КАВЕРНОЗНОСТЬ ГОРНЫХ ПОРОД
наличие в горные породах мелких пустот (каверн). К. г. п. может быть первичная и вторичная. Первичная К. г. п. наблюдается в некоторых излившихся магматических породах (обусловлена особенностями застывания лавы), а также в органогенных известняках. Вторичная К. г. п. возникает под влиянием растворяющего действия воды и особенно часто наблюдается в известняках, доломитах. Изучение К. г. п. имеет большое значение в гидрогеологии и инженерной геологии, так как от кавернозности зависят водопроницаемость и прочность пород.
КАДАСТР ПОДЗЕМНЫХ ВОД
систематизированный и постоянно пополняющийся свод всех данных о подземных водах, составляемый с целью учета и рационального их использования для нужд народного хозяйства.
КАПЕЖ (капель)
подземные воды, поступающие в виде капель из кровли и со стенок горных выработок.
КАПИЛЛЯРИМЕТР
прибор для определения отрицательного капиллярного давления и высоты капиллярного поднятия воды в горных породах.
КАПИЛЛЯРНАЯ ВЛАГОЕМКОСГЬ
количество воды, удерживаемое капиллярными пустотами при полном заполнении их водой в продолах зоны капиллярного поднятия. Выражается отношением веса воды к весу сухой породы (в %).
КАПИЛЛЯРНАЯ ВОДА
вода, заполняющая частично или полностью капиллярные пустоты.
КАПИЛЛЯРНАЯ ЗОНА (кайма)
зона, разделяющая зону аэрации и зону насыщения, связанная гидравлически с последней. В К. з. поры, трещины и другие пустоты капиллярных размеров насыщены водой, удерживаемой в подвешенном состоянии капиллярными силами.
КАПИЛЛЯРНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ
конденсация (сжижение) пара в капиллярах. Может происходить при упругости пара, меньшей по сравнению с упругостью насыщенного пара.
КАПИЛЛЯРНОСТЬ ГОРНЫХ ПОРОД
совокупность явлений, обусловленных силами взаимодействия между молекулами жидкости и твердыми телами на их общей границе. К. г. п. характеризуется смачиванием или несмачиванием твердых тел жидкостями, явлениями поверхностного натяжения, подъемом и опусканием жидкости в очень узких трубах — капиллярах — либо в щелях между плоскостями, образованием менисков. Последние исследования показали, что подпитие капиллярной воды происходит благодаря энергии гидратации ионов и молекул на пограничной поверхности твердой и жидкой фаз, т. е. К. г. п. имеет электрохимическую природу.
КАПИЛЛЯРНЫЕ ПОРЫ
мелкие поры, небольшие трещины, каналы, полости и другие пустоты, в которых вода и другие жидкости (нефть) могут перемещаться под действием капиллярных сил. Размер пор округлой формы в горных породах условно принимается равным 0,0002 — 1,0 мм, а размер трещин 0,0001 — 0,25 мм. Более мелкие пустоты называются субкапиллярными или суперкапиллярными.
КАПТАЖ ПОДЗЕМНЫХ ВОД
сооружение для захвата подземных вод. Простейшим видом каптажа являются колодец и скважина. Оформление естественного выхода воды называется каптажом источника.
КАРСТ
совокупность явлений, связанных с выщелачиванием растворимых горных пород. К, выражается в образовании различных подземных полостей (карстовые пустоты) и отрицательных форм рельефа. Карстовые явления (карстовые формы) наблюдаются как в самих растворимых породах, так и л залегающих над ними нерастворимых породах. В последнем случае материал нерастворимых пород перемещается в нижележащие карстовые полости вследствие суффозии или обрушения. Различают поверх ностные и подземные карстовые формы. К первым относятся карры, воронки, иолья и др., а ко вторым — пещеры, каналы, расширенные за счет выветривания, трещины, каверны.
КАРСТОВЫЕ (трещинно-карстовые) ВОДЫ
подземные воды, заключенные в разнообразных карстовых полостях, образовавшихся при непременном участии процессов рас-творения. За счет этих процессов нуги движения карстовых вод обычно продолжают расширяться, что существенно отличает К. в. от подземных код, заключенных л нерастворимых породах.
КАРСТОВЫЕ ИСТОЧНИКИ
выходы карстовых под та земную поверхность. Мощные К. и. называются во клюва ми (см.).
КАРСТОВЫЙ КОЛОДЕЦ
карстовый канал (полость) с вертикальными стояками, глубина которого значительно больше его поперечного сечения.
КАТИОНИРОВАНИЕ ВОДЫ
умягчение воды, т. е. спи жение ее жесткости до требуемой величины путем фильтрации через материал, называемый катионитом. Иакипеоб-разующие катионы кальция и магния, содержащиеся в воде, обмениваются на ниобразуюшие накипи катионы натрия или водорода, содержащиеся в катионе. У катио-шттов, подвергнутых регенерации раствором иоватмшой соли, обменным катионом является катлпп натрия (Nа-катионит), а у катионитов, прошедших регенерацию раствором серной или соляной кислоты, — катион водорода (Н-катионит). В последнем случае из воды удаляются ионы натрия. На катионитовой водоподготовительной установке можно достичь глубокого умягчения (остаточная жесткость 0,03° — 0,05°) и снижения щелочности воды.
КАТИОННЫЙ ОБМЕН
способность катионов, содержащихся в почвах и породах (обменных катионов), обмениваться в эквивалентных количествах на катионы растворов. К. К. Гейдройц установил, что обменные катионы связаны с коллоидной частью почв и пород (поглотительным комплексом). Возможность и интенсивность К. о. зависят от концентрации обменных катионов в растворе и химического состава этого раствора, а также от емкости поглотительного комплекса и состава поглощенных им обменных катионов.
КИПУНЫ (гремячие ключи)
бурлящие восходящие и нисходящие холодные и теплые источники, иногда газирующие. В Казахстане такие источники называются кайнерами.
КИСЛОРОДНЫЕ ВОДЫ
воды, содержащие в растворе свободный кислород. К. в. характерны только для верхней, окислительной обстановки. В водах нижней, восстановительной обстановки кислород отсутствует; эти воды В. И. Вернадский назвал бескислородными.
КИСЛЫЕ ВОДЫ
воды кислой реакции, в природе чаше всего содержащие свободную угольную, гуминовую и серную кислоты.
КИСЛЫЕ ФУМАРОЛЫ
фумаролы температурой 400 — 600°, выделяющие НС1, S02, H2S, пары воды и возгоны хлоридов железа, магния, алюминия и марганца, а также серы и реальгара, имеющие низкий рН ( <2 — 3).
КЛАССИФИКАЦИЯ ВОД ПО ИХ ХИМИЧЕСКОМУ СОСТАВУ
группировка природных воц по общей минерализации, преобладающим компонентам или их группам, соотношению между величинами содержания ионов, наличию каких-либо специфических компонентов газового (С02, H2S, Rn и др.) или ионного состава (Fe, Ra и др.). Примерами являются следующие классификации различных авторов.
1. Классификация вод (по С. А. Шукареву) по присутствию в воде ионов Na+, Mg+2, Са+2, Сl-, SO4-2, НСО-в количестве более чем 25% (из расчета 100% мг/экв). Классификационная система, где по вертикальной линии нанесены возможные комбинации катионов, а по горизонтальной — анионов, предусматривает 49 возможных сочетаний ионов, которым соответствуют 40 классов природных вод. Каждый класс имеет свой номер.
2. Классификация вод (по В. А. Александрову) по их составу на шесть классов. Первые три класса (гидрокарбонатные, сульфатные, хлоридные) выделяются по преобладанию одного из следующих ионов: НСО3-, SO4-2 и Сl-больше 12,5% же и содержанию других ионов менее 12,5% же при сумме анионов и катионов 100% же. Четвертый класс является комбинированным; к нему относятся воды, если содержание двух или трех анионов превышает 12,5% же. Каждый из этих четырех классов подразделяется в зависимости от преобладания одного из следующих катионов: Са+2, Mg+2, Na+. Пятый класс включает воды одного из предыдущих классов при содержании каких-либо специфических ионов, встречающихся в природных водах в малых количествах (Fe, Al, J и др.). Шестой класс объединяет воды, содержащие в повышенных количествах газы (С02 и H2Sj и радиоактивные вещества. 3. Классификация вод (по О. А. Алекипу), основанная на сочетании принципа деления по преобладающим анионам и катионам с делением по соотношению между ионами. Все природные воды подразделяются по преобладающему аниону (пи эквивалентам) на три класса: гидрокарбонатные и карбонатные (HСО3- + CO3-2), сульфатные (SO4-2) и хлоридные (Сl-) воды.
Каждый класс по преобладающему катиону делится на три группы: кальциевую, магниевую и натриевую. Каждая группа в свою очередь подразделяется на три тина вод, определяемых соотношением между ионами (в мг-экв). Для первою тина характерно соотношение HCO3- >Са+2 + Мg+2; для второго HCO3- <Са+2 + Mg+2 < НСО3- + S04-2; для третьего HCO3- + SO4-2 <Ca+2 + Mg+2 или, что то же самое, Cl-> Na+; для четвертого НСО3 = 0 (воды этого типа кислые), Поэтому в класс карбонатных вод этот тип не входит и его воды находятся только в сульфатном и хлоридном классах в группе Са++ и Mg++, где нет первого типа.
КОЛОДЕЗНЫЕ (фреатические) ВОДЫ
инфильтрационные, гравитационные подземные воды (грунтовые), которые могут быть извлечены из вмещающих их горных пород при помощи обычных (копаных или буровых) колодцев.
КОЛОДЕЦ
вертикальная выработка глубиной, значительно превышающей поперечное сеченые, проводимая для получения воды, нефти, рассолов и т. д. К., не содержащий воду, называют сухим. Различают К. копаный (обыкновенный), абиссинский (забивной), буровой (трубчатый). Последние два по существу являются не К., а скважинами. Термин К. употребляется также для характеристики естественных колодцообразных форм в карсте. У тюркских народов Ср. Азии колодец называется кудуком.
КОЛОДЕЦ ПОГЛОЩАЮЩИЙ
сооружение для приема и сброса почвенно-грунтовых или промышленных сточных вод в нижезалегающие водоносные горизонты.
КОЛЬМАТАЖ
естественное или искусственное вмывание глинистых и илистых частиц в поры грунта
КОМПРЕССИОННАЯ КРИВАЯ
графическое выражение зависимости пористости (или влажности) горных пород от внешнего давления, вызывающего сжатие горной породы.
КОМПРЕССИОННЫЕ ИСПЫТАНИЯ
лабораторные испытания грунтов на сжатие различными нагрузками, позволяющие выявить зависимость между величиной сжатия грунта и величиной нагрузки.
КОНДЕНСАЦИОННЫЕ РУДНИЧНЫЕ ВОДЫ
воды, периодически возникающие в горных соляных выработках и карстовых пещерах из капель («капели»), влажных и мокнущих пятен и струек на стенках шахт и камер. Такие периодические шахтные воды у горняков известны под названием «вентиляционных рассолов». Появление их объясняется конденсацией водяного пара в местах усиленного поступления вентиляционного воздуха: в соляных выработках благодаря гигроскопичности соли и разности температур влага вентиляционного воздуха переходит в раствор и образует рассолы. Конденсационные рассолы обычно образуются в летний период, когда насыщенный влагой теплый воздух поступает в более холодные подземные выработки.
КОНСИСТЕНЦИЯ ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ
степень подвижности частиц грунта при механическом воздействии на них. Зависит от влажности грунта, степени дисперсности, минералогического состава и пр. Форма К. г. г. определяет несущие свойства их и, следовательно, поведение их под сооружениями. Для глинистых грунтов характерна пластичная форма консистенции, поэтому глинистые грунты называют пластичными.
КОНСТИТУЦИОННАЯ ВОДА
вода в минералах, входящая в кристаллическую решетку в виде ионов ОН-, Н+, H30 + , так что сама вода образуется после полного разрушения минерала. При нагревании выделение К. в. у каждого минерала происходит в определенном интервале температур (обычно выше 300° иногда до 1000°) и сопровождается поглощением тепла. Соответствующий эндотермический эффект, получаемый на кривых нагревания, служит диагностическим признаком для распознания природы исследуемого минерала при помощи метода термического анализа. К. в. относится к группе связанных вод.
КОНТУР ПИТАНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД
линия, на которой в период эксплуатации подземных вод давление остается либо постоянным, либо изменяется по определенному закону, не зависящему от отбора воды из водоносного пласта.
КОНЦЕНТРАЦИЯ ВОДОРОДНЫХ ИОНОВ (рН) В ПОДЗЕМНЫХ ВОДАХ
содержание водородных ионов в подземных водах, выраженное в грамм-ионах на i л раствора. При 22° К. в. и. для нейтральной реакции раствора равна 1 х 10~~7 грамм-ионов на 1 л, для кислой она больше, а для щелочной меньше указанной величины. Обычно пользуются только отрицательным десятичным логарифмом этой величины, обозначая К. в. и. символом рН. Величина рН является одним из важнейших показателей характера водной среды и имеет большое значение при гидрохимических исследованиях, а также при выяснении условий образования осадков и пород. Различают среду кислую, когда рН < 7, щелочную с рН > 7 и нейтральную с рН =7.
КОЭФФИЦИЕНТ БОКОВОГО ДАВЛЕНИЯ (распора)
отношение величины бокового давления на грунт к вертикальному, вызывающему это боковое давление (коэффициент пропорциональности между вертикальным и горизонтальным напряжением). К. б. д. изменяется в следующих пределах: для песков~0,3, для суглинков — 0,5, для глин — 0,7.
КОЭФФИЦИЕНТ КРЕПОСТИ ПОРОД
условная величина (f), построенная на ряде показателей (временное сопротивление на сжатие, количество породы, разрабатываемой в единицу времени, затрата энергии на выбуривание и т. д.), выражающая сопротивляемость пород проходке или разработке. В практике геологоразведочных работ по величине К. к. п. все породы подразделяются на десять категорий (по Протодьяконову).
КОЭФФИЦИЕНТ МЕТАМОРФИЗАЦИИ РАССОЛОВ
величина, характеризующая степень отклонения солевого состава природных рассолов от нормальной морской воды. Для характеристики класса озер и процесса метаморфизации рассола акад. II. С. Курнаков предложил использовать соотношение MgSO4/MgCl2, которое он назвал коэффициентом метаморфизации. Для рассолов I класса, характеризующихся наличием хлоридов натрия и магния и сульфатов натрия, магния и кальция, Км > 0. Для рассолов II класса, характеризующихся наличием хлоридов натрия, магния и кальция и сульфата кальция, т. е. почти полным отсутствием в рапе сульфатов, Км — 0. Озера с рассолами I класса преимущественно морского происхождения, а с рассолами II класса — материкового происхождения. Переход рассолов I класса в рассолы II класса, т. е. метаморфизация рассолов в направлении удаления из раствора сульфатов, совершается под влиянием карбонатных пород материка и реакции катионного обмена. При глубоких изменениях солевого состава реликтовых озер наблюдается повышение концентрации Са++ в растворе, поэтому в качестве коэффициента метаморфизации пользуются соотношением CaCl2/MgCl2. При химической классификации природных вод В. А. Сулин предложил пользоваться несколько отличающимися показателями метаморфизации, а именно соотношениями (r С1 — r Na)/r Mg и г Na/r Cl. Эти соотношения также характеризуют степень отклонения солевого состава природных вод от нормальной морской воды. Для вод моря соотношение (r Сl — r Na)/r Mg = 0,58, а соотношение r Na/r Cl = 0,87. Чем больше (г С1 — г Na)/r Mg и меньше г Na/r Cl, тем вода сильнее метаморфнзована.
КОЭФФИЦИЕНТ НАСЫЩЕНИЯ ПОРОД ВОДОЙ (степень влажности, относительная влажность)
величина, указывающая на степень заполнения водой пор в горных породах. Выражается в долях единицы или процентным отношением количества воды (обычно в еж3), находящейся в породе, к суммарному объему пустот в данном образце породы.
КОЭФФИЦИЕНТ ПОРИСТОСТИ ПОРОД (приведенная пористость)
отношение объема всех пустот (Vп) к объему твердой фазы (Fs), выражается обычно в долях единицы.
КОЭФФИЦИЕНТ ПРОПОРЦИОНАЛЬНОСТИ
(по А. П. Виноградову) — числовое отношение между парами близких по своим физико-химическим свойствам элементов (соседних в ряду или группе Менделеевской системы), позволяющее делать геохимические выводы о генезисе тех геологических тел, в состав которых входят эти элементы.
КОЭФФИЦИЕНТ РАЗМЯГЧАЕМОСТИ
показатель уменьшения прочности при увлажнении у некоторых полускальных горных пород (мергелей, аргиллитов и др.). К. р. представляет собой отношение пределов прочности на сжатие до насыщения водой и после. Чем ниже К. р., тем больше снижается прочность породы при насыщении водой.
КОЭФФИЦИЕНТ СДВИГА
показатель общего сопротивления горных пород сдвигу, обусловленного силами трения и силами сцепления. Определяется но опытам на сдвиг как тангенс угла сдвига.
КОЭФФИЦИЕНТ СКОРОСТИ ФИЛЬТРАЦИИ
величина, выражающая действительную скорость фильтрации в порах или трещинах горной породы при напорном градиенте, равном единице.
КОЭФФИЦИЕНТ СТРУКТУРНОЙ ПРОЧНОСТИ
показатель влияния структуры на прочность грунта. Определяется отношением временного сопротивления раздавливанию образца с естественной структурой к временному сопротивлению раздавливанию образца того же грунта с нарушенной структурой, но имеющего такие же влажность и пористость, нто и образец с ненарушенной структурой.
КОЭФФИЦИЕНТ ФИЛЬТРАЦИИ (по Дарси)
скорость фильтрации при напорном градиенте, равном единице. К. ф. выражают обычно м/сутки или см/сек.
КРЕПОСТЬ ГОРНЫХ ПОРОД
сопротивление пород воздействию внешних сил; выражается коэффициентом крепости.
КРИВАЯ ПОДПОРА ГРУНТОВЫХ ВОД
кривая депрессии потока грунтовых вод в случае, если мощность водоносного горизонта увеличивается по направлению течения потока, что возможно при значительном наклоне водоупорного ложа в сторону течения воды. К. п. г. в. имеет вогнутую форму.
КРИВАЯ СПАДА ГРУНТОВЫХ ВОД
кривая депрессии потока грунтовых вод в случае, если мощность водоносного горизонта уменьшается по направлению течения потока, что происходит при обратном уклоне водоупорного ложа (падении ложа против течения воды), горизонтальном залегании водоупора и иногда (в случае малых уклонов водоупора) при прямом уклоне. К. с. г. в. имеет выпуклую форму.
КРИОГЕННАЯ (морозная) ТЕКСТУРА
сложение мерзлых горных пород, возникающее в процессе промерзания.
КРИОГЕННЫЕ МИНЕРАЛЫ
минералы, существующие при отрицательной температуре (лед, кристаллогидраты).
КРИОГЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ
физические, физико-химические и физико-механические процессы при промерзании почв и горных пород.
КРИСТАЛЛИЗАЦИОННАЯ ВОДА В МИНЕРАЛАХ
вода в минералах, находящаяся в кристаллической решетке в виде молекул Н2О, занимающих определенные места (например, гипс CaS04 2Н2О, мирабилит Na2S04 10 H2О). Выделение К. в. при нагревании происходит в определенном интервале температуры (ниже 300° и часто ниже 100°) и сопровождается поглощением тепла. Соответствующий эндотермический эффект, фиксируемый на кривых нагревания, служит диагностическим признаком для распознавания природы исследуемого минерала при помощи метода термического анализа.
Термическим анализом устанавливается, что при нагревании выделяются воды двух типов: 1) типичная кристаллизационная вода, выделяющаяся в узком интервале температуры с полным разрушением и перестройкой кристаллической решетки минерала, причем новое обезвоженное соединение имеет большой удельный вес и показатель преломления; 2) цеолитная вода (часто расцениваемая как особый вид), выделяющаяся в широком температурном интервале (постепенно) без разрушения кристаллической решетки, причем свойства минералов постепенно изменяются с уменьшением удельного веса и показателя преломления и минерал приобретает способность впитывать воду или другие вещества.
КРИТИЧЕСКАЯ ГЛУБИНА ДО ГРУНТОВЫХ ВОД
глубина от поверхности земли, выше которой подъем зеркала минерализованных грунтовых вод может вызвать засоление слоя почвы.
КРУГОВОРОТ ВОДЫ (влагоооорот) В ПРИРОДЕ
непрерывный замкнутый процесс циркуляции воды на земном шаре, обусловленный поступлением солнечник энергии и действием силы тяжести: вода испаряется с поверхности мирового океана и с суши, водяные пары переносятся воздушными течениями, конденсируются и возвращаются в виде атмосферных осадков в океан (малый, или океанический круговорот) или на сущу, где часть их стекает через реки обратно в океан (большой круговорот). Кроме того, различают местный, или внутриматерико-вый, круговорот, при котором принимается во внимание вода, испарившаяся с поверхности суши и вновь выпавшая на сушу в виде атмосферных осадков.