Что такое геологические факторы

Геологические факторы

Геологические факторы (геологическая структура, тектонические движения, магматизм, вещественный состав горных пород) в той или иной степени оказывают влияние на формирование химического состава подземных вод, находящихся как в верхней части литосферы, так и в нижней.

Геологическая структура оказывает косвенное влияние на мине­рализацию и химический состав подземных вод. От ее типа зависит динамичность вод, которая влияет непосредственно на течение про­цессов, формирующих химический состав. Важным является установление гидрогеологических признаков геологических структур, степени их раскрытости, дренируемости, проточности и промытости.

При определении этих признаков необходимы сведения о характере напластования и дислоцированности слоев, углах наклона, разрывных нарушениях и т.п. В раскрытых структурах содержатся пре­имущественно молодые пресные воды, в закрытых — древние, сильно минерализованные и часто метаморфизованные воды.

Тектонические движения земной коры в зависимости от их типа (колебательные, складчатые, разрывные) по-разному влияют на формирование химического состава подземных вод.

Колебательные (эпейрогенические) движения выражаются в мед­ленных вертикальных поднятиях и опусканиях. В отдельных ре­гионах на фоне колебательных движений улавливается тенденция либо к преимущественному поднятию, либо к преимущественному опусканию.

В пределах территорий, которые находятся в стадии длительного опускания, охватывающего по своей продолжительности ряд геологических периодов, создаются благоприятные условия для захоро­нения и сохранения древних морских седиментационных или древних инфильтрационных вод. По мере опускания геологических структур гидравлические уклоны заключенных в них водоносных структур уменьшаются, а скорости движения вод замедляются, что благоприятствует формированию крепких хлоридных кальциево-натриевых рассолов. Такая геолого-гидрогеологическая обстановка способствует процессам нефтегазообразования и нефтегазонакопления и сохранению уже сформированных залежей нефти и газа от всех видов разрушения.

В результате длительных восходящих движений земной коры глу­бокие части артезианских бассейнов могут быть вовлечены в зону интенсивного водообмена, что вызовет постепенное опреснение во­доносных комплексов и горизонтов. Данный процесс развивается в течение длительного геологического времени.

Складчатые тектонические движения создают весьма сложный гидрохимический профиль. На одних участках бассейна рассолы отжимаются пресными водами на большую глубину, на других — гра­ница рассольной зоны может подняться значительно кверху вслед­ствие внедрения рассолов из нижних водоносных горизонтов в вы­шележащие.

Разрывные тектонические движения вызывают нарушение сплошности горных пород и образование трещин. Особое гидрогеологическое и гидрохимическое значение имеют тектонические раз­ломы, распространяющиеся на большую глубину. По таким разломам происходит смешение горных пород, в результате чего нижние водо­носные горизонты могут быть подняты на уровень вышележащих и наоборот. Это приводит к смешению различных гидрохимических типов подземных вод к формированию нового типа. Кроме того, по таким разломам из глубин выводятся горячие (термальные), часто газированные минеральные воды и рассолы. Поднимающиеся по разломам глубинные воды проникают в верхние водоносные го­ризонты и создают гидрохимические аномалии.

Магматизм, объединяющий эффузивные (вулканизм) и интру­зивные (плутонизм) процессы, оказывает существенное влияние на формирование и изменение химического состава подземных вод. С эффузивными процессами связано прежде всего поступление ювенильной воды как в верхние части подземной гидросферы, так и на поверхность Земли. Основное влияние на формирование гидро­химических типов подземных вод областей проявления вулканизма оказывают газообразные дериваты последней стадии дифферен­циации магмы сложного хлор-фтористо-сернисто-углекислого со­става. Эти газы обычно формируют сульфатно-хлоридные или хлоридные термы с резко кислой реакцией (pH 4 2- и Са 2+ встречаются сравнительно редко, так как в природных условиях гипс в чистом виде не образуется, он всегда содержит примесь более растворимых хлоридных и сульфатных солей натрия и магния.

Сульфатные кальциевые воды возникают иногда в пиритоносных известняках и в районах рудных месторождений, контактирующих с известняками. При окислении сульфидов образуется серная кис­лота, которая реагирует с известняками: H₂SO₄ + СаСO₃ = CaSO₄ + Н₂O + СO₂.

В доломитовых толщах формируются воды магниевого состава. Однако воды такого состава встречаются редко ввиду повышенной трещиноватости доломитов и хорошей их промытости. Присутствие доломитов в водоносной толще оказывается обычно в несколько большей концентрации ионов магния.

Воды изверженных пород, несмотря на их преимущественно од­нотипный гидрокарбонатный кальциевый состав, в известной мере также отражают состав водовмещающих пород. Тесная связь кати­онного состава с литологией магматических пород заключается в том, что в зависимости от состава полевых шпатов формируются воды кальциевые или натриевые. В основных и ультраосновных породах образуются воды магниевые или с повышенным содержанием магния.

Формирование химического состава подземных вод и, следова­тельно, изменение гидрохимических типов разрезов зависит и от процессов минералообразования в различных фациальных типах осадков.

Выпадение солей из воды начинается при некотором пересы­щении водного раствора. Например, при концентрировании мор­ской воды на первой стадии отлагаются кальцит и гипс, в результате чего из раствора уводятся ионы кальция, гидрокарбонатный ион и основная масса сульфатных ионов, а в остаточном растворе увели­чивается содержание хлоридов натрия и магния. На второй стадии, при дальнейшем концентрировании морской воды, выпадает галит и из раствора уводятся ионы хлора и натрия, а раствор обогащается хлоридом магния.

Источник

Геологические факторы

В областях, где конвективные кольца сходятся в восходящий поток, литосфера приподнимается и раздвигается в стороны, при этом образуются срединно-океанические хребты с рифтами (трещина, щель, англ.), простирающимися в их осевой части. По трещинам может изливаться базальтовая магма, которая застывая образует кристаллическую породу, таким образом происходит образование океанической коры и раздвижение морского дна или спрединг (развертывание, расстилание, англ.) со скоростью от нескольких миллиметров до 36 см в год. Именно в центральной части срединно-океанических хребтов в 70-х годах ХХ века были обнаружены черные курильщики. Там, где циркуляционные потоки мантийного вещества встречаются, происходит надвигание одной плиты на другую. При этом более древняя и тяжелая океаническая плита наклонно погружается под более молодую и легкую океаническую или континентальную плиту, этот процесс называется субдукцией, а на дне океана образуются глубоководные желоба (рис.4.3). Таким образом, литосферные плиты движутся от срединно-океанических хребтов, где разрастается океаническая литосфера, к глубоководным желобам, где она поглощается в мантию. В случае столкновения двух континентальных плит происходит коллизия. Континентальные литосферные плиты, состоящие в основном из гранита, оказываются настолько легкими, что не поддаются затягиванию в более плотную астеносферу. Таким образом, образуются нагромождения высочайших гор, например поднятие цепи Гималаев или Тибетского нагорья в результате столкновения Индостана с южным краем Евроазиатского континента, начавшееся 45-50 млн лет назад и продолжающееся поныне.

Рис. 4.3. Модель тектоники плит

Нечто подобное наблюдается и в континентальных рифтовых зонах. В частности, раздвижение земной коры с формированием Байкальского рифта, наряду с формированием Байкальской озерной впадины с глубинами более 1500 м, привело к воздыманию системы горных хребтов по периферии впадины Байкала. Движение литосферных плит обуславливает огромные напряжения в горных породах, которые разряжаются через землетрясения. Действительно, очаги землетрясений четко выражены по краям или границам литосферных плит. Наклонные зоны субдукции или Беньофа, проникающие глубоко в мантию Земли, являются скоплением самых мощных очагов землетрясений. При субдукции океаническая плита попадает в область высоких давлений и температур, примерно на глубине 100-200 км из нее выделяются флюиды, которые поднимаются наверх и накапливаются у подошвы земной коры и внутри нее, где образуются очаги магмы. Время от времени она прорывается на земную поверхность и вызывают извержения вулканов. Именно над зонами Беньофа размещаются цепи действующих вулканов, которые протянулись на многие тысячи километров вокруг Тихого океана.

Ежегодно во всем мире случается не меньше 100 тыс. землетрясений обусловленных различными геологическими процессами, которые могут ощутить органы чувств человека, а фиксируемых чуткими сейсмическими приборами около 1 млн.

Экзогенные геологическтие процессы правомерно подрездалить на две взаимосвязанные категории: процессы денудации и процессы аккумуляции вещества. Денудационные процессы обязаны всем указанным выше факторам разрушания вещества и гравитационному переносу обломочного или растворенного материала. Соответственно к таким процессам относятся снежные лавины, обвалы, осыпи, оползни, солифлюкция, дефляция, сели, водная эрозия и абразия морских побережий, суффозия, карст и термокарст. Коротко охарактеризуем эти процессы.

Снежные лавины формируются на горных склонах, иногда сравнительно пологих, при уклонах, составляющих первые градусы, однако чаще на поверхностях крутых и обрывистых. Они возникают в результате накопления массы снега, которая в какой-то момент превосходит величину внутреннего трения в основании снежного покрова. Дополнительными факторами, способствующими сходу лавин являются резкие повышения температуры воздуха, способствующими увлажнению массы снега и, одновременно, снижению силы внутреннего трения. Нередко накопившаяся толща снега становится настолько неустойчивой, что достаточно громкого крика или подрезка поверхности лыжником, чтобы вызвать сход лавины. Лавины могут иметь катастрофические последствия. Они нередко приводят к гибели людей и разрушении сооружений в горной местности. Одним из способов борьбы с ними – профилактический отстрел лавиноопасных масс снега до накопления их критических величин.

Обвалы горных пород возникают в результате их неодинаковой прочности и, соответственно, выборочного выветривания на скалистых склонах: в результате ослабления несущих слоев они разрушаются под давлением вышележащих, более прочных и массы последних обваливаются на склон, скатываясь по нему, порой до самого основания. На берегах рек, озер и морей обвалы часто возникают в результате эрозии или абразии оснований склонов, формировании соответствующих ниш с нависающими над ними козырьками горных пород, которые в конце концов обваливаются в прибрежную часть русла реки, озерного или морского побережья.

Осыпи имеют ту же природу, что и обвалы, однако представлены обычно менее крупными обломками горных пород. Их постепенное перемещение вниз по склону осуществляется в поле земной гравитации при содействии процессов прмерзания-протаивания, землетрясений, выветривания и дезинтеграции самих обломков, составляющих осыпь.

Оползни представляют собой блоки (массивы) горных пород, иногда весьма значительные по объему, оползающие вниз по склону под влиянием гравитации, в сочетании с накоплением массы пород оползневого блока и обычно увлажнением их самих и поверхностей, по которым происходит соскальзывание оползневого блока вниз по склону. Этому может также способствовать водная эрозия, разрушающая склоны долины в их основании.

Солифлюкция – процесс оплывания вниз по склону пластичных масс покровных отложений под влиянием их накопления в результате выветривания коренной основы, последующего переувлажнения и превышения массы накопившихся отложений по отнрошению к величине силы внутреннего трения в ее основании. В криолитозоне таким основанием могут являться мерзлые горные породы, по поверхности которых и происходит солифлюкционное оползание талых покровных отложений. По форме процесс солифлюкции может быть локализован в форме “языка”, порой прослеживающегося на сотни метров вниз по склону или проявляться в виде солифлюкционных ступеней, обычно простирающихся кулисообразно вдоль склона по всей его поверхности.

Дефляция – процесс ветрового выноса почвенно-грунтового материала, обычно сопровождающийся разрушением почвенного горизонта и образованием понижений поверхности, называемых дефляционными нишами.

Сели – грязе-каменный, обычно кратковременный поток, нередко влекущий валуны и значительные по объему и массе обломки горных пород. Происхождение селей связано с постепенным накоплением покровных отложений, элювиальных и делювиальных, представляющих собой диспергированные в результате процессов выветривания коренные породы. На каком-то этапе масса таких покровов, формирующихся на склонах гор, речных долин или распадков становится сопоставимой с величиной внутреннего трения этих пород в основании покрова. Их дополнительное увлажнение в результате длительных осадков приводит к дополнительному увеличению массы пород и, одновременно, снижению величины их внутреннего трения. Тогда происходит их катастрофическое сползание диспергированных горных пород вниз по склону и далее, вместе с речной водой, скатывание по руслу реки, обычно с уничтожением по мере движения всего, что встречается на пути селевого потока.

Водная эрозия наиболее распространенный экзогенный геологический процесс. К формам эрозионного рельефа относятся борозда, промоина, рытвина, ложбина, овраг, долина (рис.4.4). Площадь промоин и оврагов ежегодно увеличивается на сотни тысяч га.

Рис. 4.4. Эрозионный рельеф (фото А.П.Исаева)

Водная эрозия берегов рек и абразия озерных и морских побережий представляет собой процесс разрушения горных пород под воздействием текущей воды и волнений. Непременным условием развития водной эрозии и абразии является вынос разрушающегося материала течением и его последующее переотложение в форме речных островов или накопления осадков на озерном или морском дне. Особенно активна водная эрозия и абразия на берегах рек и морских побережьях, сложенных льдистыми породами. Когда вода играет не только транспортирующую, но еще и отепляющую роль.

Термокарст – процесс вытаивания подземных льдов в результате изменения водно-теплового баланса поверхности с образованием соответствующих термокарстовых понижений. На этом фоне возможны разрывы и полное уничтожение почвенно-растительного слоя с образованием термокарстовых озер либо байджарахов – всхолмлений, остающихся на месте наименее льдистых грунтов. Процессы термокарста существенно осложняют строительство и эксплуатацию зданий и сооружений в криолитозоне.

К аккумулятивным процессам относятся перенос и накопление рыхлого терригенного материала, а в криолитозоне также и подземных льдов. В соответствии с энергетическими факторами, аккумуляция может быть морской, речной, озерной, ледниковой, водноледниковой, ветровой, гравитационной, и криогенной.

Морская аккумуляция проявляется в переработке морским волнением, течением и организмами терригенного, органогенного и хемогенного (компоненты природных растворов, попадающие в морскую акваторию) материала, поступающего с суши с речным стоком или с побережий в результате береговых денудационных процессов, с последующим его отложением в шельфовой зоне моря, простирающейся обычно до глубин в 200 м и на больших глубинах. На низких побережьях морская аккумуляция захватывает также зону приливов, отливов и сгонно-нагонных явлений. Частично морские осадки связаны с накоплением органики морских организмов (например, органогенные известняки), а на значительных глубинах – также космического вещества.

Речная аккумуляция состоит в переработке речным потоком материала, сносимого с водосбора притоками более низких порядков, а также материала, сносимого со склонов долин процессами водной эрозии и гравитации. Она проявляется в образовании аллювиальных отложений, формировании и переформировании речного ложа образовании перекатов, отмелей, островов, речных дельт.

Озерная аккумуляция состоит в накоплении озерных отложений, материалом которых является твердый сток рек и ручьев, впадающих в озеро.

Ледниковая аккумуляция проявляется в формировании ледниковых или моренных отложений, которые, в зависимости от соотношения с ледниковым телом, делятся на донную, срединную и конечную морены, обычно отличающиеся как по характеру материала, так и по форме аккумулятивных образований.

Основная морена формируется в результате отложения на поверхность основания ледника терригенного материала (суглинков, песком, угловатых каменных обломков разного размера) накопленного ледником в процессе движения и освободившегося из тела ледника при его таянии. Обычно это сравнительно равномерный по мощности плащ, весьма неоднородный по гранулометрическому составу.

Конечные морены формируются на окончаниях ледниковых тел в результате напора ледниковых масс на подстилающую поверхность, обеспечивающего разрушение и транспортировку перед фронтом ледника этого диспергированного материала. Соответственно, конечные морены морфологически обычно выражены соответствующими валами, которых, в зависимости от подвижности окнчания ледника в зоне его абляции, может быть насколько.

Срединные морены формируются в условиях горных ледников в результате слияния двух боковых морен, в зоне абляции они формируют продолььные, в отличие от конечных морен, положительные формы. По составу и конечные и срединные морены представлены неотсортированным терригенным материалом.

Водноледниковая аккумуляция проявляется в трех формах – зандровой, озовой и камовой.

Зандры или флювиогляциальные поля образуются в результате выноса водным потоком терригенного материала из тающего ледника и его отложение на достаточно широкой поверхности.

В отличие от зандров, озы представляют собой результат накопления терригенного, обычно песчаного материала в глубоких промоинах самого ледникового тела. Это, по существу, отложения ледниковых рек, текущих в ледяных берегах. После таяния ледников эти отложения оказываются на подстилающей поверхности в форме валов, наследующих прежние русла ледниковых рек. Нечто подобное можно наблюдать и ныне весной на наледных полянах, когда река после ее вскрытия прорезает частично или полностью ледяную толщу и будучи частично подпружена телом наледи откладывает обычно песчано-галечный материал в ледяных руслах, который по мере таяния наледи превращается в песчано-галечные продольные гряды, простирающиеся вдоль по наледной пойме. В частности это все можно наблюдать не Большой Момской наледи.

Сходную природу имеют и камы – песчаные всхолмления, представляющие собой водноледниковые отложения, сформировавшиеся в проталинах ледяного тела округлой или неправильной формы, представляющих собой своеобразные озера на поверхности ледников. По мере таяния льда песчаные сформировавшиеся песчаные отложения высаживаются на ледниковое основания в форме всхолмлений различной, наредко значительной высоты.

Рис. 4.5. Наступление тукуланов на лес (фото А.П.Исаева)

Рис. 4.6. Булгунях (фото А.П.Исаева)

Источник

Геологические факторы развития биосферы

В областях, где конвективные кольца сходятся в восходящий поток, литосфера приподнимается и раздвигается в стороны, при этом образуются срединно-океанические хребты

Геологические факторы развития биосферы

Другие материалы по предмету

Геологические факторы развития биосферы

В областях, где конвективные кольца сходятся в восходящий поток, литосфера приподнимается и раздвигается в стороны, при этом образуются срединно-океанические хребты с рифтами (трещина, щель, англ.), простирающимися в их осевой части. По трещинам может изливаться базальтовая магма, которая застывая образует кристаллическую породу, таким образом происходит образование океанической коры и раздвижение морского дна или спрединг (развертывание, расстилание, англ.) со скоростью от нескольких миллиметров до 36 см в год. Именно в центральной части срединно-океанических хребтов в 70-х годах ХХ века были обнаружены черные курильщики. Там, где циркуляционные потоки мантийного вещества встречаются, происходит надвигание одной плиты на другую. При этом более древняя и тяжелая океаническая плита наклонно погружается под более молодую и легкую океаническую или континентальную плиту, этот процесс называется субдукцией, а на дне океана образуются глубоководные желоба (рис.4.3). Таким образом, литосферные плиты движутся от срединно-океанических хребтов, где разрастается океаническая литосфера, к глубоководным желобам, где она поглощается в мантию. В случае столкновения двух континентальных плит происходит коллизия. Континентальные литосферные плиты, состоящие в основном из гранита, оказываются настолько легкими, что не поддаются затягиванию в более плотную астеносферу. Таким образом, образуются нагромождения высочайших гор, например поднятие цепи Гималаев или Тибетского нагорья в результате столкновения Индостана с южным краем Евроазиатского континента, начавшееся 45-50 млн лет назад и продолжающееся поныне.

Нечто подобное наблюдается и в континентальных рифтовых зонах. В частности, раздвижение земной коры с формированием Байкальского рифта, наряду с формированием Байкальской озерной впадины с глубинами более 1500 м, привело к воздыманию системы горных хребтов по периферии впадины Байкала. Движение литосферных плит обуславливает огромные напряжения в горных породах, которые разряжаются через землетрясения. Действительно, очаги землетрясений четко выражены по краям или границам литосферных плит. Наклонные зоны субдукции или Беньофа, проникающие глубоко в мантию Земли, являются скоплением самых мощных очагов землетрясений. При субдукции океаническая плита попадает в область высоких давлений и температур, примерно на глубине 100-200 км из нее выделяются флюиды, которые поднимаются наверх и накапливаются у подошвы земной коры и внутри нее, где образуются очаги магмы. Время от времени она прорывается на земную поверхность и вызывают извержения вулканов. Именно над зонами Беньофа размещаются цепи действующих вулканов, которые протянулись на многие тысячи километров вокруг Тихого океана.

Ежегодно во всем мире случается не меньше 100 тыс. землетрясений обусловленных различными геологическими процессами, которые могут ощутить органы чувств человека, а фиксируемых чуткими сейсмическими приборами около 1 млн.

Экзогенные геологическтие процессы правомерно подрездалить на две взаимосвязанные категории: процессы денудации и процессы аккумуляции вещества. Денудационные процессы обязаны всем указанным выше факторам разрушания вещества и гравитационному переносу обломочного или растворенного материала. Соответственно к таким процессам относятся снежные лавины, обвалы, осыпи, оползни, солифлюкция, дефляция, сели, водная эрозия и абразия морских побережий, суффозия, карст и термокарст. Коротко охарактеризуем эти процессы.

Снежные лавины формируются на горных склонах, иногда сравнительно пологих, при уклонах, составляющих первые градусы, однако чаще на поверхностях крутых и обрывистых. Они возникают в результате накопления массы снега, которая в какой-то момент превосходит величину внутреннего трения в основании снежного покрова. Дополнительными факторами, способствующими сходу лавин являются резкие повышения температуры воздуха, способствующими увлажнению массы снега и, одновременно, снижению силы внутреннего трения. Нередко накопившаяся толща снега становится настолько неустойчивой, что достаточно громкого крика или подрезка поверхности лыжником, чтобы вызвать сход лавины. Лавины могут иметь катастрофические последствия. Они нередко приводят к гибели людей и разрушении сооружений в горной местности. Одним из способов борьбы с ними профилактический отстрел лавиноопасных масс снега до накопления их критических величин.

Обвалы горных пород возникают в результате их неодинаковой прочности и, соответственно, выборочного выветривания на скалистых склонах: в результате ослабления несущих слоев они разрушаются под давлением вышележащих, более прочных и массы последних обваливаются на склон, скатываясь по нему, порой до самого основания. На берегах рек, озер и морей обвалы часто возникают в результате эрозии или абразии оснований склонов, формировании соответствующих ниш с нависающими над ними козырьками горных пород, которые в конце концов обваливаются в прибрежную часть русла реки, озерного или морского побережья.

Осыпи имеют ту же природу, что и обвалы, однако представлены обычно менее крупными обломками горных пород. Их постепенное перемещение вниз по склону осуществляется в поле земной гравитации при содействии процессов прмерзания-протаивания, землетрясений, выветривания и дезинтеграции самих обломков, составляющих осыпь.

Оползни представляют собой блоки (массивы) горных пород, иногда весьма значительные по объему, оползающие вниз по склону под влиянием гравитации, в сочетании с накоплением массы пород оползневого блока и обычно увлажнением их самих и поверхностей, по которым происходит соскальзывание оползневого блока вниз по склону. Этому может также способствовать водная эрозия, разрушающая склоны долины в их основании.

Солифлюкция процесс оплывания вниз по склону пластичных масс покровных отложений под влиянием их накопления в результате выветривания коренной основы, последующего переувлажнения и превышения массы накопившихся отложений по отнрошению к величине силы внутреннего трения в ее основании. В криолитозоне таким основанием могут являться мерзлые горные породы, по поверхности которых и происходит солифлюкционное оползание талых покровных отложений. По форме процесс солифлюкции может быть локализован в форме “языка”, порой прослеживающегося на сотни метров вниз по склону или проявляться в виде солифлюкционных ступеней, обычно простирающихся кулисообразно вдоль склона по всей его поверхности.

Дефляция процесс ветрового выноса почвенно-грунтового материала, обычно сопровождающийся разрушением почвенного горизонта и образованием понижений поверхности, называемых дефляционными нишами.

Сели грязе-каменный, обычно кратковременный поток, нередко влекущий валуны и значительные по объему и массе обломки горных пород. Происхождение селей связано с постепенным накоплением покровных отложений, элювиальных и делювиальных, представляющих собой диспергированные в результате процессов выветривания коренные породы. На каком-то этапе масса таких покровов, формирующихся на склонах гор, речных долин или распадков становится сопоставимой с величиной внутреннего трения этих пород в основании покрова. Их дополнительное увлажнение в результате длительных осадков приводит к дополнительному увеличению массы пород и, одновременно, снижению величины их внутреннего трения. Тогда происходит их катастрофическое сползание диспергированных горных пород вниз по склону и далее, вместе с речной водой, скатывание по руслу реки, обычно с уничтожением по мере движения всего, что встречается на пути селевого потока.

Водная эрозия наиболее распространенный экзогенный геологический процесс. К формам эрозионного рельефа относятся бор

Источник