Гидрология и инженерная геология Виды воды в горных породах

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО  ПО ОБРАЗОВАНИЮ

МИНИСТЕРСТВА ОБРАЗОВАНИЯ  И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ГОУВПО «Пермский государственный  университет»

 

 

Геологический факультет

Кафедра геофизики

 

 

 

Гидрология  и инженерная геология

Виды  воды в горных породах

(реферат)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Исполнитель: студент V курса

ГЛ/ЗСс ГФЗ-1-2008 Терёшин С.А.

Преподователь:ст.преподователь

Ермолович Ирина Генадьевна

 

 

 

 

Пермь 2011

Содержание

 

   Ввение………………………………………………………………3

1. Распределение воды в гидросфере…………………………….…4

2. Виды подземныхвод………………………………………………5

3. Формы подземных вод……...……………………………….…….7

   Заключение………………………………………………………….9

   Список литератры…………………………………………………10

 

Введение

Вода (оксид водорода) — химическое вещество в виде прозрачной жидкости, не имеющей цвета (в малом объёме), запаха и вкуса (при нормальных условиях). Химическая формула: Н2O. В твёрдом состоянии называется льдом или снегом, а в газообразном — водяным паром. Около 71 % поверхности Земли покрыто водой (океаны, моря, озёра, реки, лёд).

Является хорошим сильнополярным растворителем. В природных условиях всегда содержит растворённые вещества (соли, газы).

Вода имеет ключевое значение в создании и поддержании  жизни на Земле, в химическом строении живых организмов, в формировании климата и погоды.

Вода в нормальных атмосферных  условиях сохраняет жидкое агрегатное состояние, тогда как аналогичные  водородные соединения являются газами. Это объясняется особыми характеристиками слагающих молекулы атомов и присутствием связей между ними.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Распределение  воды в гидросфере

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Виды  подземных вод

 

В толщах горных пород и минералах  вода содержится в различных формах.

 

 

 

По условиям залегания подземные  воды подразделяются на:

 

-почвенные;

-грунтовые;

-межпластовые;

-артезианские;

-минеральные.

 

Почвенные воды заполняют часть  промежутков между частицами почвы; они могут быть свободными (гравитационными), перемещающимися под влиянием силы тяжести, или связанными, удерживаемыми молекулярными силами.

 

Грунтовые воды образуют водоносный горизонт на первом от поверхности водоупорном слое. В связи с неглубоким залеганием от поверхности уровень грунтовых вод испытывает значительные колебания по сезонам года: он то повышается после выпадения осадков или таяния снега, то понижается в засушливое время. В суровые зимы грунтовые воды могут промерзать. Эти воды в большей мере подвержены загрязнению.

 

Межпластовые воды — нижележащие  водоносные горизонты, заключенные  между двумя водоупорными слоями. В отличие от грунтовых, уровень межпластовых вод более постоянен и меньше изменяется во времени. Межпластовые воды более чистые, чем грунтовые. Напорные межпластовые воды полностью заполняют водоносный горизонт и находятся под давлением. Напором обладают все воды, заключенные в слоях, залегающих в вогнутых тектонических структурах.

 

По условиям движения в водоносных слоях различают подземные воды, циркулирующие в рыхлых (песчаных, гравийных и галечниковых) слоях и в трещиноватых скальных породах.

 

В зависимости от залегания, характера  пустот водовмещающих пород, подземные  воды делятся на:

поровые — залегают и циркулируют в четвертичных отложениях: в песках, галечниках и др. обломочных породах;

трещинные (жильные) — в скальных породах (гранитах, песчаниках);

карстовые (трещинно-карстовые) — в растворимых породах (известняках, доломитах, гипсах и др.).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Формы подземных вод

 

3.1. Вода в форме пара. Этот вид воды присутствует в воздухе, заполняющем трещины и пустоты между частицами породы.

3.2. Вода в форме льда. Лёд в почвах и породах может присутствовать как в виде отдельных кристаллов, так и в форме скоплений льда (линз, прослоев). Наиболее широко эта форма нахождения воды распространена в области развития многолетней мерзлоты.

3.3. Кристаллизационная и конституционная вода. Эти виды вод являются составными частями минералов, входя в их состав в виде молекул или (OH)- -групп, то есть находятся в химически связанном состоянии.

3.3.1. Кристаллизационная вода. Этот вид воды входит в состав минералов в виде молекул H2O в постоянном для каждого минерала количестве (например, гипс – CaSO4.2H2O, мирабилит – Na2SO4.10H2O).

3.3.2. Цеолитная вода. Цеолитная вода входит в состав минералов в виде молекул Н2О, число которых в составе минерала непостоянно и может меняться в широких пределах без нарушения физической однородности минерала. Этот вид воды характерен для минералов группы цеолитов, относящихся к каркасным алюмосиликатам. Их особенностью является наличие больших полостей (занимающих до 50% объема) в структуре каркаса, вмещающих катионы Ca2+, Na+, K+ и молекулы воды. В зависимости от условий (температуры, влажности) количество молекул воды в составе минерала изменяется. Цеолитная вода часто рассматривается как разновидность кристаллизационной.

3.3.3. Конституционная вода. Присутствует в минералах не в молекулярной форме, а в форме гидроксильной группы (OH)-, занимающей определенную позицию в кристаллической решетке минерала. Этот вид воды может быть выделен только с полным разрушением структуры минерала.

3.4. Физически связанная вода. Этот вид воды присутствует на поверхности частиц. Разделяется на две разновидности.

3.4.1. Прочносвязанная (гигроскопическая). Образуется при адсорбции частицами молекул воды из паров. Гигроскопическая вода окутывает поверхность частиц сплошной или прерывистой плёночкой и очень прочно удерживаемой на них (под давлением до 10000 атм).

3.4.2. Слабосвязанная (пленочная). Располагается поверх прочносвязанной, образуя на поверхности частиц «вторую плёнку». Сила связи между собственно пленочной водой и гигроскопической водой, окутывающей частицы пород, относительно слабая. В силу этого пленочная вода находится в жидком состоянии (обладая при этом повышенной вязкостью) и способна медленно передвигаться от частиц с большей толщиной плёнок к частицам с меньшей толщиной плёнок.

Этот вид вод широко распространен  в почвах. В породах наибольшее содержание физически связанной воды отмечается в глинах (наиболее тонкодисперсных породах).

Гигроскопическая, плёночная и гравитационная вода

 

 

 

а - частицы с неполной гигроскопичностью; б - частицы с полной гигроскопичностью; в, г - частицы с плёночной водой (вода движется от частицы с г к частице в); д - частицы с гравитационной водой

 

3.5. Свободная вода.

3.5.1. Капиллярная вода. Капиллярная вода располагается в тонких трещинах и порах пород и удерживается в них силами поверхностного натяжения.

3.5.2. Гравитационная вода. К этому виду относятся воды, перемещающиеся (фильтрующиеся) под действием силы тяжести и напорного градиента в толще пород по сообщающимся порам и трещинам. Образование гравитационных вод происходит при насыщении всех пор и трещин породы водой.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

Анализ приведённой выше классификации  вод в горных породах позволяет выделять среди их две главные группы – связанные и подвижные (свободные) воды. Все природные воды, находящиеся ниже поверхности Земли в подвижном состоянии называются подземными водами.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список используемой литературы

 

1.  Г.К. Бондарик. Инженерно-геологические изыскания. Курс лекций. 2007

 

2.  Г.К. Бондарик, Л.А. Ярг. Инженерно-геологические изыскания: учебник – М.: КДУ, 2007. – 424 с.

 

3.  Г.К. Бондарик, И.С. Комаров, В.И. Ферронский. Полевые методы инженерно-геологических исследований. «Недра», 2007 г., 374 с.

4.  Киссин И.Г. Вода под землёй. – М.: Наука, 1976. – 224 с