Происхождение подземных вод.

При решении проблемы происхождения подземных вод необходимо определиться с 2 аспектами: что являлось источником воды на земле и как формируются подземные воды на современном этапе геологического развития Земли.

Современные представления о первоисточниках воды на Земле сложились в середине XX века. Огромную роль в этом сыграли работы Страхова, Фесенкова, Виноградова, Лейна и др. Все исследователи признают, что возникновение гидросферы неразрывно связано с происхождением и развитием Земли как планеты, исходным веществом для которой послужило газово-пылевое облако космического происхождения. Однако одни ученые (В.Гольдшмидт, В.Г.Фесенков и др.) считают, что газовое облако изначально было горячим, другие ученые (В.И.Вернадский, А.П.Виноградов, О.Ю.Шмидт, Н.М.Страхов и др.) полагают, что оно было холодным.

По мнению сторонников холодной теории, разогрев Земли произошел позже и сопровождался дифференциацией на оболочки, одна из которых и есть гидросфера. Эти ученые считают, что гидросфера возникла практически одновременно с породами мантии (дунитами, базальтами) в результате постепенного выплавления и дегазации вещества мантии. Произошло это 4-5 млрд. лет назад. Продукты дегазации в виде газов и воды через поры стали проникать на поверхность Земли. Вследствие слабого расчленения рельефа водная масса покрывала почти всю поверхность Земли, т.е.первичный океан был истинно Мировым, но отличался гораздо меньшей глубиной. Согласно расчетам Н.П.Кропоткина, в архее появилось около 90% объема гидросферы и 10%-в последующие геологические эпохи. Следовательно, гидросфера является древней, а вода – ювенильной, т.е.первозданной, синтезированной из водорода и кислорода, поступивших из мантии, которая является важнейшим генератором природных вод Земли. В мантии, по расчетам А.П.Виноградова, содержится 20х10¹⁸ т воды, из которых от 7,5 до 12,5% уже мигрировало в земную кору и Мировой океан. При этом на формирование свободной воды израсходована большая часть мантийной воды, меньшая- связана горными породами земной коры, в том числе океанической корой на серпентинизацию основных пород.

По мнению А.П.Виноградова, Н.М.Страхова, А.Б.Ронова и др. между водой и выделившимися газами около 2,5 млрд.лет назад (на рубеже архея и протерозоя) установилось динамическое равновесие и закончилась наиболее интенсивная гранитизация пород с образованием гранитного слоя, произошло расчленение земной коры на платформы и геосинклинали, возникли континентальные моря. Все это положило начало атмосфере и регулярному круговороту воду.

Другие ученые, разделяя ювенильный генезис воды земных недр, считают, что гидросфера создавалась постепенно и продолжает формироваться за счет мантии и в настоящее время.

По ювенильной гипотезе из мантии поступают не только вода, но и др.химические соединения. По А.П.Виноградову, летучие вещества мантии (HCl, CO, CO₂, CH₄, S, H₂S, NH₃, HF, HB, HI) образовали анионный состав океанической воды. Катионный состав (Na, Ca, Mg, K) образовался за счет горных пород, которые вода растворяла в процессе климатического круговорота.

«Холодная теория» не объясняет 2 фактора: 1) несоответствие молодого возраста пород, слагающих дно Мирового океана его древнему генезису (на дне океана не найдены породы древнее меловых); 2) несоответствие изотопного состава воды современных океанов с составом ювенильных вод, которые сегодня формируются в пределах мантии.

Согласно гипотезе горячего начала земли, земное облако выделилось из единого солнечного облака в процессе его сжатия. Сжатие земного облака сопровождалось дальнейшим его разогревом и химической дифференциацией газа. При постепенном остывании облака, происходило последовательное образование отдельных химических элементов. Сначала выделились Fe, Ni, Si, Mg (как обладающие наиболее высокой температурой конденсации) и они образовали ядро Земли, затем образовались сульфиды и силикаты (которые имеют более низкие температуры конденсации), и они образовали мантию Земли. На последней стадии охлаждения образовалась вода. Выпавшая на поверхность Земли вода и послужила для образования Мирового океана и гидросферы. Т.е., вода имеет поверхностное происхождение и является молодым образованием.

По данной гипотезе время между завершением конденсации минеральной части Земли и началом конденсации воды должно быть весьма значительным, учитывая разницу в температурах их конденсации. Т.е. можно полагать, что гидросфера Земли является достаточно молодым образованием среди других ее оболочек, а наблюдаемая стабильность химического и изотопного состава океана во времени является результатом унаследованного равновесия в системе вода-раствор, которое было приобретено ею в газовой фазе.

Эту гипотезу подтверждает: 1) стабильность состава Мирового океана; 2) агрессивность подземных и поверхностных вод к алюмосиликатам, с которыми вода никогда не бывает в равновесии и всегда их растворяет.

А.Н.Павлов предлагает следующую схему формирования подземных вод:

1. На догеологическом этапе истории Земли (ранее 3,6 млрд.лет) на завершающей стадии конденсации газовой туманности возникла первичная гидросфера. Появление ее началось с накопления различных форм воды в 20% по мощности слое, имевшем к тому времени развитую пористость и трещиноватость.

2. Насыщение приповерхностного слоя водой определило его дальнейшую геологическую историю. Переход приповерхностного слоя из твердого в вязкопластичное состояние обусловил развитие пангеосинклинального режима, с которого начался процесс обезвоживания мантии, продолжающийся и в современную геологическую эпоху.

3. Появление и развитие жизни на Земле предопределило характер протекания физико-геологических процессов на поверхности и в недрах Земли.

4. На всех стадиях геологического развития Земли существовали основные формы круговорота воды.

Независимо от того, как произошло зарождение гидросферы на Земле, образовавшаяся вода включилась в круговорот. И это привело к образованию различных генетических типов подземных вод, под которыми понимаются типы воды, объединенные единым источником питания, механизмом проникновения в земные недра и общей направленностью круговых процессов.

Проблема образования подземных вод – одна из самых древних в гидрогеологии. Эти вопросы рассматривались еще древними мыслителями Платоном, Аристотелем, Плинием Старшим и т.д.

По современным гипотезам подземные воды образуются за счет возникновения молекул внутри твердой части планеты и в результате поступления вод в горные породы из внешних геосфер – гидросферы, атмосферы. В первом случае подземные воды – эндогенные, во втором – экзогенные. Также есть возрожденные воды, выделяющиеся из химически связанного состояния при дегидратации минералов (они относятся и к эндогенным, и к экзогенным). Все эти 3 вида воды при движении в породах смешиваются и образуются воды смешанного происхождения

Экзогенные подземные воды попадают в горные породы в процессе инфильтрации, инфлюации, конденсации, седиментации.

В последнее время свою генетическую классификацию подземных вод разработал Е.В.Пиннекер (схема). В ней учтены 2 генетических признака: пути попадания воды в недра Земли и их первоисточник.

Метеогенные воды

В соответствии с климатическим круговоротом значительная часть подземной воды образуется путем проникновения атмосферных осадков в недра земли, которые образуют генетический тип метеорных вод.

Метеогенные воды широко развиты в верхних водоносных горизонтах, в зоне активного водообмена. Эти воды питают реки, озера, используются корнями растений, формируют родники. Мощность зоны этих вод на платформах составляет 1-2км, а в горноскладчатых областях до 2-3км.

Метеогенные воды по механизму проникновения в земные недра через зону аэрации делят на инфильтрационные, проникающие путем свободного течения (инфильтрация -всачивание, просачивание) жидкой воды по свободным порам, и конденсационные, проникающие в форме водяного пара, а затем уже в порах горных пород путем конденсации, образующие жидкую фазу. Инфильтрационные воды резко доминируют над конденсационными и составляют основу всех вод метеогенного происхождения.

Седиментационные воды

Второй генетический тип подземных вод образуют воды, формирующиеся в процессе седиментации горных пород и участвующие в геологическом круговороте. Седиментационные воды также называют погребенными (ископаемыми) или захороненными морскими, а в зарубежных странах еще и формационными.

Седиментационные воды широко распространены в нижних горизонтах артезианских бассейнов платформенного типа. С этими водами связано образование нефтяных месторождений. Иногда рассолы седиментационного происхождения встречаются и в кристаллических породах щитов, куда они проникли под давлением со стороны платформенных образований. На дне морей и океанов седиментационные воды заполняют все осадочные образования, развитые в структурах впадин и прогибов, а также донные (иловые) осадки. Встречаются седиментационные воды и в горноскладчатых областях молодого возраста (на Кавказе).

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычис­лить, когда этот...

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: