<<
>>

§ 5. ИСТОЧНИКИ ПОДЗЕМНЫХ ВОД


Всякий выход подземной воды на поверхность земли называется источником. Иногда источник называется ключом, родником, криницей (на Украине). Источники приурочены к отдельным участкам трещин, выходящих на поверхность земли, или к отдельным выходам горизонтов подземных вод (в том числе горизонтов грунтовых вод).

Участки земной поверхности, в которых выходят горизонты подземных вод, обычно покрыты ярко-зеленой растительностью: осоками, хвощами, мхами, ивами, тростниками, камышами и другими влаголюбивыми растениями.
В источниках, связанных с горизонтами грунтовых вод, обычно происходит медленное и спокойное высачивание воды. В источниках, связанных с более глубокими горизонтами, вода нередко бьет ключом, выходит под повышенным, а иногда и значительным давлением. Количество воды, которое источник дает в единицу времени, называется дебитом источника.
Многие источники с полезной для человека водой эксплуатируют. С этой целью воздвигают сооружения для захвата воды, для защиты ее от утечек, загрязнения, притока вод с иным химическим составом и т. д. Совокупность таких сооружений называется каптажем источников.
Источники бывают самыми разнообразными. Их классифицируют по происхождению (генезису), направлению течения воды, температуре воды, химическому составу растворенных солей.
Классификация источников по происхождению
По происхождению источники, так же как и подземные воды, делятся на вадозные, ювенильные и смешанные.
Ювенильные источники называют также девственными. Такое название обусловлено тем, что вода из них впервые появляется на поверхности земли. В дальнейшем она поступает в общий круговорот воды на земле: уходит в реки, моря, океаны, испаряется в атмосферу, выпадает на поверхность земли в виде атмосферных осадков, просачивается в глубь земной коры и циркулирует в ней уже как вадозная вода.

Глубинная вода, выходящая на поверхность земли в девственных (ювенильных) источниках, увеличивает общее количество воды на земной поверхности, однако часть ее уходит на образование минералов, содержащих химически связанную воду.
Определить, какой источник — ювенильный, вадозный или смешанный,— не так просто. Мы видели, что ювенильные и вадозные воды могут иметь как повышенную, так и пониженную температуру, а также быть в разной степени минерализованными. Таким образом, по температурному признаку и химическому составу растворенных в воде солей ювенильные источники очень трудно отличить от вадоз- ных. Конечно, они чаще дают воду с большим содержанием растворенных солей и с более высокой температурой, чем вадозные, но это бывает не всегда.
Несомненным признаком ювенильности вод является присутствие в них в растворенном состоянии Sn02, F, Cl, Si02, В.
Однако ювенильные воды не всегда содержат в себе указанные соединения и элементы.
Существенным критерием для решения вопроса о происхождении воды источника является его дебит. У ювенильных источников он постоянный и совсем не зависит от времени года, у вадозных — переменный, зависящий от времени года. Для решения вопроса
о              происхождении воды того или другого источника приходится проводить длительные (обычно в течение нескольких лет) и систематические измерения его дебита. Если дебит оказывается постоянным, можно утверждать, что источник ювенильный, в противном случае — вадозный или смешанный.
В качестве примера ювенильных источников можно привести гейзеры и источники кавказских минеральных вод (Нарзан, Ессентуки и др.). Большинство известных на земле источников относится к вадозным.
Из ювенильных источников опишем гейзеры, из вадозных — Горячеводские источники на Северном Кавказе.
Гейзеры — это периодически фонтанирующие горячей водой источники. В СССР гейзеры имеются на Камчатке, на Курильских островах. Они известны в Исландии, в Иеллоустонском парке Северной Америки, в Новой Зеландии, на Яве, в Италии, в Тибете и в других местах. Гейзеры Камчатки изучал акад. А. Н. Заварицкий.
Значительные гейзеры наблюдаются в Кроноцком заповеднике (Камчатка); в долине р. Гейзерной их насчитывается около двух десятков. Они выбрасывают горячую воду на высоту 10—100 м. Здесь же известно множество маленьких гейзеров, толчками разбрызгивающих горячую воду на высоту 1—2 м.
Почва около гейзера обычно нагрета, а в некоторых местах даже горячая. Сам он в спокойном состоянии выглядит как яма- бассейн. Со дна ямы виден идущий в глубину канал, в котором время от времени с бурлением и клокотанием собирается вода.

Она толчками поднимается вверх, заполняет яму-бассейн до краев, начинает выплескиваться через край и, наконец, со взрывом и грохотом взлетает вверх в виде огромного столба кипятка, сопровождаемого густыми клубами пара. Возникает настоящий большой фонтан, который бьет 1—2 мин, затем вода падает обратно в яму, клубы пара постепенно рассеиваются и наступает полное спокойствие.
Через некоторый промежуток времени (от 30 мин до 24 ч и более) опять слышатся грохот и урчание в канале гейзера, опять толчками поднимается кипящая вода, заполняет яму-бассейн и происходит новый выброс фонтана горячей воды. Фонтанные выбросы у каждого гейзера происходят через свои, определенные промежутки времени. Гейзеры обычно окружают теплолюбивые растения ярко-зеленых оттенков. Температура воды гейзеров достигает 100° С. Они представляют особенно интересное зрелище зимой, когда среди снегов поднимаются густые водяные пары.
Широко известен Большой гейзер в Исландии. Он действует свыше 3000 лет. Выбросы фонтанов горячей воды с температурой 76—82° С происходят в нем в настоящее время в течение 10 мин через каждые 24—30 ч. Высота фонтана достигает 30 м.
В растворе горячей воды гейзера содержится много водной окиси кремния. При каждом выбросе фонтана часть воды испаряется и вокруг ямы-бассейна накапливается в виде конуса выпадающая из раствора водная окись кремния (гейзерит). Остальная часть выброшенной воды падает обратно в бассейн и уходит в канал гейзера.
Известны гейзеры, в которых вода выбрасывается в пределах канала, не достигая поверхности земли. Это наблюдается в старых гейзерах, имеющих очень высокие конусы. Некоторые исследователи считают, что такова судьба каждого гейзера в будущем.
Горячеводские источники. В районе Горячеводска (Северный Кавказ) из песчаников миоцена наблюдаются выходы (грифоны) горячей воды с температурой 44—80° С. Дебит этих источников непостоянен и зависит от времени года. По составу солей, растворенных в воде, и дебиту источников установлено, что они являются вадозными.
Песчаники миоцена выходят на поверхность земли в пределах Черных гор на юге и у Горячеводска на севере. Расстояние между этими пунктами 40—45 км. В Черных горах в песчаники, обладающие прекрасной проницаемостью, проникает атмосферная вода и мигрирует по ним. Под Алханчуртской долиной песчаники залегают на глубине около 4000 м. Здесь даже при нормальной геотермической ступени вода должна нагреться до температуры около 120° С. Эта вода поднимается по песчаникам и выходит на дневную поверхность в источниках Горячеводска. Проходя по капиллярам и порам песчаников от широты Алханчуртской долины до Горячеводска, она успевает охладиться примерно на 30—40° С.

Классификация источников по направлению течения воды
По направлению течения воды источники делятся на дящие и восходящие (рис. 57).
Источники, получающие питание из верховодки или из горизонта грунтовых вод, являются нисходящими и безнапорными, а источники, питающиеся межпластовыми водами,в особенности артезианскими, восходящими и напорными.
Особенно интересны а р- т е з и а н с к и е источники. Они преимущественно искусственные, представлены артезианскими скважинами или колодцам и.
Вода в артезианских скважинах всегда напорная, отличается чистотой и хорошо отфильтрована. Дебит некоторых артезианских скважин достигает 10—
15 .и3/мин.
Кроме нисходящих, восходящих, артезианских источников, приуроченных к пластам осадочных горных пород, известны трещинные источники. К ним относятся

Рис. 57. Схема источников нисходящих (а) и вое-
и так называемые воклюз-              ходящих              (б)
С К И е ИЛИ П Є Р Є М Є Ж а- Породы:              1 водоносные; 2 — водоупорные;
3 — водопроницаемые.
Ю Щ И Є С Я ИСТОЧНИКИ Стрелками указано направление течения поды.
Н И С X 0-
Рис. 58. Схема действия ноклюаекпх пли перемежающихся источников
Рис. 58. Схема действия ноклюаекпх пли перемежающихся источников.

(рис. 58). Они приурочены к таким местам, где развиты крупные пустоты — пещеры. Атмосферная вода проникает в трещины (например, АС) и заполняет подземный водоем М. Из водоема по другим трещинам (наиример, DB) она может выходить на поверхность. Если водоем М заполнен выше уровня D, в точке В будет обильный источник воды. Как только уровень воды в водоеме М опустится ниже уровня D, источник в точке В иссякнет. Таким образом, источник В действует в зависимости от времени года, т. е. является перемежающимся или воклюзским. Такие источники приурочены к карстовым областям (о карсте будет сказано ниже); они распространены в Крыму, на западном склоне Урала и в ряде других мест.
Классификация источников по температуре
В зависимости от температуры воды различают источники обычные, холодные и горячие. Обычными называются источники, температура воды в которых примерно равна среднегодовой температуре воздуха данного места. Эти источники называют также изотермическими. Холодные источники дают воду с температурой ниже среднегодовой температуры воздуха данного места. Горячие источники, которые называют также термами, дают воду с температурой выше среднегодовой температуры воздуха в месте источника. Очень часто источники с водой, температура которой больше 20° С, называют термальным и.
Классификация источников по химическому составу растворенных солей
Вода источников характеризуется общей минерализацией, под которой понимается общее количество растворенных в ней солей. Для питьевых целей пригодна вода, содержащая не более 3 г солей на 1 л воды. Лучше всего для питьевых целей воды с содержанием солей до 1 г/л.
Минеральными источниками условно называют источники, которые дают воду, содержащую солей не менее 1 г/л.
По В. И. Вернадскому воды в зависимости от их минерализации подразделяются на пресные (содержание солей lt;[1 г/л), солоноватые (1—10 г/л), соленые (10—50 г/л) и рассолы (gt;50 г/л).
Пресные воды в свою очередь делятся на мягкие, содержащие до 0,25 г/л солей и собственно пресные, заключающие в себе соли в количестве от 0,25 до 1 г/л.
Различают минеральные источники железистые, щелочные (углекислые), соленые, горько-соленые, сероводородные, известковистые, радиоактивные и др.
Железистые источники дают воду с высоким содержанием солей железа. Примером могут служить некоторые источники Железноводска, Липецка, Ижевска и др.

щ елочные источники (углекислые) дают воду с углекислыми солями натрия и калия. Примером их являются Нарзанный источник, Ессентуки, Боржоми и другие источники Кавказа, славяновская вода Железноводска, воды Карловых Вар (Чехословакия).
Соленые источники дают воду со значительным содержанием NaCl. К ним относятся источники Старой Руссы, Соликамска, Березняков, Славянска, Усолья и др.
Горько-соленые источники дают воду со значительным содержанием MgS04. В качестве примера можно указать на Баталпашинский источник и ряд источников в Туркмении и Прикаспийской впадине.
Сероводородные или сульфидные источники дают воду со значительным содержанием H2S. Примером их могут служить источники Серноводска, Пятигорска, Мацесты, Цхалтубо, Талги на Кавказе, Сергиевские минеральные воды в Поволжье. Кемери в Прибалтике и др. Водой этих источников, как известно, успешно лечат ревматизм, подагру и другие болезни.
И 3 в е с т к о в и с т ы е источники содержат воду с большим количеством карбонатов кальция и магния. Они распространены чрезвычайно широко.
Радиоактивные источники дают радиоактивную воду. Примером их являются Цхалтубо в Грузии, Белокуриха в Алтайском крае.
Минеральные источники имеют большое лечебное значение. Нередко их называют бальнеологическими или минеральными в о д а м и. В местах, где они находятся, создаются курорты.
Большое лечебное значение имеют источники, содержащие в воде H2S, Fe, As, Ra, Br, J и т. п.
При использовании топ плп другой воды для питья, пищи и различных технических целей надо учитывать ее жесткость, соленость и щелочность. Жесткость воды характеризуется количеством имеющихся в ней щелочноземельных элементов и измеряется в градусах жесткости. Она определяется при помощи титрования воды спиртовым раствором калийного мыла, дающим с жесткой водой нерастворимые соли кальция и магния жирных кислот.
Различают немецкие, французские и английские градусы жесткости. 1 немецкий градус жесткости соответствует 1 сантиграмму СаО и MgO віл воды; 1 французский градус жесткости — 1 сантиграмму СаСОя и MgC03 в 1 л воды; 1 английский градус жесткости — 0,0143 г СаС03 и MgC03 віл воды. Таким образом, 1 немецкий градус жесткости равен 1,79 французского градуса и 1,25 английского градуса.
Соленость воды характеризуется количеством хлористых и сернокислых солей, щелочность — наличием углекислых солей щелочных металлов.

На химизм подземных вод особенно обращают внимание геологи, занятые в нефтяной и газовой промышленности. В связи с этим остановимся вкратце на характеристике вод нефтяных и газовых месторождений. 
<< | >>
Источник: М. м. ЧАРЫГИН, Ю. М. ВАСИЛЬЕВ. ОБЩАЯ И ИСТОРИЧЕСКАЯ ГЕОЛОГИЯ. 1968 {original}

Еще по теме § 5. ИСТОЧНИКИ ПОДЗЕМНЫХ ВОД:

  1. § 4. ПРОИСХОЖДЕНИЕ ПОДЗЕМНЫХ ВОД
  2. § 8. ОСАДКИ ПОДЗЕМНЫХ ВОД
  3. ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ПОДЗЕМНЫХ ВОД
  4. Открытие подземного пресного моря
  5. ЗАГРЯЗНЕНИЕ ВОД (ст. 250 УК РФ).
  6. 87. ОХРАНА ВОД И ЗЕМЕЛЬ ВОДНОГО ФОНДА. ВОДООХРАННЫЕ ЗОНЫ
  7. Посреди вод
  8. Древляне и брачные культы вод
  9. Промышленная классификация вод и систем водоснабжения
  10. ГЛАВА ДВАДЦАТЬ ЧЕТВЕРТАЯ ЗА ГРАНЬЮ СИНИХ ВОД
  11. § 3. Экологические преступления в сфере уголовно-правовой охраны вод
  12. 85. УПРАВЛЕНИЕ ВОДНЫМ ФОНДОМ. КОНТРОЛЬ ЗА ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ И ОХРАНОЙ ВОД И ЗЕМЕЛЬ ВОДНОГО ФОНДА
  13. 1. От битвы у Синих Вод к союзу с Москвой и разгрому полчищ Мамая на Куликовом поле
  14. Источники права: понятие источников (форм) и их виды