Виды подземных вод

Виды подземных вод

Круговорот воды и метеорные воды

Почти 80% вод земного шара заключено в океанах, 19% — а порах горных пород, залегающих ниже поверхности Земли, 1% содержится в виде льда, 0,002% — в реках, речках, ручьях и озерах и только около 0,0008% — в атмосфере.
Атмосфера получает воду при ее испарении с поверхности океанов и в меньшей степени при испарении воды, находящейся на поверхности континентов. При охлаждении насыщенного влагой воздуха водяной пар конденсируется с образованием облаков; если капли воды (или льда) в облаках становятся достаточно большими, то выпадает дождь или снег (т.е. осадки).

Круговорот воды в природе

Круговорот воды в природе

Охлаждение атмосферы, вызывающее осадки, обычно обусловлено расширением воздуха при его подъеме. Восходящее движение воздуха может быть следствием крупномасштабной циркуляции атмосферы (как, например, в экваториальном поясе) или вынужденного его подъема над горным поясом. Поступление влажного воздуха с океана в прибрежные горные районы обычно приводит к выпадению обильных осадков на наветренных склонах гор (например, в горах штатов Орегон, Вашингтон, Британская Колумбия в Северной Америке и в горах Норвегии и Шотландии в Европе) и сравнительно небольших осадков на противоположных склонах. Осадки, образующиеся в подобных условиях, называются орографическими.
При выпадении дождевых осадков на сушу с ними может случиться разное. Часть воды задерживается в виде капель на растениях или в верхних слоях почвы и вскоре после прекращения дождя испаряется. Некоторая ее часть поглощается корнями растений и подвергается испарению через листья — этот процесс называется транспирацией. Суммарные процесс испарения и поглощения растениями называется эвапотранспирацией. Часть воды может просачиваться в почву, где она мигрирует к поверхностным водотокам, — этот процесс называется внутрипочвенным стоком. Когда идут очень сильные или длительные дожди и инфильтрация оказывается недостаточной, вода стекает по поверхности земли в виде склонового стока.
Многие процессы дают начало речным водам, Когда нет дождей, уровень воды в реке (ее меженный сток) поддерживается главным образом подземными водами. Во время интенсивных дождей и непосредственно после них меженный сток возрастает за счет почвенного и склонового стока, а также за счет выпадения дождей на водную поверхность реки.
Часть выпавшей воды инфильтруется в горные породы и питает водоносные горизонты.

Формирование подземных водоносных горизонтов за счет инфильтрации метеорных вод

На некоторой глубине от поверхности земли поры, пустоты и открытые разломы и трещины в породах заполнены водой. Зеркало грунтовых вод есть поверхность раздела между породами, поры которых целиком заполнены водой, и породами, в которых поры частично заняты воздухом. Строго говоря, зеркало грунтовых вод относится к системам, в которых поры пород достаточно велики для того, чтобы эффект капиллярного поднятия воды был незначительным; процесс капиллярного поднятия, наблюдающийся в мелкозернистых породах, приводит к подъему воды на некоторую высоту над истинным зеркалом грунтовых вод, в связи с чем образуется капиллярная кайма. Пространство выше зеркала грунтовых вод представляет зону аэрации, а ниже зеркала— фреатическую, или зону насыщения. Нередко почвы и содержащиеся в них воды рассматриваются как отдельная система, так как влажность и химия вод в почвенной зоне весьма изменчивы, а в более глубоких зонах относительно стабильны.
Поведение подземных водоносных систем в основном контролируется пористостью и проницаемостью вмещающих пород. Пористость есть часть (или процентный объем) горной породы, составляющая ее полое пространство.
Проницаемость определяет меру способности породы пропускать флюиды. Обычной единицей проницаемости является дарси. С проницаемостью тесно связана гидравлическая проводимость, которая отличается тем, что ее численное значение зависит от свойства флюида (вода, газ, нефть) и от свойств среды. Грубозернистый несцементированный песчаник имеет, как правило, высокие пористость и проницаемость, потому что поры в нем крупные и сообщаются друг с другом. Глина может иметь высокую пористость, но ее проницаемость должна быть незначительной, так как поры настолько малы, что вода в них может течь только с малой скоростью. Известняки часто имеют низкую пористость, но очень высокую проницаемость, потому что «поры» в них представляют собой большие каналы растворения или трещины. Даже изверженные породы, такие, как граниты, могут иметь значительную проницаемость за счет образования в них трещин выветривания и отдельности. Водоносный горизонт представляет собой водонасышенную породу, пористость и проницаемость которой достаточны для течения воды к скважинам.
В случае однородной проницаемой породы зеркало грунтовых вод в общем виде отражает рельеф земной поверхности. Реки, озера, источники и болота представляют собой место пересечения зеркала грунтовых вод с дневной поверхностью. Областью питания для такой системы (т.е. областью, где вода поступает в водоносный горизонт) является, по-видимому, вся площадь за пределами русла реки. К области разгрузки (т.е. области, где водоносный горизонт обезвоживается) относится, по-видимому, русло реки, куда вода может стекать непосредственно, а также прилегающая к реке площадь, в пределах которой корни растений могут находиться ниже зеркала грунтовых вод и расходовать последнюю на транспирацию. Реки могут подпитывать водоносные горизонты на некоторых участках своего пути, особенно в аридных областях.
Уровень зеркала грунтовых вод варьирует в зависимости от изменения интенсивности питания (контролируемой осадками). Когда зеркало грунтовых вод не горизонтально, вода течет из районов, где зеркало грунтовых вод имеет более высокие отметки, в районы, где его отметки ниже. Скорость течения определяется градиентом зеркала грунтовых вод и проницаемостью породы. Движение подземных вод нередко очень медленное, например, скорость течения в главном водоносном горизонте центральной Флориды составляет 2-8 м/год.
При чередовании проницаемых и водоупорных пород создаются более сложные условия. В местах, где водонасышенные проницаемые породы отделяются от нижезалегающих безводных пород непроницаемым барьером, может образоваться верховодка. Горизонт напорных, или артезианских, вод образуется, когда его кровля контактирует с пластом непроницаемой породы, а не с толщей безводных проницаемых пород. Если напорный водоносный горизонт вскрыт скважиной, то вода в ней поднимется выше кровли горизонта. Поверхность, до которой вода поднимается в серии таких скважин, называется пьезометрической поверхностью. При установлении последней выше земной поверхности вода свободно изливается из скважин. Артезианские воды широко используются для орошения полей во многих частях мира. Если расход воды превышает естественное питание, то водоносный горизонт истощается, и пьезометрическая поверхность прогрессивно снижается.

Не метеорные воды

Наибольшая по объему часть вод, распространенных на континентах, имеет метеорное происхождение, т.е. воды поступили из атмосферы в виде дождя или снега в относительно недавнее геологическое время. Существуют и другие типы вод, которые, хотя и незначительно, влияют на химию поверхностных вод в любой момент времени, но могут дать заметный суммарный эффект в переносе растворенных веществ в масштабе геологического времени.
При образовании осадка на дне океана морская вода заполняет межзерновые пространства. Если осадок затем захороняется, то захваченная им вода называется коннетной или сингенетической. Обычно нельзя сказать, является ли вода в порах древнего осадка той самой водой, которая была захвачена им в момент образования, поэтому использование термина «коннетный» не рекомендуется, формационной водой называют воду (часто соленую), которая заключена в порах глубокозалегаюших осадочных пород. Использование этого термина не предполагает генетического смысла.
При выветривании горных пород образуются глинистые минералы, содержащие химически связанную воду. Эти минералы превращаются затем в осадочные породы, а последние могут подвергаться воздействию температуры и давления, что ведет к превращению их в метаморфические породы. В процессе метаморфизма водосодержащие глинистые минералы превращаются в менее гидратированные фазы, а вода вытесняется из породы. Такая вода называется метаморфической. Совершенно очевидно, что в процессе миграции метаморфической воды к земной поверхности происходит смешение ее с метеорными водами, поэтому идентифицировать ее трудно. Возможно, что некоторые углекислые источники Калифорнии содержат значительную долю метаморфической воды.

Извержение вулкана

Извержение вулкана

В мантии Земли заключена химически связанная вода, которая переносится к земной поверхности в результате вулканических процессов. Возможно, что вулканические газы базальтовых лав содержат ювенильную воду, но это трудно доказать, так как вулканическая магма обычно захватывает воду из других источников при подъеме в земной коре,
Еще одним типом вод, которые могут показаться иного происхождения, являются воды горячих источников и гейзеров. В действительности они почти всегда оказываются метеорными водами, испытавшими нагревание на контакте с горячей породой. Горячие источники встречаются также на дне океанов, особенно в осевых зонах спрединга. Вода этих источников (по происхождению морская) нагревается и химически изменяется на контакте с горячими породами.

Рубрики: Химический состав подземных вод
Метки:

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

 

Можно использовать следующие HTML-теги и атрибуты: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>

Подтвердите, что Вы не бот — выберите самый большой кружок: