Общие данные о родниках и источниках

30 марта

В некоторых случаях можно наблюдать, как на поверх­ность земли выступает подземная вода. Иногда эта вода сочится сплошной скатертью из песчаных слоев, иногда она выходит на поверхность в виде сформировавшегося ручейка или жилы. Выходы подземных вод на поверхность земли носят название родников, или источников. У родни­ка различают жерло, или грифон, откуда изливается вода, родниковую воронку, образующую иногда небольшой водоем, изливающийся дальше ключ («студеный ключ играет по оврагу»). Из ключей возникают в дальнейшем ручьи и речки. Выступать на дневную поверхность могут и грунтовые воды, и межпластовые нисходящие, и межпла­стовые восходящие (артезианские), причем небезразлично, каково происхождение данных вод.

Характер выхода подземных вод на дневную поверхность весьма неодинаков, поэтому существуют попытки классифи­цировать виды родников (источников). Чаще всего родники делят на две большие группы: 1) родники (источники) нисходящие, 2) родники (источники) восходящие.

Схемы условий выхода нисходящих и восходящих родников

где  1 — глина, 2 — песок, 3 — песчаник, 4 — сланцы, 5 — известняк.

Нисходящие родники в свою очередь могут быть разделе­ны на довольно большое количество групп. Среди них на первом месте следует упомянуть родники, выходящие на склонах речных долин и в оврагах. Такие родники можно назвать эрозионными, потому что они обязаны своим про­исхождением размывающей деятельности поверхностных потоков.

Если склоны долины или оврага покрыты наносами, то последние могут замаскировать выход подземной воды; она будет прокладывать себе путь по склону под наносами. Если толщина наносов не особенно велика, подземная вода промачивает их, и тогда место замаски­рованного выхода подземной воды отмечается на склоне более яркой зеленой растительностью, выпотами воды, заболоченностью. Если водоносная толща лежит на более или менее правильно залегающем водоупорном ложе, то и источники будут выступать по более или менее правильной линии вдоль всего склона. От насыщенности водой водонос­ной толщи зависит обилие воды в источниках, или родниках.

Нисходящий родник,завуалированный насосами

Если водоупорное ложе в месте размыва его оврагом или рекой образует синклинальный прогиб, то родники будут выступать на обоих склонах оврага или долины. Если овраг или долина прорезывают крыло складки, то тогда родники будут приурочены только к тому склону долины, который срезает поднимающуюся от оврага часть крыла. Если прорезается замок антиклинальной складки, то, есте­ственно, оба склона оврага будут сухими.

Если водоупорное ложе образует синклиналеподобный прогиб, в котором вмещается водопроницаемая и водонос­ная толща, в нем может накапливаться вода до тех пор, пока не будет заполнена вся толща водоносной породы. При дальнейшем накоплении вода начнет изливаться в виде родников по границе налегания водоносной толщи на водо­упорную.

В карстовых областях развиты своеобразные пещерные родники, которые часто представляют выходы на дневную поверхность целых потоков, дающих в секунду 20 м3 воды и более, например, в Крыму, на Урале, в Саянах (см. далее главу о карсте). К этой группе родников принадлежат так называемые воклюзские родники Франции. Много подоб­ных родников находится в Крайне, Боснии, Далмации и во многих других местах Европы.

Как на особый пример нисходящих родников в из­вестняковых толщах, под­верженных процессам карстообразования, можно ука­зать так называемые сифонные родники . Они когда выход из какой-нибудь пещеры представляет поднимающийся кверху трубообраз­ный ход, своим верхним концом направляющийся вниз. Вода в пещере накапливается до тех пор, пока ее уровень не достигнет высоты верхнего перегиба выходящего хода. Достигнув его, вода изливается до тех пор, пока уровень ее в пещере не опустится до уровня нижнего конца сифона.

Истечение воды из пещеры прекращается до нового ее заполнения. В речных долинах родники часто выступают там, где наносы реки резко суживаются непроницаемыми для воды выступами коренных берегов, или там, где по водотоку долин выступы водоупорных пород образуют в аллювии реки подземные плотины.

Родник сифонного типа

Качество родниковых вод может быть очень разнооб­разно. Родники, представляющие собой выходы подземных вод, продвигавшихся на сравнительно небольшом расстоя­нии в трудно растворимых породах — кварцевых песках, в коре выветривания массивно кристаллических пород, чаще всего дают ультрапресные воды с ничтожно малым плотным остатком, состоящим почти наполовину из крем­незема. Если на пути вод встречались органические отло­жения (торфяники и проч.), то в них наблюдаются органи­ческие вещества. Родники, вытекающие из кислых извер­женных пород (граниты и т. п.), отличаются наличием углекислого натрия, а родники, берущие начало в средних изверженных породах,— углекислого кальция и магния; из горных пород, богатых железом, вытекают родники, в ко­торых присутствие железистых соединений чувствуется даже на вкус. Родники, берущие начало в известняках, обладают высокой жесткостью. Наличие в породах пирита, марка­зита или кристаллов серы обусловливает в родниковых водах присутствие сероводорода. Естественно, что наличие в горных породах легкорастворимых солей ведет к появ­лению соленых и рассольных родников (Старая Русса, Усолье и т. п.).

Восходящие родники представляют естественные выходы напорной воды, которая может подниматься либо под влиянием гидростатического давления, либо под влиянием газов и паров.Под действием гидростатического давления поднимают­ся воды тогда, когда водоупорная кровля водоносного горизонта прорезана какой-либо трещиной, например плоскостью сброса.

Газы, которые могут вызывать напор и выход воды па поверхность, чаще всего бывают представлены углекис­лотой или метаном. Углекислые источники представляют явление довольно обычное. Углекислота, находясь в воде, повышает значительно растворимость углекислых солей. Такие воды, выходя на поверхность земли и теряя здесь углекислоту, обычно, обильно выделяют известковые туфы, травертины вокруг своих выходов. Воды, поднимаю­щиеся под газовым давлением, благодаря выделяющимся пузырькам газа имеют вид кипящих водоемов.Пары воды играют роль только в вулканических обла­стях. Источники, выбрасываемые парами воды, носят название гейзеров. Гейзеры извергаются периодически. Очень часто гейзер сопровождается трещинами, через которые выделяются различные газы.

Механизм деятельности гейзеров объясняют таким образом: в местах развития гейзера находящаяся на неко­торой глубине вадозная вода нагревается до температуры свыше 1003 С. Вода, находящаяся в колодце гейзера, веду­щем в глубину в горячие недра, гидростатически давит на более глубокие части водоносного горизонта. Благодаря этому давлению вода на глубине не вскипает и при темпе­ратуре 100° С. И только когда вода нагревается до темпе­ратуры выше 100° С (на сколько градусов выше 100 — это зависит от давления водяного столба в чаше или кратере гейзера), происходит бурное выделение паров и вода выбра­сывается фонтаном. Такие извержения воды из чаши гей­зера совершаются периодически, через более или менее определенные промежутки времени.

Наиболее известны гейзеры Исландии, Иелоустонского парка США, Новой Зеландии. В России гейзеры имеются на Камчатке (Гейзерная долина).По характеру использования вод родники в России можно разделить на группы: а) питьевых, б) лечебных, в) промышленных (рассолы) и г) поливных родников.

Родники питьевых вод широко распространены в север­ных зонах грунтовых вод европейской части России, в пред­горных участках Урала, Кавказа и Закавказья (особенно в туфовых плато последнего), в полосе подгорных шлейфов Средней Азии, Казахстана, Сибири и Дальнего Востока. На равнинах мы встречаем преимущественно нисходящие фильтрационные родники и реже — жильные и карстовые. Фильтрационные родники грунтовой и межпластовой воды приурочены к песчаным и супесчаным породам; жильные — к изверженным (например, Украинский кристаллический массив), к песчаникам, кремнистым глинам, опокам, мер­гелям, мелу и широко распространены в областях выхода этих пород на дневную поверхность. Наконец, карстовые родники приурочены к выходам известняков различного возраста (силур — под Ленинградом; девон — на Тимане и в Центральной России; карбон — в центральной России, в Каргопольском районе; пермь — в Горьковском Повол­жье; юра — в Крыму и т. д.).Нередко они так мощны, что используются для установки водяных двигателей.

Родники лечебных вод имеются как в областях распро­странения осадочных толщ (Старая Русса, Хилово, Краинка, Липецк и др.), где они представляют группы нисходя­щих и восходящих вод, так и в предгорьях (Северный Кавказ, Закавказье, Копет-Даг, Киргизия и т. д.), где они нередко имеют характер восходящих родников и бывают приурочены к термальным тектоническим линиям (напри­мер, зона термальных источников Копет-Дага).Промышленные воды приурочены к соленосным толщам кембрия (Усолье Иркутское), девона (Старая Русса), перми (Усолье), мела и палеогена (Средняя Азия). Они часто имеют характер нисходящих родников то жильного (флюационного) характера (девон, пермь), то фильтрационного (район оз. Аксыкен в Западной Фергане), но иногда связаны с восходящими рассолами тектонических разломов (Восточ­ная Сибирь).

Поливные воды, используемые обычно и как питьевые (реже как лечебные), принадлежат родникам очень разно­образного характера. Здесь мы встречаем и карстовые (например, Карабулак близ Китаба в Узбекистане), и жильные в термальной линии Копет-Дага (где некоторые используются и как лечебные — Арчман), и фильтрацион­ные. Среди последних особенно характерны родники в пери­ферической части конусов выносов в предгорных шлейфах или в межгориых (и межадырных) впадинах Закавказья и Средней Азии, питающие так называемые карасу.

Продукция