КРУГОВОРОТ ВОДЫ В ПРИРОДЕ

Круговорот воды в природе – это постоянное перемещение воды из одной сферы Земли в другую.

Климатический (гидрологический, большой и малый):

При испарении воды с поверхности океана происходит её переход из жидкого состояния в газообразное. Поднимаясь вверх, в атмосферу, воздух охлаждается, водяной пар опять переходит в жидкое состояние (конденсируется). Образуются видимые с Земли облака, из которых выпадают осадки. Попадая на поверхность земли, они частично просачиваются в почву, частично стекают. Происходит заключительный этап мирового круговорота воды – сток поверхностных и подземных вод суши в реки, озёра, а из них – в Мировой океан. Не вся вода возвращается в океан одновременно. Дольше всего она задерживается в ледниках и глубоко залегающих подземных водах.

Гидрогеологический и геологический круговороты:

В качестве основных видов (составляющих) единой геологической формы движения материи применительно к движению собственно подземных вод обычно рассматриваются два основных вида круговорота воды в ЗК – гидрогеологический и геологический.

Гидрогеологический круговорот воды в ЗК чаще рассматривается как составная часть более сложного гидрологического (климатического), однако применительно к движению собственно подземных вод от должен рассматриваться самостоятельно. Этот круговорот объединяет движение парообразной, просачивающейся и физически связанной воды в зоне аэрации; переходы воды из твёрдого состояния в жидкое и обратно в пределах криолитозоны; движение парообразной, физически связанной и свободной гравитационной воды в зоне полного насыщения. Через поверхность земли эта ветвь подземного круговорота теснейшим образом связана с процессами, протекающими в атмосфере и поверхностной гидросфере планеты, и через зону надкритических вод – с процессами, происходящими в нижней части ЗК и верхней мантии.

Важнейшей составной частью гидрогеологического круговорота воды является движение свободных (гравитационных) подземных вод в пределах зоны полного насыщения, определяемое единым понятием «подземный сток». В этом случае зона полного насыщения рассматривается как система в различной степени взаимодействующих потоков свободных (гравитационных) подземных вод, связанных с геологическими структурами разного типа и размера, отдельными слоями и толщами горных пород, зонами трещиноватости.

Геологический круговорот воды в подземной гидросфере неразрывно связан с историей развития ЗК и Земли. Основными геологическими процессами, определяющими формирование, масштабы и интенсивности геологического круговорота воды, являются процессы осадконакопления (седиментогенез), литогенеза и метаморфизма горных пород, а также процессы поглощения океанических вод в рифтовых зонах океанов с последующим перемещением и преобразованием этих вод в породах океанической и континентальной коры.

Процессы уплотнения глинистых пород и связанное с ними отжатие поровых вод наиболее резко происходят в верхней части разреза и с постепенно уменьшающейся интенсивностью продолжаются до глубины 3000—3500 м и более. Так, при погру­жении свежеосажденных илов на глубины до 100 м величина об­щей пористости уменьшается на 30—40% (от 70—80 до 40—45%), при этом отжимающиеся поровые растворы поступают главным образом через толщу перекрывающих неуплотненных пород об­ратно в бассейн осадконакопления. На глубинах 400—500 м пористость уменьшается до 36—40%, к глубине 2000 м — до 20% 3000 м — до 10% и менее, еще глубже пористость тонкодисперсных (глинистых) пород в процессе их уплотнения и литификации уменьшается до первых процентов. Уменьшение пористости тонкодисперсных пород при уплотнении приводит к отжатию из них больших объемов поровых вод, поступающих в подземную гидросферу. Причем если на первых стадиях уплотнения отжимается свободная и рыхлосвязанная вода, то при давлениях и температурах, характерных для глубин 3000—5000 м, возможно отжатие воды прочносвязанной с частицами минерального скелета. Кроме собственно процессов отжатия поровых вод дополнительные (весьма значительные) объемы воды высвобождаются из глинистых пород в результате дегидратации и литогенетических изменений состава глинистых минералов.

Рассматриваемый (первый) этап геологического круговорота воды, связанный с захоронением и отжатием поровых растворов, носит название седиментогенного(или элизионного), и подземные воды, образующиеся в результате этого процесса, называются седиментогенными (седиментационными).

Дальнейшее погружение осадочных пород в глубоких геологических структурах (известны структуры, где мощность пород осадочного чехла достигает 10-15 км и более) сопровождается процессами их метаморфизации (региональный метаморфизм), в результате которого происходит дальнейшее «обезвоживание» горных пород и связанное с этим формирование свободных подземных вод. Формирование свободной воды происходит в результате освобождения остаточных количеств прочносвязанной воды, сохраняющейся на стадии полной литификации осадочных пород (предположительно до 5% от объема породы), а также "ос­вобождения" кристаллизационных, цеолитных, а возможно, и кон­ституционных вод при перекристаллизации и дегидратации ряда глинистых минералов в процессе прогрессивного метаморфизма.

По современным оценкам количество воды, выделяющейся при метаморфизации некоторых типов основных пород (гидрослюды, монтмориллонита, каолинита и др.), может достигать 15—25% от их веса.

Названный этап геологического круговорота воды может рас­сматриваться в качестве метаморфогенного (метаморфогенные воды).

Принципиально другой ветвью геологического круговорота воды в земной коре являются предполагаемые процессы поглощения океанических вод в пределах рифтовых зон океана с последую­щим участием их в процессах серпентинизации мантийных пород и формирования океанической коры. Завершение этой ветви геологического круговорота воды с ее возвращением в поверхностную гидросферу предположительно может быть связано с процессами десерпентинизации (дегидратации) пород океанической коры при их погружении в районах глубоководных желобов и вулканической деятельностью. Количественные оценки массы воды, принимающей участие в данной ветви круговорота и возможных сроков «водообмена" являются в настоящее время весьма приближенными.

Формирование гидрогеологического и геологического круговорота воды в ЗК происходит не изолированно, а в условиях их тесного и постоянного взаимодействия. Включение «атмосферных» (метеорных) вод в геологический круговорот происходит путём «захоронения» воды с вновь формирующимися осадками и путём нисходящей фильтрации свободных гравитационных вод по проницаемым зонам глубинных и сверхглубинных разломов предположительно до зоны подземных вод в надкритическом состоянии и, возможно, глубже

.