Происхождение подземных вод кратко

Обновлено: 02.07.2024

ПОДЗЕ́МНЫЕ BО́ДЫ, во­ды, на­хо­дя­щие­ся в тол­щах гор­ных по­род верх­ней час­ти зем­ной ко­ры в жид­ком со­стоя­нии. О П. в. в твёр­дом и га­зо­об­раз­ном со­стоя­нии см. в ста­ть­ях Под­зем­ный лёд и Гео­тер­маль­ные во­ды. П. в. яв­ля­ют­ся ча­стью вод­ных ре­сур­сов . По ха­рак­те­ру пус­тот во­до­вме­щаю­щих по­род П. в. де­лят­ся: на по­ро­выe – в пес­ках, га­леч­ни­ках и др. рых­лых об­ло­моч­ных по­ро­дах; трещинныe (жиль­ные) – в скаль­ных по­ро­дах (гра­ни­тах, пес­ча­ни­ках); карстовыe (тре­щин­но-кар­сто­вые) – в рас­тво­ри­мых по­ро­дах (из­вест­ня­ках, до­ло­ми­тах, гип­сах и др.). П. в., пе­ре­ме­щаю­щие­ся под влия­ни­ем си­лы тя­же­сти, на­зы­ва­ют гра­ви­та­ци­он­ны­ми или сво­бод­ны­ми во­да­ми, в от­ли­чие от свя­зан­ных вод (гиг­ро­ско­пич., плё­ноч­ных, ка­пил­ляр­ных и кри­стал­ли­за­ци­он­ных). Cлои гор­ных по­род, на­сы­щен­ные гра­ви­тац. во­дой, об­ра­зу­ют во­до­нос­ные го­ри­зон­ты, или пла­сты, со­став­ляю­щие во­до­нос­ные ком­плек­сы. Гор­ные по­ро­ды во­до­нос­ных ком­плек­сов обла­да­ют разл. сте­пе­нью вла­го­ём­ко­сти (спо­соб­ность гор­ных по­род удер­жи­вать в пус­то­тах во­ду), во­до­про­ни­цае­мо­сти (спо­соб­ность по­род про­пус­кать во­ду че­рез пус­то­ты под дей­ст­ви­ем гра­ви­тац. сил, на­по­ра или ка­пил­ляр­но­го под­ня­тия) и во­до­от­да­чи (спо­соб­ность во­до­на­сы­щен­ных гор­ных по­род от­да­вать во­ду пу­тём сво­бод­но­го сте­ка­ния под влия­ни­ем си­лы тя­же­сти ли­бо в ре­зуль­та­те воз­дей­ст­вия, напр. от­кач­ки). Пер­вый от по­верх­но­сти Зем­ли по­сто­ян­но су­ще­ст­вую­щий без­на­пор­ный во­до­нос­ный го­ри­зонт на­зы­ва­ют го­ри­зон­том грун­то­вых вод. Hепосред­ст­венно над их по­верх­но­стью (зер­ка­лом грун­то­вых вод) рас­про­стра­не­ны ка­пил­ляр­ные во­ды, ко­то­рые мо­гут быть под­ве­шен­ны­ми, т. e. не­со­об­щаю­щи­ми­ся c зер­ка­лом грун­то­вых вод. Bсё про­стран­ст­во от по­верх­но­сти Зем­ли до зер­ка­ла грун­то­вых вод на­зы­ва­ют зо­ной аэра­ции, в ко­то­рой про­ис­хо­дит про­са­чи­ва­ние вод c по­верх­но­сти. B зо­не аэра­ции на отд. ра­зоб­щён­ных про­сло­ях по­род, об­ла­даю­щих мень­шей фильт­рац. спо­соб­но­стью, в пе­ри­од пи­та­ния грун­то­вых вод мо­гут об­ра­зо­вы­вать­ся вре­мен­ные, или се­зон­ные, ско­п­ле­ния П. в., на­зы­вае­мые вер­хо­вод­кой .

Согласно современным представлениям, подземные воды по происхождению могут быть:

1. Экзогенными (их источник — вод­ные объекты на поверхности суши и влага атмосферы),
2. Эндо­генными (их источник — недра Земли).

1. Экзогенные подземные воды поразделяются на:

- Инфильтрационные - проникают в горные породы путем просачивания атмосферных, речных, морских и озерных вод. Основную роль при этом играет проникновение в грунт через поры и трещины практически пресной атмосферной воды.

- Кон­денсационные - образуются при конденсации в порах грунта

водяного пара, перемещающегося в грунте под влиянием разности давления. Считают, что вклад этого вида питания подземных вод невелик, однако в некоторых физико-географических условиях, например пустынях, может иметь существенное значение.

2. Эндогенные подземные воды подразделяются на:

Подземные воды (главным обра­зом — Инфильтрационные) являются важным компонентом матери­кового звена круговорота воды на земном шаре и играют заметную роль в балансе и режиме природных вод и растворенных в них веществ.

Подземные воды находятся в глубине горных пород и занимают 2% от общего объёма воды планеты. Только 20% от поступающей на землю влаги превращается в подземные потоки.

Их образование происходит постоянно благодаря инфильтрации влаги. В зависимости от условий, вода может перейти в твердое или газообразное состояние.

От того, как образовались воды, зависит их насыщенность минеральными веществами и пригодность к использованию.

Что способствует возникновению?

Грунтовые воды образуются благодаря способности земли пропускать влагу.

Они попадают в почву посредством:

• дождя;
• снега;
• тающих льдов;
• конденсации водяного пара.

Какие условия необходимы для появления и распространения?

Образование, распространение и объем водоносного слоя зависят от свойства горных пород, где они залегают: от пористости. Чем больше трещин в земле, тем глубже может проникнуть влага, дальше распространиться. Рыхлая почва этому способствует.

Некоторые горные породы водопроницаемы, в них много пор, другие – нет. Атмосферные осадки проходят сквозь водопроницаемые слои до водоупорных и образуют подземные воды. Направление течения зависит от наклона поверхности.

Водопроницаемые породы	Водоупорные породы
Песок	Глина
Галька	Твердые слои без трещин
Гравий
Известняк
Песчаник
Сланец

От чего зависит количество?

Не все воды, что расположены под землей, являются грунтовыми. К ним относятся только те, что не высыхают и текут постоянным потоком.

Однако их объём и полноводность зависят от нескольких факторов:

• Осадки – чем больше дождя и снега, тем полноводнее поток. Мелкий и долгий грибной дождь запасает больше влаги, нежели мимолетный ливень.
• Местность – течение зависит от наклона поверхности, поэтому по склонам атмосферные осадки стекают в реки и озера.

Какие существуют теории происхождения?

Инфильтрационная

Влага из водоёмов и осадки просачиваются в грунт, накапливаются и насыщают пористые породы. Так во время дождей колодезная вода прибывает и изменяет химический состав. Это одна из наиболее распространённых причин образования подземных потоков.

Конденсационная

Ученые, продвигавшие эту теорию, объяснили, как появляются подземные воды в засушливых местностях:

Теория О. Фольгера

Теплый воздух, содержащий водяной пар, отдает холодным слоям земли часть влаги путем конденсации.

Такую теорию ученый выдвинул в 1877 году и сразу отринул другие возможности формирования подземных источников.

С этой конденсационной версией не согласились многие ученые, она противоречила законам о скорости воздухообмена.

Слишком уж быстро по теории Фольгера происходит этот процесс.

Теория А. Ф. Лебедева

Российский ученый обнаружил равновесие в водном режиме литосферы и воздуха. Водяной пар содержится в воздухе, который заполняет трещины в горных породах. Основное положение его теории гласит, что пар перемещается в пространстве от более к менее упругим местам.

Летом упругость водяного пара в атмосфере превышает его упругость в слоях земли, поэтому пар постоянно проникает в почву до отметки с устоявшейся температурой. Это от одного до нескольких десятков метров глубины.

В почве с низкой температурой пар сгущается и конденсируется, переходит в жидкое состояние, как роса по утрам. Таким образом, даже в пустынях на глубине нескольких метров текут подземные воды.

В отличие от Фольгера, Лебедев не отрицал другие теории формирования грунтовых вод вроде инфильтрации.

Седиментогенная

Из осадочных пород формируются соленые потоки с высоким содержанием минералов. Они лежат на глубине в несколько километров и защищены водоупорными слоями грунта.

Такие породы возникли из-за большого количества осадочных слоев в океанах, в которых сохранились примеси морских вод. В течение времени они изменились в химическом составе из-за высокой температуры и давления.

Интересно! По мере развития всей литосферы седиментогенные воды могут смешиваться с другими или быть вытесненными инфильтрационными водами.

В начале 20 века ученый Э. Зюсс разработал ювенильную теорию образования водяного пара из газообразных веществ, которые выделяются при остывании магмы вулкана. Температура воздуха ниже температуры почвы, поэтому пар путем конденсации превращается в воду и формирует водоносный слой.

Справка! Магмогенные воды почти не встречаются в чистом виде, они в большинстве своем смешиваются с другими типами.

Искусственная

Человек может создать водоносный слой при помощи строительства гидротехнических сооружений. Например, оросительных каналов: в песчаных почвах вода идёт не только на полив растений, но и на испарение и фильтрацию в грунт.

Метаморфогенная

Давление и температура способствует процессу дегидратации – вода отщепляется от хим. соединений, в которых она изначально присутствовала.

Занимает такой процесс долгое время, а получившиеся метаморфогенные потоки почти сразу смешиваются с другими типами.

Как именно образуются грунтовые?

В зависимости от уровня залегания, грунтовые воды образуются по-разному и могут использоваться в различных целях:

1. Верховодка. Непостоянные грунтовые воды, расположенные в 20 м от поверхности. При обильных дождях верховодка становится полноводнее, при засухе может совсем исчезнуть. Из-за этой ненадежности её редко используют как источник водоснабжения. В составе мало минералов, но присутствуют примеси соли и загрязнения.
2. Над верхним горизонтом водоупорных слоев. Объем этих вод относительно стабилен, его изменяет деятельность человека, осадки, рельеф местности, температура и мелкие факторы. Потоки проходят на расстоянии в 40-50 м от поверхности.
3. Артезианские или напорные воды залегают между водоупорными слоями на глубине больше 100 м. У артезианских вод отличается питание и выход на поверхность, поэтому действует гидростатическое давление.

Как знание о происхождении влияет на хоз. деятельность человека?

Подземные воды считаются полезным ископаемым, их используют для лечебных, питьевых, теплоэнергетических, промышленных целей.

Знания о схеме образования помогут рациональнее подходить к процессу их добыче, минимизировать затраты.

Например, для строительства колодца или скважины нужно понимать различие верховодки и вод над верхним горизонтом.

Заключение

Запас подземных вод точно не известен, но чаще встречается цифра в 60 млн. км 3 . Их можно использовать в хозяйственной деятельности, но для этого нужно знать о происхождении, различии между их типами. То, как образовались воды, влияет на их химический состав и качество.

В верхней части земной коры находятся подземные воды. Их физическое состояние может быть самым разнообразным: жидким, твердым, газообразным. Причем под землей вода переходит из одной фазы в другую. Исследованием и изучением таких превращений и деятельности жидкости занимается специальная наука — гидрогеология.

Разновидности подземных вод

Вода под землей с разной интенсивностью принимает участие в общем круговороте. Специалисты отмечают три зоны: верхнюю или свободного обмена, среднюю или замедленного водообмена, нижнюю, которая трудно поддается превращению. Виды подземных вод:

1. Свободная — находится в трещинах, полостях почв и горных пород. Их большая концентрация и потоки распространяют гидростатическое давление по закону сообщающихся сосудов.
2. Капиллярная — вода, которая перемещается по расщелинам и каналам под действием капиллярных сил. Она может быть: стыковой, подвешенной, поднятой. Поднятая вода расположена выше свободной и образует капиллярную зону, что приводит к засолению почв.
3. Пленочная — обладает очень тонкой пленкой, которой обволакивает минеральные частицы. Вода перемещается в те места, где пленка тоньше.
4. Гигроскопическая — покрывает частицы минералов более толстой пленкой, а перемещаться жидкость начинает, когда переходит в газообразную форму.
5. Лед — твердое состояние воды при низких температурах. Представляет собой кристаллические частицы, из которых образуются большие скопления.
6. Кристаллизационная — жидкость, молекулы которой входят в минералы, а при дегидратации удаляются или переходят в другое состояние.

Кроме того, в состав подземной атмосферы вода может входить в газообразном состоянии и диссоциированном виде, из которого состоит структура минералов.

Систематизация по условиям расположения

Водные ресурсы, которые находятся под землей, составляют запасы общим объемом около 60 млн км³. Специалисты учитывают их как полезное ископаемое. Классификация подземных вод:

• почвенные;
• верховодка;
• грунтовые;
• артезианские;
• минеральные.

Почвенные и верховодка

Под верхним слоем земной коры располагаются почвенные воды. Они заполняют поры и трещины, а перемещаются под действием силы тяжести. По определению эта жидкость отличается небольшой глубиной залегания, она пропитывает собой природный массив, занимая очень большие площади.

Ее пополнение происходит в результате инфильтрационного просачивания дождевых вод через грунт и песок. Происходит это в течение длительного периода, за который вода насыщается органическими веществами. Некоторый объем жидкости протекает вглубь по участку, который обладает хорошей водопроницаемостью, а часть задерживается ближе к поверхности.

Верховодка представляет собой временную концентрацию гравитационных вод в областях аэрации почв и пород. В этом случае происхождение подземных вод случается после атмосферных осадков, паводков и таяния снегов. Кроме того, она может образовываться в результате внутрипочвенного испарения из искусственных водоемов. Верховодка обладает свойствами:

• сезонной неустойчивостью;
• ограниченным объемом расширения;
• резкими изменениями уровня.

В основном человек не использует ее для водоснабжения. При проведении открытых горных работ следует укрепить откосы для входа и выхода из траншей, соорудить дренажные скважины с применением водоотвода.

Грунтовые и артезианские

К грунтовым относятся воды первого от поверхности земли водоносного горизонта. Они образуются в основном просачиванием через почву после атмосферных осадков, из рек, озер и других водоемов. Ученые заметили, что даже вечная мерзлота за полярным кругом не мешает грунтовым водам подпитывать моря.

Обычно это свободная и безнапорная жидкость, которая всегда остается на уровне вскрытия. Грунтовая вода подпитывается и распространяется в одной области. В течение сезона уровни сильно различаются в зависимости от атмосферных осадков и температуры грунта.

Когда отсутствуют дожди, а почва постоянно находится под солнечными лучами, то вода сильно подогревается, и уровень ее падает. Она имеет важное значение для народного хозяйства в России как источник водоснабжения промышленных предприятий и населенных пунктов.

Межпластовые или артезианские залежи расположены между нижними и верхними водоупорными слоями. Основное их отличие — это отсутствие источников подпитки. Жидкость, находящаяся под давлением плотных слоев грунта, достигает поверхности в качестве родников.

Если пробурить пласты, то эта вода из-под земли забьет фонтаном, поэтому ее добыча осуществляется буровой установкой на автомобильном шасси. В буровую скважину вставляется труба, устанавливается фильтр и опускается погружная помпа.

Во время разработки месторождений случаются прорывы, которые мешают при прохождении горных пород и требуют специальной охраны выработок от воды. Подземные месторождения глубокого залегания хорошо подходят для обеспечения населения, промышленных и сельскохозяйственных объектов.

Минеральные месторождения

В этих месторождениях находится тип подземной воды с неизменным химическим составом и биоактивными минеральными или органическими элементами. Жидкость с такими характеристиками обладает лечебными свойствами для внутреннего и наружного использования. Ее разделяют:

• по химическому составу;
• уровню минерализации;
• способу применения.

В состав практически любой жидкости из-под земли входят минеральные соли и другие полезные элементы. Она отличается от пресной тем, что ее состав формируется в течение нескольких лет под воздействием некоторых факторов. Ее структура никогда не изменяется и напрямую зависит от источника.

В промышленных целях минеральную воду добывают с помощью каптажей, которые представляют собой комплекс инженерных сооружений. Очень часто источники сами выходят наружу в виде родников и ключей. Обычно в таких местах строятся бальнеологические лечебницы и курорты.

Методы поиска источников

Подземные залежи существуют практически в любых районах, но только проблема добраться до них заключается в глубине залегания. Поиск месторождений проводится как примитивными подручными материалами, так и с применением современной техники.

Разведка залежей иногда осуществляется способом пробного бурения. Правда, такой способ несет большие финансовые затраты, поэтому он подходит при строительстве крупного водозабора для нескольких домов. Способ бурения делится на несколько методов:

• роторный;
• ударно-канатный;
• шнековый.

Чаще всего применяется шнековое бурение, а выбор способа зависит от сложности породы, финансовых возможностей и других факторов. При залежах источника не глубже 50 м используется шнек, который, вращаясь, выводит грунт наружу. Зачастую трубы для укрепления скважины не нужны, что гораздо ускоряет процесс и экономит средства. При поисках месторождений используются:

• ивовая рамка;
• лоза;
• проволока.

Процедуру необходимо проводить в строго определенное время: утром с 5:00 до 6:00 часов, днем с 14:00 до 15:00, вечером с 20:00 до 21:00. При поиске способ биолокации может выполнить не каждый человек, а только подготовленный и обученный. Но этот метод не всегда приносит хорошие результаты. Наиболее точными считаются специализированные способы обнаружения источников.

Один из них — применение электрического сопротивления. Обычно им пользуются при строительстве крупных водозаборов, а в его основе лежит зондирование почвенного покрова. Электрическое сопротивление жидкости и почвы различаются, поэтому по отличию показателей можно определить, где находится источник.

Правда, железная дорога, находящаяся недалеко, металлический забор или месторождение железной руды могут вызвать неточности в измерениях. Определить нахождение подземных залежей можно визуально и без оборудования. Присутствие некоторых растений на участке укажет на наличие подземных источников. К ним относятся:

• наперстянка;
• верба;
• лапчатка;
• болиголова.

Существуют некоторые косвенные признаки: утром густой туман над участком, наличие множества насекомых, густая зеленая трава. Кроме того, часто животные роют ямы в местах расположения источников. Таким образом, для обнаружения месторождения подземной воды можно использовать разные методы.

Читайте также:

  
• История переписи населения в мире кратко
  
• Кризис 1996 года в россии кратко
  
• Географическое положение древней индии кратко
  
• Охарактеризуйте первые древнекитайские государства кратко
  
• Капитал это в истории кратко