Подземные воды находятся в горных породах верхней части земной коры, насыщая пласты рыхлых пород. Обычно подземные воды представлены несколькими водоносными горизонтами, залегающими на разной глубине. Первый от поверхности постоянный водоносный горизонт называют грунтовыми водами. Грунтовые воды находятся в наиболее тесной связи со всеми остальными компонентами природы, зависят от климата и особенностей рельефа, влияют на процессы почвообразования и растительность. Прежде всего они служат источником питания рек, озер, болот.
Распространение грунтовых вод подчинено закону зональности. С севера на юг увеличивается глубина залегания грунтовых вод, повышается их температура, уменьшаются, а затем исчезают органические примеси, увеличивается минерализация и меняется состав солей.
М.П. Петров (1961) выделил четыре зоны грунтовых вод. Всю территорию, в пределах которой распространена многолетняя мерзлота, он выделил в одну зону - зону вечномерзлых ультраосновных гидрокарбонатно-кремнеземистых грунтовых вод, разделив ее на подзоны сплошной, с островами таликов и островной мерзлоты. К грунтовым водам относят надмерзлотные воды, расположенные в зоне аэрации, чаще всего выщелоченные, близкие по генезису к водам зон избыточного увлажнения. Помимо жидких атмосферных осадков, в формировании грунтовых вод здесь значительное участие принимают процессы конденсации.
136
К зоне пресных, очень холодных гидрокарбонатно-кольцевых и кремнеземистых грунтовых вод с большим количеством органического вещества отнесены тайга в безмерзлотных районах и зона смешанных и широколиственных лесов. Это районы с благоприятными условиями нисходящих токов и выщелачивания. Здесь осадки преобладают над испарением, наблюдаются обильные источники, принимающие участие в питании рек.
Лесостепь и степь относятся к третьей зоне - зоне пресных и слабозасоленных сульфатно-содовых, иногда хлоридных вод. Содержание органики в грунтовых водах ничтожно. Приход и расход находятся в динамическом равновесии.
И, наконец, Прикаспийская низменность с ее сухими степями, полупустынями и пустынями относится к четвертой зоне - хлоридно-сульфатных и хлоридных засоленных теплых грунтовых вод. Здесь испарение преобладает над пополнением грунтовых вод атмосферными осадками.
Для гор характерны азональные грунтовые воды, свойства и глубина залегания которых меняются на коротких расстояниях. На равнинах также встречаются азональные грунтовые воды, связанные с особенностями слагающих пород (аллювий, массивно-кристаллические, карстующиеся породы и др.) и нарушающие общую зональную картину их распределения.
Ниже грунтовых вод располагаются межпластовые, или собственно подземные воды, которые часто залегают на большой глубине. Их распространение, температура и химический состав в наибольшей степени определяются геологическим строением территории. На равнинах выделяют гидрологические артезианские бассейны (Подмосковный, Западно-Сибирский, Тунгусский и др.). В них сосредоточены пластовые или трещинно-пластовые воды, обычно заполняющие рыхлые пласты. В горных областях преобладают трещинные и пластово-трещинные воды. В областях распространения многолетней мерзлоты выделяются надмерзлотные (грунтовые), межмерзлотные и подмерзлотные подземные воды. Надмерзлотные воды зимой полностью или частично замерзают. Межмерзлотные и подмерзлотные воды протекают по трещинам среди мерзлого грунта, а иногда выходят в виде источников на поверхность. Подземные воды при замерзании здесь часто образуют наледи, гидролакколиты, ледяные ядра в торфяных буграх. По данным Г.К. Тушинского (1968), на Северо-Востоке насчитывается до 4000 наледей, в которых заключено около 25 млрд м3 воды.
Подземные воды - это своеобразные полезные ископаемые. В хозяйстве используются пресные и минеральные подземные
137
На рис. 18:
1 - зона вечномерзлотных ультрапресных гидрокарбонатно-кремнеземистых грунтовых вод в области вечной мерзлоты (а - подзона сплошной вечной мерзлоты, б - подзона вечной мерзлоты с островами талых грунтов, в - подзона островов вечной мерзлоты среди талого грунта); 2 - зона пресных, очень холодных (по В.В. Иванову) гидрокарбонатно-кальциевых и кремнеземистых грунтовых вод со слабым засолением и большим количеством органических веществ, с преобладанием атмосферного увлажнения над расходом грунтовых вод - положительный баланс между пополнением запасов грунтовых вод и их стоком и испарением; 3 - зона пресных и слабозасоленных сульфатно-содовых, иногда хлоридных холодных грунтовых вод. Содержание органических веществ в водах ничтожно. Зона динамического равновесия в балансе грунтовых вод (фильтрация атмосферных осадков равна подземному стоку плюс испарение) с преобладанием подземного стока над испарением, в котором главную роль играет растительный покров; 4 - зона хлоридно-сульфатных и хлоридных значительно засоленных теплых грунтовых вод, зона относительного равновесия в балансе грунтовых вод с преобладанием испарения грунтовых вод над фильтрацией атмосферных осадков; в испарении грунтовых вод главную роль играет испарение с поверхности, транспирация имеет второстепенное значение; 5 - азональные грунтовые воды гор
138
воды. Значительный практический интерес представляют термальные воды, имеющие температуру от 30 до 300°С, крупные запасы которых выявлены в Западной Сибири, на Камчатке, Кавказе и в других районах.
139
