Распространение воды на Земле и уникальность ее свойств

Свойства и состав природных вод

Практическое применение геотермических методов в гидрогеологии

Геотемпературное поле

Распределение температуры внутри Земли представляет собой геотемпературное поле. Существуют понятия идеального (теоретического), нормального и аномального полей.

Кроме того, в гидрогеологии (А.М. Овчинников) пользуются терминологией «типы геотермического режима», среди которых выделяются нормальный, магматогенный и криогенный режимы.

Нормальный режим не нарушен положительными или отрицательными тепловыми аномалиями (мерзлота, внедрение магмы, термальные воды). Пример – Восточно-Европейская платформа, где отсутствуют аномалии.

Магматогенный режим связан с проявлением вулканизма (Кавказ, Камчатка, Аляска и др.).

Криогенный режим характерен для областей многолетней мерзлоты (толщиной до 1 км, а в Антарктиде около 4 км). Здесь ниже зоны постоянных температур происходит не увеличение, а,напротив, падение температур.

Изучение геотермических условий проводится путем измерения температур в скважинах на различных глубинах с помощью специальных термометров (электрические, термопары, биметаллические, ртутные максимальные и ленивые (с точностью до 0,1⁰С)) и др.

На основе замеров устанавливаются региональные закономерности формирования и распределения геотемпературного поля, выявляются

его особенности и аномалии. Строятся карты геоизотерм, термоизогипс, равного геотермического градиента.

Геоизотермы – соединяют точки с одинаковой температурой на определенном уровне.

Термоизогипсы – точки с одинаковыми глубинами на определенной термической поверхности.

По температуре подземных вод можно устанавливать глубины их залегания, характер источников и их связь с определенными водоносными горизонтами. В процессе гидрогеологической съемки геотермические методы широко применяются в совокупности с другими при прослеживании скрытых зон разломов, при поисках и разведке термальных подземных вод и различных месторождений полезных ископаемых.

Практическое использование геотермальных вод более подробно рассматривается в курсе «нефтегазовая гидрогеология».

По сравнению с водородом (отец воды, 93% атомов вселенной) вода во вселенной – вещество более редкое из планет солнечной системы. Только на Марсе и Юпитере имеется незначительное количество воды. Но жизнь есть только на Земле.

Почти по всем своим параметрам вода уникальное вещество, резко отличающееся от других природных соединений.

1) Если сравнивать воду с гидридами VIII таблицы Менделеева, то все они кипят при отрицательной температуре и плавятся тоже по экстраполяции. Эти температуры для воды должны быть -70 и -100⁰С.

По всем канонам таблицы вода должна быть дурно пахнущим газом.

2)Теплоемкость – коэффициент теплоемкости – количество тепла, затрачиваемое на нагревание 1кг вещества на 1⁰С при постоянном давлении. У воды самая высокая теплоемкость =4,19 Дж/⁰С из всех жидкостей. Это приводит к медленному нагреву и медленному остыванию воды, что делает ее главным регулятором климата на Земле.

3) Самая высокая из всех жидкостей диэлектрическая постоянная (ع=80,1 при t = 20⁰С), т.е. сила взаимодействия между зарядами весьма ослаблена. Это приводит к инертности воды как растворителя, т.е. вода в большинстве случаев сама не участвует в химических реакциях с растворенными веществами, и они могут быть вновь получены при выпаривании водных растворов. Это свойство имеет огромное значение в появлении жизни на Земле.

4) В отличие от других жидкостей вода обладает максимальной плотностью (ρ =1,00 г/см³) не при температуре плавления, а при t=4⁰C. Чистый пресный лед при 0⁰С имеет плотность ρ=0,918 г/см³. Лед не тонет в собственном расплаве только у воды, поэтому корка льда образуется с поверхности и защищает живые организмы от гибели. В гидрогеологическом отношении это имеет огромное значение, т.к. сохраняется возможность дренирования водоносных горизонтов. При замерзании вода увеличивается в объеме на 10%.

5) Кроме того, вода обладает аномалиями в отношении коэффициента преломления лучей, распространения звука, капиллярности, вязкости и др.

Вода на нашей планете выполняет разнообразные, сложные функции, не выпадающие на долю какой бы то ни было другой жидкости. Вода одновременно является основанием, кислотой и солью, ее структура весьма сложна и гибка.

Рис. Аномалии вод

Дата добавления: 2014-01-07