Гидрогеология


 Общие закономерности распределения воды в литосфере

Вода в твердой фазе в земной коре широко распространена в районах криолитозоны (многолетней мерзлоты), характеризующейся отрица­тельными среднегодовыми температурами.

Жидкая вода наиболее широко распространена в верхней части земной коры. Она охватывает практически весь разрез континен­тальной коры до глубины критической температуры воды; за исключением мерзлых зон и участков нефтяных и газовых ме­сторождений.

Температура кипения воды зависит от давления, с увеличением которого она резко возрастает и приближается к критической точке, равной 374° С. Так как природная вода представляет собой сложный химический раствор, ее критичес­кая точка кипения фактически несколько выше и может достигать 400 и даже 450° С. Благодаря тому, что давление в земной коре возрастает значительно быстрее, чем соответствующая температура кипения воды, последняя может находиться в жидком состоянии до критической точки, т.е. до 374-450° С.

Американский ученый Ф. Г. Смит, например, считает, что жидкая вода в земной коре может находиться до глубины 30 км. Ниже распространен пар, находящийся под большим давлением и образующий новое надкритическое состояние воды — водный флюид, свойства которого до сих пор изучены недостаточно.

В магме вода находится в растворенном и диссоциированном со­стоянии. По современным воззрениям, магма содержит 5-7% воды, из которых большая часть диссоциирована не только на ионы Н+ и ОН-, но также образует О2-, являющийся индикатором щелочности расплава. При остывании магмы большая часть воды выделяется в виде пара и по зонам разломов поднимается к поверхности.

С глубиной изменяются не только фазовое состояние и струк­тура воды, но и ее количество. При погружении пород на большую глубину подземные воды испытывает все большую тенденцию к восходящему движению. При этом с глубиной роль связанных вод в общем объеме гидросферы увеличивается, а общее количество воды уменьшается.

В пределах изученной части зем­ной коры с точки зрения распределения подземных вод выделяют два этажа:

1) нижний этаж, представляющий собой основание платформ и сложенный плотными метаморфическими породами, гнейсами, гранитами, метаморфическими сланцами, практически яв­ляется водоупором. Подземные воды в породах этого типа развиты в ограниченном количестве по зонам тектонических нарушений и в коре выветривания.

2) верхний этаж, представляющий собой чехол платформ и складчатые сооружения. Для него характерно наличие крупных скоплений подземных вод в виде бассейнов различного типа, глав­ным образом в породах осадочного происхождения, реже в пори­стых эффузивах. Именно эти бассейны подземных вод представля­ют наибольший практический интерес.

Верхняя граница распространения подземных вод, как правило, не совпадает с дневной поверхностью, а находится несколько ниже последней, поэтому по характеру распределения подземных вод выделяют обычно зону аэрации и зону насыщения.

Граница между зоной насыщения и зоной аэрации определяется положением местного базиса эрозии.

Наибольший практический интерес представляет зона насыщения, однако последняя получает питание через зону аэрации, которая особенно активно осваивается человеком. Именно через зону аэра­ции техногенные загрязнения поступают в водоносные горизонты. Засоление земель происходит также в зоне аэрации. Вырубка лесов, осушение заболоченных территорий, разработка полезных ископае­мых, создание водохранилищ — все это изменяет характер зоны аэрации, ее строение и свойства. В этом смысле познание процессов и роли зоны аэрации особенно актуальны в наше время — время глобальных экологических проблем.