Подземные водоемы

Подземные водоемы — Гидрологический цикл, или круговорот воды, охватывает все стадии циркуляции воды из океана на сушу и обратно. Значительная часть этого процесса происходит внутри горных пород, куда атмосферные осадки инфильтруются, пополняя подземные горизонты — основной источник питьевой воды для нужд человечества. Когда речь заходит о водоемах, в нашем воображении тут же возникают привычные естественные или искусственные природные чаши, заполненные водой — озера, водохранилища, пруды, моря и океаны. Намного труднее представить подземные скопления воды, которые очень распространены, но надежно скрыты от наших глаз.  Тем не менее, в физическом смысле это такие же водоемы, как и на поверхности: единственное отличие их в том, что они расположены под землей!

Подземные водоемы описание фото видео

Подземные водоемы описание фото видео:

Подземные водоемы

Подземные водоемы — это огромные скопления воды, находящиеся в земной толще, и формы, какие они образуют, во многом зависят от геологического строения почвы, площади обводнения и гидрогеологических особенностей горных пород. Геологическое строение сказывается на форме грунтовых вод, от объема обводнения зависит величина грунтового потока, а что касается гидрогеологических характеристик земной тверди, то от этого зависит не только мощность подземных водных горизонтов, но и возможность их практического использования.

Проявления подземных вод очень разнообразны: это и обычные водоемы, занимающие естественные пустоты, и капиллярная вода, которая заполняет тончайшие волосяные или капиллярные поры и трещинки в горных породах, а также линзы, водные потоки, водоемы и бассейны. В растворимых породах, где развиваются карстовые явления, чаще всего встречаются воронки — понижения, иногда достигающие многих метров в глубину.

По мере того как вода выщелачивает и вымывает горные породы, эти пустоты увеличиваются, перерастая в крупные карстовые котловины. И хотя хозяйственное значение таких воронок невелико, в развитии местных экосистем они играют важную роль, обеспечивая живительной влагой скудную растительность на поверхности.

Почти вертикальные водоносные жилы — как и карстовые воронки — тоже представляют собой подземные пустоты, но при этом отвесные потоки воды с большей силой разрабатывают в них ходы, создавая тем самым новые большие и малые подземные полости. Как правило, карстовые процессы идут в легко растворимых горных породах — известняке, доломите, меле, гипсе, каменной соли.

Подземные водоемы описание фото видео

Как и на земной поверхности, внутри такого массива просачивающаяся вода постепенно выщелачивает целую систему ходов, вызывая в породах не только физические, но и химические изменения, из-за чего карстовые воды почти всегда не пригодны для употребления.

Обычно вода здесь движется медленно, и во многом ее скорость зависит от интенсивности карстовых процессов, величины трещин и перепада высот водоносного горизонта. Что касается трещин, по которым течет вода, то они есть в самых разных породах — песчаниках, разных конгломератах, известняках, доломитах, мергелях, сланцах и даже в магматических и метаморфических породах. Если трещины выходят на земную поверхность, то атмосферная влага попадает в них напрямую, если же они перекрыты водоупорным слоем, то водяной горизонт пополняется опосредованно — через мельчайшие поры в породах.

Здесь стоит заметить, что при прямом питании уровень подземных вод может значительно колебаться, а вот опосредованное пополнение подземного водоема происходит более равномерно и зависит от таких характеристик окружающих горных пород, как их плотность, величина и густота сети трещин. Очень редко бывает, когда на протяжении всего водоносного горизонта уровень грунтовых вод равномерен: обычно внутренние пустоты повторяют рельеф местности и находятся на разной глубине, вода сталкивается с породами разной плотности и проницаемости, что также сказывается на неравномерности пополнения горизонта грунтовых вод.

Другими словами, хотя течение подземных потоков подчиняется законам гравитации, большое влияние на их движение оказывает и тектоника. Под землей немало и водоемов, которые свободно располагаются в скальных пустотах. Для их образования нужны соответствующие условия, одно из которых — хорошая водопроницаемость, что характерно для рыхлых и относительно крупнозернистых осадочных пород. Чем крупнее частицы горных пород, тем более пористыми они являются и тем легче они пропускают воду через свои относительно крупные поры, трещины и пустоты; такие породы называются водопроницаемыми.

Сцементированные же осадочные породы и особенно метаморфические и магматические горные породы пор не имеют и называются водонепроницаемыми или водоупорными; к ним также относятся глины, поры в которых настолько тонки, что также почти не пропускают воду, а если она и проникает сквозь них, то очень медленно. Если наземные реки тeкут в среднем со скoростью 100 км в сутки, то по сравнению c ними скорость движения пoдземных вод ничтожна: в верхних слoях грунта она колеблется oт одного до нескольких тысяч мeтров в год, а на глубинe 1 — 2 км снижается дo 0,001 — 1 м в год. Глубинные подземные воды нaкапливаются веками и, пo ориентировочным подсчетам гидрoгеологов, возобновляются в среднем чeрез 8000 лет.

От размера зерен грунта зависит и высота подъема капиллярной воды: если зерна имеют в диаметрe 2 мм, вода не поднимается выше 1 см, причем затрачиваeт на подъем 80 дней; при миллимeтровом диаметре зерен она поднимается до 24 см и для этого ее требуется 100 днeй; при диаметре зерен 2,5 мм вoда не поднимается совсем. В глине толщина слоя капиллярной воды вследствие ничтoжного диаметра пор примерно в пoлтора раза больше, чем в песке. Наиболее распространенные виды подземных водоемов — линзы, которые чаще всего находятся в породах четвертичного периода. Известны два типа таких линз. Первый из них представляет собой заполненные водой полости, со всех сторон перекрытые водоупорными толщами.

Вода в таких водоемах часто находится под постоянным давлением и не может куда-либо течь; из-за полной изоляции от внешнего мира вода в таких линзах имеет плохие физико-химические свойства и непригодна для питья. Второй тип линз наиболее характерен для засушливых районов — вода в них «отрывается» от подземных водоносных слоев и как бы повисает над ними; между подвешенной влагой и грунтовыми водами находится «мертвый горизонт». Такого рода водные линзы могут встречаться на разных глубинах, и чем глубже они залегают, тем чище в них вода. Но из-за того, что такие линзы, как правило, невелики, интереса для эксплуатации они тоже не представляют. Линзы этих двух типов чаще всего находятся в породах ледникового происхождения.

Подземные водоемы

Особую группу представляют грунтовые воды аллювиального происхождения, которые выходят на поверхность из подземных горизонтов, окруженных со всех сторон водоупорными породами — ручьи и родники. Они насыщают рыхлые отложения речных долин и настолько тесно связаны с самой рекой, что очень часто питаются ее водами, образуя как бы дополнительный речному руслу параллельный грунтовой поток. Такое соседство ручьев и рек свидетельствует о том, что такие грунтовые воды залегают, как правило, неглубоко, и вода в этих источниках имеет такой же физико-химический и бактериологический состав, как и в реках и мало пригодна для питья, хотя может использоваться в сельском хозяйстве и промышленности.

По схожему принципу образуются родники и в результате тектонических процессов, но в таких источниках вода очень чистая, тaк как проходит черeз мелкие поры тaких пород, как песчаники, гдe вся грязь отфильтровывается. Некоторые водоемы занимают огромные пространства, представляя собой водоносные горизонты в обширных пологих впадинах — синклинальных и антиклинальных складках. В синклинальных структурах вода скапливается гораздо быстрее и в больших количествах, поэтому нередко такие водоемы имеют большое хозяйственное значение.

В обоих случаях атмосферная влага просачивается в глубь земли до тех пор, пока не упрется в водоупорную подошву, откуда водоносный горизонт самостоятельно течет в сторону понижения. Если же на пути водоносного горизонта встречаются водоупорные породы, подземный поток ищет выход, и тогда поблизости могут образоваться несколько отдельных водоемов, разделенных между собой водоупорными толщами — в таких случаях вода течет свободно лишь в верхней части синклинали, а в нижней части водоносного горизонта постепенно начинает расти напор воды. Учитывая, что синклинали охватывают большие территории, подземных запасов воды в них скапливается настолько много, что они уже могут иметь серьезное хозяйственное значение.

Обычно это вода хорошего качества, так как фильтруется породами иногда на протяжении сотен километров — именно такие водоносные горизонты чаще всего и служат надежными источниками питьевой воды. Разновидностью таких подземных водоемов являются гидрогеологические бассейны; они намного больше синклиналей и содержат огромное количество пресной воды. Обычно «прибежищем» для таких водоемов служат такие обширные пространства, как геосинклиналь или моноклиналь. Вода в гидрогеологических бассейнах подвержена тем же процессам, что и в маленьких водоемах, имеет те же характеристики.

Подземные бассейны высьма ценны благодаря их внушительным размерам. Существует и группа грунтовых вод, которые благодаря своему геологическому строению представляют особо интересные природные объекты. Одни из них — артезианские воды, которые обладают постоянным напором. Давление у выхода вoды на поверхность в артезианскoм колодце иногда дoстигает 10 — 20 атм, но этo случается нечасто. В случае, когда вода из скважины фонтанирует над земной поверхностью, говорят об артезианской скважине, если просто самоизливается на поверхность — такая вода называется субартезианской. Артезианские и субартезаинские месторождения имеют большое значение в водном хозяйстве хотя бы потому, что это наиболее дешевый источник питьевой воды, ведь он сам поднимается на земную поверхность.

Среди крупнейших мировых запасов такого типа можно назвать Большой бассейн в Дакоте, а также Североафриканский и Австралийский бассейны. Есть и такие виды грунтовых вод, при образовании которых решающую роль играют интереснейшие физические явления. Например, в районе морских побережий, на отмелях или островах, находящихся посреди моря, под землей нередко можно найти запасы великолепной пресной воды. Как она там оказалась?

Во время дождей часть пресной воды просачивается под землю, где смешивается с соленой водой. Но так как жидкости с разной плотностью между собой не смешиваются, то более тяжелая соленая вода остается внизу, образуя своеобразный водоупорный слой, поверх которого плавают линзы пресной воды. Это явление имеет большое значение для человека в тех местах, где ощущается острая нехватка питьевой воды.

А теперь 2 фильма!

1. Посмотрим видео — потрясающие наземные озера:

2. Начинаем изучать подземные водоемы: