Круговорот воды в природе

Круговорот воды - непрерывное перемещение атмосферных, поверхностных и подземных вод из одной сферы Земли в другую. Вода испаряется с поверхности огромных водоемов — океанов и туда же возвращается, но этот процесс не так прост, поскольку не вся вода в нем участвует. При внутреннем круговороте вода испаряется с поверхности материков и возвращается на землю в виде атмосферных осадков, чтобы снова испариться, и т. д. При общем круговороте вода испаряется с поверхности океана и образует облака, которые перемещаются в глубь континента, водяные пары в них конденсируются и выпадают на землю в виде осадков. Затем вода по рекам и под землей стекает в океан. В гидрологическом цикле участвует и небольшое количество магматической воды, но часть воды постоянно исключается из круговорота — это вода, которая входит в структуру минералов осадочных отложений. Объем воды в океане почти не изменился за последние 500 млн. лет, поэтому общее количество воды, участвующее в гидрологическом цикле, также должно оставаться приблизительно постоянным.

Гидрогеологический круговорот воды в земной коре чаще рассматривается как составная часть более сложного гидрологического (климатического) круговорота воды на планете. Гидрогеологический круговорот объединяет движение парообразной, просачивающейся и физически связанной воды в зоне аэрации, переходы воды из твердого состояния в жидкое и обратно в пределах криолитозоны, движение парообразной, физически связанной и свободной гравитационной воды в зоне полного насыщения. Через поверхность земли эта ветвь подземного круговорота теснейшим образом связана с процессами, протекающими в атмосфере в поверхностной гидросфере планеты, и через зону надкритических вод — с про­цессами, происходящими в нижней части земной коры и верхней мантии.

Важнейшей составной частью гидрогеологического кругово­рота воды является движение свободных (гравитационных) подземных вод в пределах зоны полного насыщения, определяемое единым понятием «подземный сток». В этом случае зона полного насыщения рассматривается как система в различной степени взаимодействующих потоков свободных (гравитационных) п.в., связанных с геологическими структурами разного типа и размера, отдельными слоями и толщами г.п., зонами трещиноватости и т. д.

В верхней части зоны полного насыщения формируется система местных потоков п.в., связанных с современным рельефом конкретных территорий и условиями взаимодействия подземных вол с поверхностными водами и атмосферой.

Ниже может быть выделена зона региональных потоков п.в., направление которых связано главным образом с основными элементами современного рельефа суши (водоразделы океанических и морских бассейнов, крупных речных систем, приморские низменности, и др.). Структура региональных потоков п.в. в решающей степени определяется строением гидрогеологического разреза конкретных регионов, а также составом и свойствами водовмещающих пород.

В нижней части зоны полного насыщения и на участках, где гидрогеологический разрез непосредственно с поверхности представлен кристаллическими породами, основным видом движения подземных вод является формирование линейно-локальных субвертикальных потоков, связанных с зонами повышенной трещиноватости и проницаемости. В пределах зон разрывных нарушений сверхглубинного заложения (проникающего через всю толщу земной коры) движение потоков подземных вод, вероятно, в решающей степени связано с формированием избыточных давлений в зоне подземных вод в надкритическом состоянии (гидродинамические условия на нижней границе зоны полного насыщения), а также с поступлением мантийных флюидов.

Собственно геологический круговорот воды в подземной гидросфере неразрывно связан с историей развития Земной коры и Земли. Основными геологическими процессами, определяющими формирование, масштабы и интенсивности геологического круговорота воды, являются процессы осадконакопления, литогенеза и метаморфизма.

Формирование осадков в водной среде неизбежно сопровождается связыванием и «захоронением» воды соответствующего бассейна осадконакопления, объем которой определяется объемом (массой) и величинами общей пористости свежеосаженного осадка.

Процессы уплотнения глинистых пород и связанное с ними отжатие поровых вод наиболее резко происходят в верх­ней части разреза и с постепенно уменьшающейся интенсивно­стью продолжаются до глубины 3000—3500 м и более

Уменьшение пористости тонкодисперсных пород, при уплотнении приводит к отжатию из них больших объемов поровых вод, поступающих в подземную гидросферу.

Рассматриваемый (первый) этап геологического круговорота воды называется седиментогенным (или элизионным), и подземные воды, образующиеся в результате этого процесса, называются седиментогенными (седиментационными).

Дальнейшее погружение о.п. сопровождается их метаморфизацией. Названный этап геологического круговорота может рассматриваться в качестве метаморфогенного.

Принципиально другой ветвью геологического круговорота воды в земной коре являются процессы поглощения океанических вод в пределах рифтовых зон океана с последующим участием их в процессах серпентинизации мантийных пород и формирования океанической коры. Завершение этой ветви геологического круговорота воды с ее возвращением в поверхностную гидросферу предположительно может быть связано с процессами десерпентинизации (дегидротации) пород океани­ческой коры при их погружении и районах глубоководных жело­бов в вулканической деятельностью. Формирование гидрогео­логического и геологического круговорота воды в земной коре происходит, естественно, не изолированно, а в условиях их тесного и постоянного взаимодействия. Включение «атмосферных» (метеорных) вод в геологический круговорот происходит путем «захоронения» воды с вновь формирующимися осадками и путем нисходящей фильтрации свободных гравитационных вод по про­ницаемым зонам глубинных и сверхглубинных разломов предпо­ложительно до зоны подземных вод в надкритическом состоянии и возможно глубже.