7.8. Підземні води

Уся вода, що залягає нижче земної поверхні, дна водойм та водотоків, називається підземною. Вона проникає в земну кору на глиби­ну 12—14 км. Вода заповнює тріщини та пори у шарах гірських порід, а також є складовою частиною значної маси гірських порід і мінералів. Глибинна магма теж містить певну кількість води.

За походженням підземні води поділяють на інфільтраційні, седиментаційні, конденсаційні і магматичні.

Інфільтраційні води утворюються при інфільтрації (просочуванні) в ґрунт атмосферних опадів та інших поверхневих вод. Вони особ­ливо поширені у верхніх горизонтах земної кори, де відбувається інтенсивний водообмін. До цього типу належать прісні підземні води, що використовуються для водопостачання.

Седиментаційні води утворюються в процесі осідання відкладів на дні водойм. Так, вологість морського мулу в придонних шарах досягає 80 %. Проте цей процес дуже повільний, до того ж при ущіль­ненні морських відкладів вони втрачають значну кількість води.

Конденсаційні води утворюються при конденсації водяних парів у ґрунтах. Хоча вони мають обмежене значення, в окремих випад­ках, як наприклад, в пустелях, конденсаційним водам належить основна роль в поповненні підземних вод.

Магматичні води виділяються з остигаючих лав магми. Вперше їх охарактеризував у 1902 р. Е. Зюсс. Він назвав їх ювенільними (лат. juuenitis — юний). Питання про джерела магматичних вод є дискусійним. Вважають, що при русі магми до поверхні вона може поглинати води різного генезису.

Вода зустрічається в земній корі в твердому, рідкому і газоподіб­ному станах. У вигляді льоду вона знаходиться в поверхневих ша­рах тільки тих районів планети, де середньорічні температури нижчі О °С. В основному вода знаходиться в надрах Землі в рідкому та газоподібному станах. Розрізняють декілька видів води в ґрунтах і гірських породах.

Кристалізаційна вода входить до складу кристалічних решіток мінералів. Прикладами можуть бути гіпс, лімоніт, мірабіліт.

Гігроскопічна вода охоплює дуже тонкою плівкою поверхню зе­рен мінералів, гірських порід, структурних агрегатів ґрунту. Утво­рюється шляхом осідання водяних парів з повітря і випаровується тільки при їх сильному нагріванні.

Плівкова вода утворює на поверхні зерен мінералів і продуктах вивітрювання гірських порід більш товстий шар, вода в ньому може переміщуватись під впливом молекулярних сил.

Капілярна вода займає тонкі пори розміром до 1 мм. Утримуєть­ся в них силами поверхневого натягу, в цілому є малорухомою. Найбільш поширена в глинах, суглинках і супісках.

Гравітаційна вода заповнює великі пори розміром більше 1 мм. Вона здатна переміщатися від вищезалягаючих горизонтів до нижчезалягаючих під впливом сили тяжіння, її ще називають вільною.

За умовами залягання підземні води поділяються на верховодку, ґрунтові, надпластові і міжпластові.

Верховодка — поверхневий шар. Відзначається малою товщи­ною (1—2 м) і значною мінливістю рівня, найкраще виражена великими лінзами над водотривкими або слабо водопроникними порода­ми. В посушливий час може зникати повністю.

Ґрунтові води заповнюють пори і пустоти в ґрунтах і гірських породах. Вони знаходяться неглибоко від поверхні і меншою мірок» залежать від кліматичних умов місцевості — температури, кількості атмосферних опадів. Ґрунтові води мають винятково важливе значення для забезпечення рослин вологою, використовуються для зрошення та в побуті.

Надпластові води відрізняються від верховодки більш значним поширенням і достатньою вираженістю в усі сезони року. Широко використовується для питних цілей.

Міжпластові води знаходяться у водоносних шарах між двома водотривкими шарами. За характером напору ці води поділяються на безнапірні і напірні. Останні називають артезіанськими (похо­дить від назви провінції у Франції Артезіа, де вони вперше були описані). Вони найчастіше приурочені до шарів, що синклінальне залягають (тобто вигнуті донизу) і тому знаходяться під постійним тиском. Якщо в цьому місці пробурити свердловину, то вода саме буде виливатися або навіть фонтанувати. Структури, що включають декілька горизонтів артезіанських вод, називають артезіанськими басейнами. Вони нерідко займають значні площі. Так, площа Мос­ковського артезіанського басейну становить 300 тис. км^г, а Дніпровсько-Донецького — 350 тис. км². Найбільшим у світі є Західносибір­ський артезіанський басейн площею 3 млн км². Великі артезіанські басейни відкриті на території Австралії і навіть на півночі найбіль­шої пустелі світу — Сахари. Артезіанські води у верхніх пластах земної кори, як правило, прісні і дуже чисті, тому вони широко вико­ристовуються для водопостачання міст і сіл та для зрошення.

Артезіанські води в деяких випадках мають високу температуру. Води, що мають температуру 37—42 X!» називають термальними, більше 42 °С — гарячими. Гарячі підземні води знаходять все більше засто­сування при опаленні житлових будинків, виробництві електроенергії. Дармове природне тепло вод уже частково використовується в Ісландії, на Камчатці. Не виключено, що і термальні води Закарпаття теж скоро розширять сферу свого практичного застосування.

З глибиною рух вод сповільнюється, вони стають все більш соло­ними і поступово перетворюються в розсоли, де концентрація солей перевищує 50 г/л. Хімічний склад підземних вод залежить від скла­ду гірських порід, з якими вони контактують. З катіонів найчастіше зустрічаються Н⁺, Na+, K\ Mg²⁺_f Ca²⁺, Fe-⁺, Fe³⁺; з аніонів — ОН', СІ', HCO^,COj~,8Oj~ . Крім того, в розчиненому стані у воді знаходяться гази: СО₂, О₂, Н₂, СН₂, Н₂ та ін. Від хімічного складу вод і температури залежить їх розчинювальна здатність. Оскільки температура вод з глибиною зростає, вони, як правило, більш насичені різними солями і речовинами.

Підземні води, які виявляють бальнеологічний вплив на організм людини, називають мінеральними. Вони поділяються на вуглекислі (такими є, наприклад, кавказькі боржомі, нарзан); сульфідні або сірко­водневі (наприклад, води Мацести); залізисті і миш'яковисті (міне­ральні води Кавказу, Закарпаття, Уралу та інші), а також бромисті і йодисті; води з великим вмістом органічних речовин (води Трускавця і Східниці); радонові води (Немирів, П'ятигорськ, Цхалтубо) та ін.

Прісні підземні води мають дуже важливе господарське значен­ня. Вони належать до тих природних ресурсів, від яких залежить життя населення земної кулі, їх використовують для водопостачан­ня населених пунктів, в сільському господарстві і промисловості. Неоціненну роль ці води відіграють в живленні різноманітного ро­слинного світу, вони незамінні як джерело пиття для всього живого на нашій планеті. Роль води в ґрунті академік Г.М. Висоцький (1962 р.) порівнював з роллю крові в живому організмі. З цим визначенням не можна не погодитися.