POGLAVLJErgf.bg.ac.rs/predmet/RO/III semestar/Osnovi hidrogeologije/Predavanja... · istraživanja, potvrđenajezonarnagrađa Zemlje koja ima oblik rotacionog elipsoida (geoida)

PODZEMNE VODE

Osnovi hidrogeologije

IIPOGLAVLJE

Osnovi hidrogeologije (Prof. Dr Veselin Dragišić)

Na zemljinoj kugli voda se nalazi u atmosferi, na površini zemlje i u zemljinoj kori. To je jedna od najrasprostranjenijih materija u prirodi koja se javlja u različitim agregatnim stanjima i može biti različitog hemijskog sastava.

Slika II-1. Šematski prikaz geosfere

Sve vode Zemlje obrazuju hidrosferu planete koja obuhvata: atmosferu, litosferu i biosferu.


Znači voda se nalazi u atmosferi, na površini zemlje i u zemljinoj kori.

To je jedna od najrasprostranjenijih materija u prirodi, koja se javlja u različitim agregatnim stanjima i može biti različitog hemijskog sastava. Voda se nalazi u prirodi uopšte u:

• slobodnom stanju, obrazujući površinske vodotoke i akumulacije (okeane, mora, jezera) i najveći deo podzemnih voda;

• čvrstom stanju;• u vidu vodene pare;• u vidu fizički vezane vode (silama adhezije i kohezije);• u vidu hemijski vezane vode u mineralima;

U dubokim delovima litosfere, pri temperaturama višim od kritične ( za vodu t > 374 °C, a za prirodne rastvore t > 450 °C ) voda prelazi u nadkritično stanje(za koje je karakteristična nepostojanost vodonične veze i uvećanje stepena disocijacije molekula vode na sastavne jone).


Tabela II-1. Obim voda hidrosfere (Ljvovič, 1974)

Vidovi voda u hidrosferi Površinax 106 km2

Zapreminax 103 km3

% od uku-pnih rezervi

Vode atmosfere 510 12.9 0.001

Okeani i mora 361.3 1338000.0 96.5Lednici i postojani

snežni pokrov 16.2 24064.1 1.74

Voda u jezerima(od toga malomineralizovana)

2.11.2

176.491.0

0.0130.007

Vode močvara i blatišta 2.7 11.5 0.0008

Rečne vode 148.8 2.1 0.0002

Biološki vezane vode 510 1.2 0.0001

Zemljišna vlaga 82 16.5 0.001Podzemne vode prvenstveno

malomineralizovane134.8134.8

23400.010530.0

1.70.76

Podzemne vode u zonidugogodišnjeg zamrzavanja 21 300 0.022

Ukupne rezerve voda 510 1386000 100Prvenstveno

malomineralizovane 148 35000 2.5


VODA U LITOSFERIVODA U LITOSFERI (PODZEMNE VODE)(PODZEMNE VODE)

GRAĐA ZEMLJEGRAĐA ZEMLJENa osnovu rezultata dosadašnjih geoloških, geofizičkih, astronomskih i drugihistraživanja, potvrđena je zonarna građa Zemlje koja ima oblik rotacionog elipsoida(geoida).

Najpoznatije teorije o zonarnoj građi Zemlje dali su Goldschmidt (1922), Waschington(1922), Budington (1943), Daly (1946), Bullen (1953) i Isacs i Ollier (1967, 1968).Pored brojnih razlika i interpretaciji svojih modela, skoro svi pomenuti istraživači susložni u tome da Zemlja ima zonarnu građu, odnosno geosfere: zemljinu koru, omotač i jezgro, koje su međusobno odvojene površima diskontinuiteta prvog reda.

Zemljina kora predstavlja čvrstu spoljašnju ljusku Zemlje. Obuhvata kontinentalnu i okeansku koru.

Zemljin omotač (mantl) predstavlja unutrašnju geosferu koja se nalazi izmeđuzemljine kore i njenog jezgra, prosečne debljine oko 2900 km.

Jezgro se nalazi se ispod donje granice omotača (2900 km) i seže do središta Zemlje.


Slika II-4. Zemljina kora i gornji omotač (Ollier, 1984)Slika II-3. Geosfere i diskontinuiteti (Bott, 1982)


LITOSFERALITOSFERA

Litosfera predstavlja spoljni, čvrsti omotač Zemlje. Ona obuhvata zemljinu koru (kontinentalnu i okeansku) i najviši deo zemljinog omotača (mantla), izgrađenog od ultrabazičnih stena. Donju granicu litosfere čini astenosfera.

Na osnovu naNa osnovu naččina i uslova postanka, sina i uslova postanka, sve stene koje izgrađuju litosferu podeljene ve stene koje izgrađuju litosferu podeljene su u tri velike grupe: su u tri velike grupe: magmatske, sedimentne i metamorfne stene magmatske, sedimentne i metamorfne stene (Huang, (Huang, 1967,1967, ĐorđeviĐorđevićć, V, V.,., Đorđevi Đorđevićć, P., & Milovanovi, P., & Milovanovićć, 1991)., 1991).

Magmatske stene•plutonske•vulkanske•žične

Sedimentne stene (taložne)•klastične•organogene•hemijske

Metamorfne stene•regionalno metamorfne•kontaktno metamorfne


Raspored voda u Raspored voda u litosferilitosferi

SveSve vodevode kojekoje se se nalazenalaze u u litosferilitosferi nazivajunazivaju se se podzemnepodzemne vodevode. One . One susu razlirazliččiteite popovidovimavidovima i i sastavusastavu. . PodzemnePodzemne vodevode javljajujavljaju se u se u viduvidu pare, u pare, u teteččnomnom, , ččvrstomvrstom i i nadkritinadkritiččnomnom stanjustanju. . OsimOsim toga toga javljajujavljaju se i se i kaokao fizifiziččkiki i i hemijskihemijski vezanevezane vodevode..

RasporedRaspored podzemnihpodzemnih vodavoda u u vertikalnomvertikalnom profiluprofilu, , kakokako popo obimuobimu, , takotako i i popo vidovimavidovimai i sastavusastavu, , veomaveoma jeje neravnomeranneravnomeran. . UslovljenUslovljen jeje s s jednejedne stranestrane karakteromkarakteromporoznostiporoznosti i i stepenomstepenom ispucalostiispucalosti stenskihstenskih masamasa, a s , a s drugedruge stranestrane izmenamaizmenamatermodinamitermodinamiččkihkih i i fizifiziččkoko--hemijskihhemijskih uslovauslova sasa dubinomdubinom..

GornjaGornja zonazona.. ObuhvataObuhvata svesve vodevode u u teteččnomnom, , ččvrstomvrstom i i gasovitomgasovitom stanjustanju, a, , a, takođetakođe, i , i svesve vidovevidove vezanevezane ((fizifiziččkiki i i hemijskihemijski) ) vodevode. U . U okviruokviru oveove zone zone mogumoguććee jeje izdvojitiizdvojitipodzonupodzonu ččvrstihvrstih vodavoda ((ledaleda), ), momoććnostinosti kojakoja se se menjamenja odod maksimalnihmaksimalnih 10001000--2000 m 2000 m u u oblastioblasti dugogodidugogodiššnjegnjeg zamrzavanjazamrzavanja do 0do 0--5 m u 5 m u uslovimauslovima sezonskogsezonskog zamrzavanjazamrzavanja. . U U određenimodređenim delovimadelovima zemljinezemljine korekore ova ova podzonapodzona rasprostranjenja rasprostranjenja podzemnihpodzemnihvodavoda nijenije prisutnaprisutna..

DonjaDonja zonazona.. OdlikujeOdlikuje se, se, prvenstvenoprvenstveno, , rasprostranjenorasprostranjenoššććuu vodavoda u u nadkritinadkritiččnomnomstanjustanju (T>374 (T>374 °°C), C), zaza kojekoje jeje karakteristikarakterističčnana nepostojanostnepostojanost vodonivodoniččnene vezeveze i i uveuveććanjeanje stepenastepena disocijacijedisocijacije molekulamolekula vodevode nana sastavnesastavne jonejone. . DonjuDonju zonuzonukarakterikarakteriššee i i prisustvoprisustvo deladela hemijskihemijski vezanevezane vodevode..


Slika II-5. Izmena sadržaja vode u stenama zemljine korei gornjeg mantla (Pineker, 1984)


Slika II-6. Izmena vidova vode u zemljinoj kori (Pineker, 1984)1 - led; 2 - tečna voda; 3 - voda u nadkritičnom stanju; 4 - mantl, gde vodaodsustvuje; 5 - granica između sedimentnog i granitnog sloja; 6 - granica

između granitnog i bazaltnog sloja


Vidovi Vidovi podzemihpodzemih vodavoda

PodzemnePodzemne vodevode u u litosferilitosferi nalazenalaze se u se u razlirazliččitimitim vidovimavidovima u u zavisnostizavisnosti ododagregatnogagregatnog stanjastanja i i odod uzajamnihuzajamnih odnosaodnosa vodavoda -- stenastena. . JednuJednu odod prvihprvih klasifikacijaklasifikacijapodzemnihpodzemnih vodavoda popo viduvidu pojavljivanjapojavljivanja daodao jeje LebedevLebedev (1936). Po (1936). Po ovojovoj klasifikacijiklasifikaciji, , kojakoja se s se s manjimmanjim izmenamaizmenama zadrzadržžalaala do do danasdanas, , razlikujemorazlikujemo sledesledeććee vidovevidove vodavoda u u litosferilitosferi::

voda u nadkritičnom stanju,

voda u vidu vodene pare (gasno stanje),

hemijski vezana voda,zeolitne vodakonstituciona vodakristalizaciona voda

fizički vezana voda,čvrsto vezanaslabo vezana

kapilarna vodakapilarno lebdećakapilarno-podizuća

slobodna ili gravitaciona voda (tečno stanje) i

voda u vidu leda (čvrsto stanje).


Slika II-7. Šematski prikaz vidova podzemnih voda(Gavič, Lučševa & Semenova-Erofeeva, 1985)


Slika II-8. Šematski prikaz zadržavanja molekula vode začesticu čvrste stene (a) i grafik izmene njihove molekularneveze Ei u zavisnosti od rastojanja r od površine čestice (b)

1 - čestica stene; 2 - fizički vezana (opnena) voda; 3 - slobodna voda


Slika II-9. Šematski prikaz kapilarno-lebdeće ikapilarno-podižuće vode (Klimentov, 1980)

1 - zemljišni sloj; 2-4 - pesak prvenstveno sitnozrn, srednjezrn i krupnozrn sa šljunkom; 5 -kapilarno-lebdeća voda; 6 - kapilarno-podižuća voda; 7 - šema pridržavanja lebdeće vode u kapilaru;

8 - slobodne (gravitacione) vode


Poreklo Poreklo podzemihpodzemih vodavoda

O O porekluporeklu podzemnihpodzemnih postojipostoji viviššeeteorijateorija, pa , pa susu se se odod drevnihdrevnih grgrččkihkihpa do pa do danadanaššnjihnjih iskristalisaleiskristalisalesledesledeććee teorijeteorije::

infiltraciona

kondenzaciona

sedimentaciona

juvenilna

Na Na osnovuosnovu iznetihiznetih teorijateorija o o porekluporeklupodzemnihpodzemnih vodavoda momožžee se se konstatovatikonstatovati dada podzemnepodzemne vodevodepremaprema svomsvom porekluporeklu mogumogu bitibiti: :

hidrometeorskehidrometeorske

juvenilnejuvenilne

konatnekonatne

metamorfnemetamorfneSlika II-10. Šematski prikaz međusobnog

odnosa genetskih tipova voda (Todd, 1980)

Documents

POGLAVLJErgf.bg.ac.rs/predmet/RO/III semestar/Osnovi hidrogeologije/Predavanja... · istraživanja, potvrđenajezonarnagrađa Zemlje koja ima oblik rotacionog elipsoida (geoida)