Субмаринные бассейны подземных вод
Условия залегания вод под морями и океанами еще слабо изучены. Водоносные системы субмаринной зоны исследуют сотрудники океанологических экспедиций, использующих морские суда и самоходные подводные аппараты. Данные о субмаринных водах получают при бурении скважин на шельфе при поисках залежей нефти и газа, при изучении минеральных ресурсов дна морей и океанов, субмаринных гидротермальных источников.
Условия залегания вод в пределах прибрежно-шельфовых областей практически такие же, как в пределах суши, поскольку водоносные породы, погруженные под дно моря, в большинстве случаев гидравлически связаны с субаэральной частью. Это отмечается в Каспийском, Черноморском и Балтийском морских бассейнах. В субаквальной части морского бассейна развиты пластовые, трещиннокарстовые, карстово-жильные воды. Разгрузка их осуществляется в виде субмаринных источников при дренировании пластовых водоносных горизонтов, а также карбонатных закарстованных пород. В первом случае субмаринные источники малодебитны, во втором их дебиты достигают 50 м3/сутки (субмаринные карстовые источники Ливана). Большое число субмаринных карстовых источников находится у Черноморского побережья Кавказа в районе Гагры и Гантиади, у берегов Адриатики (рисунок ниже).
Схема образования субмаринных источников
а, б — природные водонапорные системы: а — элизионная; б — инфильтрационная
Условия залегания вод в глубоких океанических котловинах и прогибах определяются их строением и составом слагающих пород. В разрезе океана выделяют три слоя:
- верхний, состоящий из чередующихся рыхлых глинистых кремнистых, карбонатных осадков общей мощностью до 1 км; здесь распространены иловые воды;
- средний, представленный прослоями базальтовых лав, консолидированных глинистых, кремнистых, карбонатных или песчаных отложений мощностью до 1 км, где распространены порово-трещинные, трещинно-поровые воды;
- фундамент — базальтовый слой с трещинно-жильными и трещинными водами.
С глубоководными океаническими желобами и срединно-океаническими рифтами связаны процессы вулканической гидротермальной деятельности, которые сопровождаются субмаринным выходом парогидротерм.
Ученые из Германии обнаружили на дне Атлантического океана в районе Новой Зеландии самую горячую воду на планете. Температура воды гидротермального источника составила 407 °С, а при выбросе ее над поверхностью — 404 °С. Компьютерное моделирование позволило предположить, что вода в сверхкритическом состоянии находится под давлением 3,0-104 кПа, проходит по трещинам в морском дне и нагревается от магмы.
Гидротермальные источники обнаружены в пределах Восточно-Тихоокеанского поднятия. В зависимости от состава гидротер
мальных образований и характера вод гидропаротермы подразделяются на черные «курильщики» (350 °С) и белые (32-330 °С) «курильщики». По форме черные «курильщики» напоминают печные трубы, из которых со скоростью до 5 м/с выделяются клубы термальных вод и газов, насыщенных твердыми частицами, что послужило основанием для их необычного названия. Вырываясь на поверхность, вода вымывает различные элементы горных пород — золото, медь, железо, марганец, сульфиды и др., которые, оседая, окрашивают воду и камни в черные цвета, из-за чего они получили название «черных курильщиков».
Пробы, отобранные непосредственно вблизи «курильщиков», показали, что твердые частицы черного цвета представлены гексагональными пластинками пирротина, пирита, сфалерита, медь- и железосодержащими сульфидами.
Белые «курильщики» — фонтаны осветленных гидротермальных вод, не насыщенных рудными компонентами. Поскольку их температура значительно ниже, они не так агрессивны по отношению к породам океанической коры, как горячие гидротермы. Твердые частицы белого цвета, выделяющиеся у белых «курильщиков», состоят из пирита, розеток барита и аморфного кремнезема. По мнению исследователей (Ю.А. Богданов, А.П. Лисицын), парогидротермы являются вадозными. Они возникают при взаимодействии океанских вод с породами коры, хотя не исключается присутствие ювенильных вод в составе источников.
Белые «курильщики» создают трубовидные постройки, сложенные рыхлым, пористым материалом. Вокруг них обитают червеподобные существа, по строению близкие к полихетам. Эти животные могут вылезать и возвращаться в трубки, в которых они обитают.