Как образуются подземные реки

Процесс происхождения подземных вод — какие теории существуют?

Подземные воды находятся в глубине горных пород и занимают 2% от общего объёма воды планеты. Только 20% от поступающей на землю влаги превращается в подземные потоки.

Их образование происходит постоянно благодаря инфильтрации влаги. В зависимости от условий, вода может перейти в твердое или газообразное состояние.

От того, как образовались воды, зависит их насыщенность минеральными веществами и пригодность к использованию.

Что способствует возникновению?

Грунтовые воды образуются благодаря способности земли пропускать влагу.

Они попадают в почву посредством:

  • дождя;
  • снега;
  • тающих льдов;
  • конденсации водяного пара.

Какие условия необходимы для появления и распространения?

Образование, распространение и объем водоносного слоя зависят от свойства горных пород, где они залегают: от пористости. Чем больше трещин в земле, тем глубже может проникнуть влага, дальше распространиться. Рыхлая почва этому способствует.

Некоторые горные породы водопроницаемы, в них много пор, другие – нет. Атмосферные осадки проходят сквозь водопроницаемые слои до водоупорных и образуют подземные воды. Направление течения зависит от наклона поверхности.

Водопроницаемые породы Водоупорные породы
Песок Глина
Галька Твердые слои без трещин
Гравий
Известняк
Песчаник
Сланец

От чего зависит количество?

Не все воды, что расположены под землей, являются грунтовыми. К ним относятся только те, что не высыхают и текут постоянным потоком.

Однако их объём и полноводность зависят от нескольких факторов:

  • Осадки – чем больше дождя и снега, тем полноводнее поток. Мелкий и долгий грибной дождь запасает больше влаги, нежели мимолетный ливень.
  • Местность – течение зависит от наклона поверхности, поэтому по склонам атмосферные осадки стекают в реки и озера.

Равнины и впадины накапливают больше воды, так как она здесь задерживается и впитывается в землю.

  • Растительный покров – в лесах грунтовые воды более полноводны, так как корни деревьев и кустарников задерживают влагу, способствуют её проникновению в нижние слои.
  • Какие существуют теории происхождения?

    Первые две теории происхождения грунтовых вод (инфильтрация и конденсация) – основные способы образования водоносных слоев. Они ещё называются вандозными водами (от лат. слова «двигаться»).

    Инфильтрационная

    Влага из водоёмов и осадки просачиваются в грунт, накапливаются и насыщают пористые породы. Так во время дождей колодезная вода прибывает и изменяет химический состав. Это одна из наиболее распространённых причин образования подземных потоков.

    Конденсационная

    Ученые, продвигавшие эту теорию, объяснили, как появляются подземные воды в засушливых местностях:

    Теория О. Фольгера

    Теплый воздух, содержащий водяной пар, отдает холодным слоям земли часть влаги путем конденсации.

    Такую теорию ученый выдвинул в 1877 году и сразу отринул другие возможности формирования подземных источников.

    С этой конденсационной версией не согласились многие ученые, она противоречила законам о скорости воздухообмена.

    Слишком уж быстро по теории Фольгера происходит этот процесс.

    Теория А. Ф. Лебедева

    Российский ученый обнаружил равновесие в водном режиме литосферы и воздуха. Водяной пар содержится в воздухе, который заполняет трещины в горных породах. Основное положение его теории гласит, что пар перемещается в пространстве от более к менее упругим местам.

    Летом упругость водяного пара в атмосфере превышает его упругость в слоях земли, поэтому пар постоянно проникает в почву до отметки с устоявшейся температурой. Это от одного до нескольких десятков метров глубины.

    В почве с низкой температурой пар сгущается и конденсируется, переходит в жидкое состояние, как роса по утрам. Таким образом, даже в пустынях на глубине нескольких метров текут подземные воды.

    В отличие от Фольгера, Лебедев не отрицал другие теории формирования грунтовых вод вроде инфильтрации.

    Седиментогенная

    Иначе такие воды называют погребенными или реликтовыми, от слова «остаточный».

    Из осадочных пород формируются соленые потоки с высоким содержанием минералов. Они лежат на глубине в несколько километров и защищены водоупорными слоями грунта.

    Такие породы возникли из-за большого количества осадочных слоев в океанах, в которых сохранились примеси морских вод. В течение времени они изменились в химическом составе из-за высокой температуры и давления.

    Магмогенная, «ювенильная»

    В районах, где замечена сейсмическая активность, образуются «девственные» воды. Их температура высока, а химический набор элементов отличается от других. В магмогенных протоках много солей и летучих компонентов.

    В начале 20 века ученый Э. Зюсс разработал ювенильную теорию образования водяного пара из газообразных веществ, которые выделяются при остывании магмы вулкана. Температура воздуха ниже температуры почвы, поэтому пар путем конденсации превращается в воду и формирует водоносный слой.

    Искусственная

    Человек может создать водоносный слой при помощи строительства гидротехнических сооружений. Например, оросительных каналов: в песчаных почвах вода идёт не только на полив растений, но и на испарение и фильтрацию в грунт.

    Метаморфогенная

    «Возрожденные» воды образуются из минеральных пород.

    Давление и температура способствует процессу дегидратации – вода отщепляется от хим. соединений, в которых она изначально присутствовала.

    Занимает такой процесс долгое время, а получившиеся метаморфогенные потоки почти сразу смешиваются с другими типами.

    Как именно образуются грунтовые?

    В зависимости от уровня залегания, грунтовые воды образуются по-разному и могут использоваться в различных целях:

    1. Верховодка. Непостоянные грунтовые воды, расположенные в 20 м от поверхности. При обильных дождях верховодка становится полноводнее, при засухе может совсем исчезнуть. Из-за этой ненадежности её редко используют как источник водоснабжения. В составе мало минералов, но присутствуют примеси соли и загрязнения.
    2. Над верхним горизонтом водоупорных слоев. Объем этих вод относительно стабилен, его изменяет деятельность человека, осадки, рельеф местности, температура и мелкие факторы. Потоки проходят на расстоянии в 40-50 м от поверхности.
    3. Артезианские или напорные воды залегают между водоупорными слоями на глубине больше 100 м. У артезианских вод отличается питание и выход на поверхность, поэтому действует гидростатическое давление.

    Как знание о происхождении влияет на хоз. деятельность человека?

    Подземные воды считаются полезным ископаемым, их используют для лечебных, питьевых, теплоэнергетических, промышленных целей.

    Знания о схеме образования помогут рациональнее подходить к процессу их добыче, минимизировать затраты.

    Например, для строительства колодца или скважины нужно понимать различие верховодки и вод над верхним горизонтом.

    Заключение

    Запас подземных вод точно не известен, но чаще встречается цифра в 60 млн. км 3 . Их можно использовать в хозяйственной деятельности, но для этого нужно знать о происхождении, различии между их типами. То, как образовались воды, влияет на их химический состав и качество.

    Источник

    Подземные реки и озера

    Подземная гидрографическая сеть, так же как на поверхности Земли, представлена подземными реками и озерами. По дну многих пещер текут подземные реки, формируя иногда своеобразные долины, на склонах которых прослеживаются террасы.

    Это обычно небольшие потоки, лишь иногда достигающие значительных размеров. Наиболее крупные подземные реки отмечаются в пещерах Красная (Крым), Абрскила (Кавказ) и Шемахинская(Урал).

    Подземные реки

    Подземные реки образуются в результате поглощения карстовыми формами и трещиноватыми породами поверхностных вод. Эти воды, собираясь в подземных каналах, формируют иногда стремительные потоки.

    Карстовые массивы, засушливые на поверхности, обычно на глубине содержат значительные запасы высоких по качеству вод, которыми питаются иногда крупные реки. Так, безводное Ай-Петринское плато является областью питания крупнейших рек Крымского полуострова – Бельбека и Черной.

    Среди подземных карстовых рек Советского Союза наиболее детально исследована река Краснопещерная, протекающая по дну Красной пещеры. Летом и зимой расход ее составляет 0,01 м 3 /сек, а весной во время таяния снега – 6 м 3 /сек. На многих подземных реках отмечаются водопады, достигающие иногда высоты 3–6 м и более.

    Из пещеры Абрскила вытекает речка Ачхитизго, средний расход которой составляет 0,25 м 3 /сек (в 2,5 раза больше Краснопещерной реки). Химический состав подземных рек преимущественно гидрокарбонатно-кальциевый и сульфатно-кальциевый.

    Подземные озера

    Большой интерес представляют подземные озера. По происхождению выделяется несколько типов подземных озер, которые связаны с определенными стадиями развития пещер.

    На ранних стадиях формирования пещеры образуются эворзионные, коррозионные и плотинные проточные озера. Последние создаются обвалами кровли, аккумуляцией на отдельных участках песчано-глинистых отложений и карбоната кальция, образующих запруды.

    На более поздних стадиях развития пещеры отмечаются подземно-проточные и непроточные котловинно-аккумулятивные озера.

    Котловинно-аккумулятивные озера образуются за счет скопления инфильтрационной воды в углублениях, выполненных глинистым материалом. Они не связаны с подземным потоком и друг с другом и могут находиться на различных гипсометрических уровнях.

    Подавляющее число подземных озер имеет небольшие размеры. К наиболее крупным относится озеро Большое Кунгурской пещеры, площадь которого 1300 м 2 . Площадь озера Анатолия в гроте Абхазия Анакопийской пещеры в 1961 г. превышала 1000 м 2 .

    Уровень воды в подземных озерах подвержен сезонным колебаниям и нередко связан с уровнем (особенно на равнинах) близлежащей реки. В отдельных случаях амплитуда колебания достигает больших значений (17– 35 м в Анакопийской пещере).

    Изменение уровня озер определяет не только величину площади озера, но и их количество. Так, в Озерном гроте Кунгурской ледяной пещеры в зависимости от уровня воды образуется либо одно озеро, либо 12. Температура воды в подземных озерах определяется характером местного климата и особенностями морфологического строения пещеры. Во многих озерах температура воды в течение всего года почти постоянная: изменяется лишь в пределах десятых долей градуса.

    Подземные озера на территории бывшего Советского Союза по химическому составу воды подразделяются на две основные группы: гидрокарбонатно-кальциевые (с минерализацией до 550 мг/л), приуроченные к известняковым пещерам, и сульфатно-кальциевые (с минерализацией до 1250 мг/л и больше), развитые в гипсовых полостях.

    Особую группу составляют подземные минеральные озера, питающиеся водами, поступающими снизу. К таким озерам относится, например, озеро Коу в Бахарденской пещере (Средняя Азия). Длина его 72 м, ширина 30 м, а глубина 12 м.

    Вода сульфатно-натриево-хлоридно-кальциевого состава с запахом сероводорода. Наличие сероводорода в воде озера определяется, очевидно, биохимическими процессами восстановления сульфатов в анаэробных условиях, протекающих под влиянием сульфатредуцирующих микроорганизмов.

    Минерализация воды 2858 мг/л. Уровень воды озера зимой снижается, а летом повышается. Однако годовая амплитуда колебания не превышает 10–15 см. Температура воды в озере 34° (зимой) и 37° (летом).

    Почвенный покров в пещерах отсутствует. Лишь в привходовых частях некоторых пещер, развитых в известняках и доломитах, отмечены небольшие участки перегнойно-карбонатных почв.

    Подземные реки и озера довольно интересны и красивы. Обязательно хоть раз в жизни стоит увидеть эту красоту!

    Источник

    Подземные воды: что это такое и как они образуются, причины образования, структура жидкости, особенности

    Переоценить значение водных источников под землей невозможно. Они необходимы человечеству практически как воздух. Но это не значит, что каждый житель нашей планеты достаточно хорошо осведомлен о подземных водах, знает, что это такое, может дать определение и классифицировать их на подвиды. Поэтому это сделаем мы в нашей статье.

    Понятие термина

    Это водный раствор, который находится в верхней части земной коры. По своему агрегатному состоянию это может быть жидкость, лед или пар, переход из одной формы в другую – естественный процесс, происходящий в более глубоких грунтовых слоях. Наука, которая это изучает, называется гидрогеология. Наиболее часто мы встречаемся с большими потоками, которые влияют на течение рек, их полноту, а также с ключами и источниками – небольшими струями влаги. Но не все они выходят на поверхность, намного чаще они остаются в грунте. В таком случае люди давно научились выкапывать в водоносном почвенном слое углубление, чтобы получать ресурс. Таким образом работают колодцы, скважины и другие точки водозабора.

    Химический состав и особенности подземных вод

    Неверно считать, что для всех проб, взятых в любом водоеме или в грунте, будет правильна единая формула – Н2О. Конечно, на молекулярном уровне именно соединение молекул кислорода и водорода дают знакомую нам всем жидкость. Но на практике, количество примесей и загрязнений может варьироваться в зависимости от состава горных пород. В среднем такой водный раствор содержит около 60 микроэлементов плюс микроорганизмы. Одни из них полезны для организма, от других нужно избавляться перед употреблением, производить фильтрацию. По тому, как много минеральных веществ содержится, ресурс делят на уровни минерализации:

    • пресные;
    • слабоминерализованные;
    • минерализованные.

    Как правило, чем глубже пролегает источник, тем более он насыщен солями и иными веществами. Поэтому часто на поверхности можно встретить питьевой ключ, который в недрах земли намного солонее.

    Интересен химический состав минеральных вод, их также называют лечебными или целебными. В них содержится большая концентрация минералов, полезных для организма. Так различают бюветы углекислые, как Боржоми или в Кисловодске (наиболее популярные), а также радоновые, азотные, сероводородные. Их принимают не только в качестве напитка, но и для обертываний, гидротерапии.

    Каково значение подземных вод для человека

    Переоценить его практически невозможно. Что еще больше вызывает недоумение – почему человечество так небрежно относится к источнику жизни на Земле, загрязняет реки и озера, отравляет грунт различными химикатами, неразлагающимся мусором. В зависимости от того, к какой категории относится водный ресурс, он имеет такое значение:

    • Питьевое и промышленное. Все скважины, которые мы используем при гидродобычи, питают грунтовые ископаемые. Поэтому вода необходима просто для жизни, а также для развития сельского хозяйства (орошение полей, наполнение поилок для скота), производственных мощностей.
    • Бальнеологическое, то есть оздоровительное. К этой категории относятся минерализованные и термальные источники, которые применяются в санаториях и на других курортах.
    • Энергетическое. За это отвечают высокотермальные ключи.

    Таким образом, большинство сфер нашей жизни так или иначе связано с этим водным ресурсом, даже (или особенно?) если вы проживаете в городе и не задумываетесь, откуда появляется холодное водоснабжение.

    Как называются подземные воды по видам

    Классификация, которую мы приведем ниже, зависит от глубины залегания ресурса. Кроме того, используют разделение на три класса, их называют горизонтами:

    • Верхний. Гидродобыча проходит в пласте от 25 до 350 метров. Обычно это пресноводные ключи, которые идут на бытовые и промышленные нужды.
    • Средний. По глубине это 60-600 м, но по качеству – высокое содержание минеральных примесей, солей.
    • Нижний. Самый глубокий горизонт – от 400 до 3 тысяч метров. Обычно уровень минералов здесь зашкаливает.

    Еще одна интересная классификация затрагивает в основном глубинные слои. Там жидкость может быть молодой, только что созданной, или реликтовой. Вторая не значит, что она испорченная. Содержащиеся в ней вещества могут ее отлично законсервировать.

    А теперь переходим к видам вод, в зависимости от глубины залегания.

    Почвенные

    Это влага, которая находится в верхнем слое почвы. Ее также называют верховодка. Она буквально питает грунт. Ее частицы пребывают в подвешенном состоянии, то есть они не имеют твердую опору, поэтому у них нет течений. Особенно большое количество такой жидкости скапливается при весеннем таянии снега. Она является самой полезной, чистой, необходимой для сельскохозяйственных культур и для лесных растений.

    Грунтовые

    Они тоже находятся в верхнем слое земной коры, но на небольшом углублении. Они пополняются не источниками изнутри, а дождевыми осадками. Если их выпало избыточное количество, то местность часто подтапливается, что можно обнаружить по повышенной влажности в погребах. Если они выходят на поверхность, то мы говорим о том, что бьет ключ, течет ручей. Обычно они пригодны для питья. При избыточном количестве потоки скапливаются в одном месте, где они образуют водоем – болото или озеро, пруд естественного происхождения.

    Источник

    Читайте также:  Бурными реками искали всюду маяки miyagi на русском
    Поделиться с друзьями
    Байкал24