Глава 4 підземні води

Підземними називаються води, що знаходяться у гірських породах у різних фізичних станах – рідинному, твердому та пароподібному. Вивчає підземні води наука гідрогеологія.

Вода – одна з найпростіших природних сполук водню з киснем. За звичайних умов – це безбарвна рідина без запаху і смаку. Молекулярна маса – 18,0153. Густина – 1,0.

Вода входить до складу мінералів, заповнює пори й тріщини у гірських породах. У верхньому п’ятикілометровому шарі земної кори зосереджено близько 60 млн. км ³ води, або 42% від загального об’єму гідросфери. У глибоких зонах земної кори вода має високу температуру (іноді більше ніж 100 – 200^о С), переважно хлоридно-натрієвий склад і високу мінералізацію – до 200 – 300 г/дм³ (що переводить її у стан розсолів). У верхній частині літосфери (до 1000 м) переважають холодні, прісні, гідрокарбонатні та гідрокарбонатно-сульфатні води.

Підземні води здатні пересуватися як у горизонтальному, так і у вертикальному напрямках. Вертикальний рух вод буває висхідним та низхідним. У першому випадкові вони піднімаються різними каналами фільтрації під дією високого тиску надр (геостатичного, геодинамічного, гідростатичного, теплового й ін.), а у другому – занурюються внаслідок дії гравітаційних сил. Виходи підземних вод на денну поверхню називаються джерелами. Підземні води здійснюють розчинення, перенесення та відкладення мінеральної речовини.

Вода зустрічається у гірських породах у рідинному, пароподібному та твердому станах. У вигляді льоду вона наявна у породах у тих районах земної кулі, де середньорічні температури є нижчими за нуль градусів. Водяна пара насичує породи в областях з аридним кліматом. Але головним чином вода знаходиться у земній корі в рідинному стані. Розрізняють декілька видів води у гірських породах.

Кристалізаційна (хімічнозв’язана) вода – входить до складу кристалічних ґраток мінералів. Прикладами є гіпс – Ca[SO₄]^.2H₂O та лімоніт – Fe₂O₃^.nH₂O.

Гігроскопічна вода – наявна у слабковологих породах, облямовуючи тонким (молекулярним) шаром зерна мінералів. Утворюється шляхом конденсації водяної пари з ґрунтового повітря і видаляється лише при нагріванні.

Плівкова вода – формує на зернах мінералів тонку плівку, що здатна переміщатися під дією молекулярних сил.

Капілярна вода – заповнює дрібні пори розміром до 1 мм. Утримується в них силами поверхневого натягу. Як і плівкова вода, при сильному випаровуванні переміщується з нижчезалягаючих горизонтів у вищезалягаючі. Капілярні води вміщуються у тонкопористих породах (глинах, суглинках, супісках і т. ін.). Кристалізаційна, гігроскопічна, плівкова та капілярна води суттєвої ролі у геологічних процесах не відіграють.

Гравітаційна вода – вміщується у великих порах (більше за 1 мм) і тріщинах. Вона здатна переміщуватися під дією сил тяжіння (гравітації) з вищезалягаючих горизонтів у нижчезалягаючі. На відміну від попередніх типів вод її називають вільною. Гравітаційна вода відіграє дуже важливу роль у підземному стоці води.

За походженням підземні води поділяються на інфільтраційні, седиментаційні, конденсаційні та магматогенні (ювенільні).

Інфільтраційні води утворюються при інфільтрації (просмоктуванні) у ґрунт атмосферних опадів та поверхневих вод. Вони відіграють найсуттєвішу роль у підземному кругообігові в приповерхневій зоні літосфери (зоні вільного водообміну).

Седиментаційні води – води, що знаходяться в осадках та захоронюються з ними на різних стадіях їх переформування в гірську породу – діагенезу та катагенезу. Вони можуть бути одного віку з тими породами, у яких містяться (реліктові води). Проте седиментаційні води (внаслідок ущільнення водовміщуюючих порід) часто переміщуються у контактуючі товщі іншого віку, а іноді (розсоли) і у нижні частини гідрогеологічного розрізу (води седиментаційні переміщені).

Конденсаційні води – утворюються при конденсації водяної пари у ґрунтах, а також унаслідок скипання при різкій зміні температури і тиску в глибоких водоносних горизонтах. Велике значення у поповненні запасів підземних вод вони мають у пустельних регіонах.

Магматичні води – води глибинного, магматичного походження, які Е. Зюсс (1902 р.) назвав ювенільними (лат. juvenilis – юний). Утворюються в процесі охолодження магм, вміст води у яких досягає 10 – 12%. У чистому вигляді, за винятком магматичних розплавів, майже не зустрічаються, оскільки у гідросфері змішуються з іншими генетичними типами вод.