2.6. Жер асты
суларының әсері
Жер асты
суларының тиімділігін анықтайтын негізгі факторлардың
қатарына жер асты суларының уақытша, әсіресе
физикалық жағдайы, режимі мен қозғалысы, олардың
химиялық құрамы мен температурасы, сонымен қатар
олармен жанасатын тау жыныстарының минералдық құрамы
жатады. Бұл факторлардың
әсер ету дәрежесі көптеген себептерге байланысты,
олардың ішінде аумақтың геологиялық
құрылымы, жер бедері және климаты маңызды болып
табылады.
Физикалық күйі бойынша жер асты
суларының жеті түрі бар: бу, гигроскопиялық, пленкалық,
капиллярлық, тамшы-сұйықтық, қатты, кристалды.
Олардың ішінде ең көп жұмысты тамшы сұйық
мұз жасайды, ал мәңгі тоң аймақтарында және
маусымдық топырақ қату аймақтарында жер асты
мұзының көп мөлшері бар.
Сұйық тамшылы жер асты сулары қозғалысы, ең алдымен,
оның пайда болу жағдайларына және сулы горизонттың
құрамына байланысты. Бос жыныстардағы су
қозғалысының негізгі түрі ламинарлы (баяу параллель
ағын). Осыған байланысты эрозияның негізгі факторы – тау
жыныстарының еруі, ал негізгі тасымалдау әдісі – еріген
күйінде тасымалдау.
Жер асты суларының химиялық құрамы
оның шығу тегімен, жұмыс режимімен және
қоршаған тау жыныстарының құрамымен
анықталады. Жер асты сулары еріген заттардың құрамында
тұщыдан тұздыға дейін өзгереді. Жер асты
суларының ерекше гидрохимиялық класы басым аниондар мен
катиондардың концентрациясымен анықталады. Аниондардың
құрамына қарай жер асты суларының үш негізгі
класы (гидрокарбонатты, сульфатты, хлоридті) және бірқатар
аралық суларды ажыратады. Катиондардың құрамы бойынша
әрбір класс кальций, натрий, магний немесе аралас болуы мүмкін.
Емдік қасиеті бар минералды сулар жеке топқа жатады. Осылайша, жер
асты суларының химиялық агрессивтілігі тау жыныстарының
немесе олармен әрекеттесетін жасанды құрылымдардың
құрамына байланысты әртүрлі түрде көрінеді.
Мысалы, судағы көмірқышқыл газының
жоғарылауы карбонатты ерітудің белсендірілуіне ықпал етеді.
Жер асты суларының еріген заттармен шамадан тыс қанығуы
соңғысының шөгінділерде шөгуіне және
әртүрлі шөгінділердің пайда болуына әкеледі.
Жер асты суларының температурасы тектоникалық ерекшеліктер мен тереңдікке,
сондай-ақ ауданның климатына (жер үсті сулары үшін)
байланысты. Температура
бойынша жер асты сулары суық (20°с дейін), жылы
(37°с дейін), термиялық (42°с дейін), гипертермиялық (42°с жоғары)
болуы мүмкін. Температураның жоғарылауымен жер асты
суларының агрессивтілігі де арта түсетіні анық.
Жер асты
суларының геологиялық жұмысы карст, суффузия және
көшкін түзілу процестерінде барынша айқын көрінеді.
Карст - бұл жылжымалы сулардың әсерінен тау
жыныстарының еруінен және эрозиясынан туындайтын және жер
бетінде теріс рельефтік формалар мен тереңдікте әртүрлі
қуыстардың пайда болуына әкелетін геологиялық
процестердің жиынтығы. Термин словенияда орналасқан крас
үстіртінің атауынан шыққан,
оның аумағында карст процестері мен формалары кеңінен
ұсынылған. Суда еритін тау жыныстары арасында тау жыныстары мен
калий тұздары, гипс және карбонатты
жыныстар бар. Тұздар мен гипс оңай ериді,
бірақ карсттық формалар көбінесе әлдеқайда
кең таралған карбонатты жыныстармен байланысты. Карст формалары жер
үсті (ашық) және жер асты
(жабық) болып бөлінеді. Біріншіден, беткі карст дамиды, оның
ең кішкентай формалары карр деп
аталады - бұл еритін жыныстардың ашық бетінде пайда болатын
ойықтар, ойықтар және әртүрлі ойпаттар.
Тасымалдаулар жауын-шашынның әсерінен қалыптасады,
тереңдігі 1-2 метрге жетеді. Кейде карр өрістері
үлкен аумақтарды алып жатыр, бұл аумақта жүруді
қиындатады - карр өрістері
осылай пайда болады. Карбонатты жыныстар азды-көпті
жарылғандықтан, шұңқырлардың өсуі
эрозиямен және жарықшақтардың кеңеюімен бірге жүреді. Раковиналар
осылай қалыптасады - беткі су жер асты арқылы өтетін
көлбеу немесе тік құдықтар. Бұл
процестердің одан әрі дамуы карст шұңқырларының
- диаметрі 100 метрге дейін немесе одан да көп және тереңдігі
20 метрге дейін жететін орасан зор ойпаңдардың пайда болуына
әкеледі. Егер шұңқыр кескіштердің біріктірілуінен
және шұңқырдың жоғарғы
жағының кеңеюінен пайда болса, онда көлбеу
шұңқырлар тегіс болады. Жер асты карстты
қуыстың төбесінің құлауы нәтижесінде
карст шұңқыры пайда болғанда, беткейлер
айтарлықтай тікке жетуі мүмкін. Карст
шұңқырларының өсуі немесе үлкен карст
қуысының төбесінің опырылуы биіктігі бірнеше жүз
метрге дейін жететін түбі тегіс және тік беткейлері бар
тұйық ойпаңдарға ұқсайтын карст
шұңқырлары мен өрістердің
пайда болуына әкеледі. Ең ірі кен орындарының ауданы бірнеше
жүз шаршы шақырымға жетеді (босниядағы ливан кен
орнының ауданы 379 шаршы шақырымнан асады). Бұзылулар мен
жарықшақтардың кеңеюі мен тереңдеуі карст
ұңғымаларының, ойпандардың
және шыңыраулардың пайда болуына әкеледі -
көлбеу немесе тік, бір километрге дейін немесе
одан да көп тереңдікте. Беткі карст нәтижесінде өзен
арнасы шұңқырға түсіп
кетуі немесе жарылуы мүмкін - соқыр
өзен аңғарлары пайда болады. Жер асты карстының
дамуы ашық карст формалары жер асты суларының ерімейтін
шөгінді қабаттарымен жабылған тау жыныстарын ерітуге
мүмкіндік бергенде басталады. Ең ірі жер
асты формалары тауларда да, жазықтарда да кездесетін карст
үңгірлері. Үңгірлер - бұл көбінесе бірнеше
тік деңгейде орналасқан, көлбеу және
көлденең туннельдер жүйесі. Аумағы мен биіктігі бойынша
алып залдардың (гроттар) еруі,
тау жыныстарының эрозиясы немесе шатырдың құлауы
салдарынан өткелдердің лабиринттерінде қалыптасады. Жер
бетіндегі ең белгілі карст үңгірлері жүйесі флинт
мамонт (кентукки, ақш) жалпы ұзындығы 485 км-ден асады.
Карлсбад ұлттық саябағындағы (Нью-Мексико,
АҚШ) үңгірлердің бірі
ұзындығы 1200 м, ені 190 м, биіктігі 90 м.
Жер асты
суларының аккумулятивтік қатысы – карстты аймақтардағы
жер асты сулары ең алдымен әртүрлі тамшы формаларының пайда болуымен көрінеді. Жер бетіне
түсетін атмосфералық жауын-шашын құрамында еріген
көмірқышқыл газы көп, сондықтан жарықтар
арқылы сіңіп, олар әктастарды оңай ерітеді және
бикарбонатпен қаныққан. Үңгірдің
қабырғаларындағы немесе төбесіндегі су ағып
кеткеннен кейін көмірқышқыл газының бір бөлігі буланып, бикарбонат кальций карбонатына
айналады. Соңғысы ішінара тұндырады, сталактиттердің, перделердің,
фестондардың және үңгір төбесінде ілулі тұрған басқа
пішіндердің пайда болуын бастайды. Кальций карбонатының
қалдықтары үңгір
түбіндегі су тамшысынан бөлініп шығады. Содан кейін
сталагмиттер төменнен жоғарыға қарай өседі.
Сталактит сталагмитпен біріктірілгенде сталагнат немесе баған пайда болады. Сонымен қатар,
үңгірлердің түбінде немесе карст жыныстарынан
бұлақтар шығатын жерлерде кеуекті губка тәрізді әкті
туфтар (травертиндер) жиналады.
Ежелгі карст аймақтарында, шұңқырлар мен
үңгірлердің түбінде темір мен
алюминийдің қызыл гидроксидтерімен байытылған
карбонаттардың ерімейтін сазды қалдықтары жиналады.
Мұндай құнарлы түзілімдер «терра-росса» (қызыл
жер) деп аталады. Ақырында, үңгірлердің түбінде
үңгірлік өзендер мен көлдердің
шөгінділері, сондай-ақ көшкін
мен шөгінділер бар. Салқын климатта үңгірлерде
мұз пішіндері пайда болуы мүмкін. Кремнийлі туфтардың (гейзериттер)
және кейбір түсті металдардың шөгінділерінің
жиналуы гипертермальды жер асты суларының белсенділігімен байланысты.
Көшу процестері
(көшкін - опользон) беткейдегі өткізгіш қабат суға
қаныққан кезде және тегіс ылғалды су
өткізбейтін қабаттан (жылжымалы қабаты) тез сырғып
кеткен кезде пайда болады. Арнаның еңісі 5°-тан жоғары
болғанда көшкін басталады.