Что Такое >  > п > подземные воды

Что такое подземные воды

подземные воды   Большая советская энциклопедия

подземные воды - воды, находящиеся в толщах горных пород верхней части земной коры в жидком, твёрдом и парообразном состоянии. В зависимости от характера пустот водовмещающих пород П. в. делятся на поров ые -в песках, галечниках и др. обломочных породах, трещинные (жильные) - в скальных породах (гранитах, песчаниках) и карстовые (трещин-но-карстовые) - в растворимых породах (известняках, доломитах, гипсах и др.).

П. в., перемещающиеся под влиянием силы тяжести, наз. гравитационными, или свободными, в отличие от вод, связанных, удерживаемых молекулярными силами,- гигро-скопич., плёночных, капиллярных и кристаллизационных. Слои горных пород, насыщенные гравитационной водой, образуют водоносные горизонты, или пласты, объединяющиеся в водоносные комплексы. П. в. обладают различной степенью водопроницаемости и водоотдачи (способностью вытекать из водоносной породы под влиянием силы тяжести). Первый от поверхности Земли постоянно существующий безнапорный водоносный горизонт называется горизонтом грунтовых вод. Непосредственно над их поверхностью (зеркалом грунтовых вод) распространены капиллярные воды, к-рые могут быть и подвешенными, т. е. несообщающимися с зеркалом грунтовых вод. Всё пространство от поверхности Земли до зеркала грунтовых вод наз. зоной аэрации, в к-рой происходит просачивание вод с поверхности. В зоне аэрации на отдельных разобщённых прослоях пород, обладающих меньшей фильтрационной способностью, в период питания грунтовых вод образуются временные скопления П. в., наз. верховодкой. Водоносные горизонты, залегающие ниже грунтовых вод, отделяются ог них пластами водонепроницаемых (водоупорных) или слабопроницаемых пород и наз. горизонтами м е ж-пластовых вод. Они обычно находятся под гидростатич. давлением (см. Артезианские воды), реже имеют свободную поверхность и безнапорны (см. Безнапорные воды). Область питания межпластовых вод находится в местах выхода водовмещающих пород на дневную поверхность (или в местах их неглубокого залегания); питание происходит также и путём перетекания воды из других водоносных горизонтов.

П. в.- природные растворы, содержащие св. 60 химич. элементов (в наибольших количествах - К, Na, Ca, Mg, Fe, Al, Cl, S, С, Si, N, О, Н), а также микроорганизмы (окисляющие и восстанавливающие различные вещества). Как правило, П. в. насыщены газами (СО₂, О₂, N₂, С₂Н₂ и др.). По степени минерализации П. в. подразделяют (по В. И. Вернадскому) на пресные (до 1 г/л), солоноватые (от 1 до 10 г/л), солёные (от 10 до 50 г/л) и подземные рассолы (св. 50 г/л); в более поздних классификациях к подземным рассолам относят воды с минерализацией св. 36 г/л. По температурным данным (в °С) различают переохлаждённые П. в. (ниже 0), весьма холодные (от 0 до -4), холодные (от -4 до -20), тёплые (от 2 до 37), горячие (от 37 до 50), весьма горячие (от 50 до 100) н перегретые (св. 100).

По происхождению выделяется несколько типов П. в. Инфильтрационные воды образуются благодаря просачиванию с поверхности Земли дождевых, талых и речных вод. По составу они преим. гидрокарбонатно-кальциевые и магниевые. При выщелачивании гипсоносных пород формируются сульфатно-кальциевые, а при растворении соленосных - хлоридно-натриевые воды. Конденсационные П. в. образуются в результате конденсации водяных паров в порах или трещинах пород. Сед и ментац ионные воды формируются в процессе геологич. осадкообразования и обычно представляют собой изменённые захороненные воды морского происхождения - хлоридно-натриевые, хлоридно-кальциево-нат-риевые и др. К ним же относятся погребённые рассолы солеродных бассейнов, а также ультрапресные воды песчаных линз в моренных отложениях. Воды, образующиеся из магмы при её кристаллизации и при метаморфизме горных пород, называются магматогенными, или ювенильными (по терминологии Э. Зюсса).

Одним из показателей природной обстановки формирования П. в. является состав растворённых и свободно выделяющихся газов. Для верхних водоносных горизонтов с окислит, обстановкой характерно присутствие кислорода, азота для нижних частей разреза, где преобладает восстановит, среда, типичны газы биохимич. происхождения (сероводород, метан). В очагах интрузий и термометаморфизма распространены воды, насыщенные углекислым газом (углекислые воды Кавказа, Памира, Забайкалья). У кратеров вулканов встречаются кислые сульфатные воды (т. н. фумарольные термы). Во многих водонапорных системах, к-рыми являются часто крупные артезианские бассейны, выделяют три зоны, различающиеся степенью интенсивности водообмена с поверхностными водами и составом П. в. Верхние и краевые части бассейнов заняты обычно инфильтрационными пресными водами зоны активного водообмена (по Н. К. Игнатовичу), или активной циркуляции. В центр. глубоких частях бассейнов выделяется зона весьма замедленного водообмена, или застойного режима, где распространены высокоминерализованные воды. В промежуточной зоне относительно замедленного или затруднённого водообмена развиты смешанные воды различного состава.

Закономерности распространения П. в. зависят от многих геологич. и физико-географич. факторов. В пределах платформ и краевых прогибов развиты артезианские бассейны и склоны (на терр. СССР, напр., Западно-Сибирский артезианский бассейн, Московский артезианский бассейн, Прибалтийский артезианский бассейн). На платформах встречаются большие по площади участки с высокоподнятым докембрийским кри-сталлич. фундаментом, характеризующиеся развитием трещинных вод (Украинский кристаллич. массив, Анабарский массив и др.), в горно-складчатых областях - П. в. трещинного типа.

Своеобразные гидрогеологич. условия, определяющие характер циркуляции и состав П. в., создаются в областях развития многолетнемёрзлых горных пород, где формируются надмерзлотные, межмерзлотные и подмерзлотные воды.

П. в.- часть водных ресурсов Земли; общие запасы П. в. суши составляют св. 60 млн. км³. П. в. рассматриваются как полезное ископаемое. В отличие от других видов полезных ископаемых, запасы П. в. возобновимы в процессе эксплуатации. Участки водоносных горизонтов или их комплексов, в пределах к-рых имеются условия для отбора П. в. определённого состава, отвечающего установленным кондициям, в кол-ве, достаточном для экономически целесообразного их использования, наз. месторождениями П. в. По характеру использования П. в. подразделяются в СССР на: хозяйственно-питьевые, технические, про-м ы ш л е н н ы е, минеральные воды и термальные воды. К П. в. хозяйственно-питьевого типа относят пресные воды, отвечающие кондициям (с определёнными вкусовыми качествами, не содержащие вредных для здоровья человека веществ и микроорганизмов). Промышленные воды с повышенным содержанием отдельных химич. элементов (I, Вг, В, Li и др.) представляют интерес для различных отраслей промышленности. П. в., содержащие специфич. компоненты (газы, микрокомпоненты), используются в лечебных целях и в качестве столовых напитков.

В нек-рых случаях П. в. вызывают заболачивание и подтопление территорий, оползни, осадку грунтов под инженерными сооружениями, затрудняют проведение горных выработок, ведение горных работ в шахтах и на карьерах. Для уменьшения притока П. в. в район пром. объектов применяются дренаж, водоотлив, осушение месторождений.

Многие качеств, и количеств, показатели параметров П. в. (уровня, напора, расходов, химич. и газового составов, темп-ры и др.) подвергаются кратковременным, сезонным, многолетним и вековым изменениям, к-рые определяют режим подземных вод. Последний отражает процесс формирования П. в. во времени и в пределах определённого пространства под влиянием различных естеств. режимообразующих факторов: климатич., гидрологич., геологич., ги дрогеологич. и факторов, создаваемых в результате деятельности человека. Наибольшие колебания элементов режима наблюдаются в неглубоко залегающих П. в.

В СССР имеется св. 100 ги дрогеологич. станций, включающих более чем 25 000 наблюдат. пунктов, к-рые являются источниками информации о режиме П. в. Изучение режима производится для составления его прогноза при проектировании строительства; разработки мероприятий по предупреждению и ликвидации засоления и заболачивания; составления прогноза водно-солевого режима на орошаемых массивах, для оценки и прогноза водопритоков в горные выработки шахт, карьеров и рудников и др.

В СССР ежегодно выпускаются прогнозы режима П. в. предвесеннего минимального, максимального и осеннего положения уровня вод зоны интенсивного водообмена. Прогнозы выпускаются в виде карт, на к-рых показываются изменения уровня П. в.

Исследованием П. в. занимается гидрогеология.

Лит.: Вернадский В. И., История минералов земной коры, т. 2- История природных вод, ч. 1, в. 1 - 3, Л., 1933 - 1936; Саваренский Ф. П., Гидрогеология, 2 изд., М.- Л., 1935; Овчинников А. М., Общая гидрогеология, 2 изд., М., 1954; Каменский Г. Н., Толстихина М. М., Толст и хин Н. И., Гидрогеология СССР, М., 1959; Ланге О. К., Подземные воды СССР, ч. 1 - 2, М., 1959 -1963; его же, Гидрогеология, М., 1969; Коноплянцев А. А., Ковалевский В. С., Семенове. М., Естественный режим подземных вод и его закономерности, М., 1963; Гидрогеология СССР, т. 1-, М., 1966; Швецов П. Ф., Коноплянцев А. А., Швец В. М., Современное содержание, основные направления и организационные формы развития гидрогеологии в СССР, "Изв. АН СССР. Сер. геологическая", 1973, №2; Коноплянцев А. А., Семенов С. М., Прогноз и картирование режима грунтовых вод, М., 1974.

А. А. Коноплянцев.