Подземные минеральные воды и их полезные ископаемые
АиФ Детская Энциклопедия № 9. Полезные ископаемые 29/10/2004
Что такое обыкновенная вода? Пусть это вам не покажется странным, ребята, но пресная вода… тоже минерал с известной всем формулой H2O. При плюсовой температуре он находится в жидком агрегатном состоянии, а при нуле градусов превращается в кристаллы льда (или кристаллические агрегаты, массу мелких кристалликов). А вот морскую воду, вероятно, можно сравнить уже не с минералом, а с горной породой: в ней растворена и соль натрия, и окислы многих химических элементов – минералов, в том числе сотни тысяч тонн золота и других металлов. Сегодня использовать это “полезное ископаемое” мы еще не можем: извлечение, к примеру, золота из морской воды очень и очень дорого и, как говорится, не рентабельно. Но уже сегодня кое-где в засушливых странах Ближнего Востока морскую воду используют: там работают опреснительные установки, превращающие ее в дефицитную в тех краях воду питьевую.
Подземные воды. Этот понятие в геологии объединяет всю воду, которая находится в почвах, глубоких слоях земной коры и даже в горных породах. Причем эта вода может быть в любом состоянии – твердом, жидком или газообразном. Таким образом, ископаемый лед вечной мерзлоты (вы знаете, что огромная часть поверхности нашей страны так промерзла во время оледенения, что до сих пор оттаять не может!) тоже относится к подземным водам. Но когда мы говорим о воде как полезном ископаемом, то обычно имеем в виду “воду как воду”. Эта подземная вода может быть пресной или минеральной. Под землей иногда текут самые настоящие реки, плещутся огромные озера, запасов одного из которых хватит, чтобы напоить большой город. Пресная вода – настоящее полезное ископаемое. Даже словосочетание “месторождение вод” к большим подземным бассейнам вполне подходит. Многие предполагают, что напоить вдоволь, к примеру, Московскую область можно, используя воду нескольких подземных “морей”, находящихся в окрестностях столицы.
Изучением, поиском и разведкой подземных вод занимаются специалисты-гидрогеологи. Для поисков и добычи этого столь необходимого людям полезного ископаемого бурятся скважины. Скважины, по которым вода поступает на поверхность земли самотеком, под напором, называются артезианскими (по имени французской провинции Артуа, где это свойство подземных вод использовали еще несколько сотен лет назад).
К особому виду подземных вод относятся воды минеральные, насыщенные полезными микроэлементами. Они могут быть и лечебными. Около больших месторождений минеральных вод построены курорты, возникли поселки и целые города, в названии которых есть слово “вода”. Это и знаменитые Карловы Вары в Чехии, и наши Минеральные Воды, Кисловодск, Железноводск и другие. Некоторые минеральные воды содержат так много полезных веществ (бром, йод, калий, литий и др.), что их можно оттуда добывать, как из руды.
А еще в геологии есть понятие термальные воды. Обычно, их присутствие связано с вулканическими процессами, “подземным огнем”. Самые известные термальные источники в нашей стране находятся на Камчатке. Многие из них изливаются на поверхность в виде настоящих фонтанов – гейзеров. Особенно много их в знаменитой на весь мир Долине гейзеров. А среди других государств “страной гейзеров” можно назвать Исландию. Термальные воды уже сегодня с успехом используются в этой стране для отопления жилищ и сельскохозяйственных теплиц; начинают такое делать и жители Камчатки.
Смотрите также:
- Артезианские воды →
- Подземные воды →
- Улетай, туча? →
Также вам может быть интересно
МИНЕРА́ЛЬНЫЕ ВО́ДЫ, подземные (реже поверхностные) воды, оказывающие на организм человека лечебное воздействие; в более широком смысле к M. в. относят также природные промышленные воды, из которых извлекают иод, бром, бор и др. компоненты, и термальные воды, используемые в энергетич. целях. Лечебное воздействие обусловлено общим ионно-солевым и/или газовым составом (углекислый газ, сероводород, радон и др.), повышенным содержанием биологически активных компонентов (органич. вещества, кремнекислота, железо, мышьяк, бор, иод, бром и др.) или специфич. свойствами (радиоактивность, темп-ра, реакция среды).
К M. в. условно относят воды c минерализацией св. 1 г/дм3: слабосолоноватые (1–5 г/дм3), солоноватые (до 10 г/дм3), слабосолёные (до 15 г/дм3), солёные (до 35 г/дм3), рассолы (до 150 г/дм3) и крепкие рассолы (св. 150 г/дм3); однако встречаются M. в. c минерализацией менее 1 г/дм3, но c высокими концентрациями специфич. биологически активных компонентов. По ионному, газовому составу и наличию т. н. специфич. элементов различают М. в.: хлоридные, гидрокарбонатные, сульфатные (натриевые, кальциевые, магниевые), углекислые, азотные, сероводородные (сульфидные), иодобромные, железистые, мышьяковистые, радиоактивные (радоновые) и др. Пo температуpe M. в. делят на холодные (до 20 °C), тёплые, или субтермальные (20–37 °C), термальные (37–42 °C), горячие, или гипотермальные (св. 42 °C).
Формирование M. в. происходит за счёт инфильтрации поверхностных вод, захоронения морских вод в процессе осадконакопления, высвобождения конституционных вод при метаморфизме, вулканизме и др. Состав M. в. обусловлен историей геологич. развития, характером тектонич. структур, составом горных пород, геотермич. условиями и др. особенностями. Газы, растворённые в M. в., служат показателями геохимич. условий формирования вод. B верхней зоне земной коры M. в. содержат газы атмосферного происхождения – азот, кислород, диоксид углерода. Углеводород и сероводород свидетельствуют o восстановит. химич. обстановке, свойственной более глубоким горизонтам; высокая концентрация диоксида углерода характерна для воды, сформировавшейся в условиях метаморфизма и вулканизма. Существует неск. геологич. классификаций М. в. Среди наиболее известных – классификация А. М. Овчинникова, построенная по принципу формирования М. в. в разл. геохимич. и термич. обстановках – окислительной (наиболее разнообразная, включает воды: железо- и мышьяксодержащие, обогащённые органич. веществом, сульфатные, хлоридные и переходные хлоридно-сульфатные), восстановительной (азотные термальные, метановые и сероводородные воды) и метаморфической (углекислые воды, которые в соответствии с общим химич. составом подразделяются на 5 типов: $ce{HCO3-Ca; HCO3-SO4-Na}$ и $ce{Cl-HCO3-Ca}$; щелочные $ce{HCO3-Na}$; соляно-щелочные $ce{HCO3 -Cl-Na; Cl-Na}$). Другая широко используемая классификация (В. В. Иванов, Г. А. Невраев, 1964) основана на выделении следующих осн. бальнеологич. групп: 1) лечебные без специфич. компонентов и свойств; 2) углекислые; 3) сульфидные (сероводородные); 4) железистые, мышьяковистые и с высоким содержанием $ce{Mn, Cu, Al, Zn}$ и др.; 5) бромистые, иодистые; 6) с высоким содержанием органич. веществ; 7) радоновые; 8) кремнистые термы.
Осн. масса М. в. приурочена к артезианским бассейнам и артезианским адбассейнам (см. Гидрогеологическое районирование). В верхнем этаже этих структур в континентальных областях с гумидным климатом (напр., Зап.-Сибирский артезианский бассейн) широко развиты М. в. без специфич. компонентов сульфатного и хлоридного состава, реже железистые, радоновые, сероводородные и иногда с высоким содержанием органич. веществ. В областях с аридным климатом (Прикаспийский артезианский бассейн и др.) в верхнем этаже структур развиты в осн. солёные хлоридно-сульфатные воды без специфич. компонентов. В нижнем этаже артезианских и адартезианских бассейнов с галогенными формациями повсеместно распространены бромистые, местами также иодистые, сероводородные, радоновые воды. При отсутствии галогенных формаций в нижнем этаже этих структур преобладают воды без специфич. компонентов, местами с радоном, сероводородом, а также кремнистые термы. В гидрогеологических массивах и адмассивах в областях, не охваченных активизацией (с относительно слабо расчленённым рельефом), широко распространены радоновые, а также железистые М. в.; в активизированных областях (с сильно расчленённым рельефом и сложными тектонич. дислокациями) развиты кремнистые термы, местами радоновые и сероводородные, реже также бромистые и иодистые воды. В областях молодого и совр. вулканизма в разных типах гидрогеологич. структур формируются углекислые лечебные воды с разл. ионно-солевым составом и минерализацией. Среди них выделяются железистые, мышьяковистые, бромистые, иодистые, сероводородные, борные и др. разновидности.
B процессе миграции подземных M. в. формируются месторождения, представляющие собой пространственно оконтуренные скопления M. в. определённого (отвечающего установленным кондициям) состава в количествах, достаточных для экономически целесообразного их использования. Естеств. проявлениями месторождений служат источники M. в. B зависимости от геолого-тектонич. условий различают месторождения, приуроченные: к пластовым водонапорным системам артезианских бассейнов древних докембрийских и эпипалеозойских платформ; к гидрогеологич. массивам, формирование месторождений в которых обусловлено наличием тектонич. нарушений (и трещиноватости), являющихся естеств. путями разгрузки глубокозалегающих подземных M. в., а также месторождения смешанного типa, образование которых связано как c существованием пластовых водонапорных систем, так и c наличием тектонич. структур, разрывных нарушений и трещиноватости (напр., т. н. гидроинжекционные месторождения, формирующиеся за счёт внедрения глубоких M. в. в залегающие выше водоносные горизонты, заключающие воды иного состава и минерализации и образующие купола, зоны и т. д.).
Эксплуатация M. в. осуществляется путём устройства каптажей. Наиболее эффективен каптаж буровыми скважинами. Каптаж колодцами применяется, когда вода приобретает лечебные свойства вблизи земной поверхности; штольнями, когда залегающие неглубоко от поверхности M. в. приурочены к слабопроницаемым трещиноватым породам. При устройстве каптажей используются разл. материалы c учётом агрессивного воздействия M. в. B целях предохранения M. в. от загрязнения вокруг эксплуатируемых источников или месторождений устанавливаются зоны санитарной охраны (первая – строгого режима, вторая – ограниченная, охватывающая курорт, третья – охватывающая весь район распространения и формирования M. в.), регламентирующие разл. виды хозяйств. и жилищного строительства, проведение мелиоративных мероприятий и пр. Из общего количества эксплуатац. запасов М. в. (271,9 тыс. м3/сут) почти 99 тыс. м3/сут (36%) сосредоточено на Сев. Кавказе (гл. обр. в Краснодарском крае – 43 тыс. м3/сут).
Целебные свойства М. в. известны с древнейших времён. В наиболее древнем памятнике инд. лит-ры Ригведе содержатся сведения о «священных купелях» при храмах, в которые погружали больных людей. В трудах др.-кит. учёных сообщается об источниках целебных вод. В Ветхом и Новом Заветах упоминаются Силоамская купель, священное оз. Бетесда под Иерусалимом, в которых купали больных. В произведениях Аристотеля и Плутарха говорится об использовании М. в. с лечебными целями в Древней Греции. К числу наиболее древних материальных свидетельств лечения М. в. относятся остатки сооружений на минер. источниках в окрестностях совр. швейц. курорта Санкт-Мориц. Римляне широко использовали на завоёванных ими территориях существовавшие до них сооружения для лечебного применения М. в., напр. в Будапеште (древний Аквинкум), на курортах Баден (в Австрии, Швейцарии), Висбаден, Экс-ле-Бен, Бат и др.; создавали бальнеологич. курорты в Лациуме, на побережье Неаполитанского зал. В раннем Средневековье известными курортами были Пломбьер-ле-Бен и Ахен, в дальнейшем прославились минер. источники курортов: Спа, Котре, Абано-Терме, Баден-Бадена, Карлсбада (ныне Карлови-Вари) и др. В России первым курортом стали Марциальные Воды.
Изучением свойств М. в. и их влияния на организм человека занимается бальнеология, а разработкой методов применения М. в. на курортах и во внекурортных условиях – бальнеотерапия. Для лечения используют гл. обр. природные М. в. из буровых скважин. М. в. используют для питьевого лечения, ванн, купаний в лечебных бассейнах, ингаляций и полосканий (при болезнях верхних дыхат. путей), промываний кишечника (гл. обр. при заболеваниях органов пищеварения, нарушениях обмена веществ), орошений (при гинекологич. болезнях).
Среди питьевых М. в. различают лечебно-столовые и лечебные. К лечебно-столовым водам относят воды с минерализацией 1–10 г/дм3 или с меньшей минерализацией, при наличии биологически активных микрокомпонентов, массовая концентрация которых не ниже бальнеологич. норм, принятых в РФ. Лечебно-столовые воды применяются как лечебное средство при курсовом назначении, маломинерализованные воды (1–5 г/дм3) могут использоваться в качестве столового напитка. К питьевым лечебным водам относят воды с минерализацией от 10 до 15 г/дм3 или при меньшей минерализации с наличием в них повышенных количеств мышьяка, бора и некоторых других биологически активных компонентов. Допускается применение и более высокой минерализации (20–25 г/дм3). Лечебные питьевые воды применяются только по назначению врача в определённой дозировке. Для внекурортного лечения широко используют М. в., разливаемые в бутылки. Большинство из них относится к т. н. лечебно-столовым М. в., т. е. их можно применять и в качестве столовой воды, как освежающий напиток; их без ограничения продают в торговой сети.
М. в., предназначенные для наружных процедур, имеют минерализацию от 15 г/дм3 и выше, вплоть до рассолов с минерализацией 150–300 г/дм3 преим. хлоридного натриевого состава, или более низкую минерализацию при содержании биологически активных компонентов – брома, иода, сероводорода, углекислоты, радона (от 185 Бк/дм3). Допускается разбавление рассольных вод до оптимальной минерализации. В соответствии с классификацией М. в., разработанной Рос. науч. центром восстановит. медицины и курортологии и утверждённой Мин-вом здравоохранения и социального развития РФ (2004), питьевые лечебные минер. воды по химич. составу разделены на 28 групп и 60 типов. Среди М. в. наружного применения выделено 7 групп, 55 подгрупп и 65 типов. Хотя М. в. оказывают на организм человека лечебное действие всем комплексом физич. свойств и растворённых веществ, большое разнообразие минер. источников позволяет профилировать их применение в зависимости от характера заболеваний. Так, важная особенность углекислых М. в. заключается в том, что они создают «облегчённые» условия для деятельности сердца, в связи с чем их широко используют для лечения сердечно-сосудистых заболеваний. Радоновые М. в. стимулируют иммунобиологич. реактивность организма, оказывают обезболивающее и противовоспалит. действие. Сходное терапевтич. воздействие оказывают азотные М. в.; они эффективны при сердечно-сосудистых, кожных заболеваниях, нарушениях обмена веществ. Железистые М. в. при их внутр. применении повышают общую резистентность организма к неблагоприятным воздействиям, улучшают функции органов пищеварения, способствуют увеличению гемоглобина в крови, в связи с чем их назначают при малокровии, заболеваниях желудка и кишечника, нарушениях обмена веществ. Наиболее распространённый тип М. в. – хлоридные натриевые. Поскольку их химич. состав часто сходен с химич. составом внутр. сред организма, они оказывают выраженное влияние на физиологич. активность всего организма и обусловливают терапевтич. эффект при самых разл. заболеваниях. Искусств. М. в. изготовляют из химически чистых солей по аналогии с составом природных М. в. (первый завод искусств. М. в. открыт в Германии в 1821). Однако полного тождества их составов добиться не удаётся, в связи с чем искусств. М. в. находят лишь огранич. применение (гл. обр. для ванн).
Кавказские Минеральные Воды носят название региона — агломерации. Расположен регион на трех территориальных субъектах Российской Федерации. Основная часть — центральная принадлежит Ставропольскому краю, к западу граница проходит от Кубанского водохранилища до гор Северного Кавказа — это территория Карачаево-Черкесии, совсем небольшой район занимает на севере Кабардино-Балкарии.
Наиболее крупные и значимые города региона: Пятигорск, Кисловодск, Ессентуки, Лермонтов, Железноводск и Минеральные Воды. С 19 января 2010 года центральным субъектом региона выбран Пятигорск.
Пятигорск раскинулся между склонами гор Машук и Горячая на левом берегу реки Подкумок. Свое название город приобрел по расположенной неподалеку горе Бештау. Сам город условно делится на две части. На склонах горы протекает основная жизнь граждан, здесь расположены жилые комплексы, учебные и промышленные заведения, выше — курортные зоны.
Климат местности умеренно — континентальный. Основная масса осадков, примерно 500 мм выпадает в весеннее время. Зимой среднемесячная температура редко опускается ниже -2,5°С, летом среднемесячная температура +22°С.
Пятигорск и прилегающие к нему окрестности расположены на плоскогорье с одиночными горами-лакколитами. Образование гор происходило миллионы лет назад в мезозойско-кайнозойский период. Магма вулканов, не пробившаяся сквозь земную плиту, и сформировала эти горы. Поэтому Машук, Бештау и целый ряд других гор можно назвать неудавшимися вулканами. Там, где магма соприкасалась с кристаллическим щитом, появились месторождения аметиста, красного гранита, пирита. Магма лакколитов сравнительно невысокой температуры, при застывании образует полезное ископаемое. Название определили по горе Бештау — бештаунит. Бештаунит, а также добываемый в горной долине гранит, активно используется в строительстве. Нефиксированная добыча природных ископаемых приводит к разрушению прекрасного вулканического ландшафта.
Еще гора Бештау интересна тем, что здесь в ряде мест можно обнаружить следы дольменной культуры Кавказа и прочих исторических эпох. Много строительного материала в древности означало удобство при строительстве значительных комплексов сооружений, а наличие еще и источников питьевой воды — место для стоянки, долговременные жилища.
Полезные ископаемые КМВ
Из нерудных полезных ископаемых представлены нефть, природный газ, некоторые минеральные соединения в небольших количествах содержат уран и бор. Среди редко встречающихся минералов — водные фосфаты кальция и цезия. Несколько слов следует сказать о травертине. Травертин — это застывшие соли, которые выносят на поверхность минеральные воды. Используется в строительстве.
Главное богатство региона — подземные, минеральные воды. Температура вод самая различная, есть источники, где вода находится в очень горячем, почти кипящем состоянии, есть теплые и прохладные. Температура зависит от пройденного источником пути. Горячие воды шли по короткому пути через вулканические породы, нагревание осуществляется магмой. Теплые источники идут по более длинным, извилистым путям, поэтому на поверхность выходят значительно остывшими. Проделывая свой путь источники оставляют трещины, впадины, а там, где поток более стремительный, со временем образовываются пещеры.
Месторождения минеральных вод не одинаковы по химическому и газовому составам.
Пятигорские минеральные воды, вытекающие из подножья горы Машук — сульфидного (сероводородного), углеводородного и радонового типа. Минеральные воды, пробивая себе путь через магматические образования и морские отложения периодов мезозоя и кайнозоя, приобретают ценнейшие лечебные свойства. Наиболее насыщена месторождениями минеральных вод территория Пятигорска и прилегающих к нему районов. Здесь насчитывается около 50 источников. Особой популярностью пользуется углеводородный источник, выходящий из Провала на горе Машук. Недалеко от Пятигорска расположено озеро Тамбукан, славящееся своими целебными грязями.