Внутренние оболочки и ядро Земли 1 страница

В результате изучения землетрясений было установлено, что на определенных глубинах происходят скачкообразные изменения скорости распространения продольных и поперечных сейсмических волн. Эти явления связаны с резким изменением плотности веще­ства Земли и его состава. Таким образом, Земля оказывается разде­ленной своеобразными поверхностями на несколько оболочек, ха­рактеризующихся различными свойствами.

Земная кора. Земной корой называется весь комплекс горных по­род между атмосферой и гидросферой сверху и поверхностью Мохо- ровичича снизу (рис. 1).

Поверхность Земли делится на две основные части — континен­тальную и океаническую. Такой характер планетарного рельефа свя­зан с разным строением и составом земной коры. Под материками толщина земной коры достигает 75 км (в среднем 35 км), а под океа­нами 3—12 км (в среднем 4—6 км).

Континентальная кора с поверхности сложена осадочными по­родами, образующими осадочный слой мощностью от 0 до 15 км и более. Нижняя часть осадочного слоя под действием высоких тем­ператур и давлений преобразовалась в метаморфические горные по­роды. В некоторых местах метаморфические и осадочные породы прорезаны магматическими породами. Плотность осадочных пород 2,6—2,65 г/см³, скорость распространения в них продольных волн 2,5—3,5 км/с.

Осадочные и метаморфические породы подстилаются порода­ми типа гранитов. Средняя плотность их 2,7 г/см³; скорость рас-

Земная кора \ Земная кора / Земная кора континентального типа \ океанского типа / континентального типа

Рис. 1. Принципиальный разрез земной коры и подстилающей мантии (по В.П. Гаврилову, 1979 г.)

пространения продольных волн 5,5—6,3 км/с, поперечных 3,4—3,7 км/с. Этот слой пород условно назван гранитным. Под гранитным залегает «базальтовый» слой, представленный породами, близкими по свойствам к базальтам. Поверхность, разделяющая гранитный и «базальтовый» слои, называется поверхностью Конрада. Базальто­вые породы содержат по сравнению с гранитами меньше кремния и алюминия, больше железа и магния, чем объясняется их более вы­сокая плотность (2,8—2,9 г/см³). Скорость распространения продоль­ных волн в них — 6,5—7 км/с, а поперечных — 3,7—4,1 км/с. В отличие от континентальной коры, океаническая кора сложена базальтовыми породами, лишь слегка прикрытыми осадочным чехлом. Иногда меж­ду ними присутствует надбазальтовый слой, который слагается чере­дующимися уплотнениями осадочных горных пород, кремнистыми конкрециями и пористыми базальтовыми лавами.

В химическом составе земной коры преобладают кислород (49,13%), кремний (26%), алюминий (7,45%), железо (4,2%), каль­ций (3,25%), натрий (2,4%), калий и магний (по 2,35%), водород (1%).

Мантия Земли. Между поверхностью Мохоровичича и ядром рас­полагается еще одна оболочка Земли, называемая мантией. Глубина нижней границы мантии 2900 км.

Мантия неоднородна по составу и на глубине около 900 км разде­ляется на две оболочки — верхнюю и нижнюю (см. рис. 2а). Верхняя мантия характеризуется неоднородностью среды, что связано с ее расслоенностью. Она разделяется на три слоя, отличающихся плот­ностью вещества и скоростью распространения сейсмических волн.

Рис. 2. Схемы внутреннего строения (а) и свойств Земли (б)

Верхний, твердый слой совместно с земной корой образует литосфе­ру, характеризующуюся большей прочностью вещества. Для верхне­го слоя характерно резкое возрастание с глубиной градиента скоро­стей продольных и поперечных сейсмических волн (рис. 26). Ниже залегает слой пониженных скоростей — волновод. К нему приурочен пояс размягчения, получивший название астеносферы.

В этом слое вещество отдельных линз находится в жидко-твердом состоянии, когда гранулы твердого вещества окружены пленкой расплава.

Астеносфера отличается от смежных слоев пониженной вязко­стью и плотностью (около 3 г/см³) и меньшей скоростью распро­странения сейсмических волн. Средняя глубина астеносферы 100— 200 км, под срединно-океанскими хребтами — 30—50 км. С ней свя­зывают выделение базальтов и другие процессы магматизма, погло­щение энергии вращения, приливные реконструкции фигуры Земли и т.п. Нижний слой верхней мантии (слой Голицына, слой С) счита­ется переходным между верхней и нижней мантией. Характеризует­ся он твердым состоянием вещества, повышенной его плотностью (4,3 г/см³) и вязкостью, а также возрастанием скорости распростра­нения сейсмических волн. Со слоем С связывают тектонические, магматические и метаморфические процессы земной коры и, в част­ности, наиболее глубокофокусные землетрясения, поэтому верх­нюю мантию с земной корой объединяют единым понятием текто- носфера.

О химическом составе верхней мантии нет единого мнения. Часть ученых полагает, что верхняя мантия сложена ультраосновны- ми породами — перидотитом и дунитом, другие считают, что ее по­роды богаче кремнеземом и больше соответствуют базальту.

Нижняя мантия характеризуется более высокой плотностью ве­щества (5,5—6 г/см³), обусловленной содержанием в ее составе на-

ряду с кислородом, кремнием и магнием более тяжелых элементов — железа и никеля.

Ядро Земли. Граница между мантией и ядром Земли отмечается резким уменьшением скорости продольных и поперечных сейсми­ческих волн.

В свою очередь ядро также делят на две части — внешнюю и вну­треннюю (см. рис. 2а). Граница между ними на глубине 5100 км от поверхности Земли фиксируется увеличением скорости продольных сейсмических волн. Судя по скорости сейсмических волн, внешнее ядро образовано размягченным веществом.

По современным данным, внешнее ядро Земли состоит из раз­мягченных сверхплотных силикатов или же окиси железа. Несмотря на размягченное состояние, вещество внешнего ядра характеризует­ся высокой плотностью — 6—12,2 г/см³.

Глубже 5100 км располагается внутреннее ядро Земли, состоя­щее, по всей видимости, из сплава железа с никелем и находящее­ся в твердом состоянии. Плотность вещества в центре Земли дости­гает 13 г/см³.

1.3.3. Гипотеза о возникновении земной коры

Земная кора выделилась из мантии в процессе геологической эволюции Земли. В этот период, как и в процессе догеологической эволюции, верхние части мантии претерпевали радиоактивный ра­зогрев. Значительное количество тепловой энергии поступало от Солнца. При формировании ядра из мантии высвободилась энер­гия, как полагают, соизмеримая с радиогенной. Однако внутренний разогрев Земли происходил неравномерно, отдельными очагами. При подъеме расплавленного материала из очагов плавления про­исходил процесс, названный академиком А.П. Виноградовым зон­ной плавкой и хорошо изученный им и его учениками на материале хондритовых метеоритов.

При зонной плавке оседали и кристаллизовались в первую оче­редь наиболее тугоплавкие компоненты. По мере продвижения вверх за счет запасов тепла в жидком слое расплав обогащался наи­более легкоплавкими компонентами. Он становился более кислым, а мантия, через которую он прошел, более основной. Продукты вы­плавления мантии привели к формированию первичного базальто­вого слоя земной коры. На поверхности планеты появились первич­ные вулкано-плутонические кольцевые структуры, заполненные ба­зальтом. Наряду с метеоритными кратерами они образовали пей­заж, сходный с лунным. Поэтому рассматриваемую стадию форми­рования земной коры называют лунной. Она продолжалась от 4,6 до 4 млрд. лет назад.

Выплавление базальтового слоя сопровождалось дегазацией ма­териала мантии. Выделившиеся газы скапливались в околоземном

пространстве благодаря силам земного тяготения. Полагают, что первичная атмосфера состояла преимущественно из метана, аммиа­ка, в меньшей степени — из водорода, паров воды и углекислого газа. В этот же период геологической эволюции Земли происходило фор­мирование первичных водных бассейнов. Поданным А.П. Виногра­дова, количество воды, образовавшейся при конденсации ее паров в процессе зонной плавки, соизмеримо с объемом современных оке­анов и морей.

Таким образом, к концу лунной стадии на Земле сформиро­вались: базальтовый слой земной коры, первичная атмосфера и гидросфера.

Дальнейшая эволюция Земли связана с формированием гранит­ного слоя земной коры. Появившиеся ранее атмосфера и гидрос­фера способствовали разрушению горного рельефа вулканическо­го происхождения. Продукты разрушения осаждались в понижен­ных местах, образовывая первые осадочные породы. Одновременно с ними формировались и эффузивные породы — результат непрекра- щаюшейся вулканической деятельности. Базальтовая кора испыты­вала в этот период преимущественно вертикальные тектонические движения.

Отложения обломочных и эффузивных пород достигали боль­шой мощности. Подвергаясь уплотнению и метаморфизму, они преобразовывались в метаморфические породы (гнейсы, кварциты и т.п.). Под влиянием исходящих из недр Земли газовых и жидких растворов, содержащих щелочи и кремнезем, происходил также процесс метасоматической гранитизации осадков. Первоначально гранитные и гнейсовые комплексы образовывали овальные структу­ры от единиц до сотен километров в поперечнике, называемые ово- идами, или нуклеоидами («нуклеос» — ядро), в связи с чем стадию об­разования гранитного слоя земной коры было предложено называть нуклеарной. Она продолжалась от 4 до 3,5 млрд. лет назад. Постепен­но формирование нуклеарных ядер стало повсеместным. Сливаясь, они образовывали гранитный слой земной коры с более равномер­ной, чем ныне, мощностью — до 35—40 км.

Таким образом, в период лунной и нуклеарной стадий сформи­ровались базальтовый и гранитный слои земной коры. Однако это была первичная кора, не тронутая пока процессами образования ге­осинклиналей, складкообразования и формирования платформ. Эти вопросы будут рассмотрены ниже.

1.4. Физическая жизнь земной коры

1.4.1. Общая характеристика геологических процессов

Процессы, приводящие к изменению внугренней структуры Земли и земной коры, образованию и разрушению минералов и гор­ных пород, изменению условий залегания горных пород, образова-

- 24 -

нию и изменению рельефа земной поверхности, называются геоло­гическими процессами. Геологические процессы принято делить на экзогенные (внешние) и эндогенные (внутренние).

Экзогенные процессы вызываются энергией, получаемой Землей от Солнца, притяжением Солнца и Луны, врашением Земли вокруг своей оси, действием силы тяжести. Эндогенные процессы обуслов­лены в основном энергией недр Земли. В настоящее время достиже­ния космохимии позволили начать изучение связей эндогенных про­цессов с явлениями, происходящими во Вселенной.

Экзогенные процессы приводят к выравниванию форм релье­фа местности, созданных как эндогенными, так и экзогенными про­цессами, происходившими ранее. Под влиянием колебаний темпе­ратур, под действием ветра, воды, морского прибоя, ледников и т.п. происходит разрушение горных пород и перенос их в пониженные участки земной поверхности, главным образом в моря и океаны.

В результате эндогенных процессов происходят землетрясения и вулканические извержения, возникают разломы в земной коре; сминаются в складки мощные слои земной коры, образуются гор­ные хребты и впадины. При охлаждении и застывании магмы, по­ступающей из недр Земли, образуются магматические горные поро­ды. К эндогенным процессам следует отнести и явления метамор­физма горных пород, происходящие вне зоны выветривания земной коры под влиянием давления, температуры и химически активных веществ и вызывающие коренные изменения горных пород.

С течением времени эндогенные процессы приводят к измене­нию границ водных бассейнов, в связи с чем часть осадочных пород оказывается на поверхности Земли, где она подвергается действию экзогенных процессов. В результате начинается новый цикл, соот­ветствующий новой обстановке.

1.4.2. Экзогенные процессы

Экзогенные процессы происходят на земной поверхности и в верхних частях земной коры в результате ее взаимодействия с атмос­ферой, гидросферой и биосферой. Эти процессы производят разру­шительную и созидательную работу. Разрушительное действие ока­зывают процессы выветривания и денудации. Созидательная работа заключается в образовании горных пород в новых местах, а также в формировании полезных ископаемых.

1.4.3. Выветривание (гипергенез)

Под выветриванием понимается совокупность процессов физи­ческого и химического разрушения горных пород на месте их залега­ния под влиянием колебания температур, химического воздействия воды, циркулирующей в верхних слоях литосферы, и газов, находя­щихся в атмосфере и растворенных в воде, а также в результате дея-

- 25 -

тельности живых организмов и растений. В соответствии с этим раз­личают выветривание физическое, химическое и органическое, кото­рые проявляются в тесном взаимодействии, однако в зависимости от природных условий влияние одного из видов выветривания на том или ином этапе может быть преобладающим. Зона земной коры, подверженная процессам выветривания, называется зоной выветри­вания. В ней горные породы превращаются в сравнительно рыхлые образования.

Глубина проникновения процессов выветривания в земную кору различна и местами достигает 500 м, однако наиболее интенсивно эти процессы протекают на глубине в несколько десятков метров.

Физическое выветривание — процесс разрушения горных пород под влиянием колебания температур. При нагревании в дневное время горные породы расширяются, а при охлаждении ночью сжи­маются. Это ведет к нарушению взаимного сцепления зерен пород, в результате чего порода растрескивается, а затем и распадается на обломки. Наиболее сильно физическое выветривание проявляется в районах, где суточные колебания температур очень велики.

Процесс разрушения горных пород под влиянием изменения температур в значительной мере усиливает вода, особенно в райо­нах с частым колебанием температур около точки замерзания (мо­розное выветривание).

Химическое выветривание — процесс разрушения горных пород в результате химического воздействия на них воды с растворенными в ней веществами, а также атмосферных газов. Наиболее интенсив­но эти процессы протекают в условиях влажного и теплого климата.

Органическим выветриванием называют процесс разрушения гор­ных пород под действием живых организмов и растений. Различают механическое и химическое разрушение пород живыми организмами и растениями. Землерои, черви, корни растений разрыхляют горные породы. В го же время корни растений выделяют кислоты, также раз­рушающие горные породы. Различные микроорганизмы, находящие­ся в породе, также способствуют накоплению химически активных ве­ществ, разрушающих ее.

Часть продуктов выветривания растворяется или уносится за пределы материнской породы, а другая их часть, более устойчивая в данных условиях, остается на месте разрушения, образуя элювий. Он имеет неровную нижнюю границу, лишен признаков слоистости.

Элювий слагает современную кору выветривания. Посколь­ку выветривание происходило и в прошлые геологические эпохи, кору выветривания тех эпох называют древней или ископаемой. Из­учение коры выветривания имеет большое значение. С ней связаны многие месторождения полезных ископаемых: руды, железа, мар­ганца, алюминия, никеля и др., а также и некоторые месторождения нефти (в Шаимском районе Тюменской области и др.). Мощность

- 26 -

коры выветривания изменяется от долей метра до 100 м и более. Са­мый верхний, плодородный слой современной коры выветривания, называется — почвой.

1.4.4. Денудация

Денудацией называется совокупность процессов разрушения гор­ных пород на поверхности Земли и переноса продуктов разрушения в пониженные участки, где происходит их накопление.

К денудационным процессам относят: геологическую деятель­ность ветра, поверхностных текучих вод, подземных вод, ледников, мо­рей и озер, перемещение материала под влиянием силы тяжести. Про­цессы денудации удаляют продукты выветривания, тем самым спо­собствуя дальнейшему выветриванию горных пород. Под влиянием совместного действия выветривания и денудации разрушаются одни формы рельефа и создаются другие.

1.4.4.1. Геологическая деятельность ветра

Ее еще называют — эоловая деятельность — обусловлена движе­нием воздуха в тропосфере. Она заключается в развеивании (деф­ляции) и обтачивании (коррозии) горных пород. Ветер, подхватывая мелкие продукты выветривания, уносит их на значительные рассто­яния, иногда свыше 2000 км. Дефляция неразрывно связана с меха­ническим разрушением горных пород песчинками, переносимыми ветром, что приводит к обтачиванию этих пород.

Аккумулятивная, созидательная деятельность ветра заключается в образовании континентальных отложений и эоловых форм релье­фа в результате переноса частиц разрушенных горных пород из об­ласти дефляции.

Эоловые формы рельефа наиболее характерны для пустынь и песчаных побережий. В пустынях под действием ветра на равни­не образуются песчаные бугры, называемые барханами. Высота бар­ханов достигает 20—30 м. Сливаясь, они образуют цепи длиной ино­гда до нескольких десятков километров и высотой 50—70 м. Барханы и барханные цепи могут перемещаться и перестраиваться в зависи­мости от силы сезонных ветров со скоростью до 30—40 м/год.

На песчаных побережьях морей и озер, в долинах рек, покрытых редкой растительностью, ветер образует дюны чаше всего овальной формы. Дюны, сливаясь, образуют дюнные валы высотой 10—15 м, которые тянутся вдоль берега. Как и барханы, дюны могут передви­гаться, засыпая песком освоенные земли.

1.4.4.2. Геологическая деятельность поверхностных текущих вод

Поверхностные текущие воды выполняют разрушительную и со­зидательную работу при своем движении в пониженные места. При этом их разрушительное действие проявляется в более приподнятых

- 27 -

местах земной поверхности, а созидательное — аккумуляция, нако­пление осадков — в пониженных.

Различают три формы разрушительного действия поверхностных текучих вод: плоскостной смыв, линейный смыв и сели. Плоскостной смыв, или дождевая денудация, заключается в размывающей деятель­ности дождевых и талых вод по всей поверхности склонов и водоразде­лов. В результате смыва у подножий склонов и возвышенностей про­исходит накопление снесенного материала, называемого делювием.

Линейным смывом или эрозией называется разрушительная дея­тельность русловых потоков воды — рек, ручьев и т.п.

В результате деятельности небольших ручьев, имеющих порой временный характер, в областях развития рыхлых, легко размыва­емых отложений образуются овраги. Образованию оврагов способ­ствуют отсутствие растительности, распашка склонов и т.п. Если овраг пересекает другие рытвины, то со временем они дадут начало росту боковых оврагов. Овраг развивается в глубину, и, когда он до­стигает уровня грунтовых вод, на дне его возникает родник.

Родниковые воды, стекая вниз по оврагу, вбирают в себя все больше грунтовых вод, превращаясь в речку. Сливаясь, речки фор­мируют более крупные русловые потоки — реки. Речки и реки могут образоваться также в результате таяния ледников, некоторые реки вытекают из озер.

В результате геологической деятельности рек происходит раз­мыв дна (донная эрозия) и берегов (боковая эрозия), перенос облом­ков вниз по течению и их отложение.

Донная эрозия наблюдается на участках наиболее быстрого тече­ния. Степень углубления зависит от состава пород, слагающих дно реки. Там, где развиты более твердые породы, донная эрозия замед­ляется, способствуя образованию порогов, перекатов и поперечных уступов. Крупные поперечные уступы называются водопадами. Об­разование уступов может быть также связано с крупными разрывны­ми нарушениями. Падая с высоты, вода создает водоворот и размы­вает снизу основание водопада, образуя углубление в несколько ме­тров — эрозионный котел. Подмыв основания ведет к обрушению пород сверху и постепенному отступанию водопада вверх по реке.

Углубление русла реки начинается от устья в сторону истока. Уровень реки в устье, ниже которого она не может углубить свое ложе, называется базисом эрозии.

Он соответствует уровню моря или озера, в которые впадает река. Углубление русла в сторону ее верховьев происходит вплоть до обра­зования продольного профиля равновесия, при котором между эро­зией и аккумуляцией существует равновесие. Продольный профиль равновесия представляет собой плавную вогнутую кривую, полого поднимающуюся вверх от базиса эрозии и достигающую максималь­ной крутизны у истоков реки.

- 28 -

Боковая эрозия приводит к общему расширению речной доли­ны. Наиболее легко размываются берега, сложенные рыхлыми по­родами. В твердых породах вода прорезает глубокие ущелья с отвес­ными берегами, называемые каньонами. Боковой эрозии наиболее подвержены те участки реки, где скорость ее мала.

Долина реки расширяется благодаря образованию меандр (излу­чин), а также вследствие весеннего паводка. Возникновение излучин обусловлено наличием у берегов реки различных препятствий (обва­лов, оползней, выносов боковых притоков), вынуждающих реку от­клониться к противоположному берегу. Река начинает подмывать этот берег, образуя изгиб. Вогнутый, подмываемый берег этого изги­ба становится круче, а выпуклый положе. Около этого берега отлага­ется аллювий, что ведет к образованию отмели. Отражаясь от вогну­того берега, струи воды направляются к противоположному берегу и, подмывая его, начинают формировать новую излучину. Так, река поочередно подмывает свои берега, увеличивая размеры меандр, и тем самым расширяет свою долину. Меандры перемещаются не только в стороны, но и вниз по течению. При этом коренные породы внутри долины размываются и она заполняется речными отложени­ями. Так образуются речные террасы. В период половодья часть реч­ной долины, называемая поймой, заполняется водой. Вода выравни­вает рельеф поймы и способствует отложению в ней обломочного ма­териала и возникновению пойменной террасы. В то же время быстро текущие воды могут прорвать узкие перемычки меандр и устремить­ся по новому руслу. После спада воды на месте излучин образуются небольшие серповидные озера — старицы, в которых также форми­руется аллювий.

Наибольшее количество аллювия откладывается в устье реки, образуя дельту, которая многочисленными речными рукавами раз­делена на множество островов.

Дельтовые отложения древних рек представляют большой инте­рес, поскольку с ними иногда могут быть связаны крупные скопле­ния нефти и газа.

В жизни каждой реки обнаруживается своеобразная циклич­ность. Каждый цикл эрозии состоит из трех стадий: юности, ког­да преобладает донная эрозия, зрелости, которой соответствует ин­тенсивное развитие боковой эрозии, и старости, когда эрозия реки замирает. В результате понижения базиса эрозии, увеличения коли­чества осадков в бассейне реки или при повышении какой-либо ча­сти ее бассейна может произойти омоложение реки, ведущее к по­вторению цикла. Тогда река начинает интенсивно размывать соб­ственный аллювий, углубляя русло и оставляя от прежней поймы площадки различной ширины. Долина начинает постепенно запол­няться новым аллювием, а над образующейся новой поймой выде­лится надпойменная терраса. В горных районах большую разруши-

- 29 -

тельную работу производят сели — бурные потоки воды, перемешан­ные с грязью и камнями. Сели возникают после проливных дождей и активного таяния снегов и несутся по руслам небольших, иногда пересохших речек. Отложения селевых потоков называются пролю­вием. Пролювий образует конусы выноса (сухую дельту).

Селевые потоки представляют собой большую опасность для го­родов и селений. В настоящее время борьба с ними ведется весьма эффективно путем создания дамб, направленных взрывов и т.п.

1.4.4.3. Геологическая деятельность подземных вод

Подземными водами называются все воды, находящиеся ниже поверхности земли и дна поверхностных водоемов и потоков. Они могут иметь атмосферное и глубинное (магматическое) происхожде­ние, а также могут образоваться вследствие обезвоживания горных пород (дегидратациинпые).

Воды атмосферного происхождения называются вадозными или «блуждающими». Считают, что большая часть вадозных вод образо­валась в результате просачивания в воду и горные породы поверх­ностных вод (инфильтрационная теория). В меньшей мере образо­вание вадозных вод может быть связано с процессом конденсации водяных паров атмосферного воздуха в порах, трещинах и других пу­стотах горных пород (конденсационная теория).

Воды глубинного, магматического происхождения называют ювенильными. Они возникают из кислорода и водорода, выделив­шихся из магмы. Считают, что в чистом виде ювенильные воды не могут быть встречены, так как они смешиваются с вадозными.

Дегидратационные воды играют весьма небольшую роль в пита­нии подземных вод.

По условиям залегания подземные воды подразделяются на по­чвенные, грунтовые и пластовые.

Почвенные воды располагаются в почвенном слое у самой по­верхности Земли. С гидродинамической точки зрения они явля­ются подвешенными, поскольку породы, образующие почвен­ный слой, воздушно-сухие. Зона между почвенным слоем и уров­нем грунтовых вод называется зоной аэрации (рис. 3). Подзем­ные воды могут накапливаться и в зоне аэрации над локальны­ми линзами слабопроницаемых пород во время обильных осадков и таяния снегов. Такие сезонные воды называются верховодками. Грунтовые воды залегают на первом от поверхности Земли реги­ональном водоупорном слое. Пластовые воды заполняют прони­цаемые пласты, расположенные ниже горизонта грунтовых вод, и, в отличие от последних, они подстилаются и перекрываются не­проницаемыми горными породами. Пласты, насыщенные водой, называются водоносными. Они в основном напорные, или артези­анские. Область распространения одного или нескольких напор-

- 30 -

ных горизонтов называется артезианским бассейном. В артезиан­ских бассейнах различают области питания, напора и дренирования, или разгрузки (рис. 4).

Рис. 3. Схема залегания подземных вод (по Г.М. Сухареву): / — зона аэрации; 2 — грунтовые воды; 3 — первый водоупорный непроницаемый слой; 4 — капиллярная вода в плохо проницаемых породах; 5 - верховодка (скопление воды над плохо проницаемом слое); 6 — русловые воды, озера; 7 — пластовые воды.

В зависимости от напора вод любая точка артезианского бассей­на характеризуется гидростатическим давлением и пьезометрическим уровнем. Пьезометрическим уровнем называется уровень, до которо­го поднимаются напорные воды в буровой скважине, а гидростати­ческое давление характеризует высоту столба воды между пьезоме­трическим уровнем и кровлей водоносного горизонта.

Рис. 4. Схема строения артезианского бассейна: 1 — область питания артезианского бассейна; 2 — водонапорный уровень; 3 — область разгрузки проницаемого пласта; 4 — уровень моря; ВНК — уровень вода нефтяного контакта; Уровни жидкости в скважинах 1,2,3 — с артезианским фонтанированием; остальные с уровнями ниже устья.

- 31 -

Разрушительная деятельность подземных вод заключается в рас­творении и механическом размыве горных пород. С ней связаны карстовые явления, суффозия и оползни.

Карстовые явления — это совокупность процессов, выражаю­щихся в растворении, выщелачивании горных пород и образовании в них пустот в результате деятельности подземных вод. Наиболее подвержены карстовым явлениям известняки, доломиты, гипсы, ан­гидриты. Если кровля подземных пустот, образованных карстом, об- рушается, то на поверхности возникают карстовые воронки.

Суффозия (подкапывание) — это механическое вымывание пыле­вых частиц в рыхлых горных породах подземными водами, вызыва­ющее оседание вышележащей толщи с образованием на поверхно­сти небольших воронок, западин, блюдец. Наиболее широко суффо­зия развита в лессах.

Оползни — это отрыв масс горных пород (оползневых тел) от основного массива и перемещение их под действием силы тяжести по склону. Оползневое тело, как правило, движется по скользкой поверхности водоупорного слоя, сложенного глинами, набухшими под воздействием осадков, сточных вод и т.п., которые проникли в толщу рыхлых пород, залегающих на склоне. Оползневые явления наносят большой ущерб народному хозяйству.

Созидательная деятельность подземных вод связана с отложени­ем растворимых веществ, выделившихся при благоприятных усло­виях из подземных вод.

С деятельностью подземных вод связано образование некоторых месторождений полезных ископаемых. Это возможно, когда подзем­ная вода поступаете больших глубин, имея высокую температуру. При охлаждении в более высоких частях земной коры часть растворенного в ней вещества выпадает в осадок, образуя в трещинах и пустотах гор­ных пород минеральные жилы. Так образуются рудные гидротермаль­ные месторождения (серебра, золота, свинца, меди, цинка и др.).