Как заработать свои первые деньги?
Слушайте больше на Подкасте Михалыча для молодежи
Рис. 21. Очень часто из кратеров вулканов поднимается столб паров и газов
Нет никакого сомнения, что вулканы связаны с подземными водами. В настоящее время предполагается, что основным источником воды при извержениях являются пары и газы, содержащиеся в огненном расплаве — магме, выбрасываемой вулканами из глубоких недр земли.
Ученые полагают, что выделение газов происходит в ходе остывания расплавленных пород (магмы) и резкого уменьшения давления, возникающего во время извержения. Если вспомнить предыдущие разделы этой главы, то можно сделать предположение о том, что вулканы выбрасывают частично и юве-нильную воду, которая образуется в ходе выделения газов из огненного глубинного расплава.
Конечно, часть воды может попадать в вулканы и из горизонтов подземных вод, и путем проникновения поверхностных вод по трещинам пород. Полагают, что фумаролы Долины тысячи дымов именно таким путем и получают ее (рис. 21).
Одно время была высказана идея, что извержения порождаются морскими водами, проникающими по трещинам пород. Эта точка зрения сейчас отвергнута, но формирование подземных вод на участках вулканов, расположенных на берегах, за счет инфильтрации воды из моря или океана вполне возможно. Также не исключено проникновение подземных вод к вулканическим каналам и их участие в процессе извержения.
Вот мы и выяснили, что вулканы тесно связаны с подземными водами. Можно предполагать, что из кратеров временами выбрасывается ювенильная — глубинная вода, увеличивающая общий запас воды на поверхности Земли.
Вместе с тем ученые установили, что основные массы воды, выделяемой при вулканическом извержении, имеют либо поверхностное происхождение, либо связаны с обычными подземными водами.
Если Вам придется любоваться камчатскими или курильскими вулканами, кратеры которых часто «курятся», то вспомните, что это в основном выделяются пары подземной воды (см. рис. 21).
НЕВИДИМЫЕ РЕКИ
Представим себе, что человек уменьшился до размера микроба, оседлал дождевую каплю и пустился с ней в путешествие. Вот она упала на песок и моментально скользнула в пору. Сила тяжести тянет ее все ниже и ниже. Вдруг остановка.
Во всех соседних порах тоже движутся капельки воды. Наша капелька объединяется с соседними, и они образуют тонкую струйку, упорно прокладывающую себе путь в песке. Справа, слева, снизу, сверху — везде видны бесконечные количества таких струй. Временами они соединяются, перемешиваются и опять разъединяются.
Вода как бы струится через тончайшее сито. Это уже движется грунтовый поток вниз по уклону. Струи скользят в песке медленно и величественно. Подземная «река» в ряде случаев может спорить по количеству перемещающейся массы воды с поверхностной. Правда, там скорости потока в тысячи раз больше, зато в подземной «реке» ширина и глубина может во много раз превосходить поверхностную.
Рис. 22. Коэффициенты фильтрации (кф различных пород)
Законы движения воды под землей изучает очень сложный раздел гидрогеологии — динамика подземных вод. В ее основе лежат математические законы гидравлики. Советские ученые Г Н. Каменский, , А. И. Си-лин-Бекчурин, и другие много сделали для ее развития. Они установили, что в водопроницаемых породах вода движется в виде мириадов струек, скользящих по порам и трещинам. В XIX веке французский ученый Дарси установил, что скорость движения зависит от величины уклона потока и особой важной характеристики породы — коэффициента фильтрации (кф), зависящего от количества и величины пор. Это очень важный и нужный для практики показатель. Гидрогеологи, чтобы выявить количество воды, которое будет притекать к колодцу, первым делом определяют коэффициент фильтрации. Он позволяет им рассчитать и скорость движения, и количественные характеристики грунтовых протоков. Этот показатель очень важен для любого грунта. Конечно, наибольший — в водопроводящих, наименьший — в водоупорных (рис. 22) породах.
Однако вернемся к нашему путешествию. Струйка, в которой мы находимся, скользит все дальше и дальше. Вдруг свет, солнечные лучи заиграли в потоке воды. Оказывается, наша струйка просочилась в глубокий овраг. Тысячи таких струй, вырываясь из пор породы, образуют в его стенках родники. Если посмотреть вдоль обрывистых стенок оврага, можно увидеть удивительную картину: на определенной высоте сочатся и бегут веселыми струйками по уклону ручейки. Овраг как бы разрезал поток грунтовой воды, и вот подземные воды снова вернулись на поверхность. Нельзя не заметить, что они вытекают из стенок только на определенной высоте, которая указывает на положение уровня грунтовой воды в пласте песка. Таким образом, гидрогеолог, осматривая стенки оврага или балки, может судить об уровне водоносного горизонта внутри массива. Это можно также уточнить, если измерить положение поверхности воды в колодцах. А знание расположения уровня очень важно: оно помогает установить количество воды в пласте и решить вопросы, на какую глубину нужно рыть колодец? Сколько воды можно из него получить?
Так закончилось наше путешествие с дождевой каплей. Но нам с Вами повезло. Могло бы получиться так, что наша капля просочилась бы в более глубокие водоносные горизонты, которые не вскрываются оврагами и балками. Вот тогда нам пришлось бы долго путешествовать под землей.
Водяная скатерть
Такое оригинальное название в гидрогеологии дано поверхности водного потока подземной воды. Эта поверхность совсем не похожа на горизонтальную поверхность пруда или скатерть, постеленную на обеденном столе. В одном месте она приподнята, в другом опущена. Водяная скатерть, как правило, имеет наклон в какую-либо сторону, который соответствует общему уклону поверхности потока.
Глубина грунтовой воды зависит от положения водяной скатерти по отношению к поверхности земли. Там, где впадина — обычно он залегает неглубоко, где холмы — глубже.
Эти характеристики нужно учитывать прежде всего хотя бы для того, что они помогают определению глубины воды в будущих колодцах.
Казалось бы, все просто, но есть одно обстоятельство, которое затрудняет точную оценку этой глубины. Уровень грунтовой воды не останется постоянным. Ведь количество поступающей в землю воды зависит прежде всего от дождей, поэтому он изменяется по временам года.
Читателю, несомненно, ясно, что весной поступление большее за счет талых снеговых вод, паводков на реках и дождей. Летом, когда влажность воздуха мала и нет затяжных дождей, приток уменьшается. Осенью опять дожди увеличивают поступление воды в землю.
Но не только по временам года колеблется уровень. Даже в течение суток он может значительно изменяться из-за отбора воды из колодцев (рис. 23). Особенно проявляется последнее в летнее время, когда отбор воды из колодцев или скважин для полива огородов, садов и других нужд более значителен. Утром уровень наибольший, к вечеру он может резко падать. Величина этих суточных колебаний часто достигает метров. Особенно велики колебания уровня в засушливых районах. Так, изменение глубины воды в колодцах в районе Тегерана достигает 10 м, а в Сахаре — 10 — 12 м.
Изменения скатерти грунтовой воды происходят не только по временам года и вследствие отбора ее из колодцев, но и от изменения атмосферного давления. Чем оно выше, тем ниже глубина грунтовых вод, и наоборот. Величина колебаний уровня под действием атмосферного давления может достигать 1 м в течение одних-трех суток.
Так же влияют на уровень затяжные дожди или засушливые периоды. Все это делает водяную скатерть подвижной. Она постоянно как бы встряхивается природой. Колебания уровня более глубоких горизонтов воды под землей менее выражено. Однако и здесь могут наблюдаться годичные изменения.
Рис. 23. Колебание уровня воды в колодце по времени суток (I) и по сезонам года (II)
Подземные воды очень чувствительны к общему ходу изменения климата, поэтому наблюдаются колебания положения водяной скатерти многолетние — десяти - и столетние.
Все больше и больше на уровни вод и положение скатерти грунтовых вод влияет деятельность человека. Он вскрывает глубокие карьеры, дорожные выемки, строит метро и сбрасывает в землю массу производственных отбросов. Все это изменяет положение подземных вод.
Большое значение имеет вырубка лесов. Ее результатом является падение уровней подземных вод. С другой стороны, высадка лесополос, парков и восстановление лесов ведет к повышению положения скатерти подземных вод. Наблюдения за ее положением или, как говорят специалисты, за режимом подземных вод, является одной из важных задач гидрогеологии. Ученые организуют специальные многочисленные опытные участки на территории СССР для наблюдения за колебаниями уровней, температурой и составом подземных вод.
Реки и озера под землей
Речь идет о настоящих реках и озерах, в которых даже встречаются рыбы без глаз, что связано с жизнью этих организмов в вечной темноте.
Но начнем по порядку. В земной коре довольно распространены известняки, гипсы, ангидриды, каменная соль. Все эти породы обладают одной общей особенностью — они состоят из минералов, способных растворяться в воде. Особенно быстро растворяется каменная соль. В этом легко можно убедиться. Нальем 2/3 стакана воды и наполним оставшуюся треть поваренной солью. Через 10 минут, если перемешивать содержимое, соль растворится.
Медленнее растворяется гипс. Для растворения 1 кг этого минерала требуется около 480 кг воды. Еще медленнее растворяется известняк — порода, сложенная минералом, называемым кальцитом. Килограмм этой породы можно растворить в 10000 л воды.
Известняки и гипсы часто выходят на поверхность земли или лежат на небольшой глубине. Как и другие породы, они также могут иметь трещины. В одних случаях они тонкие, а в других их ширина может достигать десятков сантиметров и даже метров.
Вода легко проникает в трещины и постепенно растворяет их стенки. Так изо дня в день идет эта разрушительная работа воды, Проходят сотни, тысячи лет, и в таких породах образуются обширные многокилометровые пещеры. Примером может служить Мамонтова пещера, находящаяся в США в штате Кентукки. Здесь вода образовала 223 галереи, 225 проходов и 77 больших гротов. Самый большой зал, носящий название Храм, имеет длину 163 м и высоту 40 м. В этой пещере текут три реки. На них имеется серия порожистых участков и водопадов. В них водится рыба и живут особые виды рачков, приспособившиеся к пещерным условиям. В наиболее крупных гротах находятся три довольно значительных озера.
В пещере Мацоха, находящейся в Чехословакии, состоящей из десятков галерей, гротов и коридоров, по дну главной галереи течет река Пункве. Примечательно, что по ней имеется даже «пассажирское» движение — туристы совершают традиционную прогулку по этой реке на лодках.
Советский Союз также богат подземными пещерами. Особенно пользуется успехом Кунгурская пещера, которую ежегодно посещают тысячи туристов. Ее общая протяженность превышает 5 км. Пещера насчитывает около 60 гротов. Здесь также имеются речки и озера. Наиболее крупное озеро помещается в гроте «Дружба народов». Его площадь достигает 700 м3. Даже в этом озере живет слепой рачок. Всего в Кунгурской пещере насчитывается около 300 озер. Замечательной особенностью этой пещеры является наличие в ней ледяных образований: покровов, сталактитов, сталагмитов и т. д.
В районах развития таких пещерных систем, носящих название «карстовых», выделяются текущие вспять реки и исчезающие озера. В верховьях Дуная у г. Иммендинген обширные карстовые каналы в засушливые годы поглощают всю воду реки. На протяжении 13 км Дунай превращается в подземную реку. В конце этого участка из карстовых каналов воды выходят в виде мощного источника на поверхность и устремляются по всей долине.
Такие исчезающие реки имеются во многих районах развития известняков и гипсов. Их можно встретить на Кавказе, в Крыму, в Башкирии и в других местах.
Этим не ограничиваются чудеса карстовых районов. Например, в Вологодской области имеется Кунст-озеро. Вы видите перед собой обширный водоем площадью до 20 км2. Временами здесь происходят удивительные явления. В летнее время вода довольно быстро уходит, и озеро исчезает. Вместо него образуются прекрасные сенокосные угодья. Через какой-то промежуток времени вода снова с шумом возвращается, и озеро вновь предстает во всей красе. Такие чудесные превращения наблюдаются в целом ряде других озер. Во всех случаях вода исчезает через карстовые каналы, расположенные на дне этих озер. Подземные воды в этих карстовых районах находятся в самой тесной связи с поверхностными. Во многих случаях карстовые каналы соединяют два, три озера. Необычайные явления на озерах объясняются изменением режима одного из озер, закупориванием наносами карстовых каналов и другими причинами.
В средневековье эти явления представлялись чудесами, которые творят божественные силы. Они использовались духовенством для усиления своего влияния на местное население.
По карстовым каналам, трещинам, пещерам движутся потоки подземных вод. Их движение напоминает поверхностные потоки — многоводие и значительные скорости. Карстовые подземные воды зачастую представляют собой значительное препятствие при горных работах по добыче полезных ископаемых.
Вода возвращается на поверхность
Читатель уже знает из маленького путешествия, совершенного вместе с каплей воды, что если долина реки или овраг пересекает породу с водоносным пластом, залегающим на водоупорной глине, то на месте их встречи возникает источник, ручейком сбегающий вниз по склону. На таких местах местные жители часто устраивают лотки, устанавливают корыта, бадьи для сбора воды и используют ее для питья и водопоя скота. В одном из живописных мест южного берега Крыма, на склоне Ай-Петри, в зарослях деревьев имеется небольшая расщелина в известняке. Народное поверье утверждает, что если во время дождя прийти к ней и играть на пастушьем рожке, то из нее начнет бить источник кристально чистой воды.
Рис. 24. Вот как работает сифонный источник. Когда уровень воды в пещере вследствие притока ее по каналу «а» станет равным высоте колена «б», вода хлынет из источника
Что это за «волшебный родник»? Ведь вода в источниках, выходящих в стенках оврагов и долинах рек, течет постоянно, почему же здесь в Крыму, у склона Ай-Петри, она течет только временами, да еще нужно играть на рожке. Может быть мы имеем дело с чудом? Но нет на свете чудес, загадка здесь несложная. На рис. 24 показана схема такого «сифонного» источника, встречающегося в карстовых районах. Когда идет дождь, углубление в пещере наполняется водой, и она начинает переливаться через порог, отделяющий канал. Как только излишек воды вытек, источник иссякает до следующего поступления воды.
Заметим, что очень часто дождь может идти далеко от источника, но вода по системе подземных ходов будет поступать в углубление, и тогда водоток возникает без видимой причины. Такие неожиданно действующие источники производят особенно сильное впечатление на людей. Даже в наше время они остаются для многих загадочным явлением.
Эти «сифонные» источники в средние века часто служили объектом поклонения. Им приписывались различные чудеса. Вокруг них нередко создавались легенды и поверья.
Вы спросите, а при чем же здесь рожок? Помните, что играть нужно было в плохую погоду. Как видно, расстояние от водосбора небольшое, поэтому спустя лишь малое время с момента начала дождя «сифонный» источник начинал действовать. Поэтому, рожок здесь был ни причем, главное — дождь.
Встречаются источники, вытекающие из трещин и расселин скал. Они бывают очень многоводны. В них вода не сочится, а бьет потоком. Это так называемые восходящие источники. О них разговор будет в следующей главе.
Завершая эту главу, мы должны отметить, что источники встречаются по всему пространству нашей Родины. Здесь подземные воды как бы превращаются в поверхностные. Потоки из мрачных подземных пространств вырываются на простор дневной поверхности.
Вспомните, как приятно в жаркий день в степи отдохнуть у раскидистых ракит, склонившихся над хрустальным родничком, вырывающимся из земли утолить жажду прозрачной водой и побрызгать ею голову, разгоряченную июльской жарой.
Легенды и действительность
Пятнадцатый век. В Аккермане (сейчас Белгород-Днестровский) стоял у власти жестокий турецкий правитель Узун-паша. В сырой мрачной темнице крепости была заключена красавица украинка Парасковея. Паша требовал, чтобы она подчинилась ему. Однажды, когда Узун-паша хотел войти в темницу, ее двери распахнулись, кандалы со звоном покатились в сторону. Девушка птицей взлетела на высокую стену. За убегающей погнались янычары. Вот ее настигли на берегу Днестровского лимана. Уже занесены над ее головой кривые ятаганы. Но тут произошло чудо. Девушка вдруг стала приподниматься и рас-стаяла в воздухе. Янычары же превратились в камни. Там, где были следы от ног Парасковеи, из земли и вырвался поток — родник кристально чистой воды. Прошли века, камни источили непогоды, а родник живет. Кто выпьет его воду, становится непобедимым богатырем...
Эта народная легенда пережила века, а родник существует и по ныне.
С незапамятных времен родники и ключи, бьющие из-под земли, были окружены легендами и поклонением людей.
В Древней Греции, по преданию, большим авторитетом пользовалась Сибилла — пещерная прорицательница. Когда нужно было решать важнейшие вопросы — быть войне или миру, кончится ли засуха и другие — обращались к жрецам. Они уходили в пещеру, где жила Сибилла, и громко задавали вопросы. Затем прикладывали к ушам ладони и внимательно слушали. Откуда-то из темной глубины неслись звуки, напоминающие нежный женский голос. Побыв в пещере некоторое время, жрецы выходили из нее и передавали якобы услышанное ими прорицание Сибиллы. Таким образом не раз решались важнейшие государственные вопросы.
Загадка Сибиллы несложна. Выходящий в недрах пещеры ключ издает журчание. Эти слабые звуки усиливаются своеобразной пещерной акустикой. Иногда эти звуки становятся настолько громкими, что напоминают отдельные раскаты грома. Жрецы использовали этот эффект, чтобы по-своему решать государственные вопросы.
Источники или ключи широко распространены на всех континентах. Чаще всего это небольшие ручейки, вытекающие из стенок балок и оврагов. Многие реки начинаются с небольших ключей. Так, великая русская река Волга берет начало из родника, бьющего из-под земли у деревни Волго-Верховье в Калининской области.
Иногда встречаются мощные источники, выходящие из трещин горных пород. Особенно многоводны ключи, вытекающие из карстовых пустот.
Знаменитый ключ Готур-Ата, или Золотой, бьет из известняков у подножия Копет-Дага, неподалеку от дороги Ашхабад — Фирюза. Он дает до 400 л в секунду. Отсюда берет начало значительный ручей, который используется для орошения близлежащих полей.
На юге Франции известностью пользуются Воклюзские ключи — выход из карстовых каналов на поверхность целых подземных рек. Часто название «Воклюзы» используется для обозначения таких же мощных выходов в других странах. Примером могут служить карстовые родники, вытекающие на поверхность из известняков в Крыму, на Урале, в Саянах. Из них вырываются потоки, иногда достигающие 20 м3 воды в секунду.
Сейчас имеется проект снабжения водой ряда государств Европы за счет строительства тысячекилометрового водопровода, который будет забирать из карстовых источников Альп (и некоторых озер) до 2,5 млрд. м3 воды в год. Он будет снабжать население ФРГ, Австрии, Швейцарии и других стран высококачественной питьевой водой.
В одном из недоступных мест Венесуэлы на Гвианском нагорье находится Гора Дьявола. В 1935 году американский летчик Д. Энджел обнаружил здесь самый высокий водопад мира — Сальто-Анхел. Его высота 1054 м. Если его сопоставить со знаменитым Ниагарским водопадом, обладающим уступом в 51 м, то последний окажется более чем в 20 раз ниже этого удивительного венесуэльского чуда. Но самое интересное — водопад Сальто-Анхел образован мощным подземным источником, выходящим из скалы, расположенной на 70 м ниже вершины горы.
Но не только на континентах встречаются выходы подземных вод, есть они на дне морей и океанов. Так, если в тихую погоду понаблюдать в районе Гагр за морем, то можно увидеть движение воды, как бы растекающейся из какого-то центра.
Это выход мощного карстового источника. Он дает до 8 м3 пресной воды в секунду.
В Греции, там где нет рек, встречаются засушливые долины. Можно легко понять, какая радость охватила жителей одного из таких палимых солнцем мест, расположенного у г. Апавалоса, когда обнаружилось, что на небольшом расстоянии от городского пляжа из морского дна бьют мощные источники пресной воды. Но как же получить эту воду?
Проблема была решена довольно просто. Территорию, на которой обнаружили источники, отделили от морской акватории серповидной железобетонной стенкой. В связи с непрерывным поступлением внутри этой ограды больших количеств пресной воды соленая морская вода была вытеснена. Весь объем был заполнен драгоценной для этой части Греции кристально чистой водой, изменившей коренным образом жизнь засушливой долины.
ПОДЗЕМНЫЕ МОРЯ И ОКЕАНЫ
«Французское чудо»
В далеком 1126 году во Франции, в одном из живописных селений провинции Артуа (Артезия), для местного населения рыли колодец. Вначале шла глина. Он становился все глубже и глубже, а воды не было. Хотели прекратить работу. Вдруг дно колодца стало вздуваться. Испуганный рабочий, находящийся там, быстро стал подниматься наверх. И только он успел выбраться из колодца, как дно с шумом лопнуло, и вода стала быстро наполнять колодец. Достигнув поверхности, она образовала небольшой фонтан.
Посмотреть на это чудо сбежалось все селение. Вода день и ночь била из-под земли. Окружающие участки стали заливаться. Одни говорили, что это дьявол вырвался на поверхность земли. Другие утверждали, что завтра вода перестанет идти. Но проходил следующий день, а фонтан все действовал. Чтобы спасти территорию от затопления, пришлось срочно рыть канаву для стока воды в ближайшую балку.
Прошло некоторое время, и жители привыкли к этому фонтану. Селение имело с тех пор достаточное количество воды для своих нужд. Этим фонтаном стали гордиться. Путники, не жалея лишнего времени, делали крюк, чтобы запастись замечательной водой из фонтана.
Рис. 25. Артезианская вода изливается из скважины
Так человек обнаружил существование необычных вод под землей, способных к самоизливанию на поверхность. По имени провинции Артуа их стали называть артезианскими (рис. 25).
Однако справедливости ради заметим, что о существовании таких бьющих из-под земли подземных вод было известно древним римлянам и жителям Карфагена.
Со временем наука раскрыла тайны источника Артуа. Более того, уже в XV1JJ веке было установлено, что это не чудо природы, или «игра» природы, а вполне закономерное явление, широко распространенное в земной коре. «Чудо» обернулось для людей великим благом.
Вода, рвущаяся вверх
Почему появляются воды, стремящиеся вопреки своей природы течь не вниз, а подниматься вверх? Ответ на этот вопрос удалось получить тогда, когда геологи сумели изучить строение земной коры. Мы уже знаем, что породы в земле образуют пласты, которые следуют друг за другом: песок сменяет глину, глина — гравий или галечник, потом опять следует пласт глины и т. д. Эта стройная картина часто нарушается из-за странностей нашей планеты. Скорее не странностей, а ее природы. Вот из-за нее земная кора постоянно приходит в движение. Мы уже знаем, что это движение может прежде всего вызывать наклоны пластов. Но не только их наклоны. Оно может сгибать их в складки, разрывать и перемещать пласты. В горных районах движение земной коры особенно интенсивно. На равнинах складки пологие, а в горах — крутые. Во многих случаях вершины складок более интенсивно размываются водой, и поэтому на таких участках на поверхность выходят как бы срезанные по вертикали пласты то песка, то глины.
Рис. 26. Артезианские воды
А — так образуются артезианские воды (а, б — пути поступления воды 8 глубь земной коры); Б — области питания
Особой их чертой является то, что они быстро погружаются в недра земной коры. Получается своеобразная чаша, которая может легко заполняться водой с поверхности (на местах выходов крыльев), как это показано на рис. 26, А. Диаметр таких «чащ» может достигать сотен и даже тысяч километров.
Тысячелетиями вода инфильтруется в пласты, «обнажающиеся» на крыльях. Она постепенно заполняет полностью пространство между глинами (водоупорами).
Если сделать колодец или пробурить скважину в середине «чаши», то, естественно, вода будет подниматься в зависимости от высоты воды в крыльях, или, точнее, от напора, создаваемого ее массой над «потоком» или поверхностью верхнего водоупора. Это хорошо видно из рис. 26,А.
В зависимости от положения колодца или скважины может быть получена фонтанирующая или просто поднимающаяся над напором вода. Фонтанирующие скважины иногда представляют собой незабываемое зрелище. Поднимающиеся струи с силой вырываются из обсадной трубы на метры, а иногда на десятки метров.
В большинстве случаев она просто поднимается внутри обсадной трубы на высоту 2-10-50 м над поверхностью вскрытого напорного водоносного горизонта. Чем глубже «чаша» или как говорят геологи, синклиналь (от греческого слова, обозначающего склоны противоположных гор), тем больше напор В такой синклинали может быть один, два, три и более водоносных горизонтов, обладающих напором. Так образуются напорные или артезианские бассейны, представляющие собой сочетание водоносных слоев с водоупорами.
Участки на крыльях, откуда поступает вода в «чашу», назвали областями питания, а там, где напорные воды могут выходить на поверхность в виде естественных источников, — областями разгрузки, или дренажа.
Обнаружение существования напорных, или артезианских, вод стало великим достижением молодой гидрогеологии и создало прекрасные предпосылки для их использования на службе человечеству.
В конце XVIII и в начале XIX века в Европе началась погоня за артезианскими водами. В течение только XIX века в России были построены тысячи напорных колодцев и скважин. Из них стали получать большое количество прекрасной пресной воды, обладающей в течение года ровной температурой. Они давали неизменное количество воды и казались неиссякаемыми.
Океаны и моря под землей
Человек быстро накапливал знания о чудесных напорных (артезианских) водах. Уже в начале XX века обнаружили существование на земле целого ряда грандиозных бассейнов напорных вод. Давайте совершим экскурсию по этим подземным океанам и морям.
Вот, например, Западно-Сибирский артезианский бассейн, имеющий площадь почти 3,5 млн. км.2. Он собрал свои воды от Урала до Енисейского края. Это поистине «подземный океан» напорных вод.
В северной части Сахары под песками пустыни находится другой грандиозный бассейн напорных вод, площадь которого достигает 700 тыс. км2, а толщина, или, как говорят геологи, мощность водоносного горизонта, достигает 500 м.
Артезианский бассейн-океан имеется в Австралии. Его назвали большим бассейном. Он действительно велик и занимает 1736 тыс. км2. Его воды позволяют осваивать засушливые и полупустынные территории шестого континента.
Богата артезианскими бассейнами европейская часть СССР. Особенно важны Днепровско-Донецкий, Подмосковный, Прибалтийский артезианские бассейны-моря. Днепровско-Донец-кий бассейн имеет площадь около 350 тыс. км2. Он распространен в южных областях Белоруссии, на большей площади Украины и захватывает некоторые районы РСФСР.
Подмосковный артезианский бассейн имеет большое значение для водоснабжения многих городов, хотя его площадь сравнительно невелика — всего несколько тысяч квадратных километров. Еще меньше по размерам Прибалтийский бассейн, но и он занимает важное место в снабжении водой Ленинградской, Псковской областей и прибалтийских республик.
В горных и предгорных районах Кавказа, Карпат, Средней Азии имеется много артезианских бассейнов сравнительно небольшой площади, но очень водообильных. Здесь напорные воды накапливаются либо в предгорных равнинах, либо в межгорных впадинах. Одним из наиболее крупных является Восточно-Предкавказский бассейн, площадь которого достигает 200 тыс. км2.
Что касается бассейнов в межгорных впадинах и долинах, то площадь их распространения редко превосходит несколько сотен квадратных километров, достигая иногда 1000 — 3000. км2.
Крупные артезианские бассейны имеются в Европе (Парижский, Венгерский, Пиренейский). В США крупнейшими подземными морями являются Дакотское, Вайомингское и др.
Роль артезианских вод трудно переоценить. Достаточно сказать, что десятки тысяч населенных пунктов получают из них питьевую воду. Такие центры, как Москва, Киев, Баку, Алма-Ата, Харьков, Полтава и многие другие снабжаются высококачественными артезианскими водами. За рубежом артезианские воды используют во многих странах. Такие города, как Париж, Лондон, Западный и Восточный Берлин и др., получают из них воду. К этому стоит лишь добавить, что с напорными бассейнами часто связаны лечебные минеральные воды. Упомянем курорты Кисловодск, Ессентуки, Цхалтубо, Старая Русса, Сестрорецк и др.
Артезианские воды — это одно из сокровищ нашей Родины, которые нужно бережно хранить.
Смерть от жажды на баке с водой
... Беспощадное солнце и пески. Они, как волны, тянутся до горизонта. Куда ни кинешь взгляд, везде маленькие и большие холмы желтого раскаленного песка. Пустыня... Безжизненная пустыня... Кажется, здесь века не было жизни. От неимоверной жары плавятся мозги. Но вот вдали что-то мелькнуло. Движется караван. Еле передвигают ноги истощенные люди и верблюды. Это торговцы, направляющиеся из Айи Сефры в Ти-мимин. Застигнутые солнцем в пустыне, они уже вторую неделю в пути. Вода кончилась. Вдруг впереди, совсем недалеко мелькнуло озеро, полное воды, ветер гонит по нему волны. Люди остановились. Они знают — это мираж. На многие десятки и сотни километров вокруг только безбрежные пески и нет воды. Колодцы высохли.
Арабы бредут дальше. Губы полопались. Нет сил идти. Предводитель дает команду — привал! Переждать жару и идти, идти, тратя последние силы.
Вечерняя прохлада принесла облегчение. Короткое распоряжение, и караван готовится двигаться дальше. Но не все. Несколько путников остаются неподвижными на песке. Караван уходит все дальше, уходящие не оглядываются, они знают, что многих ждет та же участь.
Сахара... Вся история людей, живущих здесь, — это история борьбы за воду, борьбы со зноем и раскаленными песками. Пустыня требовала жертв.
Но наиболее удивительным является то, что под песками Северной Сахары всегда было море воды. Тысячелетия люди не знали о его существовании. Только в последнее столетие был обнаружен колоссальный бассейн напорных вод. Вода находится на глубине 30 — 50 м, а в некоторых местах 200 м.
В конце прошлого столетия началось строительство артезианских скважин, колодцев и фоггаров (подземных каналов). Некоторые буровые скважины дают до 75 м3 в час. Построены тысячи колодцев и буровых. И все же это очень мало. В настоящее время здесь добывается до м3 воды в сутки, в то время как ученые подсчитали, что в сутки можно получитьм3. Иными словами, воды из-под земли используется лишь на 3 — 4%.
Сколько новых оазисов можно создать!
Сейчас правительство Алжира предпринимает попытки расширить сеть артезианских источников.
Несмотря на ничтожное количество выпадающих в течение года осадков (около 100 мм) все же в напорный бассейн ежегодно поступает 10% этого количества, что составляет несколько миллиардов кубических метров воды. В последние десятилетия напорные воды обнаружены и в других частях Сахары.
В нашей стране самой крупной пустыней являются Каракумы. Площадь ее около 300 тыс. км2. Она образована песчаными породами, принесенными сюда древними реками Амударьей, Мургабом и Теджентом. Особенностью этой пустыни является довольно широкое развитие грунтовых вод, которые добываются с помощью колодцев. Однако вода в них часто солоноватая.
На территории Каракумов обнаружен крупный артезианский бассейн, получивший название Амударьинского (Каракумского). Пустыня буквально стоит на море воды, хотя воды его в значительной степени соленые. Другая крупная пустыня СССР — Кызылкум, приближающаяся по площади к Каракумам, оказалась обладательницей ряда артезианских бассейнов. Их пресные воды начали широко использоваться для орошения.
Необычно интересные явления обнаружены в пустынях Средней Азии. Вы движетесь по песчаной безжизненной пустыне, и вдруг впереди в море желтизны вы видите зеленый холм. Откуда в песках зелень? Это гидровулканы, участки выходов подземных вод. Вокруг таких источников, выходящих на холмах, окруженных такырами, бурно развивается зеленая растительность. Такие удивительные участки зелени и выходов воды называются гидротерриториями.
Так, страшные своим безводием песчаные пустыни во многих случаях оказываются стоящими буквально на воде. Воды под землей должны помочь их хозяйственному освоению, позволить превратить пустыни в цветущие оазисы.
МНОГОЛИКИЕ ВОДЫ
Пресная и соленая, горькая и ядовитая
В народе о воде говорят: «Где проберется, того и наберется». Вода вечная странница, жадная к поглощению всего встречного. Передвигаясь по порам, трещинам, карстовым каналам, она все пытается унести с собой.
Вода растворяет минералы, газы, органические вещества, этому способствуют особые свойства воды, ее ионизирующая способность, высокая диэлектрическая постоянная, способность к расклиниванию и разрушению кристаллических решеток. Даже так называемые благородные металлы — серебро и золото — растворяются в воде. Кому не известна удивительная лечащая «серебряная вода», в которой серебро находится в виде мельчайших частиц размером от нескольких десятков до нескольких тысячных долей микрона (микрон — одна тысячная миллиметра). Опытами было установлено, что и другие металлы образуют аналогичные растворы.
Эта способность воды приводит к многоликости подземных вод. Химический состав подземной воды является своеобразной ее «визитной карточкой».
Гидрогеологам удается прочитать эту запись природы. Она используется для выяснения путей, пройденных водой, обнаружения полезных ископаемых, выявления истории образования воды и решения многих других важных вопросов.
В водах под землей обнаружены почти все элементы, входящие в периодическую систему . Однако наиболее распространены, как и следует ожидать, элементы, чаще всего встречающиеся в воздушной оболочке и земной коре. Это хлор, сера, углерод, кремнеземы, кислород, натрий, магний, кальций, железо, алюминий. Эти элементы находятся в воде в виде ионов (т. е. заряженных атомов). Но вода не довольствуется только ими. Она удерживает вещества в виде молекулярных и коллоидных (тонко раздробленных) образований. Часто присутствуют в воде органические вещества и молекулы газов — углекислоты, сернистой кислоты, метана, азота, кислорода, гелия и других.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 |