Геологическая деятельность подземных вод

Размещено на http://www.allbest.ru/

РГУ НЕФТИ И ГАЗА (НИУ) ИМЕНИ И.М. ГУБКИНА

Факультет Геологии и геофизики нефти и газа

Кафедра Общей и нефтегазопромысловой геологии

ОТЧЕТ ПО ПРАКТИКЕ

Наименование практики: Учебная геологическая практика

Место прохождения практики: АР Крым УОЦ «Жемчужина» г. Алушта

ВЫПОЛНИЛ: Студент группы Гр-21-02

Мокроусов И.В.

Руководитель практики: Горюнова Л.Ф.

2022 г.

РГУ НЕФТИ И ГАЗА (НИУ) ИМЕНИ И.М. ГУБКИНА

Факультет Геологии и геофизики нефти и газа

Кафедра Общей и нефтегазопромысловой геологии

ЗАДАНИЕ НА ПРАКТИКУ

Название практики: Учебная геологическая практика

ДАНО студенту Мокроусову И.В. группы ГР-21-02

(фамилия, имя, отчество в дательном падеже) (номер группы)

Цель практики: согласно рабочей программе практики

Геологическая деятельность поземных вод.

Содержание отчета по практике:

1. Введение (цели и задачи практики)

2. Названия подглав

3. Основные выводы

4. Список литературы

Исходные данные для отчета по практике:

1. Учебно-методическое пособие по учебной геологической практики часть I и II.

Рекомендуемая литература:

1. Муратов М.В. Краткий очерк геологического строения Крымского полуострова.

2. Юдин В.В. Геология Крыма на основе геодинамики

Дополнительные указания:

1. Вводная лекция, тема «Геологическое строение полуострова Крым»

2. Ведение полевого дневника практики

Руководитель: доцент доцент Горюнова Л. Ф.

(уч.степень) (должность) (подпись) (фамилия, имя, отчество)

Задание принял к исполнению: студент Мокроусов И.В.

(подпись) (фамилия, имя, отчество)

Геологическая деятельность подземных вод

Подземные воды-воды, находящиеся в трещинах и порах горных пород ниже поверхности земной коры. Эти воды в основном совершают разрушительную работу, но и созидают некоторые элементы геологии.

К подземным водам относятся все воды, находящиеся в земной коре, независимо от их агрегатного состояния. Они тесно взаимодействуют с атмосферными и поверхностными водами и вследствие этого участвуют в общем круговороте воды в природе (рис. 1). Подземные воды формируются главным образом в результате просачивания атмосферных осадков (инфильтрационные воды), а также путем конденсации водяного пара, проникающего с воздухом в трещиноватые и пористые горные породы.

Рисунок 1 Гидрогеологический цикл и различные виды его изменения под воздействием деятельности человека

Геологическая деятельность подземных вод заключается в растворении горных пород, формировании подземных форм рельефа и отложении минералов (рис. 2).

Рисунок 2 Типы строения коренных пород, благоприятные для возникновения родников (1 - глинистые породы, 2 - песчаники, 3 - известняки, 4 - алевриты, 5 - магматические породы)

Разрушительная деятельность связана с растворением и механическим размывом горных пород и проявляется в карстовых процессах, суффозии и в образовании_оползней.

Карстовые процессы

Под карстом понимаются процессы растворения и выщелачивания подземными (или поверхностными) водами растворимых трещиноватых горных пород, приводящие к образованию специфических форм рельефа на поверхности Земли и в глубине.

Суффозия представляет собой вынос подземными водами горной породы либо в виде механических частиц, либо в растворенном состоянии. Различают механическую и химическую суффозию. Механическая возникает при фильтрации подземных вод в рыхлых и пористых породах, как правило, в песках. Химическая суффозия-процесс геологического выщелачивания или химического растворения горных пород поверхностными и грунтовыми водами.

Типы карста:

1) Карбонатный - труднорастворимые породы (известняк, мел, мрамор);

2) Сульфатный - среднерастворимые породы (гипс);

3) Соляной - легкорастворимые породы (галит).

Наиболее распространён карбонатный карст, развивающийся в карбонатных (известняки, доломиты, мел и др.) породах. В пределах материков обнажённые и погребённые карстующиеся карбонатные породы занимают до 40 млн. км². Для растворения карбонатов необходимо присутствие в воде углекислого газа, реакция в общем виде может быть описана формулой:

СаСО3(твёрд)+Н2О+СО2=Са2++2НСО3

Активному растворению карбонатов способствует наличие в водах минеральных или органических кислот, поступающих из почв, формирующихся за счет реакций в толще пород или биохимических процессов.

Необходимыми условиями развития карста являются:

1) наличие растворимых пород;

2) трещиноватость пород, обеспечивающая проникновение воды;

3) растворяющая способность воды.

Реакции карстового процесса.

Процесс растворения приводит к формированию разнообразных карстовых форм, среди которых выделяют поверхностные и подземные. В Крыму развиты практически все виды форм.

К подземным карстовым формам относятся различные каналы, пещеры и полости. Например, как в маршруте № 4 (Гора Чатыр-Даг. Карьер «Мраморный». Пещера Эмине-Баир-Хосар).

Среди подземных карстовых форм наиболее сложны по своему строению пещеры (рис. 3).

Рисунок 3 Схема карстовых процессов в горном массиве. 1 - карры; 2 - воронки; 3 - естественные шахты и колодцы; 4 - пещерная галерея; 5 - вертикальная пещерная полость; 6 - сталактиты; 7 - сталагмиты и сталагнат (натёчная колонна); 8 - натёчные драпировки; 9 - подземные водотоки; 10 - сифон; 11 - подземный водопад; 12 - грот с карстовым источником. 13 - вход в пещерную систему

карстовый подземный вода порода

Карстовые пещеры - самые крупные подземные формы, представляющие систему горизонтальных или несколько наклонных каналов, часто сложно ветвящихся и образующих огромные залы или гроты, которые достигают сотни метров в длину и 20-30 м в высоту.

Одна из характерных особенностей многих карстовых пещер - образование натёчных форм. Их формирование связано с отложением кальцита из подземных вод. Вода, поступающая сверху и движущаяся по трещинам карбонатных пород, содержит большое количество углекислого газа (СО₂), что значительно увеличивает ее растворяющую способность и постепенно приводит к насыщению бикарбонатом кальция. Когда такая вода просачивается в сводах и стенах пещеры, она выделяет часть углекислоты, вследствие чего бикарбонат переходит в карбонат кальция, выпадающий в осадок. Так на сводах пещер образуются растущие вниз натечные формы, называемые сталактитами, а кальцит, выделяющийся из падающих на пол капель, формирует поднимающиеся снизу вверх сталагмиты. Сталактиты и сталагмиты могут иметь разнообразные формы, напоминающие трубочки, конусы, сосульки, занавеси. Срастаясь вместе, они образуют колонны - сталагнаты. В виде натечных форм, помимо кальцита, могут встречаться гипс, опал, лимонит, гетит.

Между собой пещеры могут соединяться туннелями, провалами или узкими щелями. В них нередко встречаются подземные реки, ручьи, сифоны, водопады, озёра. Для внутренних частей пещер характерны: особый микроклимат, отсутствие солнечных лучей, повышенная концентрация углекислого газа. Температура воздуха внутри глубоких протяженных пещер характеризуется постоянством и равняется средней годовой температуре прилегающей местности.

Крым знаменит своими карстовыми полостями естественного происхождения. Они заложены в основном в верхнеюрских известняках, слагающих главную горную гряду, однако известны также в меловых и палеогеновых известняках внешней и внутренней гряд Крымских гор, а также в неогеновых известняках равнинной части полуострова.

Плато Чатыр-Даг подвержено карсту ввиду того, что большая часть массива сложена преимущественно карбонатными породами верхнеюрского возраста. На плато находятся сотни пещер, шахт, более тысячи воронок и колодцев. Самые большие и красивые из них - Эмине-Баир-Хосар, Мраморная, Тюпсуз-Хосар.

Первая карстовая пещера, в которой мы побывали- Эмине-Баир-Хосар,

Эта пещера не только имеет пять уровней, но и по своей протяжённости достигает два и больше километров. Возраст этой пещеры превышает 10 миллионов лет. Практически все время здесь присутствовала вода. Перед тем как попасть в пещеру, вода проходит несколько десятков метров породы, насыщаясь на поверхности углекислым газом и приобретая способность растворять известняк. Затем вымывает из него карбонат кальция - то, что нужно для образования натечных форм таких, как: сталактиты, сталагмиты, сталагнаты. А также можем наблюдать такое явление как двухэтажное озеро (рис. 4,5,6)

Рисунок 4 Двухэтажное озеро. Пещера Эмине-Баир-Хосар

Рисунок 5 Сталактиты и сталагмиты в пещере Эмине-Баир-Хосар

Рисунок 6 Натёчный "вулкан" в пещере Эмине-Баир-Хосар

Вторая и последняя пещера, которую мы посетили была Красная пещера (Кизил-Коба). Это самая крупная пещера, находящаяся на территории полуострова Крым. Отличительная особенность Красной пещеры - наличие протекающей по её дну подземной реки с одноимённым названием - Кизил-Кобинка, которая протянулась на 13 км и собирает воду со всего Долгоруковского массива (рис.7). Именно водам этого подземного источника, которые тысячелетиями вымывали известняковые породы, Красная пещера и обязана своим возникновением. В данной пещере мы также наблюдали причудливые натёчные формы (рис. 8).

Рисунок 7 Кизил-Кабинка

Рисунок 8 Натёчные образования в пещере Кизил-Коба

Поверхностный карст

К поверхностным формам относятся:

1. Карры представляют собой систему гребешков, лунок и трещин, которые образуются в результате действия поверхностных вод и процессов химического и биологического выветривания. С данной формой карста мы познакомились на плато Чатыр-Даг (рис. 9). Длина трещин от 5 до 80 см. Отверстия и пустоты в каррах заполнены щебневым накоплением. Покрытые каррами пространства называются карровыми полями.

Рисунок 9 Карры плато Чатырдаг

2. Понорамы называют глубокие наклонные или вертикальные отверстия щелеобразной и колодцеобразной формы, по которым поверхностная вода отводится в глубину массива.

3. Карстовые воронки - наиболее распространенные поверхностные карстовые формы. Это конусообразные и чашеобразные углубления с крутыми или пологими склонами. Они встречаются как в горных, так и в равнинных районах. (рис 10). Среди карстовых воронок по условиям развития выделяются:

а) воронки поверхностного выщелачивания, связанные с растворяющей деятельностью метеорных вод;

б) воронки провальные, образующиеся путем обрушения сводов подземных карстовых полостей.

Рисунок 10 Карстовые воронки плато Чатырдаг

4. Карстовые колодцы, шахты, пропасти являются вертикальными или наклонными отверстиями значительной глубины, нередко непосредственно связанные с подземными формами. Их образование обусловлено дальнейшим расширением и углублением трещин и понор в массивах карстующихся пород. На практике мы встречались с карстовым колодцем, который является естественным входом в пещеру Эмине-Баир-Хосар (рис. 11). Его глубина 16 м, ширина 5-6 м. Он сильно задернован, следовательно, подвергнут биологическому выветриванию.

Рисунок 11 Естественный вход в пещеру Эмине-Баир-Хосар

Развитие карста приводит к понижению уровня грунтовых вод. Возникает опасность возникновения провалов, уменьшается прочность коренных пород. По этим причинам за развитием карстовых процессов ведут специальные наблюдения и принимают профилактические меры.

Меры борьбы с карстом:

1) Планировка территорий для отвода поверхностных вод с закарстованных участков, для того чтобы прекратить поступление воды и остановить растворение пород.

2) Дренаж подземных вод.

3) Устройство противофильтрационных завес- цементация, битумизация.

4) Обрушение кровли карстовых пустот и заполнение их глинистыми грунтами.

5) Устройство опор глубокого заложения с опиранием на незакарстованные породы.

6) Конструктивное усиление зданий и сооружений.

Оползневые процессы.

С деятельностью подземных вод связано и явление образования оползней. В Крыму оползневые процессы распространены повсеместно и являются настоящей катастрофой.

Оползень - ??? скользящее смещение масс грунтов и горных пород вниз по склону под влиянием силы тяжести. Оползание обычно происходит в рыхлых слабосцементированных породах в результате того, что крутой и высокий склон по мере подрезания его рекой, водохранилищем, морем теряет свою устойчивость, и значительные горные массы крупными блоками начинают смещаться вниз по склону.

Оползни всегда связаны с наличием грунтовых вод, обилие которых - необходимое условие оползания. Но, несмотря на это, грунтовые воды не являются причиной этих процессов. На склонах крутизной менее 10-12 градусов оползни случаются крайне редко, при уклоне 15 градусов оползни, как правило, могут возникать только при благоприятных геологических и гидрогеологических условиях. Оползни имеют сложное строение (рис. 13).

Рисунок 12 Схема поперечного профиля оползня. 1-первоначальное положение склона. 2-ненарушенные слои.3-оползневой блок.4-поверхность скольжения.5-площадка оползневой террасы.6-стенка срыва оползня.7-напорный оползневой вал.8-урез реки

Для возникновения оползней наиболее благоприятны геологические условия, когда в основании оползневого склона залегают водоупорные пласты, а выше лежат водоносные породы. Однако если склон сложен только водоносными породами, а водоупорного пласта нет, всё равно будет происходить разгрузка подземных вод, уровень которых будет плавно снижаться от междуречий в сторону долины или берега моря. При достаточной крутизне и высоте склонов оползни неизбежно возникнут.

С оползневыми явлениями связано возникновение специфического рельефа, характеризующегося бугристостью, трещинами, поверхностями смещения, разно наклонными стволами деревьев.

Например, как “Пьяный лес” на горе Кастель. Такой лес - явный признак оползневого рельефа, выраженный в изогнутых, искривленных стволах деревьев и открытой корневой системой. (Рис. 13)

Рисунок 13 Пьяный лес. Гора Кастель

Меры борьбы с оползнями:

Главной задачей противооползневых мероприятий является защита территорий от разрушений. Наиболее часто применяются следующие методы:

1) Регулирование поверхностного стока

2) Дренаж обводненных горных пород

3) Перераспределение масс горных пород

4) Защита от подмыва и размыва

5) Закрепление масс горных пород подпорными сооружениями

6) Искусственное улучшение масс горных пород

7) Лесомелиоративные работы

8) Профилактические мероприятия

Источники и Родники.

Выход подземной воды на поверхность Земли называется источником или родником. Важной характеристикой любого источника является его дебит. Дебит- количество воды, полученное за единицу времени. Многие источники используются человеком, поэтому делают специальные сооружения, предохраняющие их от утечки и загрязнения. Такой источник мы могли видеть на плато Чатыр-Даг. (Рис.14)

Рисунок 14 Каптированный источник. Плато Чатырдаг

Список литературы

1 Лущик А.В. Горбатюк Н.В. Иваненко Т.А. Обзор формирования подземных вод основных эксплуатируемых горизонтов в Крыму. Строительство и техногенная безопасность № 6 (58), 2017.

2 Муратов М.В. Краткий очерк геологического строения Крымского полуострова.

Размещено на Allbest.ru