Теории происхождения подземных вод

Относительно происхождения подземных вод существуют раз­личные точки зрения.

Фалес Милетский считал (VI—VII вв. до н.э.), что морская вода вгоняется ветром в недра земли и под давлением горных пород выходит на поверхность в виде источников.

Марк Витрувий Поллио (I в. до н.э.) полагал, что подземные воды образуются за счет дождевых и талых вод. Аристотель (IV в. до н.э.) думал, что подземные воды образуются путем конденсации паров. Древнегреческий философ Платон считал, что морская вода путем фильтрации попадает в недра, совершая круговорот.

Эти идеи в наивной форме повторялась римлянинами Лукрецием и Сенекой, а в эпоху Возрождения — Леонардо да Винчи. Фалес Милетский и его последователи интуитивно полагали, что осадочные породы содержат морскую воду, но они не могли объяснить меха­низм ее перемещения. Замечательные догадки древних ученых на де­сятки веков опередили появление эмпирических данных, подтверж­дающих талассогенность основной массы подземных вод в оса­дочной толще.

М. В. Ломоносов полагал, что воды имеют инфильтрационный генезис, Г. Агрикола считал, что воды образуются путем сгущения паров воды, содержащихся в воздухе. Э. Зюсс в 1902 г. выдвинул теорию ювенильного происхождения вод, т.е. выделения ее из магмы при внедрении в земную кору. Эти воды он назвал «ювенильные (девственные)» в отличие от вод «вадозных (блуждающих)». Названные ученые указали четыре основных источника образования подземных вод. В соответствии с этими источниками в настоящее время существуют четыре теории происхождения подземных вод.

1. Инфильтрационная теория, согласно которой подземные воды образуются в результате просачивания атмосферных и поверхностных осадков в горные породы. По этой теории, просачиваю­щаяся вода доходит до водоупорного слоя и накапливается на нем, насыщая породы пористого и пористо-трещиноватого характера, вследствие чего возникают водоносные слои, или горизонты под­земных вод.
2. Седиментационно-диагенетическая теория, объясняющая про­исхождение вод путем проникновения морских иловых вод в толщи пород на различных этапах осадконакопления и позднее (Н.И. Ан­друсов, В.И. Вернадский).
3. Конденсационная теория, допускающая конденсацию водяных паров атмосферного и почвенного воздуха с образованием капельно­жидких свободных вод в поверхностных слоях литосферы — за счет конденсации водяных паров в горных породах. В теплое время года упругость водяного пара в воздухе больше, чем в почвенном слое и ни­жележащих горных породах. Поэтому водяные пары атмосферы не­прерывно поступают в почву и опускаются до слоя постоянных тем­ператур, расположенного на разных глубинах — от 1 м до нескольких десятков метров от поверхности Земли. В этом слое движение паров воздуха прекращается в связи с увеличением упругости водяных паров при повышении температуры в глубине Земли. Вследствие этого воз­никает встречный поток водяных паров из глубины Земли вверх — к слою постоянных температур, а в зоне постоянных температур в ре­зультате столкновения двух потоков водяных паров происходит их конденсация с образованием подземной воды. Такая конденсационная вода имеет большое значение в пустынях, полупустынях и сухих степях, являясь в знойные периоды года единственным источником влаги для растительности. Таким же способом возникли основные запасы подземной воды в горных районах Западной Сибири.

Оба способа образования подземных вод — путем инфильтрации и за счет конденсации водяных паров атмосферы в породах — главные пути накопления подземных вод. Инфильтрационные и конденсационные воды иногда называются вадозными (от лат. vadare — идти, двигаться). Эти воды образуются из влаги атмосферы и участвуют в общем круговороте воды в природе.

4. Магматогенная теория (теория Зюсса), согласно которой воды образуются за счет процессов синтеза водорода и кислорода в магматических расплавах. Многие выходы этих вод в районах совре­менной или недавней вулканической активности характеризуются повышенной температурой и значительной концентрацией солей и летучих компонентов. Для объяснения генезиса таких вод австрийский геолог Э. Зюсс в 1902 г. выдвинул теорию ювенильного про­исхождения {от шт. juvenilis — девственный). Такие воды, считал Зюсс, образовались из газообразных продуктов, в изобилии выделя­ющихся при вулканической активности и дифференциации магма­тической лавы.

Более поздние исследования показали, что чистых ювенильных вод, как их понимал Зюсс, в поверхностных частях Земли не существует. В природных условиях подземные воды, возникшие разными способами, смешиваются друг с другом, приобретая те или иные свойства. Определение генезиса подземных вод имеет большое зна­чение: оно упрощает подсчет запасов, выяснение режима и их ка­чества.

Как считают многие исследователи, в природе подземные воды образуются смешанным путем, что подтверждается их химическим и газовым составом, режимом, напорами.