Фото.2.8. Первый артезианский источник в провинции Артуа (Франция)

Выходы пресных (до 1 ⁰/₀₀) и минерализованных (до 50 ⁰/₀₀) глубинных вод на поверхность называются холодными (20С), теплыми (20-37С) и термальными (выше 37С) источниками и ключами. На суше в областях современного вулканизма (Исландия, Камчатка, Н.Зеландия, Япония) такие выходы называются гейзеры - периодически фонтанирующие источники. Самый высокий гейзер (430 м) был обнаружен в начале ХХ в. в Новой Зеландии на земле Уаймангу, но вскоре (после землетрясения) он иссяк. Сегодня, самый мощный из более 3000 гейзеров Йеллоустонского парка на западе Северной Америки, названный Олд Фейтфул, каждые 65 мин. выбрасывает воду на высоту 45 м.

Причина периодичности фонтанирования гейзера состоит в следующем. В нижней части его трубообразного канала, глубоко в недрах Земли, вода нагревается до точки кипения, но из-за большого давления (веса столба воды) сразу вся не закипает. Так длится до тех пор (период «молчащего» гейзера), пока пузырьки воздуха, образующиеся перед кипением в локальных участках канала, не вытолкнут из него часть воды.. После этого давление в нижней части гейзера понижается и он мгновенно бурно весь закипает с характерным выплеском на поверхность.

Источники артезианских вод могут располагаться и на дне океана, если разность уровней между областью их питания (на суше) и областью разгрузки (под морским дном) достаточно велика. В этом случае напор пресной воды в таких сообщающихся сосудах преодолевает давление столба морской воды в месте выхода источника и пресный фонтан начинает бить из морского дна. В соленой морской воде образуется пресный оазис.

Такое явление было описано еще немецким естествоиспытателем географом Александром Гумбольдтом (1769-1859) в тридцатитомном труде «Путешествие в равноденственные области Нового Света» (1807-1834). У берегов о. Куба ученый наблюдал в море пресные источники по скоплению морских коров (ламантинов), избегающих вод с высокой соленостью (фото.2.9).

Фото.2.9. Ламантины помогли а. Гумбольдту обнаружить в океане «колодцы» с пресной водой – выходы артезианских вод.

В январе 1857 г. в Мексиканском заливе между южными берегами п-ва Флорида и о. Ки-Уэст в результате прорыва со дна моря пресной воды возникла мощная подводная река шириной около 50 км (!). На морской поверхности она оставляла ужасный «мертвый след» из всплывших тел погибших обитателей соленых вод.

В Юкатанском проливе, соединяющем Мексиканский залив с Карибским морем, у берегов п-ова Юкатан со дна моря также бьют пресные ключи. Из таких холодных подводных «колодцев» местные жители с лодок ведрами черпают воду, а стенки этих уникальных жидких сооружений образует теплая соленая морская вода.

2.5. Природа солености морских вод

История формирования солевого состава вод Мирового океана содержит множество интересных страниц. Наиболее простым и понятным объяснением этого явления казалось предположение о том, что соль в море приносят реки. Однако более детальные исследования опровергают эту гипотезу.

Дело в том, что в отличие от морской, речная вода содержит в основном карбонаты (60,1%), соединения азота, фосфора, кремния и органическое вещество (24,8%), выщелачиваемые потоком из горных пород и почвы. Главным катионом здесь является кальций, а анионами - бикарбонаты и карбонаты. За год в океан с речным стоком поступает до 558 млн.т кальция и 961 млн.т. анионов. Преобладающих же в морской воде хлоридов натрия и магния в речных водах очень мало. Поэтому рассматривать реки как источники запаса основных солей в Мировом океане нельзя - уж больно долго им пришлось бы трудиться для этой цели.

Значительно более убедительным выглядит предположение о том, что солевой состав океана сформировался в процессе возникновения нашей планеты много миллиардов лет назад. По одной из современных гипотез возникновения и эволюции Земли наша планета образовалась из твердого холодного космического вещества, которое разогревалось под влиянием сжатия и "бомбардировок" другими космическими телами. Это привело к дифференциации (перераспределению) вещества планеты на оболочки. Легкоплавкие вещества - базальтовая магма и пары воды, составлявшие основу растворенных в ней газов, оказались на поверхности. Далее, по мере охлаждения, пары воды и другие газы: аммиак, метан, окись и двуокись углерода - угарный, углекислый газ конденсировались, образуя кислый раствор, содержащий ионы хлора, серы, углерода и множества других элементов. Одновременно с постепенным растворением горных пород этот раствор нейтрализовался и обогащался ионами натрия, магния, кальция, калия, стронция. Получается, что уже на заре образования гидросферы праокеан был соленым и содержал почти все элементы современного солевого состава.

В соответствии со второй, не менее популярной, гипотезой горячего начала Земли, наша планета подобно другим планетам солнечной системы сформировалась из газообразного облака в процессе гравитационного сжатия. При этом выделялись раскаленные планетные газовые образования, которые затем дифференцировано конденсировались в порядке понижения температуры конденсации отдельных химических соединений: сначала соединений железа и никеля с кремнием и магнием, затем сульфитов и силикатов, в последнюю очередь конденсировалась вода.

Описанные события начались задолго до возникновения жизни на Земле в так называемую катархейскую эру (от 4,6-4,5 до 3,6-3,4 млрд. лет назад). В конце этого периода объем вод праокеана составлял 20% от современного. Кислород, оксиды серы, азота, углерода в нем отсутствовали. Вместо них воды океана были насыщены сероводородом, аммиаком, метаном. В последующие архейскую и протерозойскую эры (от 3,6-3,4 до 0,58-0,56 млрд. лет назад) на нашей планете стала зарождаться и развиваться жизнь. Объем океанских вод к тому времени возрос до 70% от современного, восстановительные условия сменились окислительными - появились оксиды серы, углерода и азота.

На протяжении «эры явной жизни», фанерозоя (57015 млн. лет назад - до наших дней), в солевом составе океанических вод произошли наиболее значительные изменения. В нижнем палеозое (585-340 млн. лет назад), на нашей планете началось бурное развитие растений и в океане, и на суше, определившее резкое повышение почти до современного уровня содержания кислорода, сульфатов, карбонатов, а также натрия, магния, кальция, калия и других элементов. Последние 250 млн. лет соотношение между основными компонентами солевого состава морских вод практически не изменялось. Таким образом, солевой состав вод Мирового океана можно рассматривать как историческую память формирования нашей планеты.