Вода в Земле. Введение в учение о подземных водах


В.П. ЗВЕРЕВ

Допущено УМО по образованию в области прикладной геологии в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности 130302 «Поиски и разведка подземных вод и инженерно геологические изыскания» направления подготовки 4-300 «Прикладная геология» (решение «16-04/УМО-21 от 16.04.08 г.).

Зверев В.П.
Вода в Земле. Введение в учение о подземных водах. М.: Научный мир, 2009. 252 с.

В книге рассмотрены современные представления о роли подземных вод в развитии различных гео­логических процессов и эволюции Земли в достаточно доступной форме для студентов и специалис­тов различных геологических направлений. В ее основу положены представления об эволюции масс всех форм воды в основных оболочках земной коры в истории Земли и современную эпоху. Дана количественная оценка массопотоков подземных вод основных глобальных циклов их круговорота. Рассмотрены механизмы, направленность и кинетика преобразования вещества горных пород при взаимодействии с подземными водами и закономерности перераспределения химических элементов в подземной гидросфере. Оценены масштабы участия и закономерности режима подземных вод в различных экзогенных и эндогенных процессах, включая метаморфизм, магматизм и вулканизм. Рассмотрена роль подземных вод в тепловом балансе Земли, гидротермальной деятельности и ру-догенезе. Сравнение распространения воды на Земле и планетах земной группы показало, что на Земле, где существуют океаны и реализуется круговорот подземных вод, охватывающий земную кору и мантию, последний в значительной степени компенсирует дегазацию и дегидратацию Земли, позволяя поддерживать вулканизм и дрейф литосферных плит за все время ее эволюции. Показано влияние современной антропогенной деятельности на изменение массопотоков и состава подзем­ных вод и эволюцию геосистем.

Книга рассчитана на широкий круг студентов, аспирантов и специалистов гидрогеологов и инженер геологов, а также других областей геологии: тектонистов, геофизиков, геохимиков, литологов, гео­экологов и др. Ил. 36, Табл. 63, Библиогр. 254 назв.

 Оглавление

  ОГЛАВЛЕНИЕ 5
  ПРЕДИСЛОВИЕ 13
  ВВЕДЕНИЕ 14
  Часть 1 17
  ПОДЗЕМНАЯ ГИДРОСФЕРА 17
  ГЛАВА ПЕРВАЯ 17
  ПОДЗЕМНЫЕ ВОДЫ В ЗЕМНОЙ КОРЕ 17
1.1 Формы существования подземных вод 17
1.2 Происхождение гидросферы и флюидный режим земной коры 21
1.3 Особенности распространения подземных вод 27
1.4 Массы воды в земной коре 29
  ГЛАВА ВТОРАЯ 34
  МАССОПОТОКИ ПОДЗЕМНЫХ ВОД 34
2.1

Механизм и скорость движения подземных вод

34
2.2 Динамика подземной гидросферы верхних частей земной коры 37
2.3

Массы подземных вод, выделяющиеся из осадочных отложений

39
2.4

Количественная структура основных массопотоков подземных вод

43
  ГЛАВА ТРЕТЬЯ
 
51
  ВОДА НА ПЛАНЕТАХ ЗЕМНОГО ТИПА И СПУТНИКАХ 51
3.1 Вода в космосе 51
3.2 Вода на планетах 52
3.3 Вода на спутниках планет 55
3.4 Вода и эволюция планет земного типа 58
  Часть II 61
  СОСТАВ ПОДЗЕМНЫХ ВОД 61
  ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ 61
  СТРОЕНИЕ ПРИРОДНЫХ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ 61
3.1 Химические равновесия в природных водах 61
3.2 Электрохимические состояния природных вод 64
3.3 Формы нахождения химических элементов в подземных водах 68
3.4 Моделирование состояния химических элементов 73
  ГЛАВА ПЯТАЯ 77
  ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ПОДЗЕМНЫХ ВОД С ГОРНЫМИ ПОРОДАМИ 77
5.1 Соотношение масс воды и породы в основных оболочках земной коры 77
5.2 Физическое взаимодействие на границе раздела фаз 79
5.3 Физико-химическое взаимодействие минералов с подземными водами 82
5.4 Направленность процессов взаимодействия
воды и породы
86
5.5 Кинетика процессов взаимодействия воды и породы 91
 

ГЛАВА ШЕСТАЯ

95
  МАССОПОТОКИ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ
В ПОДЗЕМНЫХ ВОДАХ
95
6.1 Формирование состава подземных вод 95
6.2 Механизм массопереноса вещества в подземных водах 106
6.3 Глобальные массопотоки 109
6.4 Региональный массоперенос 114
6.5 Сравнительная оценка массопереноса на различных уровнях гидросферы 119
  Часть III
 
126
  ПОДЗЕМНЫЕ ВОДЫ И ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ 126
  ГЛАВА СЕДЬМАЯ 126
  ПОДЗЕМНЫЕ ВОДЫ И ЭКЗОГЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ 126
7.1 Механическая деятельность подземных вод 127
7.2 Химический состав подземных вод, контролирующих экзогенные процессы 128
7.3 Направленность процессов химического выветривания 131
7.4 Масштабы химического выветривания 136
7.5 Кинетика процессов химического выветривания 142
  ГЛАВА ВОСЬМАЯ 147
  ПОДЗЕМНЫЕ ВОДЫ И ОСАДОЧНЫЙ ПРОЦЕСС 147
8.1 Массы природных вод, участвующих в седименто- и литогенезе 147
8.2 Баланс подземных вод отдельного осадочного бассейна 154
8.3 Геохимия подземных вод, контролирующих процессы литогенеза 159
8.4 Направленность процессов взаимодействия воды и породы на этапах литогенеза 164
8.5 Кинетика процессов диагенеза и катагенеза 174
  ГЛАВА ДЕВЯТАЯ 177
  ПОДЗЕМНЫЕ ВОДЫ И МЕТАМОРФИЗМ 177
9.1 Метаморфические реакции с участием воды 177
9.2 Режим воды при метаморфизме 182
  ГЛАВА ДЕСЯТАЯ 185
  ПОДЗЕМНЫЕ ВОДЫ И МАГМАТИЗМ 185
10.1 Вода в магме 185
10.2 Вулканизм и гидротермальная деятельность 189
 

ГЛАВА ОДИННАДЦАТАЯ

195
  ПОДЗЕМНЫЕ ВОДЫ И МЕХАНИЧЕСКАЯ ДЕФОРМАЦИЯ ЗЕМНОЙ КОРЫ 195
11.1 Геостатическое и гидростатическое давление 195
11.2 Трещины гидравлического разрыва 196
11.3 Влияние воды на другие виды деформации 197
 

ГЛАВА ДВЕНАДЦАТАЯ

198
  ПОДЗЕМНЫЕ ВОДЫ И ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС ЗЕМЛИ 198
12.1 Геотемпературное поле и кондуктивный тепловой поток 198
12.2 Конвективное перераспределение тепла 201
  ГЛАВА ТРИНАДЦАТАЯ 205
  ПОДЗЕМНЫЕ ВОДЫ И ФОРМИРОВАНИЕ МЕСТОРОЖ ДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ 205
13.1 Современные гидротермальные растворы и рудогенез 205
13.2 Подземные воды и полезные ископаемые 216
  Часть IV 220
  ПОДЗЕМНЫЕ ВОДЫ И ЧЕЛОВЕЧЕСТВО 220
  ГЛАВА ЧЕТЫРНАДЦАТАЯ 220
  ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОДЗЕМНЫХ ВОД 220
14.1 Ресурсы подземных вод 220
14.2 Минеральные воды 221
14.3 Термальные воды 223
  ГЛАВА ПЯТНАДЦАТАЯ 225
  АНТРОПОГЕННОЕ ВЛИЯНИЕ НА ПОДЗЕМНЫЕ ВОДЫ 225
15.1 Гидродинамические изменения 225
15.2 Гидрогеохимические изменения 231
  ЗАКЛЮЧЕНИЕ 239
  Литература 240