Гейзер By Jeremy C. Munns (Own work) [Public domain]_Wikimedia_Commons_https://commons.wikimedia.org/wiki/File%3AFly_geyser.jpg


Гидрогеология – наука о подземных водах Земли. Подземные воды являются неотъемлемой частью Гидросферы Земли. Более детально про Гидросферу Земли читайте в статье «Гидросфера – водная оболочка Земли».

Как таковая наука о Подземных водах появилась 1674 году после публикации ученым П. Перро своей работы «Происхождение источников», а свое официальное название она получила после издания в 1802 году Ж. Лемарком книги «Гидрогеология, или Исследование влияния воды на поверхность земного шара».

Как утверждают ученые объем Подземных вод составляет 60 000 000 км3, или 3,83% от всего объема гидросферы. (источник Мировой водный баланс…, 1974; Гавриленко, Дерпгольц, 1971; и др.)

Подземные воды – это …

Для более точного понимания – что есть подземные воды как таковые, приведем несколько определений из авторитетных словарей и энциклопедий.

Горная энциклопедия

Подземные воды … – воды, находящиеся в толщах горных пород верхней части земной коры в жидком, твёрдом и парообразном состоянии. П. в. являются частью Водных ресурсов. B областях существования П. в. температура колеблется от -93 до 1200°C, давление – от нескольких до 3000 МПa …

A. A. Kоноплянцев.

Горная энциклопедия. М.: Советская энциклопедия. Под редакцией Е. А. Козловского. 1984 – 1991

Экологический словарь

Подземные воды – воды, в том числе минеральные, находящиеся в подземных водных объектах ( Водный Кодекс Российской Федерации )

EdwART. Термины и определения по охране окружающей среды, природопользованию и экологической безопасности. Словарь. 2010

Словарь по географии

Вода, находящаяся ниже земной поверхности в толще горных пород и в почве в любых физических состояниях.

Словарь по географии. 2015

Происхождение подземных вод

Происхождение Подземных вод издавна будоражило воображение лучших умов человечества. Высказывались самые смелые предположения и гипотезы, и ради справедливости необходимо отметить, что многие из них оказались верными. Существует обоснованное предположение, что подземные воды использовались в засушливых районах Ближнего Востока, средней Азии и Китая уже в 3000-2000 г. г. до нашей эры. Первую, из дошедших до нас, гипотез о происхождении подземных вод  относят к VII веку до н. э. Она принадлежат древнегреческому философу Фалесу. Позднее, свое согласие с этой гипотезой выразил и Платон. Древнегреческие философы предполагали, что подземные воды происходили из охлажденного в подземных пещерах воздуха.

Термальный источник By Jon Sullivan [Public domain], via Wikimedia Commons https://commons.wikimedia.org/wiki/File%3AThermal_hot_spring.jpg Статья: Гидрогеология, или подземные воды планетыПодземные воды существуют в различных агрегатных состояниях. Они накапливаются в толщах земной коры и движутся там различными способами по пустотам, порам и трещинам. В местах присутствия водонепроницаемых пород они скапливаются, образуя сообщающиеся между собой подземные водохранилища – подземные водоносные системы, опоясывающие весь земной шар.

Подземные воды имеют самое разнообразное применение в хозяйственной деятельности человека. Во-первых это источник пресной воды, во-вторых подземные воды – источник многих важных для человека минералов, всем хорошо известны лечебные минеральные воды. Горячие или геотермальные воды, которые мы подробно рассмотрели в статье Термальные источники, или горячие воды Земли, являются не только источниками полезных минералов, но и дарят человеку доступную и бесплатную геотермальную энергию.

Виды подземных вод

О. Мейнцер (1935) классифицировал воды находящиеся в горных породах таким образом:

  • Воды в свободном состоянии, способные к самостоятельным формам движения, различным, в зависимости от конкретного вида воды:
    * пар (парообразная);
    * гравитационные воды (просачивающаяся капельножидкая, подземные потоки);
    * в надкритическом состоянии – подземные воды с температурой и давлением выше критических.
  • Воды в связанном состоянии, не способные к самостоятельным формам движения, без перехода в свободное состояние (в другие виды воды):
    * вода, химически связанная с кристаллической структурой минералов;
    * вода, физико-химически и физически связанная с поверхностью минеральных частиц (скелета) горных пород;
    * вода переходного состояния от связанной к свободной, в том числе капиллярно-связанная;
    * иммобилизованная (вакуольная) вода;
    * вода в твердом состоянии.

По интенсивности водообмена подземные воды можно разделить на такие категории:

  • Зона активного водообмена – 300 / 500 метров от поверхности земли, время обновления вод от нескольких лет до нескольких десятков лет;
  • Зона замедленного водообмена – 500 / 2000 метров от поверхности земли, время обновления вод десятки и сотни лет;
  • Зона пассивного водообмена – более 2000 метров от поверхности, время обновления вод происходит на протяжении миллионов лет.

Классификация подземных вод по степени минерализации:

  • Зона активного водообмена – 300 / 500 метров от поверхности земли, преобладают пресные воды с содержанием солей до 1 грамма/литр ;
  • Зона замедленного водообмена – 500 / 2000 метров от поверхности земли, солоноватые воды с содержанием солей от 1 до 35 г/л;
  • Зона пассивного водообмена – более 2000 метров от поверхности, соленые воды по степени солености близкие к морской воде более 35 г/л.

Классификация подз. вод в зависимости от вида пустот, которые они заполняют:

  • Поровыe подз. воды – в песках, галечниках … ;
  • Трещинныe подз. воды – в гранитах, песчаниках и других скальных породах;
  • Карстовыe подз. воды – воды находящиеся в растворимых породах (гипсах, известняках, доломитах … ).

Классификация подземных вод по температуре (Щербаков, 1979)

Важным фактором является температура Подземных вод. Этот вопрос рассматривался в статье “Термальные источники, или горячие воды Земли”. Отметим интересный факт – на больших глубинах вода достигает состояния так называемой «водяной плазмы».  Это состояние характеризуется тем, что, с одной стороны, вода перестает быть «водой», а с другой и не стала водяным паром.  Происходит это, когда за счет высоких температур, скорость движения молекул сравнима со скоростью движения молекул водяного пара, а плотность остается как у воды в жидком состоянии. Такая пароводяная смесь часто выбрасывается на поверхность в виде так называемых Гейзеров.

Температурные
типы вод
Степень
нагретости
Шкала температур,
°С
Физические и биохимические
критерии температурных
границ
1 Переохлажденные Исключительно
холодные
ниже 0 Переход в твердое
состояние
2 Холодные Весьма холодные 0-4 3,98°С — температура
максимальной плотности
воды
3 То же Умеренно
холодные
4-20 Единица вязкости
(сантипуаз) определена
при температуре 20°С
4 Термальные Теплые 20-37 Температура человеческого
тела — около 37°С
5 То же Горячие 37-50 Оптимальная температура
для роста бактерий
6 То же Весьма горячие 50-100 Переход в парообразное
состояние
7 Перегретые Умеренно
перегретые
100-200 Термометаморфизм
(гидролиз карбонатов
с выделением С02 , генерация
абиогенного
H2S и др.)
8 То же Весьма
перегретые
200-375 Процессы углефикации
органического вещества
и формирования углеводородов

Необходимо отметить тот факт, что в зонах вечной мерзлоты подземные воды верхнего уровня заморожены и находятся в твердом состоянии.

Одной из форм Подземных вод является так называемая «физически связанная вода». Такую формулировку она получила поскольку взаимодействуя с частицами породы притягивается ими. Чем меньше частицы тем больше воды они могут притягивать.

Много под землей и обычных вод, которые находится там благодаря гравитации, в следствии чего и называются «гравитационными водами». Среди них можно выделить два вида – напорные и безнапорные воды.

Безнапорные воды:

  • Грунтовые воды и верховодка – это первые от поверхности земли водоносные горизонты или по другому водоносные слои, залегающие на первом водоупорном слое (в отличие от верховодки грунтовые воды обычно связаны с наличием регионально-распространенного пласта слабопроницаемых пород,  эти воды питают колодцы);
  • Межпластовые воды, водоносные системы – подземные водохранилища, часто сообщающиеся между собой, у которых водонепроницаемые слой находятся как сверху, так и снизу;
  • Трещинные и трещинно-карстовые подземные воды.

Напорные воды или Артезианские воды

Напорные воды или Артезианские воды – это артезианские бассейны вода в которых находится под напором/гидравлическим давлением между двумя водонепроницаемыми породами.

Ювенильные воды

Так же хотим сделать акцент на так называемые Ювенильные воды. Под которыми подразумеваются воды, происхождение которых обусловлено процессами синтеза водорода и кислорода в магматических расплавах. Далее, эти воды, поднимаясь вверх, смешиваются с другими видами Подземных вод. Гипотеза о Ювенильных водах впервые была сформулирована в 1902 году австрийским геологом Э. Зюссом.

Физические свойства подземных вод

Выделяют такие физические свойства подземных вод:

  • Мутность и прозрачность;
  • Цветность;
  • Запах и вкус;
  • Температура;
  • Вязкость;
  • Электропроводность;
  • Радиоактивность.

Тема Подземных вод весьма обширна и очевидно, что отобразить ее в рамках одной статьи просто невозможно. Мы постарались выделить наиболее важные, с нашей точки зрения, моменты. Мы будем рады если этот материал подтолкнет вас к более детальному изучению столь интересной темы.


Гидрогеология, или подземные воды планеты



3 Comments

  1. Подземные воды это уникальный ресурс который мало изучен и мало используется … но котрый надо беречь …

  2. Как я поняла, если вода Артезианская, то это сосвсем не значит что она чистая и пригодная для питья ….

    1. Артезианские воды – это воды под напором … про чистоту ничего не сказано, хотя естественные фильтры конечно проходит, но и соли присутствуют … хотя не везде

Добавить комментарий

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