Жер асты суларының пайда болуы
Жер асты суларының пайда болуын бірінші болып талаптанғандар көне грек философтары- Платон мен Аристотель. Платон жер асты сулары теңіздің тұзды суларының есесінен түзіледі деп болжады. Оның топшылауынша тау жыныстарының қуыстарын бойлай қозғалған теңіз суы өзінің тұзынан арылып тазарады да жер бетіне тұщы бұлақтар түрінде шығады. Аристотель жер асты суларының тау жыныстарының қуыстарындағы суық ауаның қоюлануы нәтижесінде пайда болады деп санады.
Римдік Марк Витрувий Полий жер асты сулары жаңбыр мен қар суларының топыраққа сіңуі есесінен түзіледі деп болжады. Кейінірек жер асты сулары су буларының аса үлкен тереңдікте қоюлануынан немесе жер бетіндегі сулардың тау жыныстарына сіңіп төмен қозғалуынан пайда болғандығы жөніндегі түсініктер басымырақ айтылып жүрді. 1902 жылы австралиялық геолог Э. Зюсс жер суларының магмалық жолмен жаралғаны жөніндегі теорияны ұсынды. Э.Зюсс тереңдігі осы суларды ювенил сулар, атмосферадан түсетін жер қыртысындағы қыдырма суларды вадоз сулары деп атады. Қазір жаралу тегіне жер асты сулары инфильтрациялық, конденсациялық, тұнбалық және ювенил суларға ажыратылады.
- Инфильтрациялық сулар атмосфера жауын-шашыны мен жер беті суларының тау жыныстарына сіңуі(инфильтрация) есесінен түзіледі. Жер асты суларының басым көпшілігі осы жолмен қалыптасады. Сіңетін судың шамасы көптеген факторларға байланысты. Мұндай факторларға климат, бедер, өсімдік, тау жыныстарының құрамы мен олардың су сіңіргіштігі, адамның еңбек әрекеті жатады.
- Конденсациялық сулар серпімділік айырмасының әсерінен атмосферадан жер қыртысына қарай, ал тау жыныстарында бір горизонттан екінші горизонтқа қарай орын ауыстырып қозғалатын су буларының қоюлануы (конденсациясы) әсерінен қалыптасады. Әйтсе де осы жолмен жиылатын жер асты суларының шамасы оның жалпы қорының аз ғана бөлігін құрай алады.
- Тұнбалық (седиментациялық) немесе жұрнақ су шөгінді жыныстарға сіңіп жиылған және қазірге дейін сақталып келе жатқан көне алаптардағы қалдық су болып табылады. Осы көмілген сулар гидрогеологиялық және мұнайлы- газды жабық құрылымдардың терең бөліктерінде сақталып қалады. Өзінің жоғарғы минералдығымен ерекшеленетін осы сулар химия өндірісінің шикізаты болып табылады, емдік мақсаттар үшін де пайдаланылады.
- Ювенил (кіршіксіз) немесе тереңде пайда болатын сулар жердің терең қойнауынан жоғары көтерілген ыстық будың суынып қоюлануы есесінен жиналады. Жер дамуының қазіргі сатысында бұл сулардың айтарлықтай мәні жоқ. Әдетте, табиғаттағы жер асты сулары аралас жолмен қалыптасады. Мұны осы сулардың химиялық және газдық құрамы, режимі, пьезометриялық арындардың деректері дәлелдеп отыр. Аралас жолмен тараған сулар өзге сулардың бәрінен де көбірек тараған.
Жер асты суларын жіктеу
Жер асты суларын жіктеу мәселелерімен көптеген зерттеушілер айналысты. Бұлардың қатарында Б.Л.Личков, О.К.Ланге, И.К.Зайцев, Н.Н.Биндеман т.б. бар. Көптеген жіктеу схемалары ұсынылады, бірақ осы кезге дейін жер асты суларының көпшілік қабылданған бірыңғай жіктеуі жоқ. Бірыңғай жіктеу жасаудың қиындығын жер асты суларының жатыс жағдайларының алуан түрлі болуымен, жылжымалылығымен түсіндіруге болады.
Жер асты суларын жіктеудің негізіне әр түрлі белгілер қабылданған. Олар: су ұстаушы жыныстардың литологиялық құрамы мен жасы, жер асты суларының физикалық қасиеттері мен химиялық құрамы, жыныс қабаттарындағы жатыс сипаттары, гидравликалық қасиеттері т.б. Су сыйыстырушы жыныстардың жасына қарай жер асты сулары осы атпен аталады. Мысалы, карбон сулары, юра сулары, палеоген сулары, неоген сулары т.б.
Температурасына қарай жер асты сулары салқын (20°С-тан төмен), жылы (20-37°С), ыстық (37-42°С), өте ыстық (42°С-тан жоғары) болып ажыратылады. Минералдану дәрежесіне, яғни еріген тұздардың мөлшеріне қарай, В.И.Вернадский бойынша, жер асты сулары тұщы (еріген заттар, мөлшері 1г/л-ге дейін) тұзғылт (1-10г/л), тұзды (10-50г/л) және тұздық (50 г/л-дан жоғары) болып ажыратылады.
Әдетте, жер асты суларын сипаттау мен баға беруде еріген тұздардың жалпы мөлшері ғана емес, сонымен бірге олардың құрамы да елеулі орын алады. Еріген тұздар аниондарының басымдығына байланысты жер асты сулары гидрокарбонатты сульфатты, хлоридті, ал катиондары бойынша кальцийлі, магнийлі, натрийлі болып ажыратылады. Жер асты суларында еріген тұздардан басқа көбінесе көмір қышқылы, азот, күкіртсутегі т.б. газдар болады. Бұл газдардың кейде елеулі практикалық мәні де болады.
Еріген газдардың құрамына қарай жер асты сулары көмір қышқылды, күкіртсутекті, радонды болып бөлінеді. Бұл сулардың қөбінесе емдік мәні бар. Белгілі бір емдік қасиеттері бар суларды бальнеологиялық сулар деп атайды.
Белгілі элементтердің еріген күйде бөліп аларлық мөлшері бар жер асты сулары өндірістік сулар деп аталады. Құрамындағы элементтеріне қарай бұл сулар иодты, бромды- иодты, бромды т.б. болып бөлінеді.
Гидравликалық қасиеттеріне қарай жер асты сулары арынсыз және арынды болып келеді. Алдыңғысының беті кедергісіз еркін шаралы болады. Соңғысында сулы горизонт жоғарғы жағынан су өткізбейтін жыныспен жабылып, ал одан төмендегі гидростатикалық қысым түскен жер асты суында арын пайда болады. 1944 жылы А.М.Овчиников жасаған жер асты суларының жіктеуі ерекше назар аударады. А.М.Овчиников жер қыртысындағы жатыс жағдайларына қарай жер асты суларын қалқыма суға, грунт суларына, пластаралық суларға жіктеді. Жер асты суларының осы негізгі типтерінен басқа жарықшақтық- карстық және көпжылдық тоң аймақтарының сулары жеке бөлінеді.
Жер асты суларының бетінен жоғары ылғалдылығы жоғары болып саналатынкапиллярлық жиек орналасады. Жиектің қалыңдығы тау жыныстарының құрамы мен құрылысына байланысты.
Тау жыныстары саңылауларының сумен қанығу дәрежесіне қарай жер қыртысының жоғарғы бөлігі 2 аймаққа бөлінеді. Оның жоғарғысы аэрация аймағы 1, төменгісі қанығу аймағы 2 деп аталады.
Аэрация аймағы жер беті мен грунт суы деңгейінің арасынан орын алады. Атмосфера және топырақ жамылғысы мен тікелей байланысқан осы аймақта атмосфера жауын- шашыны мен жер беті суларының тереңге, қанығу аймағына қарай өтуі байқалады. Аэрация аймағындағы тау жыныстары азынаулақ қана суға толады, ал қалған бөлігін ауа толтырып тұрады. Жер асты сулрының қалыптасуында аэрация аймағы маңызды орын алады. Аэрация аймағынан су буы, гигроскопиялық, капилляр, жарғақ, салпыншақ, гравитациялық сулар және мұз орын алады. Аэрация аймағының қалыңдығы батпақты ойдымдарда миллиметр шамасында, ал бедері пәрменді мүшеленген таулы аймақтарда бірнеше жүздеген метрге дейін жетеді аймағындағы жер асты сулары грунт, артезиан, жарықшақтық сулар түрінде үнемі айналыста болады.
Тау жыныстарының қанығу аймағы грунт- суларының деңгейінен төменіректе орналасады. Бұл аймақта барлық саңылаулар, жарықтар, ойықтар сияқты қуыстар гравитациялық суға толады. Қанығу аймағының қалыңдығы секілді қанығу аймағының қалыңдығы да грунт сулары деңгейінің өзгеруіне сәйкес өзгеріп отырады.
Қалқыма су
Аэрация аймағынан орын алған және шағын аумақта тараған гравитациялық судың қабаты қалқыма су деп аталады. Қалқыма суда қалыңдығы тұрақты су өткізбейтін қабат болмайды. Егер ондай қабат болған жағдайда ол су өткізгіштік біршама жоғарылау жыныстар арасындағы өткізгіштігі біршама баяу келетін тау жынысының шағын линзасы немесе қалыңдығы әркелкі болып үзілмелі келетін қабат болып табылады. Судың төмен қарай өтуін біршама уақытқа ғана салыстырмалы түрде өткізбейтін жыныстар болып табылатын қабат ұстап тұрады. Едәуір мөлшерде ылғал сыйыстырушы жартылай су өткізгіш түріндегі осы қабаттың өзі тез қанығады да, толық ылғалсыйымдылыққа ие болады. Линзаны қоршаған тау жынысының суы буланса немесе төмен қарай өтіп кетсе қабаттың өзі қалқыма суды ұстай алады. Осы жағдайда қалқыма су толықтай салпыншақ суға айналады, өйткені су сыйыстырушы қат- қабатында оны жұққан судың үйкеліс күші (мениск) ғана ұстап тұрады.
Қалқыма су тұрақты түрде орнықпайды, бірде пайда болып, бірде жоғалып кете береді. Өзінің пайда болған уақыты бойынша жатыс деңгейі тұрақты болмайды, жыл маусымдарының ішінде ол әр түрлі тереңдікте кездесе береді. Қалқыма судың болуы атмосфера жауын- шашынының тау жыныстарына сіңіп көшуін байланысты. Өлшемі түрліше болып келетін линзалар түрінде кездеседі. Қалқыма су көктемде көп жиылады. Күн жылып, топырақ жібігенде, тоң жұқарғанда жер бетінен біраз тереңіректе орналасады. Қалқыма су тоңның бетінен орын алады.
