Вода в твердом состоянии

Лед широко распространен в верхней части литосферы, участвует в образовании многолетней, сезонной и кратковременной мерзлоты.

Подземные льды присутствуют в мерзлых породах в различных формах. Лед, образовавшийся из воды, замерзающей в порах породы, не изменяет ее сложения, часто плохо различим и называется льдом-цементом. В зависимости от степени заполнения пор различают 4 вида цемента: контактовый, пленочный, поровый и базальный. При замерзании с подтягиванием воды к фронту промерзания появляются слои льда различной толщины, перемежающиеся со слоями породы. На севере области вечной мерзлоты мощность пластов такого льда превышает 20 м на протяжении 200 м. Лед содержится в полостях, готовых трещинах, жилах в массивах пород. Он образует бугры пучения, гидролакколиты, наледи, термокарсты, полигонально-жильные структуры.

4.2. Строение и состав горных пород

Для движения подземных вод в горных породах большое значение имеют размеры пустот. В мелких порах и трещинах площадь соприкосновения воды со стенками пустот больше. Эти стенки оказывают большое сопротивление движению воды. Чем крупнее размеры пустот, тем меньшее сопротивление испытывает вода при движении.

В рыхлых зернистых породах пористость обуславливается промежутками между отдельными частицами породы. Она зависит от размеров и формы этих частиц, т.е. от структурных особенностей, и характера их сложения, т.е. текстуры пород. Если представить себе однородный грунт, состоящий из частиц шаровидной формы, сложенных рядами и образующих кубы (рис. 3 А) или тетраэдры (рис. 3 Б), то, как показывают простые вычисления, в первом случае объем промежутков между шарами составит 47.6 % от всего объема, а во втором – 26.2 %.

В горных породах пористость колеблется в еще больших пределах. При этом, чем меньше частицы породы и чем, следовательно, больше их поверхность, тем больше и пористость. В глинистых породах и мелкозернистых песках пористость может достигать 40-50 %, а в крупнозернистых песках она обычно составляет около 18-20 %.

Пористость песков, глин и других пород зависит от их возраста, условий их образования и от последующей обстановки, в которой находились эти породы. В процессе литификации свежевыпавшие осадки разного генезиса постепенно погружаются на глубину. Первую стадию литификации осадков, превращение их в породу, называют диагенезом. Вторую стадию последовательного уплотнения пород называют катагенезом. Глубже возникают условия метагенеза.

Песчаные отложения в процессе диа- и катагенеза превращаются в слабосцементированный песчаник, а затем прочно сцементированный песчаник. Для глинистых отложений: глинистый ил ® мягкая глина ® аргиллит ® сланцевый аргиллит. Литификация пород изменяет свойства и состав самих пород, они становятся более плотными, пористость и влажность в них уменьшается.

Контрольные вопросы:

1. С какими видами воды в горных породах сталкиваются в ходе гидрогеологических исследований?

2. Дайте краткую характеристику структурно-текстурных особенностей пород. Какое влияние оказывает пористость и трещиноватость горных пород на движение подземных вод?

3. Каково влияние процессов литификации горных пород на пористость и трещиноватость?