то же время часть выпадающих осадков проникает в почву и пополняет запасы подземных вод. Ученые выделили среди подземных вод три уровня. Самый верхний уровень углубляется в почву на 300–500 метров и называется зоной активного водообмена. Эти подземные воды постоянно взаимодействуют с водоемами, располагающимися на поверхности суши, и за несколько десятилетий полностью обновляются.
Следующий уровень простирается от 500 метров до 2 километров и называется зоной замедленного водообмена. Здесь полное обновление вод происходит гораздо медленнее — на это требуется от нескольких десятков до нескольких сотен лет. Самый нижний уровень — это зона пассивного водообмена. Она располагается глубже 2 километров и полностью обновляется за миллионы лет.
А теперь обратим внимание на интересную закономерность: чем глубже находится вода, тем больше в ней солей и тем выше ее температура. Таким образом, в зоне активного водообмена подземные воды чаще всего пресные, в зоне замедленного водообмена — солоноватые, а в зоне пассивного водообмена состав воды очень похож на состав морской воды. В этой зоне встречаются воды, в которых солей даже больше, чем в морской воде.
Что касается температуры подземных вод, то уже на глубине в несколько километров она может достигать 100 °C! Понятно, что в таких условиях вода начинает превращаться в пар.
А как располагаются подземные воды в породах, образующих земную кору? Конечно, строение земной коры очень сложно, но попробуем в упрощенном виде представить, как текут в ее толще подземные воды.
Итак, начнем с верхнего слоя земной коры. Чаще всего он состоит из рыхлых пористых пород. Понятно, что вода легко просачивается сквозь них. Это талая вода, дождевая, вода из рек и озер. Но вода не может углубляться в почву до бесконечности. Рано или поздно она встречает на своем пути слой породы, сквозь которую не может пробиться. Такие слои называют водоупорными, то есть водонепроницаемыми. Вода накапливается вдоль водоупорного слоя и образует водоносный слой, или, как его еще называют,
Ниже грунтовых вод залегают другие слои подземных вод. Но не думайте, что эти слои располагаются строго горизонтально. Нередко одни слои пересекаются с другими. Кроме того, водоносные слои часто имеют выход в реки. Возможно, во время купания в реке вы иногда ощущали более холодные, чем основная масса воды, потоки. В таких случаях говорят, что на дне бьют ключи. Вот это и есть выброс подземных вод. В морях тоже есть выходы подземных вод. Например, в Черном море недалеко от берега есть места, где в соленую воду вливаются струи пресной воды.
Подземные воды имеются почти везде на земном шаре. Даже в Сахаре на глубине 150–200 метров есть подземное озеро с пресной водой! В США, в штате Небраска, расположено большое подземное озеро Огалала с пресной водой, которую люди активно используют.
Гейзеры
Одним из интереснейших явлений природы являются гейзеры. Сам термин «гейзер» взят из исландского языка и образован от глагола geysa — «хлынуть». Гейзер — это горячий источник, периодически извергающий потоки воды и пара.
Главной особенностью гейзеров является то, что их активность чередуется с периодами покоя. Для фонтанирования горячего источника требуется сочетание многих условий. Особое значение имеют форма и глубина подземного канала, мощность давления, поступление холодной воды и нагретого пара. Также на активность гейзеров влияет количество поверхностных вод, проникающих в глубь земной породы во время атмосферных осадков (дождя, снега или града). Поступающие от вулканической магмы пар и газ способствуют нагреванию воды, которая закипает и вырывается из трещин в виде фонтанирующих струй и потоков пара.
Гейзер действует по принципу вулкана — только вместо лавы на поверхность выбрасывается горячая вода. Но это не единственное, что объединяет гейзеры и вулканы. Нередко появление гейзеров связано с поступлением тепла от действующих или недавно прекративших деятельность вулканов. Возникновение гейзеров в районах вулканической деятельности наблюдается в Исландии, на Камчатке, в Индонезии, Новой Зеландии, Северной Америке, Китае и Японии.
Внешне гейзеры выглядят по-разному. Это могут быть конусообразные возвышенности с крутыми склонами, низкие, пологие куполообразные холмики, чашеобразные углубления, небольшие котловины и ямки неправильной формы. В зависимости от формы гейзера в его дне или стенках находятся выходы каналов, из которых и происходит выброс горячей воды и пара.
Действует гейзер так. Вода поднимается из подземных источников. Благодаря притоку тепла от вулкана она нагревается до температуры, превышающей температуру кипения, то есть выше 100 °C. Правда, из-за давления водяного столба закипание происходит не сразу. Вода поднимается к поверхности, и ее давление падает. Поэтому происходит закипание. Образуется большое количество пара, который преодолевает давление воды и извергается наружу. Вода и пар выбрасываются одновременно.
Различают
Состав воды, извергаемой гейзерами, в различных областях может отличаться. Чаще всего в ней растворены соли натрия, а также содержится много кремнезема, благодаря чему на склонах гейзера образуются причудливые отложения породы, близкой к другому минералу — опалу. Эта порода называется гейзерит.
Действующие гейзеры представляют собой впечатляющее зрелище. Фонтанирующая струя горячей воды и пара поднимается на большую высоту, которая может достигать нескольких десятков метров. Например, струя Великого Гейзера в Исландии 200 лет назад извергалась через каждые 30 минут и поднималась на 60 метров. Это высота 20-этажного дома! Температура извергающейся воды у разных гейзеров колеблется от 75 до 100 °C.
Еще одна особенность гейзеров — это то, что существуют они очень недолго. Гибель гейзеров происходит по разным причинам: обваливаются стенки водяного канала, понижается уровень грунтовых вод и т. п. Например, гейзер Уаймангу в Новой Зеландии, название которого означает «крылатая вода», просуществовал всего около пяти лет и исчез из-за понижения уровня воды в соседнем озере. Это был один из самых мощных гейзеров, высота его струи достигала 500 метров!
Исчезли и многие другие гейзеры. Тетарата, также находившийся на территории Новой Зеландии, представлял собой ступенчатый холм из розового кремнистого туфа. Он прекратил свое существование во время извержения вулкана Таравера в 1886 году. В настоящее время самым мощным новозеландским гейзером считается Похуту, высота струи которого достигает 20 метров.
В Исландии известно около 30 действующих гейзеров, самым значительным среди них является гейзер Грила («прыгающая ведьма»), высота его фонтана достигает 15 метров. Выброс воды и пара повторяется приблизительно через каждые два часа.
Одно из известнейших скоплений гейзеров — это территория Йеллоустонского национального парка в
