Фізичні властивості підземних вод, їх характеристика

Гіпотези походження води на Землі

Існує декілька теорій походження води на Землі. Переважаюча більшість вчених переконана, що походження води тісно пов’язане з походження самої Землі.

Згідно з однією з гіпотез вода у вигляді молекул Н₂О знаходилася у початковому матеріалі первинної газопилуватої хмари, а потім і в атмосфері. Ця первинна щільна атмосфера сконденсувалася і дала життя Океану. За іншою версією, вода утворилася з первинних атомів гідрогену і оксисену після утворення протопланет з газопилуватої хмари. За сприятливих умов із них утворювалися молекули водню та кисню, а потім і молекули води. Разом з газами вона виходила на поверхню за аналогією виверження вулкану.

Згідно з біохімічною гіпотезою вода утворилася вже після виникнення Землі як планети. Під інтенсивним впливом космічного та сонячного випромінювання з неживої матерії утворилася органічна. Більша частина води в подальшому була ув’язнена в гірських породах та в речовині мантії.

Гіпотеза позаземного походження води стверджує, що під час диференціації речовини протохмари ближче до Сонця утворилися важкі планети – Меркурій, Марс, Венера, Земля – із щільністю менше 1г/см³. між цими двома групами планет могла утворитися планета (гіпотетично – Фаетон), густина якої була близькою до одиниці, тобто складалася здебільшого з води. Дуже швидко ця планета зруйнувалася під впливом гравітації Марса і Юпітера, а її уламки впали на близькі планети – Юпітер, Марс та Землю.

Якась частина запасів земної води могла утворитися під час проникнення в атмосферу вуглецевих метеоритів. При цьому утворилися СО і СО₂, які за температури вище 1000с^о з’єднувалися з Н і утворювали Н₂О.

За гіпотезою Оарта багато води надходило і надходить на Землю з кометами, ядра яких складаються переважно з льоду.

Аналізуючи всі гіпотези, можна прийти висновку, що основна маса води на планеті земного походження. Вода входить до складу майже всіх гірських порід. Вона утворювалася в ході геологічної еволюції Землі і виникає тепер.

Фізичні властивості підземних вод, їх характеристика

Підземні води є розчинами, що містять солі, іони, колоїди і гази. До основних фізичних властивостей, які аналізують при дослідженні підземних вод, відносять: колір, запах, смак та присмак, прозорість, температуру, щільність, стискуваність, в'язкість, радіоактивність, електропровідність.

· Колір підземних вод залежить від їх хімічного складу і механічних домішок. В основному підземні води безколірні. Жорсткі води мають блакитнуватий відтінок. Жовтуватий колір характерний для вод болотного походження, що містять гумінові речовини. Сірководневі води в наслідок окиснення сірководню і утворення тонкої колоїдної «муті», складеної з частинок сірки, мають зеленуватий відтінок. Колір води оцінюється за стандартною платино-кобальтовою шкалою в градусах.

· Запах в підземних водах в основному відсутній. Відчуття запаху свідчить або про наявність газів біохімічного походження (сірководень та ін.) або про присутність гниючих органічних речовин. Характер запаху виражають описово: без запаху, сірководневий, болотний, пліснявий та ін. Інтенсивність запаху оцінюють по десятибальній шкалі.

· Смак та присмак води залежить від складу розчинених речовин, солоний смак зумовлений хлористим натрієм, гіркий – сульфатом магнію, іржавий – солями заліза. Солодкуватий смак мають води багаті органічними речовинами. Наявність вільної вуглекислоти придає воді приємного освіжаючого смаку. Смак води оцінюється за таблицями в балах і визначається у воді нагрітій до 20с^о.

· Прозорість підземних вод залежить від кількості розчинених в ній мінеральних речовин, вмісту механічних домішок, органічних речовин і колоїдів. Для вказання ступеня прозорості служить наступна номенклатура: прозора, слабоопалесціююча, опалесціююча, злегка каламутна, сильно каламутна. Каламутність оцінюють в міліграмах сухої речовини на літр води.

· Температура підземних вод залежить від геотермальних особливостей району. Вона відображає вікові, тектонічні, літологічні і гідродинамічні особливості водних горизонтів. Температура води впливає на її хімічний склад, в'язкість та коефіцієнт фільтрації. В природних умовах підземні води можуть бути переохолоджені (нижче 0 °C, поширені в районах багаторічної мерзлоти), холодні (нижче 20 °C, приурочені до верхньої зони земної кори, до поясу постійних річних температур в середніх широтах), термальні (які мають температуру 20–100 °С, виявлені буровими свердловинами на різних глибинах), перегріті (температурою 100–375 °С, зустрічаються в районах сучасної вулканічної діяльності).

· Щільність води визначають співвідношенням її маси до об'єму при певній температурі. За одиницю щільності прийнято щільність дистильованої води при температурі 4 °C. Показник щільності залежить від температури, кількості розчинених солей, газів і завислих часток, і змінюється від 1 до 1,4 г/см³.

· Стискуваність це характеристика, яка показує зміну об'єму рідини під дією тиску. Для води стискуваність незначна і характеризується коофіцієнтом стиснення β=(2,7–5)×10–5 Па.

· В'язкість води характеризує внутрішній опір частинок рідини її руху, і кількісно виражається коофіцієнтами динамічної і кінематичної в'язкості. Б.А. Дерягін вивів існування аномалії води в тонких капілярах діаметром менше 0,001 мм. В ній на всьому інтервалі температур коофіцієнт тертя (залежить від в'язкості) залишається постійним, а щільність на 40% більша звичайної.

· Радіоактивність підземних вод визначають вмістом в ній радону, еманації радію. За рідкісними винятками усі підземні води в тій чи іншій мірі радіоактивні. За кількістю еманації радію Е.С. Бурксер виділяє наступні типи вод: дуже сильно радіоактивні (радіоактивність більше 10000 еманів); сильно радіоактивні (1000–10000 еман); радіоактивні (100–1000 еман); слабо радіоактивні (10–100) дуже малорадіоактивні (менше 10 еман). 1 еман=1·10^-10кюрі/дм³.

· Електропровідність залежить від кількості солей, розчинених у підземних водах. Прісні води мають незначну електропровідність, дистильовані – своєрідні ізолятори. Електропровідність води оцінюють за питомим електричним опором, вона змінюється від 0,02 до 1,0 Ом×м.