Геологическая деятельность подземных вод

К подземным водам относятся все воды, находящиеся в порах и трещинах горных пород. Геологическая их деятельность заключается в карстовых явлениях в растворимых горных породах, оползневых явлениях, выносе различных соединений и тепла из глубоких зон земной коры.

Подземными водами, их происхождением, распространением, миграцией качественными и количественными изменениями во времени и их геологической деятельностью занимается особая наука — гидрогеология.

Разрушительная работа подземных вод сводится к химическому взаимодействию их с горными породами (растворению, гидратации, гидролизу, окислению, выщелачиванию) и механическому раздроблению, вымыванию силами движущихся потоков. Перенос разрушенного материала осуществляется подземными водами главным образом в виде химически растворенного вещества и в значительно меньшей степени во взвешенном и влекомом состояниях.

Процессы химического разложения горных пород под воздействием подземных и поверхностных вод называются карстовыми процессами, или карстом.

Наиболее благоприятными для карстообразования являются галоидные, сульфатные и карбонатные породы. Проникновение воды в такие горные породы приводит к их растворению и выщелачиванию, в результате чего в массивах образуются полости различных размеров и формы. Карстообразованию способствуют следующие факторы: влажный климат, увеличивающий скорость растворения горных пород; ровный рельеф, поверхности, повышающий длительность воздействия поверхностных вод; наклонное залегание горных пород, обеспечивающее интенсивную циркуляцию воды между слоями. Ускоряет образование карста наличие в воде минеральных и органических кислот.

В зависимости от особенностей залегания растворимых горных пород, наличия или отсутствия покровных водоупорных образований карст подразделяется на открытый и закрытый.

Открытый карст развивается в растворимых породах, выходящих на дневную поверхность. Чисто поверхностной формой проявления карста являются неглубокие рытвины и борозды, называемые каррами. Более крупными и сложными по строению формами являются карстовые воронки.

Закрытый, или подземный карст развивается в растворимых породах, залегающих на некоторой глубине. В этих условиях образуются вертикальные и наклонные карстовые ходы, карстовые колодцы и шахты, а также более сложные системы полостей - карстовые пещеры.

Карстообразование, особенно при больших скоростях этого процесса (проявление более 10 воронок за год на 1 км² площади), негативно влияет на сельское хозяйство, строительство и горнодобывающую промышленность. При открытой разработке требуется удалять закарстованныепороды, при подземной - закреплять их или вставлять дополнительные барьерные целики. Кроме того, закарстованность значительно снижает качество добываемых полезных ископаемых, а карстовые воды разрушают горную технику и конструктивные элементы выработок.

Наряду с растворением подземные воды способны в определенных условиях силой движущихся свободных гравитационных вод производить механическую работу по разрушению горных пород. Такой процесс получил название суффозии.

Суффозия наиболее широко распространена в глинистых породах (глинах, суглинках, лёссах), в меньшей степени в породах песчаного состава. Особенно интенсивно проявляется процесс суффозии в областях с засушливым климатом, где по трещинам усыхания и отдельности, образовавшимся в глинистых породах, циркулируют подземные воды и вымывают из них твердые породные частички. В результате выноса из пород твердых составных частей происходит нарушение их общей структуры, устойчивости породы, образование пустот и, как следствие, проседание и обрушение расположенных над водоносным горизонтом горных пород. Возникают разнообразные просадочные формы в рельефе поверхности - суффозионные провалы, колодцы, овраги, воронки и блюдца.

Значительная роль в развитии оползневых процессов принадлежит водам поверхностного и особенно подземного стока. В результате их действия происходит насыщение водой залегающих на склонах горных пород, что приводит к увеличению их массы и ослаблению сцепления между отдельными обломками выветрелых пород. Кроме того, вследствие смачивания подземными водами поверхности соскальзывания, сила трения значительно уменьшается. И, наконец, смещение пород вниз по склону облегчается гидродинамическим давлением воды, текущей обычно в направлении движения оползня.