Гипотезы происхождения подземных вод

Существуют различные теории и гипотезы происхождения подземных вод. Одной из наиболее ранних является инфильтрационная теория. Она объясняет образование подземных вод просачиванием (инфильтрацией) в породы атмосферных осадков. Ее авторы французские ученые Б. Палисси и Э. Мариот (XVII в.). Позднее М.В. Ломоносов дал геохимическую трактовку инфильтрационной теории, подчеркнув связь между химическим составом горных пород и циркулирующими в них подземными водами. Подземные воды он рассматривал как сложные природные растворы, состав которых зависит от минерального и химического состава горных пород.

Но инфильтрационная теория происхождения подземных вод, не могла объяснить некоторые факты. Например, в пустынях и полупустынях, где атмосферные осадки выпадают в небольших количествах, на некоторой глубине все же содержится влага. Расхождение с инфильтрационной теорией возникали и при рассмотрении химического состава подземных вод глубоких горизонтов. Химические анализы показывали, что сухой остаток в этих водах содержит химические элементы, отличающиеся от элементов водосодержащих пород.

Но, несмотря на указанные противоречия, инфильтрационная теория признается большинством ученых основной.

В конце XVII – начале XVIII веков были выдвинуты новые теории происхождения подземных вод за счет конденсации водяных паров воздуха (авторы этой теории Р.Декарт, 1620; Э. Халль, 1663). В 1887 г. немецкий гидролог О. Фольгер высказал мысль, что подземные воды образуются за счет конденсации водяных паров в горных породах. Так появилась конденсационная гипотеза происхождения подземных вод.

Конденсационная гипотеза О. Фольгера была подвергнута резкой критике со стороны ряда ученых. Они указывали, что при конденсации водяных паров в грунтах выделялось бы такое количество тепла, при котором началось бы испарение и накопления подземных вод не могло бы быть. Невозможно также представить в воздухе такого количества паров воды, чтобы из них могла образоваться вся масса подземных вод на земном шаре.

В начале XX века русский агроном А.Ф. Лебедев показал, что конденсация влаги в почвах и грунтах действительно происходит без водяных паров. Однако количество подземных вод, образующихся при этом, составляет небольшую долю от общих запасов подземных вод. Он изучал (1949, 1962) процессы конденсации влаги на подмосковной станции в Щемилове и оценил величину конденсации влаги в общем балансе подземных вод в размере 30 мм в год. Д. Дерпгольц (1952, 1962) считал, что процессы конденсации имеют большое значение в районах устойчивой мерзлоты.

В начале XX века довольно широкое распространение получила ювенильная теория образования подземных вод (от лат. «ювенилис» - юный), предложенная австрийским геологом Э. Зюссом. Согласно ей подземные воды образуются из паров воды и газообразных продуктов, выделяющихся из магмы в глубоких недрах Земли. Поступая в более высокие зоны земной коры, они конденсируются и дают начало ювенильным водам. Эти воды иногда называют магматогенными.

Голландский ученый Ф. Кюэнен (1959) поступление ювенильных вод из глубин земных недр оценивает в размере 0,04 км ³/год, что по отношению ко всей массе подземных вод в земной коре составляет незначительную величину.

Все воды, поступающие из атмосферы, то есть связанные постоянным круговоротом в отличие от ювенильных названы Э. Зюссом вадозными.

Существует также теория о реликтовом происхождении подземных вод. Согласно этой теории, подземные воды глубоких зон представляют собой остаточные воды древних бассейнов, захороненных в отложившихся в них породах – седиментационные (от лат. «седиментус» - осадок). Они сохранили свой первоначальный облик до настоящего времени. Например, седиментационные рассолы P₁ в Верхнекамском соляном бассейне.

Выделяют также метаморфогенные воды, их иногда называют возрожденными или дегидратационными. Они образуются при метаморфизме осадочных пород или минеральных масс, содержащих в большом количестве кристаллизационную воду. К таким породам относятся карбонаты, сульфаты, хлориды. Под воздействием высоких температур и давлений происходят процессы дегидратации. Например, при дегидратации гипса выделяется вода, а сам он переходит в ангидрит.

Дата добавления: 2015-07-15