Глава III вода в земной коре состояние воды в земной коре, понятие о подземных водах

По современным представлениям земной шар состоит из следую­щих оболочек.

1. Земная кора, или сиаль, имеющая различную толщину под океаном до 5 км, под материками — до 30—70 км.

2. Мантия, или сама, простирающаяся от земной коры до зем­ ного ядра. Это твердая и в то же время пластичная, раскаленная часть земного шара. Состоит она из вещества иного состава и более плотного, чем земная кора. Плотность вещества мантии возрастает с глубиной. Между земной корой и мантией установлен раздел Мохоровичича. Радиус мантии, включая и раздел Мохоровичича, достигает 2900 км.

3. Земное ядро, по предположению ученых, состоит из расплав­ ленного железа. Поперечные волны землетрясений через него не проходят. В жидком земном ядре предполагается существование твердоро внутреннего ядра. Радиус внутреннего ядра 1270 км, зем­ ного — 2200 км.

J>- По данным академика А. П. Виноградова, содержание воды в земной коре достигает 7% от веса самой коры, в магме ее в не­сколько раз больше. В гидросфере—1400 млн. км³ воды; из них 97,6% составляет вода океанов, 2,14 — вода в виде льда, 0,26% — воды суши. В атмосфере воды в виде водяного пара содержится около 10 тыс. км³.

Вода в земной коре находится в трех физических состояниях: парообразном, жидком и твердом. По отношению к горным по­родам вода, содержащаяся в земной коре, может быть подразде­лена на связанную (физически и химически), свободную и твердой фазы.

Под связанной водой следует понимать воду кристалло-гйдра-тов, находящуюся под действием молекулярных сил твердой и жидкой фаз. Ряд авторов ее подразделяют на прочносвязанную, химически-связанную и рыхлосвязанную. В. А. Кудрявцев указыва­ет, что минералогический состав горных пород резко влияет как на

34

количество, так и на качество связанной воды в породе. Она удер­живается в них молекулярными силами, которые по своим разме­рам превосходят гравитационные. В глинистых породах этот вид воды составляет до 20—25%. При их уплотнении происходит отжим воды, которая пополняет ресурсы водоносных горизонтов.

Н. И. Толстихин (1971) указывает, что связанная вода преобла­дает в зоне аэрации и уступает место гравитационной в зоне насы­щения. При повышении температуры и давления она переходит в жидкое и парообразное состояние. Связанная вода имеет большое значение при изучении минералого-петрографического состава и инженерно-технических свойств горных пород, а также миграции различных элементов.

Под свободной водой понимают воду, которая передвигается в породах, трещинах и пустотах породы под влиянием силы тяжести и извлекается из водоносных горизонтов современными технически­ми средствами. Это свободные гравитационные капельно-жидкие воды, скапливающиеся в породах и движущиеся в водоносных го­ризонтах. Они служат источником водоснабжения или сырьем для добычи иода, брома и других элементов. Подземные воды нередко выступают и как отрицательный фактор, нанося вред хозяйственной деятельности человека.

Вода в твердой фазе характерна для мерзлой зоны литосферы. По данным ряда исследователей (Н. И. Толстихин, В. А. Кудряв­цев, П. Ф. Швецов и др.), изменение температуры в мерзлых грун­тах сопровождается фазовым перераспределением подземных вод.

Обладая различной степенью минерализации, подземные воды являются средой для разнообразных химических реакций. Раство­ряющая способность подземных вод обусловливает разрушение гор­ных пород, их перенос и концентрацию с образованием месторож­дений различных полезных ископаемых: железа, полиметаллов, марганца, карбонатов и т. д.

Подземные воды активно участвуют в магматогенных и пневма-толитических реакциях, протекающих в глубинных частях земной коры, а также в образовании гидротермальных месторождений, ме­таморфизме горных пород и метасоматических процессах Н. И. Хи-таров (1969), К. Манерт (1963) указывают на важную роль зоды в процессах диффузии в кристаллической решетке.

Общее количество подземных вод в земной коре не установлено. Данные различных авторов в этом отношении весьма разноречивы. Так, если количество подземных вод условно выразить в виде слоя, то различные исследователи оценивают его мощность в 30, 70, 250, 420, 1000 и даже 2300 м. В единицах объема это количество соответ­ственно выражается цифрами от 0,0015 до 1,2 млрд. км³. Н. А. Плот­ников считает, что подземной воды на земном шаре 100 млн. км³. Это составляет не более 7% воды в океанах и морях и в 8000 раз больше содержания воды в воздухе.

Приведенные, таким образом, цифры расходятся между собой более чем в 800 раз.

2* 35