Състав и температура на подземните води

Химичен състав на подземните води

Подземните води съдържат минерални вещества (соли), газове и органични съставки.

Инфилтрационните води носят от атмосферата вещества като кислород, азот, въглена киселина. От почвата и скалите водите извличат сероводород, метан и други въглеводороди.

Циркулирайки в скалите, те разтварят някои скалообразуващи минерали и се обогатяват на лесно разтворими соли като хлориди и сулфати, а също на по-трудно разтворими вещества като силициев диоксид (SiO2), карбонати, оксиди на желязото.

Химичният състав на подземните води се променя в различните части на водоносния пласт.

Характерът и степента на минерализация зависят от климата.

При влажен климат подземните води са по-пресни, преобладава калциев карбонат - СаСО3, отчасти магнезиев карбонат - MgCO3.

В сухите области водите са минерализирани и съдържат още сулфати на натрия, калия и калция, а също и хлориди – главно натриев.

Много важна е така наречената реакция на водата (pH). Водата е неутрална при pH=7, кисела при pH<7 и основна (алкална) при pH>7. Определя се със специален индикатор, най-често лакмус.

Температура на подземните води

С увеличаване на дълбочината постепенно температурата нараства. Температурата влияе съществено на разтворените соли и газове.

Подземните води на дълбочина около 20 м имат постоянна температура, която отговаря приблизително на средногодишната в района.

За София тя е около 10°C. Надолу на всеки 33 м температурата се увеличава с около 1°C. Общо подземните води варират от много студени (под 5 °С) до много горещи (над 50 °С).

Подземните води проникват до повече от 2000 m дълбочина, където достигат нагорещени скали.

Издигане на магма и дълбоки разломи загряват подземните води и на малка дълбочина.

Гейзери възникват на много малко места в резултат на близостта на магма.

Система от пукнатини, порести пространства и кухини задържа водата, докато се нагрее.

Налягането се повишава при кипване, като на повърхността избликват струи гореща вода и пара.

През 1957 г. в Сапарева баня чрез сондаж е открит единственият гейзер в континентална Европа.

Той е много горещ (103,8°С) и често изригвал с пулсации през 20 секунди. Височината на водния стълб била 18 метра, като красив фонтан от вряла вода и горещи водни пари, извиращи от дълбочина 75 м.

Гейзерът в Сапарева баня, както и останалите горещи извори в България, е свързан с дълбоки разломи в земната кора.

След неуспешен ремонт гейзерът е превърнат в изкуствен фонтан, поддържан от помпен агрегат.

В наземните хидротермални фумаролни и гейзерни системи атмосферни и подземни води проникват в дълбочина и се затоплят, но също често съдържат различни части от метаморфни и магмени води или наситени разтвори от седиментни формации.

Дълбокоморските ходротермални комини са много подобни на подводен гейзер.

Морската вода прониква дълбоко в пукнатините на морското дъно и близо до магмата се прегрява.

Тогава се отправя към повърхността обратно през пукнатините, носейки със себе си минерали, извлечени от скалите.

След това прегрятата морска вода извира от отворите в земната кора и бързо се издига над по-студените, по-плътни води на дълбокия океан.

Тъй като горещата морска вода и студената морска вода се срещат, минералите от горещата вода се утаяват точно около отвора на комина в уникални геоложки образувания, наричани комини.

 “Черните пушачи” са комини, образувани от отлагания на железен сулфид, който е черен. 

 “Белите пушачи” изпускат течност, богата на барий, калций, силиций, въглероден диоксид.

Минерални води

Всички подземни води в някаква степен съдържат разтворени соли и газове. Понякога редки съставки им придават ценни свойства. Минерални води са само тези подземни води, които имат лечебни свойства. Когато температурата им е над 20°С, те се наричат термоминерални.

Под грунтовия басейн Софийската котловина, с част от ограждащите я планински склонове, представлява хидротермален басейн с отделни водоносни хоризонти. В тези хоризонти се съдържат значителни запаси от минерални води с различни физични свойства, химичен и газов състав в зависимост от геоложката структура, дълбочината и водовместващите скали.

На дълбочина над 200 м температурата на подземните води в Софийската котловина достига 20°С, поради което водите стават термоминерални.

Откъде се е появила водата?

Преди да разберем откъде се е появила водата на Земята, трябва да се запитаме откъде идва тя във Вселената.

 Водната молекула се състои от атом кислород и два атома водород. Но в началото нямало нищо, нито молекули, нито атоми.

Разширяването на нашата Вселена е започнало преди около 13,7 милиарда години.

Големия взрив е космологична научна теория, описваща ранното развитие на Вселената, от мига след началото на нейното съществуване, когато тя е била невъобразимо малка и плътна.

Химичните елементи, които познаваме днес, не съществували. В тази ранна Вселена температурата била толкова висока, че имало само „супа“ от елементарни частици.

С разширението и охлаждането на Вселената от някои елементарни частици са се образували водородните атоми. Макар, че се появили и други атоми, те били много по-малко - на елемента хелий, дори съвсем мъничко - на елемента литий.

За милиарди години от силите на гравитацията се формирали галактики, а след тях и първите звезди.

Под налягането на собствената си маса, водородът силно се вплътнявал, звездите силно се нагрявали и се включвал механизмът на термоядрен синтез, в хода на който се съединяват две атомни ядра и се отделя енергия.

В резултат на термоядрения синтез се появили някои нови химични елементи, сред които и много кислород (атоми с осем протона в ядрото и осем електрона в обвивката).

Водородът (H) е най-разпространеното химично вещество във Вселената.

Освен че го има във въздуха, кислородът (O) е най-изобилния по маса химичен елемент в земната кора, океан и биосфера. Той е и третия най-често срещан елемент във Вселената, след водорода и хелия (He).

Появата и превръщането на водорода и хелия в други химични елементи става благодарение на редки по своята природа космични явления и квантови процеси. Вероятността за всяко от звената на тази дълга верига случайности е много малка.

Ако характерът на протичане на всеки от физичните процеси се измени дори съвсем леко, то нашата Вселена днес би изглеждала различно, а човекът най-вероятно изобщо не би се родил.

Понякога учените използват израза "фина настройка на Вселената", в основата на който лежи идеята, че съществуването на химични елементи, вода и живот зависи от такива съвършени явления като термоядрения синтез, протичащ в звездите не произволно, а по строго определен начин.

Къде се крие тайнствената подземна вода

Водата е навсякъде на Земята. Нещо повече, тя е единствената позната субстанция, която естествено може да съществува като газ, течност и твърдо вещество в относително малкия диапазон от температури и налягания на въздуха, срещани на земната повърхност.

Цялото водното съдържание на Земята е около 1,39 милиарда кубически километра, като по-голямата част от него, около 96,5%, се намира в Световния океан. От останалото, приблизително 1,7% се съхраняват в полярните ледени шапки, ледниците и постоянния сняг, а други 1,7% се съхраняват като подземни води, езера, реки, потоци и почвена влага. Само хилядна от 1% от водата на Земята съществува като водна пара в атмосферата.Особено трудно се правят оценки на подземните води и те варират в широки граници. (Стойността в таблицата по-долу е най-високия край на диапазона.) Подземните води могат да съставляват от приблизително 22 до 30% прясна вода.