Зависимость относительной влажности почвенного воздуха от влажности и температуры почвы (по Д.Ф. Лебедеву) 6 страница
К главным причинам овражной эрозии геологи относят следующие факторы: климатические особенности, рельеф местности, геологическое строение (состав, характер залегания горных пород), наличие или отсутствие растительного покрова, неправильная распашка земель и другие.
Итак, геологи считают, что движущиеся поверхностные воды являются одним из важнейших факторов денудации суши; к ним относят все воды, стекающие по поверхности, начиная от недифференцированных струй, возникающих при выпадении атмосферных осадков и таянии снега, и кончая постоянными потоками мощных речных систем.
Влияние же подземных гидрогоризонтов, интенсивность подтока подземного пара и воды на той или иной площади вообще геологами не учитываются. Они считают, что их нет.
Я беру на себя смелость утверждать, что эрозионные процессы зависят в основном от подземной гидросферы и ее температурного режима. Она определяет полноводностъ реки и, в зависимости от того, в какой части берега идет дополнительный подток конденсационной воды, в том направлении идет речная эрозия, с той стороны самые крутые берега (рис. 8). Именно этот фактор является основополагающим, а уж потом можно учитывать энергию потока атмосферных вод, свойства грунта и отклоняющее влияние суточного вращения Земли.
В Яворовском и Городокском районах Львовской области (Украина) рельеф местности сильно холмистый. Все холмы рас-
|
|
|
\046\
Рис. 8. Стадии развития оврага.
паханы, и распашка ведется как вдоль, так и поперек склона, что, казалось бы, должно способствовать максимальному росту оврагов. Кроме этого, на склонах холмов имеются ложбины, понижения, грунты рыхлые, часты ливневые дожди, климат очень сырой, но оврагов там почти нет. Овраги там только рукотворные (они обычно получаются при выполнении плановых гидромелиорационных работ, разработанных главными геологами района и области). Такое же положение в ряде районов Московской области.
Так в чем же секрет образования оврага? А ответ таков. Рост оврага с самого начала зависит от действия подземной гидродинамики, а уж потом от внешних условий. Геологи давно заметили, что поверхностная сеть рек как бы копирует сеть трещин, укрытых слоем осадочных пород, т.е. все реки текут по разломам, где обильно образуются и поступают на поверхность конденсационные подземные воды.
Представьте себе, что от разлома образовалась новая трещина далеко в сторону, через которую идет подток подземного пара или подземной воды в рыхлый грунт. Естественно, пар в более холодных слоях, в зоне разуплотнения, будет конденсироваться, образуя новые источники подземной воды. В такой местности возникнут переувлажненные слои грунта, и она даст заметную усадку, образуя некоторые понижения - - ложбинки (рис. 8). Просадку дают нижние слои грунта, а самые верхние сохраняют свою структуру. Подток влаги идет снизу. Все это относится к первой стадии образования оврага, озера или реки.
|
|
|
Вторая стадия (см. рис. 8) наступит, когда в грунтах появится гравитационная вода и начнет осуществляться направленное перемещение конденсационных вод. Обычно оно идет в сторону наклона местности, вернее, по трещине глубинных монолитов, а они всегда идут в сторону реки — главного разлома. Образуется переувлажненная полоса грунта вдоль трещины. На этой полосе грунты дают усадку, и образуется ложбина до самой реки.
В этих местах атмосферные воды не впитываются почвами, так как идет интенсивный подпор пара и газов, поднимающихся снизу. Вода стекает в эти понижения и дальше по ложбине, уже в потоке, в реку. В этом случае происходит сильный размыв почвы. Там, где участки почвы не переувлажнены, смыв ее атмосферными осадками очень слабый. Тяжелые нерастворимые частицы в потоке воды всегда опускаются в нижние слои, а вода по пути своего движения в таких местах впитывается почвами (нет достаточного подпора снизу), и весь твердый материал как бы прилипает к почве. С таких участков выносятся только хорошо раство-
|
|
|
\048\
римые минеральные вещества. Овраги в таких местах не образуются, для этого нет условий.
Овраги образуются только там, где почва уже достаточно смочена и подготовлена к выносу. Такая почва сама постепенно плывет, образуя понижения, а атмосферные осадки только усиливают этот процесс. Только при таких обстоятельствах возникают овраги.
Бывают времена, когда подток влаги из нижних слоев грунта прекращается или уменьшается, тогда и овраги постепенно выполаживаются и зарастают растительностью. Но со временем подток влаги может усилиться, эрозия в овраге может возобновиться. Такие процессы могут повторяться за геологические промежутки времени. Так в оврагах образуются террасы. По количеству террас мы можем узнать и количество таких периодов.
Тут есть необходимость уточнить некоторые моменты: вдоль динамического (тектонического — неправильно) разрыва земной коры с постоянным подтоком пара или конденсатных вод (в этом разницы нет) образуются озера или реки. В местах, где через трещину влага поступает не постоянно и с небольшой интенсивностью, образуются овраги. Это единственная разница в механизмах образования реки и оврага.
|
|
|
Овраг — это и есть начало будущей реки. Именно таким образом (рис. 8) образовались реки и озера. Все зависит от постоянства и интенсивности поступления влаги через разломы.
Появляется где-то новая трещина в земной коре, через которую начнет проходить влага на поверхность, значит, появятся родники, начнет расти овраг. Это станет началом новой реки, которая будет копировать направление трещины-разлома.
Так вот почему при устройстве колодца сначала ищут то место на местности, где находится конденсационный купол или гидрант, а потом закладывают скважину или колодец. Допуск погрешности в некоторых местах будет в ту или другую сторону от гидранта всего 1—2 м, а от купола — десятки метров, но с глубиной этот допуск увеличивается до нескольких километров и больше (см. рис. 8).
О существовании воды под поверхностью земли люди знали давно. Тысячелетия назад народности инки и майя устраивали глубокие колодцы и извлекали из них воду. Искусством добывать воду из-под земли владели жители Древнего Египта и Вавилона. Но для них оставалось загадкой, откуда она появляется в колодцах (так утверждают современные геологи, но их практика показывает обратное).
На некоторых территориях и сегодня дожди проходят очень часто и регулярно (сюда можно отнести и случай в Яворовском
\049\
районе), а под землей нет воды. В других местах, пустынях, дождей почти нет, а под песками много пресных, разбавленных и соленых под.
Это обстоятельство современных «ученых» — геологов, гидрогеологов, геофизиков и других — приводит в замешательство.
Благом для них являются современные приборы и мощная техника, при помощи которых производится поиск и оконтуривание месторождений, глубинное бурение.
Широко используются геологами и геофизические методы, в частности электроразведка, благодаря которой сравнительно легко по различиям в сопротивлении водонасыщенных и безводных пород выявляется скопление подземных конденсационных вод. В последние годы используются дистанционные методы (космические и другие). Только после такой тщательной подготовки геологам удается обнаружить подземные воды, после чего их выводят колодцами или скважинами.
Как видите, найти пресную воду под землей — не такая уж простая задача. По геологическим концепциям, все должно выглядеть очень просто: идут дожди - под землей должна быть пресная вода. Однако, как вы уже убедились, это совсем не так.
Обычно ключи пресных под бьют там, где верхние слои грунта глинистые, водонепроницаемые, т.е. там, где нет и не может быть так называемой зоны питания.
Поиск месторождений подземных вод — целая наука, которая требует глубоких и разносторонних знаний. В старину люди определяли место и глубину залегания подземных вод по влаголюбивым растениям-фреатофитам, например, если встретился пирсйный луг, то здесь может быть хорошая вода и главное — неглубоко. Там, где кустятся заросли солянок, вода близко, но она почти всегда солоноватая или неприятная на вкус. Если в июле-августе среди пожелтевшей травы мелькают пятна зелени, сохраняющие свою свежесть, значит, здесь конденсационный гидрокупол.
Чтобы найти такой гидрокупол или его гидрант (отвод, по которому происходит разгрузка конденсационных вод), в старину применяли и другой очень верный и дешевый метод — ставили на ночь кружку или миску вверх дном к земле. Если утром на внутренней поверхности посуды собирается множество капель воды, значит, в этом месте в колодце будет вода.
Как видите, будет вода в колодце или не будет — это полностью зависит от подземной гидродинамики, а не от количества осадков. Так, в северной части Сахары под песками пустыни находится грандиозный бассейн напорных пресных вод, площадь которого достигает 700 тыс. км2, а мощность водоносного горизонта достигает 500 м. Артезианский бассейн-океан имеется в
\050\
Австралии. Его назвали большим бассейном. Он действительно велик и занимает 1736 тыс. км2.
Образование как поверхностных, так и подземных пресных вод зависит от того, на каком уровне (глубине) происходит конденсация водяного пара, поднимающегося из глубоких слоев коры. Именно от этого зависит, пойдет ли образование озер и рек или образование подземных артезианских бассейнов и подземных пресноводных гидросистем со своей системой разгрузки.
5. ПЕРЕХОД ОЗЕР И РЕК НА НОВЫЙ РЕЖИМ РАБОТЫ -ИХ СТАРЕНИЕ. ПОДЗЕМНАЯ ПАРОДИНАМИКА
Озера со временем стареют и прекращают свое существование. Так, озера Юта и Большое Соленое в американском штате Юта являются остатками существовавшего в прошлом огромного пресноводного Боневильского моря, превышавшего размерами крупнейшие современные пресноводные озера. Само озеро Юта было пресным еще в 1883 г. Солевой остаток его воды в 1883 г. (по Ф.Кларку) составлял 3,06 х 10~2 %, в 1899 г. (по Ф. Камерону) равнялся 8,92 х 10~2 %, а в 1903 г. озеро было уже соленым и солевой остаток (по Б. Брауну) был равен 1,28 х 10-1%.
В процессе жизнедеятельности озера дно его постепенно проседает, таким образом происходит его углубление. В дальнейшем вода озера проникает в подземный гидрогоризонт, образуя там гидроокна (обвалы), через которые осуществляется солевой обмен. Для образования такого гидроокна необходимы определенные условия.
Гидрогоризонты под землей занимают не только огромные площади по длине и ширине, но они многоярусны.
Со временем гидроокно (обвал) озера настолько расширяется, что дном его становится подстилающий слой водоупора нижерасположенного гидрогоризонта. В дальнейшем и он истончается и также дает просадку, при этом образуются такие же гидроокна во втором гидрогоризонте, и все будет повторяться до тех пор, пока вода озера не достигнет горизонта вод Тартар, т.е. соленых вод.
В таких случаях жизнь озера и весь окружающий его природный комплекс полностью меняются. Постепенно вся природа района, даже целого региона переходит на полупустынные и пустынные условия. Происходит изменение климата.
Каким же образом все это может осуществиться? А очень просто. Со временем сток воды озера в реку убывает, а разгрузка осуществляется прямым вертикальным потоком к подземный океан. Интенсивность процесса зависит от разрешающей способности гидроокна.
\051\
С одной стороны, озеро становится бессточным, так как у него нет поверхностного стока, несмотря на впадение рек или ручейков. С другой стороны, озеро становится морем, так как оно имеет связь с океаном через гидрогоризонты. Соленым озеро становится потому, что соли имеют способность идти против течения.
На этом этапе развития озера-моря могут происходить негативные явления. На территории, прилегающей к озеру, образуется дополнительный круговорот воды гидросферы местного значения, т.е. вся территория данного водораздела выводится из механизма большого (глобального) круговорота воды и переходит на местный.
Если раньше вода гидрогоризонта Тартар данной местности только испарялась под воздействием тепла земли, понижая тем самым свой уровень, а вода из океана прямым током поддерживала соответствующий уровень, то теперь это делает вода озера. Вода из океана больше не проходит по данному гидранту. А в том районе океана, где брал начало гидрогоризонт (гидрант), начнется сероводородное заражение, толщина слоя осадочного материала будет стремительно расти, так как осадочный материал больше не будет захватываться водой.
Озерная вода по мере увеличения прохода в гидрогоризонт Тартар будет постепенно засоляться, а уровень её будет падать. Естественно, все грунтовые воды перейдут на новые условия, и поверхностные воды займут новый уровень, уровень моря. Термодинамика этого региона изменится, т.е. мягкие климатические условия исчезнут, а появится жесткие (ночи холодные, дни теплые — резкий перепад температур).
Если раньше разгрузка воды озера и гидробассейна региона происходила поверхностным стоком в море и вода преодолевала большие расстояния, то теперь разгрузка идет самым коротким путем. Озеро становится бессточным, а поверхностный сток грунтовых вод идет только к озеру.
По температурной стратификации озеро переходит на морской режим. Толщина теплового слоя воды водоема увеличивается до нескольких метров, а то и нескольких десятков, в зависимости от глубины бассейна, но донные воды становятся холодными. Теперь более глубокие гидрогоризонты станут холодными, т.е. температура недр данного района понизится, возможно, на целый десяток градусов.
Мы уже знаем, что с уменьшением температуры недр уменьшается поступление пара в верхние слои грунта. Почва в данном регионе постепенно будет пересыхать. Количество гумуса в этих местах катастрофически уменьшится. При пересыхании почв из
\052\
них ветром легко выносится гумус, а новый без влаги не может образоваться. Влажность воздуха на данной территории уменьшится.
Раньше морская вода, преодолевая под землей большой путь, успевала прогреться до определенной температуры. Сейчас холодная вода озера впадает в этот теплый (горячий) подземный соленый гидрогоризонт и постепенно охлаждает его. Охлаждение таких огромных масс невозможно сразу: оно идет не один и не два года, а десятки лет.
Постепенно вся местность начинает опускаться, так как давление подземного пара уменьшается, а также утончаются пресноводные гидрогоризонты. При таких условиях местность может опуститься на десятки, даже на сотни метров (например, Мертвое море).
Когда вода пресных гидрогоризонтов заменится солеными водами, на поверхности суши начинаются экологические перестройки, меняется флора и животный мир. В таких случаях говорят: «Пустыня наступает».
Вообще-то, есть возможность подсчитать, насколько опустится данная местность, если температура слоя грунта уменьшится на один градус. Для этого необходимо знать среднюю пористость и влажность грунта. Такая единица экологам и естествоиспытателям всегда будет нужна.
Из практики мы знаем, что пар обладает большим коэффициентом температурного расширения и, в зависимости от температуры, он может совершать работу. При увеличении давления на почвенные поры происходит подъем поверхности.
Пар обладает большими силами давления на поверхность. Это явление широко применяется в технике для перевода тепловой энергии в механическую. Здесь пар является своего рода трансформатором перевода одного вида энергии в другую с определенным коэффициентом трансформации.
Грунты обладают определенной пористостью (пористость характеризует объем пор в единице объема грунта), или, иначе, определенной парусностью (каждая пора имеет площадь), и в зависимости от давления пара на эту площадь совершается подъем данной местности на ту или иную высоту. В этом процессе немаловажное значение имеет температура пара и газа, заполняющих объемы пор. Если подземная температура понижается, то, соответственно, давление падает, местность погружается на соответствующую величину, что приводит и к изменению геофизико-химической обстановки в недрах. Кроме этого, разрушается парогазовая «подушка» между солеными и пресными водами. Если раны не парогазовая «подушка», находящаяся между солеными и пресными водами, служила надеж-
\053\
ным изолятором, то в новой обстановке эта защита не осуществляется, хотя в некоторых местах при усадке пластов к определенным гидрогоризонтам прекращается доступ соленых вод.
В такой местности образуется горизонтальная подземная мозаика из соленых и пресных вод. Такая мозаика может встречаться и (по вертикали) в ярусности гидрогоризонтов: верхний может быть соленым или разбавленным, нижний -- наоборот. Такую мозаичность вод можно встретить даже в одном и том же водоеме. Таково озеро Чад в Сахаре, у нас таким озером является озеро Чаны в Новосибирской области.
Озеро Чаны занимает площадь 3000 км2 и имеет глубину 7—9 м. Его вода постепенно превращается из соленой (4,56 х 10-1% солевого остатка) в пресную (4,3 х 10-2%). Меняются все составные части воды, например С1 от 1,75 х 10-1% до 2,40 х 10-2% (И. Ауэрбах и А. Березовский, 1927).
Таким образом, мы видим, что соленость воды в водоемах зависит от подземной гидродинамики.
Необходимо выяснить дополнительно, почему при прорыве пресных вод в соленые гидрогоризонты местность охлаждается, что приводит к ее понижению.
Мы уже из практического опыта знаем, что конденсационные подземные воды всегда очень холодные и, проникая в нижние соленые гидрогоризонты, остужают их. Если раньше в этих гидрогоризонтах (соленых) находилась прогретая морская вода, то в новых условиях подпитка идет прямым током из озера, охлаждая их. Кроме этого, происходит разуплотнение нижних слоев грунтов.
Действующий гидрант морских вод омертвляется, так как движение этих вод прекращается. Происходит кольматаж старой гидросистемы. Таким образом подземный бассейн соленых вод теряет связь с океаном или связь становится очень затруднительной.
В нашем случае озеро-море становится основой нового (негативного) круговорота воды.
Негативным он является по таким причинам:
1) Он сильно охлаждает местность региона, что приводит к уменьшению подтока паров в верхние слои грунта (почва в такой местности постоянно ощущает недостачу воды: родники исчезают, речки пересыхают, т.е. верхняя конденсацион-ная зональность не работает).
2) Приводит к большим перепадам температур атмосферного воздуха на данной территории (зимой и летом можно наблюдать очень резкие скачки температур, большую температур ную разницу между днем и ночью), что приводит к разрушению почвенного гумуса и лесным пожарам в жаркие периоды.
\054\
3) В этой местности преобладает инфильтрация атмосферных вод, а в таких условиях почвенный гумус уносится инфильтрационными водами. Исчезают лесные массивы, наступают пески.
4) Уровень соленых вод повышается значительно, но это только на первых порах. Почва и растения продолжают интенсивно испарять воду в атмосферу, и эта влага разносится по другим регионам. А те атмосферные осадки, которые выпадают, никогда не могут компенсировать потерю влаги.
Примером могут служить Мертвое и Аральское моря. Подобная ситуация имеет место и на Каспии.
Понижение уровня воды в озерах-морях зависит в первую очередь от затруднительного режима связи с океаном, а потом от температур но конденсационного режима подземной гидросферы. Так, например, северная часть Каспийского моря и вся пресноводная гидросистема Восточной Европы питается от огромного подземного соленого бассейна Тартар, на котором она располагается, а его южная часть — от умирающего Среднеазиатского подземного соленого бассейна, который утратил связь с океаном (тут еще можно спорить, полностью или частично).
Дата добавления: 2019-02-13; просмотров: 165; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!