Подземные воды

Подземные воды – воды верхней части литосферы, включающие всю химически связанную воду в трех агрегатных состояниях. Общие запасы подземных вод составляют 60 млн. км3. Подземные воды рассматриваются и как часть гидросферы, и как часть земной коры, которые образованы как за счет атмосферных осадков, так и в результате конденсации водяных паров атмосферы и паров, поднимающихся из более глубоких слоев Земли. Обязательные условия наличия воды в почвах и горных породах – свободные пространства: поры, трещины, пустоты.

По отношению к воде все грунты схематически делятся на три группы: водопроницаемые, водонепроницаемые, или водоупорные, растворимые.

Под водопроницаемостью подразумевают способность грунтов пропускать воду. Водопроницаемые породы могут быть влагоемкими и невлагоемкими (влагоемкость – способность породы удерживать в себе большее или меньшее количество воды). К влагоемким грунтам относятся мел, торф, суглинок, ил, лесс. К невлагоемким – крупнозернистые пески, галечник, трещиноватые известняки, которые свободно пропускают воду не насыщаясь ею.

Если слой водопроницаемых пород содержит воду, он называется водоносным.

Водонепроницаемые, или водоупорные, горные породы могут быть влагоемкими и невлагоемкими. Невлагоемкие – это массивные сильно метаморфизированные, лишенные трещин известняки, граниты, плотные песчаники. К влагоемким относят глины и мергели.

Растворимые породы - калийная и поваренная соль, гипс, известняк, доломиты, на них образуется карст (по названию известкового нагорья Карст в Динарских горах)– система пустот (пещеры, провальные воронки, колодцы), возникающая при растворении пород. Карстовые явления, обусловленные, в первую очередь, литологическими особенностями местности, развиваются в самых разных географических широтах. Они широко развиты по побережью Адриатического моря – от Карста до Греции, в Альпах, в Крыму, на черноморском побережье Кавказа, на Урале, в Сибири и Средней Азии, в Южной Франции, на южном склоне Центрального массива (плоскогорье Косс), в Северном Юкатане, на Ямайке и т.д.

Основная масса подземных вод находится в осадочной рыхлой толще платформ материков (кристаллические породы практически водоупорны). Вся подземная вода, сосредоточенная в осадочных породах, делится на три горизонта.

Верхний горизонт содержит пресные воды атмосферного происхождения (глубина залегания от 25 до 350 м), используемые для бытового, хозяйственного и технического водоснабжения.

Средний горизонт – древние воды, преимущественно минеральные или соленые, залегающие на глубине от 50 до 600 м.

Нижний горизонт – вода очень древняя, нередко погребенная, в высокой степени минерализованная, представлена рассолами, залегает на глубине от 400 до 3000 м и используется для добычи солей, брома, йода.

Вода, залегающая на первом водоупорном слое и существующая длительное время, называется грунтовой. Глубина залегания грунтовых вод различна и зависит от геологического строения – от нескольких десятков метров (20-39 м) до 1-2 км. Поверхность зеркала грунтовых вод обычно слабоволнистая, с уклоном в сторону понижений в рельефе (речные долины, балки, овраги), скорость движения воды в крупнозернистых песках составляет 1,5-2 м в сутки, в супесях – 0,5-1 м в сутки.

Выходы грунтовых вод на поверхность образуют источники. Грунтовые воды, залегающие между двумя водоупорными горизонтами, называются напорными или артезианскими. Обычно грунтовые и верхние артезианские воды имеют температуру около среднегодовой температуры воздуха в данной местности, их источники называют холодными. Воды, имеющие температуру +200С и ниже, - холодные. Воды и источники, имеющие температуру от 200 до 370С, называют теплыми, свыше +370С – горячими или термальными (подвержены воздействию внутреннего тепла Земли). В вулканических областях горячие воды изливаются в виде гейзеров – периодически фонтанирующих горячих источников (самый крупный гейзер – Великан на Камчатке, мощная струя горячей воды бьет из него на 50 м вверх, столб пара достигает высоты 300 м).

Болота

Болота – участки земной поверхности, избыточно увлажненные пресной или соленой водой, характеризующиеся затрудненным обменом газов, накоплением мертвого растительного вещества, переходящего в дальнейшем в торф. Болота занимают около 3,5 млн. км2, или около 2% площади суши. Наиболее заболочены материки Евразия и Северная Америка, 70% болот находится в России.

Возникновение болот как завершающей фазы развития озер – это только один из способов происхождения болот. Помимо зарастания и заторфовывания водоемов, в образовании болот важную роль играют процессы увлажнения суши. Залегание с поверхности (или близко к ней) водоупорных пород и вечной мерзлоты облегчает заболачивание местности, особенно в условиях равнинного и мало пересеченного рельефа, препятствующего дренажу. Повышение уровня грунтовых вод, приводящее к заболачиванию, может иметь и вторичный характер – в результате вырубки леса на большом пространстве или вследствие лесного пожара: в обоих случаях уровень грунтовых вод поднимается, так как испарение воды из почвы уменьшается. Болото может быть завершающей фазой не только в развитии озер, но и в развитии леса как растительной ассоциации. Наконец, болота образуются в результате затопления поверхности земли проточными или морскими водами. Небольшие болотца появляются в местах выхода ключей, у подножия склонов, но особенно большой эффект производят разливы рек, наводняющие пойму.

По условиям питания болота подразделяются на низинные, верховые и переходные. Низинные болота питаются грунтовыми или речными водами, богатыми минеральными веществами, и располагаются, преимущественно, в понижениях затапливаемых постоянно или временно водой. В травяных болотах преобладают осоки, хвощи, сабельник, вейник и др., в гипновых болотах к перечисленным травам присоединяются мхи, в лесных – береза, ольха. Низинные болота широко распространены в зоне полесий – Мещере, в поймах больших рек Западной Сибири и т.д. Верховые болота возникают на мало расчлененных водоразделах и питаются преимущественно атмосферными осадками, преобладают во влажном климате. В растительном покрове верховых болот главную роль играют сфагновые мхи, кроме того, встречаются багульник, клюква, росянка, из деревьев – болотная сосна.

Переходный, или смешанный, тип болот представляет переходную стадию между низинными и верховыми типами. В низинных болотах происходит накопление растительных остатков, поверхность болота повышается, в результате этого грунтовая вода перестает питать болото, травяная растительность сменяется мхами. Таким путем низинные болота переходят в верховые, которые, в свою очередь, покрываются лесной, кустарниковой или луговой растительностью, превращаясь в суходольные луга.

В своем географическом распространении болота обнаруживают теснейшую зависимость от климата. Низинные болота, питающиеся грунтовыми водами, приурочены к более сухим местам, тогда как болота верховые (водораздельные) существуют во влажном климате и составляют типичное явление для лесной зоны. Чем больше отношение количества выпавших осадков к количеству испарившейся за тот же период влаги, тем сильнее заболоченность территории.

Если общее географическое распространение болот предначертано климатом, то рельеф управляет деталями их распространения. Наиболее благоприятны в этом смысле равнины и понижения, так как подобные формы рельефа сводят к минимуму поверхностный сток. Из других факторов имеет значение литологическое строение местности – близкое залегание к поверхности водонепроницаемых пород. Наиболее крупные болотные массивы находятся на севере европейской части России, в Карелии, в Полесье, в долине среднего течения Днепра, в Мещерской, Балахнинской и Мокшинской низине, Барабинской степи, в таежной области Восточной Сибири и Дальнего Востока, на западном побережье Камчатки.