Загальне землезнавство - Олійник Я.Б. - 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. Б. Зюсс. Він назвав їх ювенільними (лат. juvenilis — юний). Питання про джерела магматичних вод е 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 0 °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 вище залягаючих 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 мірою 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 синклінально залягають (тобто вигнуті донизу) і тому знаходяться під постійним тиском. Якщо в цьому місці пробурити свердловину, то вода сама 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. км², 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 °С, 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⁺, К⁺, Mg²⁺, Са²⁺, Fe²⁺, Fe³⁺; з аніонів — ОН^-, , ,,. 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.