одной геосферы Земли в другую, составляющие общий круговорот воды в природе, слагаются из испарения (И), осадков (О), поверхностного (Qпов) и подземного (Qподз) стоков. Различают большой, малый и внутриматерыковый, или местный, круговороты. При большом круговороте часть воды, испарившейся с водной поверхности океанов и морей, ветром переносится на сушу и там выпадает в виде осадков, которые затем расходуются на поверхностный и подземный стоки, а также на испарение. При малом круговороте вода, испарившаяся в пределах океанов и морей, выпадает здесь же. При внутриматериковом круговороте испарившаяся в пределах материков (с поверхности озер, болот, рек, с суши и при помощи растительности) вода вновь выпадает на материке. На рисунке приведенном ниже показаны общая схема круговорота воды в природе и отдельные его составляющие. Определяющее влияние на переход воды из одного состояния в другое и ее перемещение из одной сферы Земли в другую, т.е. на развитие процессов круговорота воды в природе, оказывают климатические факторы. В формировании отдельных составляющих круговорота существенную роль играют геоморфологические, геолого-литологические, физико-географические и другие факторы, поверхностный сток, которые в значительной инфильтрацию мере атмосферных предопределяют осадков (т.е. их просачивание через почву в пористые и трещиноватые горные породы), испарение, транспирацию (испарение влаги растительностью), подземный сток и развитие других важных процессов. Поэтому при изучении гидрогеологических условий какого-либо района или месторождения важно 21 учитывать климатические, геоморфологические, геолого-ли- тологические, физико-географические и другие его особенности и условия, которые влияют на водный баланс изучаемого района. Все атмосферные осадки разделяются на два типа: осадки, выпадающие на поверхность из облаков (дождь, град, снег, крупа), и осадки, образующиеся непосредственно на поверхности горных пород вследствие понижения температуры воздуха до точки росы (роса, иней, изморозь, гололед). Уравнение водного баланса в общем виде было предложено в 1884 г. А.И. Воейковым: X0 = Y0+Z0, где Х0 – среднее годовое количество атмосферных осадков в виде дождя, снега, инея или росы; Y0 – общий сток, т.е. часть осадков,которая стекает поверхностным или подземным путем; Z0 – часть осадков, которая расходуется на испарение и транспирацию (за вычетом конденсации). 22 Задание 8 8. Составьте геологическую колонку скважины на листе миллиметровой бумаге в масштабе 1:50 по следующим данным: Абсолютная отметка устья скважины 100 м Номер слоя 1 2 3 4 5. Характеристика отложений Мощность слоя, м 0,30 1,80 0,50 1,30 1,50 Почвенно-растительный слой Суглинок лёгкий Песок мелкий Супесь лёгкая Песок мелкий 23 Список использованных источников и литературы 1. Буланов, В. А. Геохимические методы поисков месторождений полезных ископаемых : учеб. пособие для академического бакалавриата / В. А. Буланов, С. А. Сасим. – 2-е изд., перераб. Вильямс, В. Р. Почвоведение. Избранные сочинения / В. Р. Вильямс. – М. : Издательство Юрайт, 2019. – 344 с. 2. Геология : учеб. пособие для СПО / Ж. В. Семинский, Г. Д. Мальцева, И. Н. Семейкин, М. В. Яхно ; под общ. ред. Ж. В. Семинского. – 2-е изд., испр. и доп. – М. : Издательство Юрайт, 2019. – 347 с. 3. Геология и месторождения полезных ископаемых : учеб. пособие для вузов / Ж. В. Семинский, Г. Д. Мальцева, И. Н. Семейкин, М. В. Яхно ; под общ. ред. Ж. В. Семинского. – 2-е изд., испр. и доп. – М. : Издательство Юрайт, 2019. – 347 с. 4. Гудымович, С. С. Геология: учебные практики : учеб. пособие для СПО / С. С. Гудымович, А. К. Полиенко. – 3-е изд. – М. : Издательство Юрайт, 2019. – 153 с. 5. Короновский, Н. В. Геология : учеб. пособие для СПО / Н. В. Короновский. – 2-е изд., испр. и доп. – М. : Издательство Юрайт, 2019. – 178 с. 24
