9.2. Подземные воды

К подземным водам относится вода, находящаяся в жидком, твердом или парообразном состояниях и располагающаяся в верхней части литосферы. Газообразная вода образуется в результате испарения содержащейся в почвенном слое воды. Лед возникает при отрицательных температурах в верхней части литосферы, при этом различают сезонномерзлые и многолетнемерзлые грунты. Вода в жидком состоянии формируется в результате просачивания под действием силы тяжести (гравитации) дождевой или талой воды, реже – в результате конденсации водяного пара при выделении из подземных магматических очагов. Горные породы обладают различной водопроницаемостью. Рыхлые породы, имеющие высокую пористость, как, например, пески, гравийники или галечники обладают высокой водопроницаемостью. Слабо пористые породы, например, суглинки или глины слабо водопроницаемы или совсем водонепроницаемы. Такие породы называют водоупорными. Водоупорными являются также мерзлые породы, поровое пространство которых заполнено льдом. Просачивающаяся вниз вода собирается на водоупорном слое, заполняя поровое пространство вышележащего водопроницаемого пласта и образуя, таким образом, водоносный горизонт. Слои водопроницаемых и водоупорных пород часто чередуются в земной коре, формируя несколько водоносных горизонтов. Водоносные горизонты могут быть напорные, в которых вода находится под давлением, например, вышележащих пластов горных пород, и безнапорные, где вода не испытывает давления. В зависимости от глубины залегания выделяют почвенные, грунтовые и межпластовые воды.

Почвенные воды, как правило, не заполняют все поровое пространство почвы. Грунтовыми водами называют воды, образующие безнапорный водоносный горизонт на первом от поверхности водоупорном слое. Верхняя граница такого водоносного горизонта называется зеркалом грунтовых вод. Грунтовые воды питаются просочившимися сверху водами атмосферных осадков или талыми водами. Поэтому глубина зеркала грунтовых вод не является постоянным, а испытывает сезонные колебания. Весной, в частности, при таянии снега или во время дождей уровень его высокий, а в засушливое время года – низкий. Обычно это хорошо заметно по уровням воды в колодцах. Кроме этого глубина зеркала грунтовых вод зависит от климатических условий. В пустынных областях оно залегает намного глубже по сравнению с областями, где влажный климат. В пониженных местах (оврагах, речных долинах, руслах рек) грунтовые воды вскрываются, образуя источники или родники. Благодаря им реки не пересыхают в засушливое время, а также текут и зимой.

Межпластовыми водами являются воды, образующие все водоносные горизонты, которые залегают ниже грунтовых вод, т.е. находятся между двумя водоупорными слоями. Обычно водоносные горизонты с межпластовыми водами являются напорными. Если пробурить скважину до такого горизонта, то уровень воды в ней будет выше, чем верхняя его граница. В случае, когда вода поднимется по скважине и начнет самоизливаться или фонтанировать на поверхность, то такая вода будет называться артезианской.

Подземные воды чаще всего пресные, но могут содержать и большое количество солей и газов, т.е. быть минерализованными. Такие воды называются минеральными, отдельные из которых обладают целебными свойствами. В зависимости от температуры подземные воды могут быть холодными (до 20°С), теплыми (20-37°С) и горячими или термальными (свыше 37°С). Термальные и минеральные воды приурочены, в основном, к тектонически активным (подвижным) областям планеты. В областях современного вулканизма часто встречаются специфические источники, которые называются гейзеры. Они периодически выбрасывают горячую пароводяную смесь в виде фонтанов на несколько десятков метров в высоту. Гейзеры известны в США, России (Долина гейзеров на Камчатке), Исландии, Новой Зеландии. Термальные (геотермальные) воды широко используются для обогрева жилья и теплиц. В Венгрии термальными водами обогревают теплицы общей площадью около 1 млн. м², на Камчатке целый поселок Эссо, где зимой температура достигает -40°С, обогревается термальными водами, в суровой Исландии термальные воды используются для обогрева жилищ и теплиц. Высокотемпературные термальные воды (пароводяные смеси) используют для выработки электроэнергии. Геотермальные электростанции работают в Италии, США, Новой Зеландии, Японии. В России, на Камчатке построены две такие электростанции.

Вопросы для самоконтроля.

1. Что относится к подземным водам?

2. Какие горные породы являются водоупорными, а какие водоносными?

3. Что значит напорные и безнапорные водоносные горизонты?

4. Какие воды выделяют в зависимости от глубины залегания?

5. Что называется грунтовыми водами?

6. Что такое «зеркало грунтовых вод»? От чего зависит уровень грунтовых вод?

7. Что называется межпластовыми водами?

8. Что такое артезианская вода?

9. Чем отличается артезианский источник от родника?

10. Что такое минеральная подземная вода?

11. Как делятся подземные воды в зависимости от температуры? К какой из этих групп относятся термальные воды?

12. Как используются термальные воды?

13. Что такое гейзеры?