загрузка...

Место и роль подземных вод в гидросфере Земли



  Общие сведения о гидросфере Земли
Гидросфера - сплошная оболочка Земли, содержащая воду во всех агрегатных состояниях в пределах Мирового океана, криосферы (оболочка Земли, характеризующаяся содержанием воды в твердой фазе), литосферы и атмосферы и принимающая непосредственное участие в планетарном круговороте влаги (гидрологическом цикле). Иерархическая классификация вод гидросферы приведена на рис. 1.
Мировой океан делится материками на 4 океана: Атлантический (АО), Индийский (ИО), Тихий (ТО) и Северный Ледовитый (СЛО). В свою очередь каждый из них разделяется на океанские бассейны (ОБ), моря (М), заливы (З) и проливы (Пр.).

Рис. 1. Иерархическая классификация вод гидросферы


Криосфера состоит из покровных ледников (ПЛ), горных ледников (ГЛ), морских льдов (МЛ), сезонного снежного покрова (ССП) и льдов многолетнемерзлых пород (МП). Воды литосферы бывают поверхностные (Пов.) и подземные (Под.), при этом поверхностные воды разделяются на озера и водохранилища (ОВ), болота (Б) и реки (речной сток, РС). Атмосфера состоит из водяного пара (ВП) и облачности (Об.).
Верхняя граница гидросферы является одновременно нижней границей атмосферы, а нижняя граница гидросферы совпадает с границей земной коры и мантии. Включение, таким образом, в гидросферу планеты в целом земной коры, а также наличие воды в виде молекул Н2О в составе атмосферы планеты, в живом веществе и, вероятно, в мантии делают представления об объеме и границах гидросферы в значительной степени неопределенными. Существуют точки зрения о необходимости выделения в состав гидросферы планеты только собственно поверхностных вод (Мировой океан и воды суши: реки, озера, болота); о распространении верхней границы гидросферы в атмосферу планеты до высот, на которых еще содержится вода в виде молекул Н2О (до 16-18 км выше поверхности Земли); о выделении самостоятельно наземной и подземной гидросфер Земли и др.
Неопределенность представлений о границах гидросферы планеты объясняется двумя основными фактами: наличием воды (в различных видах) практически во всех оболочках Земли (мантия, земная кора, атмосфера, биосфера) и принципиальной возможностью постоянного обмена водой (водообмен) между смежными оболочками Земли. На этих фактах основано базовое научное положение о единстве природных вод Земли, сформулированное еще В.И. Вернадским. В соответствии с этим положением гидросфера планеты должна рассматриваться как единая динамическая система, открытая в сторону космоса и внутренних областей Земли (мантия, ядро). Гидросфера играла и играет основополагающую роль в геологической истории Земли - в формировании физической, химической, геологической среды, климата, в возникновении жизни на Земле и ее развитии (Клиге, Данилов, Конищев, 1998).
Основными внутренними процессами гидросферы являются круговорот воды и водообмен, происходящие на различных ее уровнях и в различных масштабах.
Распределение суши и воды на земном шаре. Площадь поверхности Земли 510 млн км2. Воды Мирового океана занимают 361 млн км2 (71%), а площадь суши составляет 149 млн км2. В северном полушарии соотношение воды и суши 61 : 39, в южном - 81 : 19. Таким образом, более 2/3 поверхности нашей планеты покрыто водной оболочкой, состоящей из океанов и морей; причем особенно существенно вода преобладает над сушей в южном полушарии.
Общая площадь водных объектов на поверхности суши (ледников, озер, водохранилищ, рек, болот) составляет 21,5 млн км2, или 14,4% площади суши. Если не учитывать ледники, то на остальные водные объекты суши остается всего млн км2 (3,5% площади суши).
Таким образом, общая площадь водных объектов на поверхности Земли составляет: 361 млн км2 (океаны и моря) + + 21,5 млн км2 (водные объекты суши, включая ледники) = = 382,5 млн км2, т.е. 75%, или 3/4 поверхности планеты.
Общий объем воды в водных объектах на земном шаре около 1390 млн км3, при этом на долю Мирового океана приходится 96,4% (табл. 1). Из водных объектов суши наибольшее количество воды содержат ледники - 25,8 млн км3 (1,86% всех вод на Земле). Из этого количества воды на долю ледников Антарктиды, Гренландии и островов Арктики приходится соответственно 89,8; 9,7 и 0,3%. На горные ледники остается всего 0,2%.
Большие сложности связаны с оценкой содержания воды в земной коре (литосфере). Часть подземных вод, представленная капиллярными и гравитационными водами, находящаяся на глубинах с абсолютными отметками под поверхностью суши до минус 2000 м и участвующая в круговороте воды в природе, должна быть отнесена к гидросфере. Она оценивается гидрологами в 23,4 млн км3 (это 1,68% общего объема вод на Земле).
Некоторые исследователи приводят несколько большие величины: М. И. Львович - 60 млн км3, А. Ф. Макаренко - 86,4 млн км3. К водам, находящимся в литосфере, относят также подземные льды зоны многолетней («вечной») мерзлоты объемом 300 тыс. км3 (0,022% объема всех вод) (табл. 1).
Определенный объем воды находится в живых организмах биосферы (растениях и животных). Считают, что масса живого вещества на Земле составляет 1,4 • 1012 т. Если принять, что содержание воды в живых организмах в среднем 80%, то получим массу воды в организмах, равную 1,12 • 1012 т, что и дает объем «биологической воды» немногим более 1 тыс. км3.

Объем воды различных частей гидросферы

Части гидросферы

Объем

тыс. км3

процент от общего объема

процент от объема пресных вод

Мировой океан

1 338 000

96,4

-

Ледники и постоянный снежный покров

25 780

1,86

70,2

Подземные воды

23 400

1,68

-

В том числе пресные

10 530

0,76

28,7

Подземные льды зоны многолетнемерз-

300

0,022

0,82

лых пород




Озера

176

0,013

-

В том числе пресные

91

0,007

0,25

Воды атмосферы

13

0,001

0,04

Болота

11

0,0008

0,03

Водохранилища

6

0,0004

0,016

Реки

2

0,0002

0,005

Вода в организмах

1

0,0001

0,003

В атмосфере в среднем постоянно присутствует около 13 тыс. км3 влаги в виде водяного пара, капель воды, кристалликов льда. При этом 90% воды находится в самом нижнем слое атмосферы - на высотах 0-5 км. Объем атмосферной влаги мог бы дать слой воды на поверхности Земли, равный всего 25 мм.
Важное значение имеет оценка количества на Земле пресной воды - одного из наиболее ценных для человека природных ресурсов. Всего на планете 36,7 млн км3 пресных вод (2,65% общего объема вод) (табл. 1). Главные аккумуляторы пресной воды - ледники, пресные подземные воды, подземные льды в зоне многолетней мерзлоты, пресные озера. Из общего количества пресных вод на Земле на твердую фазу (лед) приходится 71%, на жидкую - 29%.
Происхождение воды. Гидросфера Земли - одна из древнейших оболочек нашей планеты, которая, вероятно, возникла около 4,0-3,5 млрд лет назад. Она развивалась вместе и в тес-

ном взаимодействии с литосферой, атмосферой, а затем и с живой природой.
Основная масса гидросферы сформировалась в результате процессов выплавления и дегазации вещества мантии Земли и определялась глубинными геофизическими процессами. Дегазация является следствием мощного механизма химикоплотностной гравитационной дифференциации вещества мантии на границе с ядром, приводившего к возникновению в мантии конвективной циркуляции. Тугоплавкие компоненты остались в мантии, легкоплавкие в виде базальта образовали земную кору, а летучие, в том числе водяной пар, поднялись на поверхность. По мере охлаждения земной поверхности из водяного пара формировалась водная оболочка - гидросфера. Примерно 4,0 млрд лет назад первичная гидросфера тонким слоем покрывала всю Землю и воды ее были минерализованы. В мезо-кайнозое в связи с образованием материков и крупных океанических впадин гидросфера приобрела очертания, близкие к современным. В настоящее время происходит выделение воды из мантии со скоростью 1 км3 в год (ювенильная вода, от лат. juvenilis - юный, первичный), в связи с этим предполагают увеличение объема водной массы океана на 6-7% в течение ближайшего миллиарда лет. Гидросфера теряет воду вследствие улетучивания водорода в космос, изъятия воды организмами и реакции фотосинтеза. 
<< | >>
Источник: Ю.А. Гледко. Гидрогеология. 2012

Еще по теме Место и роль подземных вод в гидросфере Земли:

  1. § 4. ПРОИСХОЖДЕНИЕ ПОДЗЕМНЫХ ВОД
  2. § 5. ИСТОЧНИКИ ПОДЗЕМНЫХ ВОД
  3. § 8. ОСАДКИ ПОДЗЕМНЫХ ВОД
  4. ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ПОДЗЕМНЫХ ВОД
  5. 6.1. Роль и место планирования в организационном функционировании
  6. § 1. Место и роль прокуратуры в государственном управлении
  7. 1.2. МЕСТО И РОЛЬ РИСКОВ В ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
  8. Глава 2. Место и роль персонала в системе управления
  9. 1.1. Место и роль банков в экономике Банковская деятельность
  10. 2.1. МЕСТО И РОЛЬ ФИНАНСОВОГО МЕНЕДЖМЕНТА В СИСТЕМЕ УПРАВЛЕНИЯ.
  11. ГЛАВА 1 РОЛЬ И МЕСТО СИСТЕМЫ ЗАКУПОК В УПРАВЛЕНИИ ПРЕДПРИЯТИЕМ
  12. Глава 1 МЕСТО И РОЛЬ ЭКОНОМИЧЕСКИХ РИСКОВ В ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ОРГАНИЗАЦИЙ
  13. МЕСТО И РОЛЬ ЦЕННЫХ БУМАГ В МЕЖДУНАРОДНОМ ИНВЕСТИЦИОННОМ ПРОЦЕССЕ
  14. 1.2.1. Понятие туристической индустрии, ее роль и место в мировой экономике