Водоносні горизонти. Пластова будова земної кори. Рух води під землею
Поверхнева частина Землі, або, як її називають геологи, верхня частина земної кори, складена породами, що утворилися в море або на суші.
Уявімо собі, що ми в костюмі акванавтів здійснюємо прогулянку по морському дну. Тут свій особливий світ. Біля берега дно складено найчастіше галькою, гравієм або крупним піском, а в міру руху в глибину ми потрапляємо в царство все більш дрібних пісків. Ще глибше і далі від берега ноги починають потопати в мулистому матеріалі. Це всі продукти, що утворилися в ході руйнування порід, що складають сушу. Багато тисячоліть вони переносяться морськими потоками і накопичуються на дні, утворюючи шари гальки, гравію, піску, глини. Для кожної породи відведено природою своє місце.
Чим ближче до берега, тим більше накопичується матеріал, чим далі – тим, навпаки, він дрібніше. Але з плином часу берегова лінія пересувається. І там, де на дні накопичилася товща піску, починає накопичуватися новий більш тонкий матеріал. Ось і виходить, що морські відкладення схожі на листковий пиріг, в якому чергуються породи, що складаються то з більших часток – галечника, піску, то з більш дрібних – глинистих. Кожен шар має велику площу і займає певний простір. Такий шар геологи називають пластом осадової породи.
Протягом тисячоліть характер мінерального матеріалу, принесеного з суші, змінюється. Часто така зміна відбувається різко в результаті різних геологічних потрясінь – катастрофічних рухів земної кори, змін рельєфу місцевості і гідрографічної мережі, переміщення берегової лінії та інших. В результаті змінюється характер принесеного в море матеріалу, і на пласті, що утворився, починає відкладатися новий. Таким шляхом формується пластова будова товщі порід. Піски можуть змінюватися суглинками (порода, що містить не лише піщані частинки, але й тонкі глинисті розміром менше 2 мкм), а суглинки – глинами і знову пісками.
Пласти можуть залягати зовсім горизонтально, так як вони відклалися на дні моря. Але ми вже говорили, що земна кора перебуває в постійному русі, змінюючи положення пластів; перш за все вони нахиляються, а часто докорінно змінюють свою форму.
Пройшов дощ: на пісках вода просочилася крапельками в пори і пішла в землю. А на ділянці глини утворилися великі калюжі, і ноги грузнуть у багнюці. Чому ж тут вода не інфільтровалася в глиб породи?
Справа в тому, що глина складається з дуже дрібних частинок (розміром менше 0,002 мм і 2 мкм). Такі тонкі зернятка, щільно прилягаючи один до одного і утворюють дуже маленькі пори.
Вчені виміряли їх за допомогою електронного мікроскопа. Виявилося, що їх ширина рідко перевершує 0,001 – 0,003 мм. У таких тонких породах вода не в змозі вільно текти. Її переміщення можливе, але тільки лише шляхом дуже повільного молекулярного руху.
У природі найтонші пори глин майже завжди заповнені водою. Її частинки знаходяться під впливом атомно-молекулярних сил, що діють на поверхні найтонших мінеральних зерен. Ця взаємодія виникає завдяки особливій будові кристалів глинистих мінералів і електричним особливостям молекул води.
Звичайно, рух води через глину відбувається, але він в тисячі і десятки тисяч разів повільніший, ніж в тих же пісках. Навіть рух равлика в порівнянні з водою в глині здасться «космічним». За добу в такій породі вода при сприятливих умовах може просочитися на 0,5 – 1,5 мм. Щоб пройти шлях в глині в 1 м, воді будуть потрібні багато місяців і навіть роки.
Деяке прискорення руху виникає в тому випадку, коли в глині міститься нерівномірна кількість солей, розчинених в поровій воді на різних ділянках породи. Тоді виникає переміщення природних розчинів від місць з високою концентрацією солей до місць з їх малим змістом. Швидше вода рухається при нагріванні окремих частин породи. В цьому випадку прискорюється її переміщення від холодних до нагрітих місц.
Уявімо собі лежить на поверхні шар піску. Пройшов дощ. Краплини швидко просочилися вглиб по великих порах і, захоплені силою тяжіння, стали опускатися все нижче і нижче. Але ось пласт піску скінчився.
Далі йде шар глини. Дорога воді міцно зачинена. Краплинам подітися нікуди, і вони починають накопичуватися, їх стає все більше і більше. Над глиною в піску утворюється шар води. Глина грає роль упора для води. Тому кажуть, що перший пласт глини від поверхні – перший водоупор. Над ним у піску поступово утворюються значні скупчення води. Зверніть увагу, що її скупчення йде одночасно на значній площі, яка визначається ділянкою поширення піщаного шару і підстильного його глинистого пласта.
А тепер вириємо колодязь, і коли він досягне поверхні накопичившегося шару води, в ньому весело заплещется така потрібна нам вода.
Скупчення води в піску над глиною вчені називають водоносний пласт (або водоносний горизонт). Перший від поверхні шар води над першим водоупором отримав назву грунтової води. Вона є джерелом води для багатьох міст, сіл і сіл. Тепер легко можна уявити собі, що чим далі від поверхні землі залягає водоупор, тим глибше доводиться рити колодязь. Проте рівень поверхні води в колодязі залежить не тільки від глибини водоупора, а й від товщини шару грунтової води над ним або, як кажуть гідрогеологи, потужності водоносного пласта.
Але не тільки глина може бути водоупором. У цій якості можуть виступати сланці, граніти, базальти та інші скельні породи, які за відсутності або малої тріщинуватості також не пропускають воду.
Грунтові води в колодязі після відбору кількох відер зазвичай знижують свій рівень, проте через деякий час він знову відновлюється. Це відбувається тому, що з навколишньої ділянки вода спрямовується до місця, де її рівень нижче. Швидкість припливу залежить від водопроникності навколишнього шару піску або гравію. Чим більші пори складають шари порід, тим швидше йде приплив води. Звичайно, діють і інші чинники – кількість води у водоносному горизонті і величина досягнутого зниження рівня води в колодязі.
Грунтова вода, що залягає на першому від поверхні шарі глини (водоупоре), завжди прагне рухатися. Ця неприборкана любов до руху, пов’язана з ухилом поверхні грунтової води, яка часто залежить від ухилу поверхні водотривких пластів. Ось з цього ухилу вода і тече в своєму вічному прагненні до руху. Тому гідрогеологи говорять про потоки грунтової води. Зустрічаються випадки, коли водоупор утворює чашеобразную западину, тоді вода тут при певних умовах нерухома і утворює грунтовий басейн.
А як утворюються другий, третій і т.д. водоносні горизонти? Здавалося б, нижче такого глинистого пласта води не повинно бути. Адже під дном каструлі, наповненої водою, – вона відсутня.
На це питання відповісти не складно. Перш за все, пласт водотривкої глини може не бути суцільним. Тоді вода буде надходити у «вікна», що в ньому утворилися. Або пласти глини обмежені в просторі і десь закінчуються або, як кажуть геологи, виклініваются. В обох випадках вода, яка інфільтрувалася з поверхні, може, минувши перший шар глини, рухатися вглиб до другого горизонту, а потім і далі. Адже вода знайде собі дорогу.
Можливий і другий шлях. Якщо пласти, що лежать у верхній частині земної кори, мають нахил, то на поверхню можуть виходити по черзі шари глини та піску. В такому випадку вода буде надходити з поверхні в усі піщані породи і текти вздовж водоупоров вглиб.
Вода може знайти і третій шлях. Уявімо собі долину річки або штучне море. Якщо вони мають високі береги, складені упереміж пісками і глиною, то води ріки, водосховища або озера можуть спрямовуватися в них, утворюючи відразу кілька водоносних шарів. Саме такий випадок спостерігається в долині Дніпра. Особливо багато води надходить в надра під час паводків. Тоді вода особливо «агресивна» і енергійно спрямовується по тріщинах порід в глибину земної кори.
Таким чином виникає багатоповерхова будова – ціла серія водоносних горизонтів, слідуючих один за одним.
Виходить своєрідна етажерка: пісок (або інша порода, яка пропускає воду), в якому накопичується «поверх» води – водоносний горизонт, потім слідує «пол» – водоупор (глина або інша порода, яка не пропускає воду), а далі такі «поверхи» і «підлоги» .
Ці води під землею, що знаходяться між другим і третім, третім і четвертим водотривкими шарами, так і називаються – «міжпластові».
Люди ходять по поверхні землі і часто не підозрюють, що у них під ногами цілі «моря» води. Ці «моря» вкрай своєрідні. У них вся водна товща розділена на шари, як в листковому пирозі. Кількість горизонтів, їх водообільность залежать від особливостей геологічної будови, історії розвитку території і, нарешті, клімату. Вчені назвали такий «листковий пиріг» водоносним басейном. Вони дуже різні і за вертикальною будовою, і по конфігурацією в просторі. Часто різні горизонти мають різний хімічний склад укладеної в них води. Та й шляхи надходження води в водоносні шари можуть бути різними.
Ціни
Дисконтна картка клієнта
Сервісне обслуговування
Акції
