ЛЕКЦИЯ 3. ВОДЫ СУШИ — Часть Б.4
Подземные воды
Подземные воды — воды, находящиеся в толщах горных пород верхней части земной коры в жидком, твёрдом и парообразном состоянии. По данным В.И. Вернандского, подземные воды могут существовать до глубины 60 км в связи с тем, что молекулы воды даже при температуре 2000 °С диссоциированы всего на 2%. Приблизительные подсчёты запасов пресной воды в недрах Земли до глубины 16 километров дают величину 400 миллионов кубических километров, т.е. около 1/3 вод Мирового океана.
В зависимости от характера пустот водовмещающих пород они делятся на поровые — в песках, галечниках и др. обломочных породах, трещинные (жильные) — в скальных породах (гранитах, песчаниках) и карстовые (трещинно-карстовые) — в растворимых породах (известняках, доломитах, гипсах и др.). Подземные воды, перемещающиеся под влиянием силы тяжести, называются гравитационными, или свободными, в отличие от вод, связанных, удерживаемых молекулярными силами, — гигроскопических, плёночных, капиллярных и кристаллизационных. Слои горных пород, насыщенные гравитационной водой, образуют водоносные горизонты. Первый от поверхности Земли постоянно существующий безнапорный водоносный горизонт называется горизонтом грунтовых вод. Непосредственно над их поверхностью (зеркалом грунтовых вод) распространены капиллярные воды, которые могут быть и подвешенными, т. е. несообщающимися с зеркалом грунтовых вод. Всё пространство от поверхности Земли до зеркала грунтовых вод называется зоной аэрации, в которой происходит просачивание вод с поверхности. В зоне аэрации на отдельных разобщённых прослоях пород, обладающих меньшей фильтрационной способностью, в период питания грунтовых вод образуются временные скопления подземных вод — верховодка. Водоносные горизонты, залегающие ниже грунтовых вод, отделяются от них пластами водонепроницаемых (водоупорных) или слабопроницаемых пород и называются горизонтами межпластовых вод. Они обычно находятся под гидростатическим давлением — артезианские воды; реже имеют свободную поверхность и безнапорны.
Подземные воды изучает гидрогеология, которая входит в состав гидрологии поверхностных вод суши как вспомогательная дисциплина, в объеме, необходимом для установления взаимодействия поверхностных и подземных вод и влияния подземных вод на режим поверхностных вод. Подземные воды сосредоточены в 3-х вертикальных гидродинамических зонах, различающихся глубиной и степенью активности водообмена:
1. Зона активного водообмена расположена в верхней части земной коры и дренируется реками. Активность водообмена тем выше, чем больше количество рек.
2. Зона сравнительно активного водообмена располагается ниже первой зоны и простирается до отметок поверхности океана. Дренирование вод в этой зоне осуществляется крупными реками, имеющими более глубокие врезы русла. Воды этой зоны могут быть напорными.
3. Зона замедленного водообмена опускается до глубины 2 000 м, воды этой зоны дренируются реками высших порядков, а наиболее глубоко залегающие горизонты сообщаются с океаном непосредственно через его ложе.
Интенсивность водообмена подземных вод определяет степень их минерализации. В 1 и 2 зонах и в верхних горизонтах 3 зоны воды обычно пресные или слабоминерализованные, а ниже, где воды обычно застойные — соленые и рассолы.
