Файл: Геология и другие науки 2 Общие сведения о Вселенной. Форма и размеры Земли. 4.docx

Формула Курлова. Принцип этой формулы — изображение содержащихся в воде ионов в убывающем порядке в виде псевдодроби, в числителе которой записаны анионы, а в знаменателе — катионы. Слева от дроби формулы приводятся следующие показатели: S_P — микроэлементы (Br, I, As) и свободные газы (С0₂ и др.), мг/л, а также общая минерализация воды М в г/л; справа — pH, температура воды t и дебит D.

Ионы, содержание которых в воде менее 10%, в формуле не указываются, однако некоторые исследователи считают, что следует указывать все ионы, входящие в состав подземных вод. В общем виде формула Курлова имеет вид:

Например, паспорт воды знаменитого кисловодского нарзана по формуле Курлова будет иметь следующий вид:

Подземные воды

Классификация подземных вод по Сергееву по состоянию воды в горных породах:

А) Парообразная – содержится в воздухе, занимающем свободные от жидкой воды поры и трещины в горных породах. При понижении температуры конденсируется в капельно-жидкую воду. Может двигаться от участков с большим давлением пара к участкам с меньшим давлением;

Б) Твёрдая – лёд; вода в виде мелких кристаллов между минеральными частицами (прослойки, линзы, крупные жилы льда);

В) Жидкая – заполняет все поры и трещины в горных породах и свободно передвигается под действием силы тяжести.

Абсолютные отметки уровня подземных вод вычисляются как разность между абсолютной отметкой устья скважины и глубиной залегания соответствующего уровня.

Ненапорные воды
- Верховодка (временные)

это временное, чаще всего сезонное, скопление вод, задержанных при инфильтрации через зону аэрации локальными водонепроницаемыми или слабоводопроницаемыми прослойками или линзами. Располагается над грунтовыми водами.

Имеет ограниченное распространение, в засушливые годы уменьшается, а местами вовсе пропадает. Мощность – 0,5-3 м.

Грунтовые воды

Первый от поверхности почвы постоянный водоносный горизонт, значительный по площади распространения, залегающий на первом водоупорном слое грунта. Формируется за счет инфильтрации атмосферных и поверхностных вод, причем область питания совпадает с областью распространения. Поверхность воды(зеркало) свободная, безнапорная и имеет наклон на разных уровнях. Выше уровня грунтовых вод располагается зона капиллярного поднятия.

Гидроизогипсы – это кривые, соединяющие точки с одинаковыми абсолютными отметками установившегося уровня воды.

Водоносный горизонт – это горные породы, насыщенные водой.

Мощность водоносного горизонта определяется расстоянием от зеркала грунтовых вод до водоупорного ложа, и ее величина уменьшается по мере движения от водоразделов к речным долинам и другим понижениям, т.е. к областям дренирования, или разгрузки.

Режим вод – это совокупность происходящих изменений. На него влияют:

Метеорологические условия
Гидравлические условия(изменение режима поверхностных водоёмов(колебания в земной коре, поднимания и опускания отдельных участков земли))
Хозяйственная деятельность человека

Межпластовые воды

Воды, находящиеся между двумя водоупорными слоями грунта. Межпластовые воды находятся ниже грунтовых вод, под первым водоупорным или водонепроницаемым слоем. Имеют ограниченное питание: выход к поверхностных водам или водоносным породам.

Артезианские (напорные)- это межпластовые воды порового, трещинного карстового или смешанного типов, формирующиеся в моноклинальных и синклинальных структурах.

Отметка уровня воды при вскрытии устанавливается выше верхней границы водоносного горизонта.

Водосодержащими являются различные горные породы, залегающие между двумя водоупорами. Поступление пресной воды ограниченно, из-за чего возрастает минерализация.

Главная характерная черта артезианских вод – это наличие в них напора, то есть отметка уровня воды при вскрытии устанавливается выше верхней границы водоносного горизонта.

Пьезометрический уровень – это уровень подземных вод, установившийся в скважинах при вскрытии напорных вод.

Гидроизопьезы – кривые, соединяющие точки с одинаковыми абсолютными отметками пьезометрического уровня.

Гидроизобары – это линии равных напоров.

Физические поля Земли

Пространство, в пределах которого проявляется сила притяжения Земли, называется гравитационным полем или полем силы тяжести. Каждая точка этого поля характеризуется определенным значением у с к о р е н и я с и л ы т я ж е с т и (g), которое измеряется в галах . Стандартное (нормальное) значение ускорения силы тяжести на поверхности Земли принято равным 981 галу. Расчетное значение этого параметра с глубиной возрастает до 1037-1068 гал на глубине около 3 тыс.км, а затем резко убывает до нуля к центру Земли.

Для геологии важное значение имеют данные изучения изменения ускорения силы тяжести на поверхности Земли, так как оно определяется характером размещения в земной коре горных пород различной плотности. С этой целью геофизики проводят г р а в и м е т р и ч е с к у ю с ъ е м к у . Измерение ускорения силы тяжести осуществляют с помощью высокоточных приборов – г р а в и м е т р о в . По результатам гравиметрической съемки выделяют г р а в и т а ц и о н н ы е а н о м а л и и – отклонения фактических данных измерения ускорения силы тяжести от теоретических (нормальных) их значений, которые не зависят от особенностей геологического строения земной коры. Положительные гравитационные аномалии свидетельствуют о приближении к поверхности Земли горных пород с повышенной по сравнению с окружающими породами плотностью (например, железных руд или тел ультраосновных пород), а отрицательные аномалии – о дефиците массы, т.е. наличии пород с относительно низкой плотностью (например, залежей минеральных солей или гипса).

Тепловое поле Земли формируется за счет теплоты, получаемой от Солнца и поступающей из земных недр. Влияние солнечной теплоты (95 % от общего числа) ограничивается с л о е м п о с т о я н н ы х т е м п е р а т у р , в котором господствуют среднегодовые температуры, характерные для той или иной местности. Термические колебания: суточные 1,5 м, годовые 30-35 м, вековые. Мощность прихода тепла на поверхность планеты за счет солнечной радиации составляет 8,4

. Внутренние источники тепла (5% от общего) включают в себя: радиоактивный распад элементов, гравитационные процессы (при сжатии пород), остаточное тепло после формирования планеты, энергия фазовых переходов, высвобождаемая землетрясениями энергия и др.

Геотермический градиент - величина возрастания температуры при погружении на каждые 100 м. Среднее значение 3гр. Геотермическая ступень – величина, обратная геотерм. градиенту; то количество метров, на которое нужно погрузиться в данной местности ниже пояса постоянной температуры, чтобы получить прирост температуры на 1^о. Среднее значение 33 м.

Магнитное поле. Земля представляет собою магнит, полюса которого не совпадают с географическими полюсами земного шара, хотя и лежат близко к ним. Положение магнитных полюсов меняется с течением времени в связи с вековым изменением магнитного поля Земли.

Важной характеристикой магнитного поля Земли является его напряжённость.Максимальная напряжённость магнитного поля проявляется на полюсах; к магнитному экватору напряжённость падает. Это изображается на карте в виде изодинам - линий одинаковой напряжённости магнитного поля, которые близки в простирании к изоклинам (линиям одинакового наклонения магнитной стрелки), т.е. расположены почти широтно.

Особого внимания геологов заслуживают изменения напряжения магнитного поля на отдельных участках, выраженные в нарушении правильности изображения изолиний. Это так называемые магнитные аномалии. Положительные магнитные аномалии указывают на залежи руд с магнитными свойствами

Геохимическое поле – геологическое пространство, охарактеризованное цифрами содержаний химического элемента в породах до глубины 16 км.

Кларк – число, выражающее среднее содержание химических элементов в земной коре, гидросфере, Земле, космических телах, геохимических или космохимических системах и др., по отношению к общей массе этой системы.

кислород	46,5%
кремний	25,7%
алюминий	7,65%
железо	6,24%
кальций	5,79%
магний	3,23%
натрий	1,81%
калий	1,34%

Внешние и внутренние геосферы

В нешние: Атмосфера

Ветры меридиального направления

Вертикальная циркуляция воздуха, восточные ветра

Западные ветра, турбулентный перенос

Биосфера – сфера обитания живых существ: вся гидросфера, атмосфера до озонового слоя, верхняя часть земной коры.

Гидросферу принято делить на Мировой океан, континентальные поверхностные воды и ледники, а также подземные воды. Верхняя граница обнаружения воды находится на высоте 8−18 км, где молекулы воды разлагаются под действием УФ-излучения. Нижняя граница водной оболочки располагается на глубине, где температура сравнивается со значением 374 °С. Средняя соленость = 3,5%

Внутренние геосферы Земли

Л итосфера - твёрдая оболочка Земли. Состоит из земной коры и верхней части мантии.

Земная кора – внешняя твердая оболочка Земли, верхняя часть литосферы

Мантия – часть Земли (геосфера), расположенная непосредственно под корой и выше ядра. В ней находится большая часть вещества Земли. Земная мантия находится в диапазоне от 30 до 2900 км. Мантия занимает около 80% объема Земли. Граница между корой и мантией называется границей Мохоровичича.

Астеносфера - слой в верхней мантии планеты. Более пластична, чем соседние слои. Это даёт возможность блокам литосферы двигаться по ней, а также обеспечивает изостатическое равновесие этих блоков.

Тектоносфера — верхняя оболочка Земли, основная область проявления тектонических движений и деформаций (магматизм, метаморфизм, сейсмичность). Охватывает земную кору и верхнюю мантию (на глубине около 410 км.), или литосфера и астеносфера. Изучается в геотектонике. Для тектоносферы характерна вертикальная и горизонтальная неоднородность физических свойств и состава слагающих её пород.

Ядро – Центральная, наиболее глубокая часть планеты Земля, геосфера, находящаяся под мантией Земли и, предположительно, состоящая из железо-никелевого сплава с примесью других сидерофильных элементов. Глубина залегания - 2900 км. Средний радиус сферы - 3500 км. Разделяется на твердое внутреннее ядро радиусом около 1300 км и жидкое внешнее ядро толщиной около 2200 км, между которыми иногда выделяется переходная зона. Температура на поверхности твёрдого ядра Земли предположительно достигает 6230±500 K, в центре ядра плотность может составлять около 12,5 т/м³, давление до 3,7 млн атм. Масса ядра - 1,932⋅10 кг.

Землетрясения

Землетрясение – это резкие сотрясения земной коры, обычно вызванные упругими сейсмическими волнами, которые образовались при сдвиге горных пород относительно друг друга.

Магнитуда землетрясения – оценка силы сейсмических волн (амплитуды смещения частиц породы). Интенсивность – оценка ощутимости, разрушительного эффекта.

Обвал - обвалом называется процесс отрыва от основной массы горной породы крупных глыб и последующего их перемещения вниз по склону.
Оползень – называют смещение земляных масс, иногда развивающихся длительное время и происходящее без опрокидывания, сильного раздробления и падения .
Сель - это рыхлый материал, накопившийся у подножья склонов гор, в долинах рек и временных водотоков.
Цунами – это образование высоких волн, обрушившихся на берег и довершивших опустошения, произведенные землетрясением

Магматизм

Магматизм – совокупность процессов, связанных с проявлением внутренней энергии Земли и приводящих к образованию магмы, подъему ее к поверхности и/или излиянию. В зависимости от последнего породы, образованные в результате магматизма бывают:

Интрузивные породы - образуются при кристаллизации магматического расплава на глубине в толщах горных пород.
Эффузивные породы - образуются в результате застывания излившейся на поверхность или дно океанов лавы.