Экзогенные процессы. 5

Содержание

     Введение__________________________________________2

1. Земная кора_____________________________________3
2. Экзогенные процессы_____________________________5
3. Подземные воды_________________________________7

      Заключение________________________________________20

     Список использованной литературы____________________21 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение.

Геоло́гия (от др.-греч. γῆ — «земля» и от λόγος — «слово») — наука историческая, и важнейшей её задачей является определение последовательности геологических событий. Для выполнения этой задачи с давних времён разработан ряд простых и интуитивно очевидных признаков временных соотношений пород.

Интрузивные взаимоотношения  представлены контактами интрузивных  пород и вмещающих их толщ. Обнаружение  признаков таких взаимоотношений (зоны закалки, даек и т. п.) однозначно указывает на то, что интрузия образовалась позже, чем вмещающие породы.

Секущие взаимоотношения  также позволяют определить относительный  возраст. Если разлом рвёт горные породы, значит он образовался позже, чем  они.

Ксенолиты и  обломки попадают в породы в результате разрушения своего источника, соответственно они образовались раньше вмещающих  их пород, и могут быть использованы для определения относительного возраста.

Принцип актуализма постулирует, что геологические  силы, действующие в наше время, аналогично работали и в прежние времена. Джеймс Хаттон сформулировал принцип  актуализма фразой «Настоящее — ключ к прошлому».

Утверждение не совсем точное. Понятие «сила» —  понятие не геологическое, а физическое, к геологии имеющее опосредованное отношение. Правильнее говорить о геологических  процессах. Выявление сил, сопровождающих эти процессы, могло бы стать главной  задачей геологии, чего, к сожалению, нет.

 «Принцип  актуализма» (или метод актуализма) являются синонимом метода «аналогии». Но метод аналогии не является  методом доказательства, он является  методом формулирования гипотез  и, следовательно, все закономерности, полученные методом актуализма, должны были бы пройти процедуру  доказательства их объективности.

 В настоящее  время принцип актуализма стал  тормозом в развитии представлений  о геологических процессах.

Принцип первичной  горизонтальности утверждает, что морские  осадки при образовании залегают горизонтально.

Принцип суперпозиции заключается в том, что породы находящиеся в не нарушенном складчатостью  и разломами залегании, следуют  в порядке их образования, породы залегающие выше моложе, а те которые  находятся ниже по разрезу — древнее.

Принцип финальной  сукцессии постулирует, что в  одно и то же время в океане распространены одни и те же организмы. Из этого  следует, что палеонтолог, определив  набор ископаемых остатков в породе, может найти одновременно образовавшиеся породы.

ЗЕМНАЯ  КОРА

Земная кора является наиболее хорошо изученной  твердой оболочкой Земли. Название «кора» исторически связано с  представлением о твердой оболочке, образовавшейся в результате остывания  поверхностных слоев расплавленного огненно-жидкого вещества Земли, из которого она состояла первоначально, как это представлялось по ранее  господствовавшим космогоническим  гипотезам.

Земная кора состоит из нескольких слоев, толщина  и строение которых различны в  пределах океанов и материков. В  связи с этим выделяют океанический, материковый и промежуточный  типы земной коры, которые будут  описаны дальше.

По составу  в земной коре выделяют обычно три  слоя – осадочный, гранитный и  базальтовый.

Осадочный слой сложен осадочными горными породами, являющимися продуктом разрушения и переотложения материала нижних слоев. Этот слой хотя и покрывает  всю поверхность Земли, но местами  настолько тонок, что практически  можно говорить о его прерывистости. В то же время иногда он достигает  мощности в несколько километров.

Гранитный слой сложен в основном магматическими породами, образовавшимися в результате застывания расплавленной магмы, среди которых преобладают разности, богатые кремнеземом (кислые породы). Этот слой, достигающий на материках мощности 15-20 км, под океанами сильно сокращается и даже может совсем отсутствовать.

Базальтовый слой также слагается магматическим  веществом, но более бедным кремнеземом (основными породами) и обладающим большим удельным весом. Этот слой развит в основании земной коры во всех областях земного шара.

Материковый тип  земной коры характеризуется присутствием всех трех слоев и является значительно  более мощным, чем океанический.

Земная кора представляет собой основной объект изучения геологии. Земная кора состоит  из весьма разнообразных горных пород, состоящих из не менее разнообразных  минералов. При изучении горной породы прежде всего исследуют ее химический и минералогический состав. Однако этого недостаточно для полного  познания горной породы. Одинаковый химический и минералогический состав могут  иметь породы различного происхождения, а следовательно, и различных  условий залегания и распространения.

Представим себе такую породу, как гранит. Она  состоит из минералов: кварца, полевого шпата, биотита и иногда роговой  обманки. Если гранит залегает на поверхности  Земли, то в условиях резко континентального климата он подвергается механическому  разрушению, выветриванию. Камень распадается  на составные части, образуется дресва, состоящая из обломков минералов. Обломки  подхватываются текучими водами, которые  окатывают их, измельчают и превращают в песок. В дальнейшем песок может  быть сцементирован в песчаник и  так возникает новый камень, новая  горная порода осадочного происхождения. По минералогическому и химическому  составу она может почти не отличаться от гранита, тем не менее  условия ее образования, формы залегания  и закономерности распространения  будут совсем иными.

Поэтому, для  того чтобы выяснить происхождение  горной породы, надо изучить не только ее химический и минералогический состав, но и многие другие особенности, а  именно: структуру, текстуру и форму  залегания.

Под структурой породы понимают размеры, состав и форму  слагающих ее минеральных частиц и характер их связи друг с другом. Различают разные типы структур в  зависимости  от того, сложена ли горная порода из кристаллов или аморфного  вещества, какова величина кристаллов (целые кристаллы или обломки  их входят в состав породы), какова степень  окатанности обломков, совершенно не связанны друг с другом образующие породу минеральные зерна или  они спаяны каким-либо цементирующим  веществом, непосредственно срослись друг с другом, проросли друг друга  и т. д.

Под текстурой  понимают взаиморасположение составляющих породу компонентов, или способ заполнения ими пространства, занимаемого горной породой. Примером текстур могут  быть: слоистая, когда порода состоит  из чередующихся слоев разного состава  и структуры, сланцеватая, когда  порода легко распадается на тонкие плитки, массивная, пористая, сплошная, пузырчатая и т.д.

Под формой залегания  горных пород понимается форма тел, образуемых ими в земной коре. Для  одних пород – это пласты, т.е. сравнительно тонкие тела, ограниченные параллельными поверхностями; для  других – жилы, штоки и т.п.

В основу классификации  горных пород кладется их генезис, т.е. способ происхождения. Выделяют три  крупные группы пород: магматические, или изверженные, осадочные и  метаморфические.

Магматические породы образуются в процессе застывания силикатных расплавов, находящихся  в недрах земной коры под большим  давлением. Эти расплавы получили название магмы  (от греческого слова «мазь»). В одних случаях магма внедряется  в толщу лежащих выше пород  и застывает  на большей или  меньшей глубине, в других – она  застывает, излившись на поверхность  Земли в виде лавы.

Осадочные породы образуются в результате разрушения на поверхности Земли ранее существовавших пород и последующего отложения  и накопления продуктов этого  разрушения.

Метаморфические породы представляют собой результат  метаморфизма, т.е. преобразования ранее  существовавших магматических и  осадочных горных пород под влиянием резкого повышения температуры, повышения или изменения характера  давления (смены всестороннего давления на ориентированное), а также под  влиянием других факторов. 
 
 
 

ЭКЗОГЕННЫЕ  ПРОЦЕССЫ

Поверхность Земли  и ее недра непрерывно изменяются под воздействием самых разнообразных  сил и факторов. Эти процессы изменения  протекают в подавляющем своем  большинстве крайне медленно с точки  зрения человека, незаметно не только непосредственно для его глаза, но часто и незаметно для многих сменяющих друг друга поколений  людей. Однако именно эти медленные  процессы в течение миллионов  и миллиардов лет истории Земли  приводят к наиболее разительным  и крупным переменам в ее лике и внутреннем строении. Они и составляют главное содержание истории Земли.

Среди геологических  процессов есть и такие, которые  проявляются очень бурно и  приводят к катастрофическим последствиям. Сюда относятся мощные извержения вулканов, разрушительные землетрясения, внезапные  горные обвалы и т.п. Но эти процессы проявляются значительно редко, охватывают относительно небольшие  площади и играют в истории  Земли значительно меньшую роль.

Чтобы верно  понять динамику Земли и правильно  истолковать закономерности ее развития, требуется очень тонкое наблюдение именно над медленно протекающими геологическими процессами. Их изучение и составляет основное содержание динамической геологии.

Для удобства изучения геологические процессы разделяют  на две большие группы: процессы внешней геодинамики, или внешние  экзогенные процессы, и процессы внутренней геодинамики, или внутренние эндогенные процессы.

Экзогенные процессы возникают в результате взаимодействия каменной оболочки с внешними сферами: атмосферой, гидросферой и биосферой. Эндогенные процессы проявляются при  воздействии внутренних сил Земли  на ту же каменную оболочку.

Разделение процессов  на внешние и внутренние носит  несколько условный характер, так  как между ними нет категорического  разграничения, а наоборот, наблюдается  тесное взаимодействие. Тем не менее  подобное деление методически вполне оправдано.

Экзогенные процессы в свою очередь подразделяются на три большие группы: процессы выветривания, процессы денудации и процессы аккумуляции, или осадконакопления.

Выветривание  представляет собой процесс изменения (разрушения) горных пород и минералов  вследствие приспособления их к условиям земной поверхности. Оно состоит  в изменении физических свойств  минералов и горных пород, главным  образом сводящегося к их механическому  разрушению, разрыхлению и изменению  химических свойств под воздействием воды, кислорода и углекислого  газа атмосферы и жизнедеятельности  организмов.

Денудация и  аккумуляция (или осадконакопление) тесно взаимосвязаны. Под денудацией понимается совокупность процесса сноса  продуктов разрушения горных пород, создаваемых в основном выветриванием. Она проявляется главным образом  в пределах суши и сводится к перемещению  раздробленного или химически растворенного  материала с возвышенностей в  депрессии рельефа – долины, котловины, озерные и морские бассейны. Главными ее агентами являются сила тяжести, текучие  воды, ветер и движущиеся льды ледников. Денудация (от латинского слова «денудо» – обнажаю) приводит к разрушению целых горных систем, шаг за шагом сравнивая их с землей и превращая в равнины.

Аккумуляция –  это сумма всех процессов накопления осадков, возникающих в понижениях рельефа Земли за счет принесенных  денудацией продуктов выветривания. Она является первой стадией образования  новых осадочных горных пород.

Выветривание  лишь подготавливает материал для денудации, но само по себе еще не приводит к  серьезным изменениям лика Земли. Денудация  же является наиболее активны фактором преобразования Земли, мобилизующим, приводящим в движение огромные массы вещества. Поэтому изучение денудации является одним из главных предметов динамической геологии. Аккумуляция – это дальнейшее звено в цепи экзогенных процессов, сводящееся к тому, что продукты выветривания как бы вновь обретают покой, теряют свою подвижность, входя  в состав осадочных пород. Однако аккумуляция не является конечным звеном в цепи преобразования материи, но лишь этапом в круговороте ее в условиях Земли.

Об интенсивности  денудации, выражающей суммарную работу экзогенных сил, судят по количеству разрушенного материала, сносимого  реками с суши, и по интенсивности  срезания ею поверхности континентов. Эти величины могут быть проиллюстрированы  следующими данными: в Средней Азии реки за год перемещают только во взвешенном состоянии от 5 до 3000 т с 1 км2. Для  Кавказа величина сноса достигает  за год 75–2248 т с 1 км2. Срезание поверхности  Русской равнины вследствие денудации  составляет 0,03 мм за год.

Для горных областей величина денудации возрастает в  несколько раз: так, в Средней  Азии величина денудации достигает 0,26 мм, на Кавказе – 0,45 мм, в Северных Альпах – 0,57 мм в год и т.д. Денудация  суши длится иногда многие миллионы лет, поэтому общая величина срезания континентов с течением времени  становится весьма ощутимой. В истории  Земли известны многочисленные примеры  срезания под корень высоких горных массивов и превращения горного  рельефа в равнинный.

В процессах  денудации наблюдается последовательная смена трех стадий – разрушения, переноса и отложения разрушенного материала, завершающихся воссозданием новых пород осадочного происхождения. Лишь в процессе выветривания отсутствует  среднее звено – перенос, и  вследствие разрушения исходных пород  сразу возникают новые, на них  не похожие, но как бы замещающие их на том месте. 
 
 
 
 

Подземные воды

Подземные воды по их качеству и назначению подразделяются на питьевые и технические (пресные  и слабосолоноватые), минеральные (лечебные), промышленные (содержащие извлекаемые  концентрации полезных компонентов) и  теплоэнергетические.

В сфере федеральных  интересов находятся в основном питьевые и минеральные воды; удовлетворение текущих и перспективных потребностей населения России их качественными  запасами имеет огромное значение как  для социальной стабильности, так  и для поддержания здоровья нации.

Пресные подземные  воды – наиболее надёжный источник обеспечения населения питьевой водой высокого качества, защищенный от загрязнения с поверхности; минеральные  воды – доступное и эффективное  лечебное и профилактическое средство. Поэтому в «Долгосрочной государственной  программе изучения недр и воспроизводства  минерально-сырьевой базы России на основе баланса потребления и воспроизводства  минерального сырья» были учтены именно эти типы подземных вод. Очень  важным фактором, отличающим подземные  воды от других видов полезных ископаемых, является динамичность запасов и  ресурсов, зависимость их качества от изменчивых природных и антропогенных  факторов.

Основная ресурсная  база всех типов подземных вод (пресных  питьевых и технических, минеральных, теплоэнергетических и промышленных) была создана благодаря широкомасштабным геологоразведочным работам, выполненным  за счёт госбюджетных средств до начала 1990-х годов.

Питьевые  и технические  подземные воды

Государственным Центром “Геомониторинг” в России на 1.01.2007 г. учтены прогнозные ресурсы  подземных вод в количестве 869,1 млн куб.м/сут (317,2 куб.км/год). По результатам  оценки обеспеченности населения ресурсами  подземных вод для хозяйственно-питьевого  водоснабжения, которая выполнена  в 1994-2000 гг. организациями Министерства природных ресурсов России, общая  величина прогнозных ресурсов составляет около 1100 млн куб.м/сут (350 куб.км/год). Однако в связи с тем, что апробация  этих прогнозных ресурсов в установленном  порядке не была проведена, обе величины носят справочный характер.

Основная часть  ресурсов (77,2%) сосредоточена в четырёх  федеральных округах: Северо-Западном, Уральском, Сибирском и Дальневосточном, причём наибольшее количество – в  Сибирском (28,9%).

Наиболее высоким  значением модуля прогнозных ресурсов характеризуется Центральный федеральный  округ (113,5 куб.м/сут на кв.км). Средний  модуль прогнозных ресурсов России составляет 50,9 куб.м/сут, а отдельных её субъектов  – от 0,6 куб.м/сут до 681,5 куб.м/сут  на кв.км. Обеспеченность федеральных  округов ресурсами подземных  вод, пригодных для хозяйственно-питьевых нужд, варьирует от 1,8 куб.м/сут до 24,1 куб.м/сут на чел. Однако осреднение показателей обеспеченности населения  ресурсами подземных вод по столь крупным таксонам не отражает реальной картины, так как не только в разных субъектах, но и внутри каждого из них эти показатели заметно различаются.

Большая часть  Восточной Сибири и Дальнего Востока  находится в зоне практически  сплошного распространения многолетнемерзлых  пород, мощность которых достигает  нескольких сотен метров. В этих районах прогнозные ресурсы пресных  и слабосолоноватых подземных вод  могут концентрироваться только в тальковых зонах современных и погребенных долин, в которых в меженные периоды происходит сработка емкостных запасов подземных вод с последующим их восполнением в паводок. При этом могут формироваться достаточно крупные месторождения, такие, например, как Талнахское и Егорлахское, используемые для водоснабжения г. Норильск.

В ряде субъектов  Российской Федерации существенную часть прогнозных ресурсов представляют береговые (инфильтрационные) воды. Например, в Астраханской области на береговые  водозаборы приходится 80%, а в Карачаево-Черкесии – 98% прогнозных ресурсов.

По введенной  в действие с января 2008 г. Классификации  запасов и прогнозных ресурсов питьевых, технических и минеральных подземных  вод рассмотренные выше прогнозные ресурсы соответствуют ресурсному потенциалу, так как они включают и утвержденные запасы. Учитывая, что  подсчет их выполнен в разное время  по разным методикам, актуальна задача оценки ресурсного потенциала подземных  вод России на современном уровне с апробацией и постановкой на учет.

Запасы подземных  вод (ранее они назывались эксплуатационными  запасами), прошедшие государственную  экспертизу, на 1.01.2008 г. составили 93,8 млн  куб.м/сут на 6371 месторождении (участке), учитываемых в системе государственного мониторинга состояния недр на 1.01.2008 г.

За 2007 г. государственная  экспертиза запасов проведена на 434 месторождениях и участках, итоговый прирост запасов составил 1,3 млн  куб.м/сут. За последние 10-15 лет средний  годовой прирост числа месторождений  подземных вод составляет 100-180.

Подавляющая часть (более 95%) запасов подземных вод  – это воды для питьевого водоснабжения  населения. Около 5% приходится на запасы, предназначенные для технологического обеспечения объектов промышленности или орошения земель.

Преобладающая часть запасов подземных вод  разведана в Центральном, Приволжском  и Сибирском федеральном округах, на долю которых приходится более 65% суммарных эксплуатационных запасов. Максимальным количеством запасов  подземных вод располагают такие  субъекты Российской Федерации, как  г. Москва и Московская область, Краснодарский  край, Самарская и Нижегородская  области, Республика Башкортостан, Красноярский край, Иркутская, Оренбургская области, Хабаровский край, Владимирская область, Ставропольский край, Читинская, Кемеровская, Новосибирская и Воронежская  области, Республика Северная Осетия-Алания, Волгоградская область. Суммарные  запасы перечисленных субъектов  федерации составляют более 50% российских. Подавляющая часть запасов этих субъектов предназначена для  хозяйственно-питьевого водоснабжения  населения.

Минимальными  значениями разведанных запасов (менее 40 тыс.куб.м/сут) характеризуются территории малонаселенных Пермского края, Ненецкого, Усть-Ордынского, Эвенкийского муниципального и Корякского автономного округов, а также Астраханской области, Республик  Карелия, Калмыкия, Ингушетия и Татарстан.

Разведанные запасы питьевых подземных вод по федеральным  округам и субъектам федерации  распределены неравномерно; в пересчете  на одного человека обеспеченность запасами в федеральных округах составляет от 343 до 773 л/сут, в Дальневосточном  федеральном округе она превышает 1000 л/сут.

К слабо обеспеченным разведанными запасами подземных вод  питьевого качества относятся такие  территории Российской Федерации, как  Республика Карелия, западная и юго-западная части Архангельской области, Вологодская, Новгородская, Ивановская области, Республики Калмыкия и Ингушетия, большая часть  Ростовской области, Волгоградская  область, Республика Чувашия и Удмуртская республика, Пермский край, Курганская область и южная часть Тюменской  области, Омская область и отдельные  регионы республики Якутия (Саха).

К высоко обеспеченным разведанными запасами подземных вод  относится подавляющая часть  регионов Дальнего Востока (520-3715 л/сут  на человека), что обусловлено, прежде всего, малочисленностью населения. Из них существенно выделяются три  субъекта Дальневосточного ФО: Еврейская  АО – 3,7 тыс.л/сут, Магаданская область  – 3,6 тыс.л/сут, Чукотский АО – 3,2 тыс.л/сут  на человека.

Однако более  половины месторождений подземных  вод до сих пор не осваивается  и находится в нераспределенном фонде недр. Большая часть из них  требует переоценки или не может  быть освоена вообще в связи с  изменившейся экономической и экологической  ситуацией (удаленность от потребителя, застроенность территории месторождения, загрязнение подземных вод и  т. д.) и возросшими требованиями к  качеству воды.

Более реальную обеспеченность территории России разведанными запасами иллюстрирует помещенная ниже карта, при составлении которой  из общей суммы запасов исключены  запасы месторождений, которые вероятнее  всего не будут осваиваться.

Отношение величины эксплуатационных запасов к прогнозным ресурсам характеризует степень  изученности (разведанности) прогнозных ресурсов. Она меняется от 4,1% (Уральский  ФО) до 39,4% (Южный ФО) и составляет в среднем по России 10,6%.

Прирост балансовых запасов за последние 10 лет составил 10,4 млн куб.м/сут. Реальный годовой  прирост вновь разведанных запасов  оценивается в 1-1,2 млн куб.м/сут. Однако в связи со списанием с баланса  части ранее разведанных запасов  фактический прирост запасов  подземных вод оказывается несколько  меньше.

По приросту запасов на один рубль, вложенный  в их оценку (величина, обратная стоимости 1 куб.м/сут запасов вод), который  с известной долей условности можно использовать в качестве экономического критерия, самая низкая экономическая  эффективность поисково-оценочных  работ на подземные воды отмечается в Дальневосточном и Уральском  федеральных округах, самая высокая  – в Южном. Частично это связано с разницей в стоимости буровых работ и транспорта на этих территориях.

В 2007 г. геологоразведочные работы (ГРР) на подземные воды выполнялись  за счет средств федерального бюджета  на 117 объектах, на 47 из них работы были завершены, в том числе ГРР  для обеспечения водоснабжения  городов Тула, Петрозаводск, Вологда, Великий Новгород, Астрахань, Ставрополь, Дербент, Избербаш (Республика Дагестан) и др., а также ряда населенных пунктов районного масштаба.

Динамика запасов, добычи и использования подземных  вод в 1997-2007 гг., млн куб.м/сут

В период 2005-2007 гг. по 92 объектам ГРР проводились с  целью водообеспечения населенных пунктов, не имеющих защищенного  источника водоснабжения или  не обеспеченных качественными питьевыми  водами. Для городов Тамбов, Саранск, Грозный, Аргун, Гудермес обосновывались существующие системы водоснабжения  с переоценкой запасов.

В 2007 г. планировалось  получить следующий прирост запасов  подземных вод в результате завершенных  геологоразведочных работ:

·  за счет средств  федерального бюджета, по питьевым водам  – 1990,1-2114,1 тыс.куб.м/сут;

·  за счет всех источников финансирования, по питьевым и техническим водам – 2725 тыс.куб.м/сут.

В 2007 г.–первой  половине 2008 г. государственную экспертизу прошли 28 объектов, из них по 25 утверждены балансовые запасы категорий С1+С2 – 1206,8 тыс.куб.м/сут, по трем объектам –  забалансовые запасы категорий С1+С2 – 45,3 тыс.куб.м/сут. Отчеты по завершенным  объектам находятся на рассмотрении, в их числе отчеты о результатах  работ по поискам подземных вод  для водоснабжения таких крупных  городов, как Волгоград, Ростов, Мурманск, Астрахань, Ростов, испытывающих дефицит  качественной питьевой воды.

Геологоразведочные  работы на основном числе завершенных  объектов профинансированы из внебюджетных источников, преимущественно из средств  крупных промышленных предприятий. Среди разведанных ими месторождений  преобладают мелкие, с запасами до 1-2 тыс.куб.м/сут; в 2005-2007 гг. такие месторождения  составили около 70%.

С 2008 г. предусматривается  проведение геологоразведочных работ  на теплоэнергетические воды на Камчатке, где их освоение имеет социальное и геополитическое значение.

Наибольшее количество подземной воды по-прежнему добывается и используется в Центральном, Приволжском  и Сибирском федеральных округах, наименьшее – в Дальневосточном. По количеству добываемой воды лидируют Московская область, Краснодарский  край, Кемеровская и Свердловская области. За последнее десятилетие  тенденция к уменьшению добычи подземных  вод сохраняется во всех федеральных  округах. Степень освоения запасов (отношение добычи подземных вод к запасам) в России остаётся на уровне 33%.