Реферат: Круговороты подземных вод в земной коре - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Круговороты подземных вод в земной коре

Банк рефератов / Биология

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Microsoft Word, 1532 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

КРУГОВОРОТЫ ПОДЗЕМНЫХ ВОД В ЗЕМНОЙ КОРЕ Подземные воды присутствую т в земной коре не только в жидкой и газообразной формах , но и адсорбируются горными породами , а также входят в кристаллическую решетку многих минералов , участвуя одновременно в постоянных круговоротах . Количественная оценка масс воды Прежде чем перейти к количественной оценке масс подземных вод , участвующих в круговоротах , необходимо достаточно надежно определить их количество в земной коре . Наиболее достоверно оценена масса воды , сосредоточенной на поверхности Земли - 1.3· 10 24 г ; основная ее часть обра зует Мировой океан . менее точно оценивается количество воды в земной коре , хотя попыток получить соответствующее значение предпринималось немало . Постарались сделать это и мы . Количество химически связанной воды (структурной ), содержащейся в осадочном чех ле и других оболочках земной коры , принято по данным наиболее полной и обстоятельной сводки А.Б.Ронова , А.А.Ярошевского [ 1 , 2 ]. Массы свободных и физически связанных вод (адсорбированных ) рассчитаны , исходя из условия полного заполнения ими порового пространства горных пород . Был использован обширный фактический материал , полученный при бурении на континентах и в океане . На основании анализа лабораторных исследований кернового материала определены особенности изменения с глубиной пористости основных типов осадочных пород в пределах платформенных и геосинклинальных блоков континентов , осадков субконтинентальной и о кеанической коры . Всего в осадочной оболочке земной коры содержится , по нашим данным , 3.0· 10 23 г , т.е . примерно в 4.5 раза меньше , чем в современном океане . Более сложна оценка количества воды в гранитной и базальтовой оболочках . Для решения проблемы были привлечены результаты теоретических исследований А.Б.Ронова , Ф.А.Летникова и У.Файфа . Общее количество подземных вод в этих оболочках примерно 4.3· 10 23 г . Суммарное количество всех типов природных вод , содержащихся в земной коре , по нашим данным , составля ет 7.3· 10 23 г , около 50% от массы поверхностной гидросферы (табл .1). (степенные показатели слева направо - 24, 20, 20, 20) Глобальные потоки подземных вод Подземные воды представляют собой подвижную фазу земной коры и находятся в постоянном круговороте . Сведения о глобальном круговороте природных вод для поверхностных циклов , включая массоперенос подземных вод в верхней гидродинамической зоне активного водообмена , уже давно вошли в школьные учебники . В то же время происходят круговороты вод глубоких горизонтов земной коры . Оценивая масс о перенос этих вод , мы рассматривали формы их существования , т.е . связь между жидкой и твердой фазами (подземными водами и горными породами ), а также влияние давления и температуры , которые ограничивают существование таких связей . Выделяются три основных ти п а массопереноса подземных вод : гидрогеологический , реализуемый свободными потоками ; литогенетический , определяемый физически связанной водой , и геологический , обусловленный переносом и выделением воды , входящей в кристаллическую решетку минералов [ 3 ]. Гидрогеологический цикл круговорота представляет собой пер едвижение свободных вод от области питания к местам их разгрузки на земной поверхности . В нем выделяются потоки зоны активного водообмена , связанные с верхними частями земной коры и дренируемые местной эрозионной сетью , и потоки глубокого замедленного вод о обмена , разгрузка которых осуществляется в наиболее врезанных долинах крупных рек , котловинах озер или в прибрежных частях морских бассейнов . Масса вод , участвующих в гидрогеологическом цикле , подсчитана с хорошей точностью и составляет для верхней зоны 9. 6· 10 18 г /год , и нижней - 0.6· 10 18 (табл .2). (степенные показатели в шапке - 24, 24; в столбце - 18, 15, 15, 15, 15, 15, 18, 15) Литогенетический цикл круговорота подземных вод заключается в физическом связывании воды в ходе седиментации , последующем переносе ее вместе с породами в более глубокие части осадочных бассейнов , где она при достиж ении определенных температур и давлений постепенно переходит частично в свободное , а частично в химически связанное состояние . Существуют две основные ветви литогенетических массопотоков : континентальная и океаническая . При погружении и уплотнении пород в осадочных бассейнах континентов физически связанная вода переходит в свободное состояние . Интенсивность этого процесса оценивается в 4.4· 10 15 г /год . Большая часть вод поступает в водоносные горизонты и в конечном итоге попадает на земную поверхность . Прев ращение связанных вод в свободные обусловливает возникновение зон аномально высоких пластовых давлений , в которых часто формируются нефтяные залежи . В случае превышения гидростатического давления над литостатическим (т.е . прочностью ) горные породы трескаю т ся и воды внедряются в вышележащие толщи . В дальнейшем происходит их разгрузка на земной поверхности или в морских акваториях - в виде грязевого вулканизма . В пределах океанического блока земной коры физически связанные воды осадочных пород (I сейсмическо го слоя ) в процессе дрейфа литосферных плит и последующей субдукции опускаются с вмещающими их породами под континентальную кору . Образуются островные дуги и активные окраины континентов , где в конечном итоге вода также переходит в свободное состояние , пр и нимая участие в формировании гидросферы этих активных структур . Интенсивность выделения свободных вод оценена (исходя из содержания в породах связанной воды и максимального времени их существования ~200 млн ) в 0.4· 10 15 г /год . Геологический цикл массоп ереноса подземных вод характеризуется последовательными процессами гидратации минералов и по мере погружения горных пород последующей их дегидратацией в ходе регионального метаморфизма . На континентах вода связана с гранитно-метаморфической оболочкой . Нап равленные вниз физически связанные воды , выделяющиеся в осадочных бассейнах , - основной источник гидратации пород на ранних этапах метаморфизма . Более глубокие горизонты характеризуются ростом давления и температуры и соответственно более высокими стадиям и метаморфизма . В этих условиях химически связанные воды переходят в свободное состояние . Интенсивность этого процесса невелика и составляет примерно 0.04· 10 15 г /год . Формирование зон обводненных разуплотненных пород , вскрытых Кольской сверхглубокой скважин ой на глубине 6-8 км в пределах Балтийского щита , по-видимому , связано с подобными процессами . Более динамичен геологический цикл массопереноса подземных вод с вулканогенно-осадочными и базальтовыми породами (II и III сейсмических слоев ) океанической коры . Он характеризуется процессами гидратации основных пород в ходе рифтогенеза , переносом гидратированных пород в результате дрейфа литосферных плит и последующей дегидратацией при региональном метаморфизме в зонах погружения под континентальную кору . Масса выделяющихся при этом свободных вод (исходя из содержания химически связанной воды в породах океанической коры и максимального времени их существования ~200 млн лет ) оценена в 0.4· 10 15 г /год . Образующиеся в результате этого высокотемпературные флюиды - оди н из источников питания гидротерм островных дуг и активных континентальных окраин и одна из действующих сил развития вулканических процессов . Масса ежегодно образующихся при извержении пород ~6· 10 15 г /год , среднее содержание воды в магме примерно 3%; при г рубом подсчете обнаруживаем , что в вулканическом процессе принимает участие ~0.2· 10 15 г /год воды . Особенности фазовых переходов воды при высоких температурах и трещиноватость пород приводят к формированию в зонах островных дуг и активных континентальных о краин гидротермальных конвективных ячей , нисходящее звено которых - холодные океанические или метеорные воды (атмосферные осадки ). Восходящее же звено ячей складывается из трех основных источников : физически и химически связанных вод , выделяющихся из осад о чных и вулканических пород океанического блока земной коры , а также восходящего потока нагретых подземных “бывших” метеорных вод . Суммарный восходящий гидротермальный массопоток на основании данных о конвективном выносе тепла подобными системами оценен в 4 · 10 15 г /год . Примерно 15% гидротермального массопотока (0.6· 10 15 г /год ) приходится на долю освобождающихся связанных вод , а остальные 85% (3.4· 10 15 г /год ) - на долю нисходящей и восходящей ветвей гидротермальных вод метеорного происхождения . Наконец , необ ходимо кратко остановиться на массопотоке воды из мантии . Мантийный флюид можно рассматривать как смесь водородного и углеводородного компонентов . При миграции , связанной с восходящей ветвью конвекции вещества мантии , происходит окисление его составляющих, что в конечном итоге приводит к синтезу воды , масса которой приближенно оценивается в 0.25· 10 15 г /год . Таким образом , количественная оценка структуры основных массопотоков подземных вод в земной коре показывает , что среди них доминируют воды , формирующие гидрогеологический цикл круговорота . Его массопотоки более чем на три-четыре порядка превышают массы физически связанных (адсорбированных ) вод , выделяющихся в ходе литогенетического цикла , и на четыре-пять порядков - массы химически связанных вод (входящ и х в структуру минералов ), освобождающихся в процессе геологического цикла круговорота . Вместе с тем переход таких вод в свободное состояние , реализуемый в толще земной коры , имеет исключительно большое геологическое значение . С подобными процессами связан ы существенные изменения вещества горных пород , формирование месторождений полезных ископаемых (в том числе и горючих ), а также развитие ряда эндогенных , часто катастрофических , явлений . Влияние подземных вод на изменение уровня Каспия В этой части стать и мы попытаемся показать , как полученные довольно общие данные можно использовать при решении конкретных вопросов . Наиболее подходящей моделью оказался Каспийский осадочный бассейн . Он привлекает внимание , с одной стороны , как крупнейшая нефтегазоносная п ровинция , а с другой - в связи с резким изменением уровня моря , произошедшего на рубеже 70-80-х годов . Значительное повышение уровня Каспия стало большим сюрпризом для гидрологов , которые пытались объяснить этот феномен изменением водного баланса Земли . Г е ологи же , подключившиеся к решению проблемы , связывают это явление с особенностями тектонического развития Каспийской впадины . Так Н.А.Шило и др . высказали предположение о связи уровня Каспия с напряжениями в земной коре : уходом воды из его акватории в не д ра при растяжении и поступлением - при сжатии . Впадина Каспийского моря (территория , занятая акваторией моря ) вытянута в меридиональном направлении . Длина ее около 1200 км , а ширина - около 320 км . Общая масса воды в Каспийском море достигает 0.8· 10 20 г , а средняя глубина - 160 м . Баланс подземных вод осадочного чехла Южной мегавпадины Касп ийского бассейна , 10 20 г . Римскими цифрами обозначены : I - Каспийское море , II - плиоцен-четвертичный осадочный комплекс , III - доплиоценовый осадочный комплекс. Баланс подземных вод осадочного чехла Каспийской впадины . Римскими цифрами обозначены : I - Прикаспийская синеклиза ; II - Туранская плита ; III - область альпийской складчатости Сред него Каспия ; IV - область альпийской складчатости Южного Каспия ; V - Каспийская впадина . Легенда сверху вниз - масса вод , захваченных в ходе седиментацией , выделившихся при эволюции осадочного чехла , сохранившихся в осадочном чехле. Современный ориентировочный баланс природных вод литосферы . 1 - масса природных вод , содержащихся в отдельных звеньях гидросферы и оболочках земной коры ; 2 - перенос свободных природных вод , г /год ; 3 - переход природных вод из свободного в связанное состояние , г /год ; 4 - переход природных вод из связанного в свободное состояние , г /год. (Степенные показатели в певом столбце : 2, 21, 21, 20, 20, 20) На территории , занимаемой современным Каспием , выдел яются три основных геолого-структурных элемента : в северной части - юг Прикаспийской синеклизы , в центральной - Скифско-Туранская плита , на западе и юге - зона альпийской складчатости . Последняя в свою очередь делится на Северо-Западную , примыкающую к вос т очной оконечности Большого Кавказа , и Южную , представляющую собой крупную мегавпадину на базальтовом основании . Это районирование и легло в основу приближенной оценки масс подземных вод в осадочном чехле Каспийского бассейна . Мощность пород в нем колеблет ся от 5-6 км в зоне Скифско-Туранской плиты до 30 км в Южной мегавпадине . За нижнюю границу осадочных отложений приняты разновозрастные породы консолидированного фундамента . Для количественных расчетов построена приближенная пространственная модель Каспий ского осадочного бассейна . По ней были оценены средние мощности , объем и масса пород осадочного чехла для главных геолого-структурных элементов . Для расчета количества воды в осадочном чехле Каспия использовалась методика , о которой мы рассказали выше . Бо льшинство параметров (особенно значение пористости горных пород различных типов ) получены по результатам бурения в пределах Дагестана , т.е . в непосредственной близости от Каспия . Из довольно приближенных расчетов следует , что в осадочной толще Каспийского бассейна содержится примерно 11.9· 10 20 г связанных и свободных подземных вод , из которых на последние приходится 7.4· 10 20 г , что практически на порядок превышает массу воды Каспийского моря (0.8· 10 20 г ). Причем подавляющая часть этих вод (5.3· 10 20 г ) сосре доточена в Южно-Каспийской впадине [ 4 ]. Геологическая история Каспийской впадины тесным образом связана с развитием океанических и морских бассейнов , и в первую очередь Тетиса . Эволюция Южного Каспия была сопряжена с морской седиментацией [ 5 ]. В Среднем и Северном Каспии же существовали отдельные перерывы в морском осадконакоплении . Однако они не сыграли значител ьной роли в формировании осадочной толщи , и поэтому для наших расчетов можно допустить , что основная масса осадочного чехла формировалась в присутствии природных поверхностных вод . Осаждаясь , минеральное вещество захватывает значительное количество физиче с ки связанных вод [ 6 ]. За время существования впадины о садочными породами при седиментации захвачено более 40.7· 10 20 г свободных и физически связанных вод . Из них 7.4· 10 20 г сохранились до настоящего времени . Большая же часть (33.3· 10 20 г ) в ходе эволюции впадины выделилась и поступила обратно в океанические и морские акватории (табл .3). В пределах Северного и Среднего Каспия составляющие баланса невелики и сравнительно близки друг другу . Резко выделяется Южный Каспий , на долю которого приходится примерно 2/3 массы подземных вод . В осадочной толще Южной мегавп а дины Каспия за 185 млн лет эволюции было аккумулировано 24.9· 10 20 г свободных и физически связанных подземных вод . В процессе развития бассейна 19.6· 10 20 г возвращено обратно , причем 6.2· 10 20 г из них приходится на последние 5 млн лет . Если распределить в сю массу воды , выделившуюся из верхнего этажа осадочной толщи Южного Каспия , на площади современного Каспия , то за 5 млн лет должен был образоваться слой мощностью 1.68 км . Расчет носит , конечно , условный характер , так как в действительности в течение рас с матриваемого отрезка времени Каспий имел иную , чем в современную эпоху , площадь акватории , иногда большую , а иногда меньшую . Попробуем также оценить суммарный подъем уровня Каспия за то же среднеплиоцен-четвертичное время . Для этого были использованы крив ые изменения уровня Каспия , построенные Ю.Г.Леоновым с коллегами по сейсмостратиграфическим данным [ 7 ]. Было зафиксировано 23 достаточно длительных этапа подъема уровня продолжительностью от 20 до 600 тыс . лет , с амплитудой от 10 до 580 м . Суммарная величина всех подъемов уровня Каспия за 5 млн лет равна 1.8 км , т.е . достаточно близка к слою подземных вод , выделившихся из среднеплиоцен-четвертичных отложений только Южной впадины за тот же период . Но необходимо иметь в виду несовпадение акваторий бассейна Каспия в прошлом и настоящем . Кроме того , источником св ободных и связанных вод осадочного чехла Каспия могут быть и потоки , часть которых захоранивается в процессе эволюции осадочного бассейна и таким образом уже входит в водный баланс моря . И наконец , рассматриваемые колебания уровня имеют макрохарактер , а м н огочисленные микроколебания , длительностью от нескольких до десятков лет , зависящие не только от климатических , но и других факторов , в том числе и разгрузки подземных вод осадочного чехла , в расчетах не учитываются . Если допустить существование общеприня того седиментогенного режима в Каспийском бассейне , то средние темпы выделения подземных вод из верхнего этажа осадочной толщи Южного Каспия за последние 5 млн лет должны составить 0.1· 10 15 г /год . Однако как недавно показал В.И.Дюнин , в современных осадочн ых бассейнах вертикальные массопотоки подземных вод преобладают над горизонтальными , что мы , по-видимому , и наблюдаем в пределах Каспия . Высокой скоростью осадконакопления в Южной котловине Каспия объясняется разуплотнение глинистых пород уже на сравнител ьно небольших (~2 км ) глубинах и формирование аномально высоких пластовых давлений , создающих своеобразный гидродинамический режим осадочной толщи . В осадочном чехле Каспия в отличие от других подобных районов зона разуплотнения пород существует и на боль ш их глубинах . Она установлена в Южной котловине на глубинах 7-13 км [8]. Средняя ее мощность ~4 км , а при 10% пористости эта область должна содержать ~0.6· 10 20 г воды , что близко к массе воды в современном Каспии . По-видимому , это и есть тот резерв , который при благоприятных условиях может разгружаться в акваторию Каспия . Масса же этих вод на четыре порядка больше массы воды , определяющей ежегодный подъем (начиная с 1978 г .) моря (1.1· 10 16 г /год ). Какие же выводы можно сделать из приведенных наблюдений и ра счетов ? Подземные воды , выделяющиеся из осадочного чехла Южного Каспия , вносят определенный вклад в подъем его уровня . Но скорее всего они только одна из многих составляющих . Полностью объяснить подъем уровня в течение длительного времени они все же не мо г ут . Подводя итог всему вышесказанному , отметим , что масса подземных вод в земной коре достаточно велика , и они с разной скоростью участвуют в постоянном круговороте . Обычно в научной и особенно научно-популярной литературе рассматривают круговорот подземн ых вод зоны активного водообмена (гидрогеологический в нашей классификации ), с которым связаны как проблемы водоснабжения , так и развитие большинства экзогенных геологических процессов . Но оказывается , что не меньшее значение имеют и массопотоки подземных вод более глубоких горизонтов . При определенных тектонических процессах они могут приводить к поступлению значительных масс воды в моря , регулируя (в случае замкнутости последних ) их уровень , как это возможно происходит на Каспии . Литература 1. Роно в А.Б. Осадочные оболочки Земли . М ., 1988. 2. Ронов А.Б ., Ярошевский А.А. // Геохимия . 1976. № 12. С .1763-1795. 3. Зверев В.П. Массопотоки подземной гидросферы . М ., 1999. 4. Зверев В.П ., Варванина О.Ю ., Костикова И.А. // Геоэкология . 1998. № 5. С .93-99. 5. Зверев В.П ., Костикова И.А . // Геоэкология . 1999. № 3. С .260-267. 6. Зверев В.П . Гидрогеохимия осадочного процесса . М ., 1993. 7. Леонов Ю.Г ., Антипов М.П ., Волож Ю.А . и др . // Глобальные изменения природной среды . Новосибирск , 1998. С .39-57. 8. Гулиев И.С ., Павлинова Н.И ., Роджанов М.М. // Литология и полезные ископаемые . 1998. № 5. С .130-176.
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Родила тройню. Сейчас врачи борются за жизнь отца.
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, реферат по биологии "Круговороты подземных вод в земной коре", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru