Пәннің ОҚУ-Әдістемелік кешені «Геология» 5В011600 – «География» мамандығы үшін ОҚУ-Әдістемелік материалдары

Өзен суы жер бетіндегі және жер астындағы сулардан құралады. Өзеннің суы жыл маусымына байланысты сабасы жоғары немесе төмен болады. Жазғытұрым қар кілт ерігенде өзендер жағасынан шығып, Қазақстан жерінде бip-eкi айда өзен суының 70—80 проценті ағып өтеді. Жаз аяғында сабасы ең төменге түсіп, қайырланып жеке қарасуларға бөлшектеніп қалады. Биік таулы қар (мұз) суымен қорланатын өзендердің биік сабасы керіciншe шілде кезінде болады.

Сабасы толған кезде су көлемі 5—20 есе өседі, ағыс жылдамдығы су деңгейi төмен кезде жазықтардың iрі өзендеріңде ceкундінe 1-1,5 м (сағатына 3- 5 км), таулы өлкелерде 3—5 м (сағатына 15- 45 км) шамасында. Өзен арнасының ең терең жерінде ағыс қатты болады да, жағалау және түп беттерінде судың сүйкеліп қақтығысуынан ағыс баяулайды. Өзеннің бойында да оны ылдиы өзгepiп, қайраң, апан тұстарында ағыс жылдамдығы кемиді. Өзен сағасында су ауытқып, теңселіп, құйынша (турбулентті) ағады. Соның салдарынан су ирелендеп, оның барлық массасын түбінен бетіне дейін алмастырады, үгінділерді көтеріп, сүйреп, сыпырып отырады. Өзен суының күшін оның энергиясы (тipi күш) дейді. Ол судың массасы (m) мен ағысының жылдамдығы (v) тікелей байланысты: К=mv2/2 . Неғұрлым ocы екі сан артық болса, соғұрлым өзеннің жұмысы да күшті. Kейінгici: 1) эрозиядан (жырып-кеміру). 2. Эрозия мен үгілуден пайда болған және epiгeн заттарды тасымалдаудан, 3) аккмуляциядан (шөгуден) құралады. Өзеннің тipi күшi К мен ағызған «жүгінің» (Т) арақатынасына байланысты 3 түрлі жай туады:

1) К>Т — эрозия басым болады, бұл жас және жаңғырған таулы өлкеде үстем;

2) К=Т— эрозия мен аккумуляция өзара тең;

3) К<Т — аккумуляция басым,

Осы аралық қатынас өзеннің тұла бойында және мезгіл сайын өзгеріп тұрады.

Эрозия пpoцестepi оның бағыты мен арақатынасы өзен аңғарының даму сатысына байланысты. Эрозия екі түрге бөлінеді: түпкі (тереңдік) эрозия салдарынан ағыс түбін сойып, орып тереңдете түседі, бүйip эрозия салдарынан жағалау бұзылып, аңғар кеңи түседі.

Түпкі эрозия, өзен аңғарының бас жағында тереңдік эрозия басым болады. Тасқын тау жыныстарын бұзып-жарып, өзеннің құятын көл немесе теңіз деңгейіне тепе-теңдік бойлау қимасын жасайды. Өзен құятын бассейннің деңгейінен төмен қарай түпкі эрозия болуға тиic eмес. Содан осы деңгейді қзеннің эрозия базиci деп атайды. Өзеннің бастапқы (жас) кезінде оның аңғары кepi эрозия арқылы эрозия базисінен жоғары қарай қалыптасады.

Әдетте өзен аңғарының бойы үш бөліктен тұрады. Жоғарғы бөлігінде эрозия терендеп және жоғарғы су айырық бетке қарай жылжиды. Өзеннің орта шенінде ағын энергиясы көтерген үгіндіні тасымалдауға жұмсалады. Өзен төменгі тұсында аккумуляция басым болады.

Бүйірлік эрозия. Өзеннің бойлау қимасы жатықталғaн сайын түпкі эрозия біртпідсп баяулайды да бүйір эрозия күшіне кіреді. Өзен арнасының бойында бойлау ағыстан көлденең бағытты ағыстар туады. Олар әуелi су түбіне жетеді де жағаға қарай ұрынады. Содан cу түбі шайылып, үгінді жағаға соғылады. Онын бip шамасы жара бойында шөгеді де арна жиегінде қайрағдар

Түзеді. Өзен суы қайраң жиегіне соқтырып, ағыс жылдамдығы баяулайды да, алдынан кездeceтін кедергіні «сезгендей» олай-бұлай буландап ирелендей бастайды. Арна өз жағасын кеміре береді.

Тасымалдау (транспортировка). Өзен ағыны жол-жөнекей бұзылған жыныстар түйіршіктерін төмен тасымалдайды. Бұл құбылыс үш турлі болады: 1) су түбінен сүйретіп, сыру; 2) суда қалықтаған лай; 3) судағы epi-тінді түрінде. Жыл сайын барлық өзендер арқылы 1 млн тонна үгінді сырылып қалықтау жолымен 12,7 млн тон­на, epiтіндi ретінде 3,6 млн тонна тасымалдайды. Түбінен сырылған және оған ерген лайды өзеннің қатты ағыны деп атайды. Бұл сан өте аумақты. Мысалы, Амударния өзенінің қатты ағыны жылына 570 млн тон­на. Еділдікі— 43 млн тонна лай ағызады. Өзен түбінен сүйретілген кесек түйiршiктер диірмен тасындағыдай түбін тағы да жыртып, кeмipiп, түпкі эрозияны күшейте түседі. Олардың өзі де сынып, қажалып, жумырланып, малта тасқа, жұмыр қиыршыққа, құмға айналады. Түптен ысырылып тасылмалданатын кесектердің массасы ағын жылдамдығының алтыншы дәрежесіне тең. Сондықтан да кесектердің көлемі тау өзендері мен жазық өзендерінде әр түрлі. Дөңбек тасты тасымалдау үшін ағыс жылдамдығы 4,87 м/с, малта үшін — 1,62 м/с, ipi құм үшін— 0,21 м/с-ге жетуі қажет. Тау өзендерінің аңғарында шөгінділер көбінесе малта — кейде дөңбектастардан тұрады. Жазықтықтағы өзен аңғарында құм жинағы басым келеді.

Ерітінді ретінде өзен суына әр түрлі карбонаттар (60%), содан соң кремнийлі тотықтар, шамалы ғана темір, марганецтің сулы тотықтары кіреді.Жақсы epiгiш сульфатты және хлорлы тұздар қуаң климатты өлкелердің суында басым.

Кейінгі сатыда аңғардбүйірлік эрозия күшейе түседі,ағыс бір беттен екінші бетке аушақшып,өзен ирелеңдей түседі.Содан келіп өзен ойымдары (меандралары) пайда болады. Ағыс инерциясымен түзу бағытта ағуға тырмасады,ал арнасының бағыты өзгерген кезде су жарқабақтың ойыс бетіне қарай сусып, жылдамдығы артады.Содан арна тереңдей түсіп,жаға кеміріліп, тік жарға айналады да ол жыл сайын құлап,сыртқа шегіне береді,аңғар кеңи түcеді.Су бетіне қарай құлайды да,әуелі ойыс бетке қарай ығысады,сол жерде су иірімделіп келе қарсы дөңес бетке ұрады. Ағыс қатты тұстан су көтерген құм, қиыршық-малта тастар енді осы дөңес бет шенінде үйіледі. Сөйтіп, су жағалық қайраң, жал түзіледі. Қайраңның ұзындығы мен ені өсе келе, ол тек тасқын кезінде ғана ағынға көміліп,су сабасына келгенде құрғап, ең төменгі кемер құрайды. Осыны жайылма террасасы деп атайды. Жайылма түзілген кезде өзен аңғарының көлденең қимасы түбі жазық жәшік пішінді болады да өзен дамуының бұл сатысын толысқан кезі дейді.Өзен иірімдері аңғардың төменгі бойында да түзіледі, ойдымдардың иіндігі арта түседі.Тасқын кезінде екі иірімнің қылтасын су жарып кетеді де арнасы түзіледі, иірімі шетте жеке-жеке ойдым апандарғы-қобыларға (старица) бөлініп қалады .Үлкендері көлге айналады де оның түбіне лай-балшық шөгеді,өзін шөп,бұта басып кетеді,кішігірімдері жаз бойы құрғап, орнында иінді апан қалады.

А — бастапқы сатысы кезекті сатыларда біртіндеп ығысуы,Б-ойдымның түзілуі

Аллювийдің қалындығы ағынның ең төменгі және жоғарғы cағасының биіктігімен өлшенеді. Жазық далада оның қалыңдығы 10—15 метрден 30 метрге жетеді. Аллювийдің тік қимасынан арналық, жайылмалық түрлерінің бірнеше рет алмасып тұратынын көреміз.Тауқыратты аймақтарда ағынның күштілігінен болғандықтан арна аллювийі басым болады да ол су сүйреткен ipi кесектерден (деңбек, малтатас) тұрады. Жайылма шөгінділері жоққа тән, ол тек өзен арнасы 6ip себептен кеңіген тұста ғана түзіледі. Жайылма бетін жиі-жиі бүйірінен құйған ысырынды конустың пролювий шөгінділері басады.

Жайылма бетінің бедерінен үш геоморфологиялық элемент байқалады; I) Арна үймесі оның жиек шетінде түзіліп, негізінде кұмнан тұрады.Үйіндісі жайылма бетінен биік. 2) Жайылманың орталық беті —eң кең тұсы. Беті әр түрлі апан-ойдымдармен жықпылданған.Құмдақ жыныстарын жел көтеріп,бетінде эол дөңдері де пайда болады. 3. Терраса кемерінің табанындағы тұсы. Арнадан алыс болғандықтан оның бетіне ең майда, жұқа Құмайт-лай аллювий шөгеді. Көбінесе бұл тұс— көне арна апандары. Сол себептен шалшық, батпаҚ, бұлақ жайлайды. Кейінгісі биік террасадан шыққан жерасты суларының көзінен туады.

3. Жер асты суларының геологиялық әрекеті. Пайда болуына байланысты жерасты суларын бipнeше типтерге бөледі:

I)Инфильтрациялық су атмосфера ылғалының су өлкізгіш қабатқа сіңуінен түзіледі. Оның осылайша жаралуының дәлелі мол жауын-шашын немесе қар суынан кейін құдықтардағы су деңгей көтеріліп, құрғақ маусымда (жылда) деңгейінің төмендеуі.

2)Конденсaциялық (қоюлану) су ауадағы будың жердей жыныс қуыстарында, жарықтарында шық тәрізді қоюлануынан түзіледі. Бұл құбылыс әcipeсе жауын-шашыны кем, ал булану артық шөлде байқалады. Жыныс ауадан гүpi тез салқындайды да бу оның бетінде қоюлана түседі. Содан құмның төменгі қабатындағы ащы грунт үстінде тұщы су линзасы қалкып тұрады. Малшылар құм жиегінен кішігірім құдық қазып, сол тұщы линзаны пайдалана біледі.

3)Седиментациялық (латынша «седиментум»—тұндырма, шөгінді) судың жыныс шөккен кезде арасына ciңiп қалған теңіз суын айтады. Жыныс талай өзгеркке түскен кезде ішідегі су да өзгереді. Өйткені ол жыныспен қоса үстінен жаңа шөгінділермен көміп, жоғары температура мен қысымға және жыныс тығыздалып, су алмасуы қиындайды. Сондықтан ондай суды кеміген су деп те атайды. Айтылган үш топтың суын біріктіріп, вадозды (латынша «вадере»— шарлау, кезу) сулар деп атайды.

4) Ювенилi (латынша «ювенилис» - балғын) деп магмадан бөлініп шыккан суды айтады. Магмадан бөлінген су буы терен тектоникалық жарықшақтарды бойлап жоғары көтерілген кезде қоюланып, ыссы газдар мен өзгеше түрлі қосындыларға бай суға айналады. Ол жол-жөнекей вадозды сулармен де қосылады.

Жер асты суларының типтері. Жер қабығындағы жағдайына байлайысты жерасты сулары арынсыз (беті ашық) және арынды (артезианды) топтарға бөлінеді. Арынсыздарын қалқыма (верхо-водка), грунт, пласт аралық топтарға бөледі.

Қалқыма су ауа жететін аздаған терендікте жауын-шашынның жерге сіңуінен түзіледі. Расында ол су ciңipгiш шөгінділердің линзасында (балшық арасындағы құмдақ, қиыршық) уақытша толысқан, аумағы шамалы су. Оған қанық қабаттың қалыңдығы 0,5 метрден 2-3 метрге жетеді. Қалыңдығы мен су мөлшері жазғытұрым қар ерігенде және күзгі жауын-шашын кезінде өсіп, жаз және құрғақ жылдары суы азайып, тіпті құрғап қалады. Қалқыма суды ауылды мекендерде ауыз су ретінде пайдаға асырады.

Грунт сулары кең тараған. Олар жер бетінен төмен қарай алғанда ең бірінші су сіңіргіш қабатта іркіледі.Су жинайтын аудан қопсық немесе жарықшақ және қуысты шөгінділер тараған жерден басталады. Грунт суының жоғарғы деңгейін(айнасын) және астындағы су сіңірмейтін төсемесін айырады. Су шыланған шөгіндіні сулы горизонт(қабат) дейді. Оның қалыңдығын грунт суының айнасынан бастап су өткізбейтін табанына дейінгі аралықпен өлшейді. Бұл сан грунт суының жол бойында табанының ой-қырына және атмосфералық ылғалдың аз-көптігіне байланысты өзгеріп отырады. Грунт суының беті ашық, арынсыз. Ол жер бедеріне сай, соны қайталап, төмен қарай жылжиды. Жердің тарту күшіне байланысты жыра, сай, өзен, көл, теңізге қарай аққан грунт суы олардың кемерлі беттерінде тума-бұлақ ретінде жер үстіне шығады. Осындай жерді жер асты суының суағар немесе французша дренаж аймағы дейді.

Ағыс жылдамдығы жыныстың су өткізгіштік қабілеті мен айна бетінің ылдилығына байланысты.Субетінің еңкіштігін оның қысымы градиенті (сатысы) деп атайды.

Грунт суының деңгейі, көлемі сапасы аймақтың ауа райына, алдымен жауын-шашын мөлшеріне тәуелді.Жауын-шашын мол болған жылдары су деңгейі көтеріледі де, құрғақ жылдары төмен түсіп тереңдейді. Осыған байланысты грунт суының дебиті (французша«дебит»-өнім)мен химиялық құрамы да өзгеріп тұрады.

Табиғи жағдайларды грунт суы мен көл-өзен және басқадай су қоймалары арасында гридавликалық байланыс болады.Ылғал мол климатты аймақтарда грунт сулары өзен-көлге қарай ағады да деңгейі соларға қарай еңкіш келеді.Өзен тасығанда оның жағалауынан су жынысқа сіңіп, грунт суының днңгейі қарсы бағытқа (өзенне кері) көлбейді.Өзен сабасына түскен соң еңкіштігі қайта қалпына келеді.Қай жағдайда, қай жерде болсын грунт суынын деңгейінің биіктігін біліп отырудың маңызы зор. Сол үшін құдықтардың, скважиналардың су деңгейін жүйелі түрде өлшеп, оның биіктігін көрсететін арнаулы гидроизогипс (грекше «изос»-тең, «гипсос»-биіктік) карталары жасалады. Елді сумен жабдықтау, жер суару, әр түрлі бөгеттер салу үшін грунт суларының режимін білудің маңызы зор. Барлық жағдайда жерасты суларының режимінің өзгеруін дәл болжау қажет. Ол үшін біздің елде грунт суының деңгейінің, температурасының, химиялық құрамының, шығымының, ауа райы мен жер беті суларының деңгейін ұқыптап, ретті түрде бағалап отыратын гидрогеологиялық режимді станциялар жүйесі жұмыс атқарады.

Пластаралық арынзыз судың грунт суынан айырмасы олар екі су өткізбейтін қабат арасында орналасады да көбінесе жер бедері ой-қырға жырымдалған аймақтарда пайда болады.Олар қашан да болсын ағысты келеді.

Арынды, немесе артезиян сулары да пласт аралық суға жатады. Бірақ, кең аймаққа жайылып, жергілікті өзен, сай түбінен төмен орналасады. Артезиан деген сөз Францияның ықылым Артезия деген өлкесінің көне есімінен қалған. Бұл жерде Еуропада алғаш рет құдық арқылы өздігінен төгіліп тұрған қысымды суды пайдаланған екен.

Арынды су қалыптасуына жер қыртысының атасу сияқты төмен иінді құрамдары тым қолайлы. Олар артезиян бассейындерін құрайды.Бұлар үш аймаққа бөлінеді: 1)су жинайтын, 2)су ағатын 3)ағынды.

Су жинайтын аймақ деп су сіңіргіш қабаттың ең биік жер үстіне шыққан тұсын айтады. Ол тұста жауын-шашын су өткізгіш қабатқа сіңеді де бассейннің орта шеніне қарай пласты бойлап төмен ағады, сөйтіп су сіңіргіш қабатты толтырып, геростатикалық қысым түзеді.

Су төгетін немесе дренажды деп су жинайтын ауданнан гипсометрлік биіктігі төмен, су бетке шығатын тұсын айтады. Екеуінің арасында арыны қалыптасатын ең кең аймағы орналасады. Су деңгейінің биіктігі мен қысым күші жинау және төгілу аудандарының биіктігіне тәуелді. Егер қимасынан кейінгі екі деңгейін түзу жазық сызықпен қоссақ, сонда судың қаншалық шапшың көтерілетін биіктігін көреміз. Арынның осы деңгейін пьезометрлік (грекше «пиезо»-қысамын) деңгей дейді де ол биіктік метрмен өлшенеді. Егер пьезометрлік деңгей жер бетінен жоғары болса су құдық, скважинадан шапшын төгіледі.

Еріген тұздардың жалпы мөлшерін оның жалпы минералдануы дейді де оны бір литр судағы грамм немесе миллиграмм (г/л, мг/л) өлшемімен көрсетеді.Жер асты суларының химиялық топтарын еріген басты аниондар мен катиондар мөлшерімен және олардың үйлесу қатынастарынан белгілейді. Суда аниондардан HCO₃-,SO₄ - - ,CL-, Катиондардан Ca++,Mg++,Na+ көп тараған. Солардың үйлесу қатынасына судың сілтілігі, ащылығы, кермектігі сияқты негізгі қасиеттері байланысты. Аниондарға қарай суды үш класқа ажыратады: 1)гидрокарбонатты, 2)сульфатты, 3)хлоридті және осылардың күрделі аралас түрлері: гидрокарбонат-сульфатты, сульфат-хлоридті т.б.Катиондарының ара қатынастарына сай бұлардың әрқайсысы натрийлі, калцийлі, магнийлі немесе аралас магний – кальцийлі, кальций натрийлі, кальций-магний –натрийлі т.б. түрлеріне бөлінеді.

Жерасты сулары минералдануының күшеюі мен құрамы су ағынының алмасуына, әр түрлі температура мен қысымға сай жыныс қабаттарымен өзара әрекеттеріне байланысты. Минералдануы күшті терең су қабаттарында аниондар мен катиондарға қосымша бор, бром, йод, литий, радиотиктивті элементтер, газдар кездеседі. Олар әсіресе мұнай мен газ кендерінде көп кездеседі де өздерін өндірістік мөлшерінде бөліп алады.