Wody podziemne

Ilość wody biorącej udział w obiegu hydrologicznym jest stała. Woda nieustannie krąży między atmosferą, powierzchnią ziemi i litosferą, zmieniając stan skupienia i właściwości – paruje z powierzchni gruntu i roślin, wyparowuje w kosmos i w wyniku przemian chemicznych tworzy się w płaszczu Ziemi, ulega kondensacji, tworzy chmury, z opadami deszczu i śniegu trafia na powierzchnię ziemi, spływa po niej i przesiąka w głąb gruntu, gromadzi się w zbiornikach podziemnych (struktury geologiczne zasobne w wody podziemne) i powierzchniowych, po czym ponownie paruje.

Powstawanie wód podziemnych jest elementem tego cyklu. Ich źródłem są bowiem głównie opady deszczu, wody roztopowe, czasem wody rzek, jezior i mórz. Różny jest jednak czas, w jakim zachodzi gromadzenie się wody. Zasadniczą rolę w tym procesie odgrywa budowa geologiczna.

Właściwości wód podziemnych - opisy do rozwinięcia

Czynniki wpływające na zmianę właściwości wód podziemnych

RXRVF8SdlEu79

Na schemacie przedstawiono czynniki wpływające na zmianę właściwości wód podziemnych. Plansza ma kształt niebieskiego prostokąta, na górze narysowany jest mniejszy okrąg, w którym znajduje się rzeka w kształcie litery S, a pomiędzy nią rośliny – drzewa i krzewy. Pod spodem widnieją napisy oddzielone od siebie zielonymi, przerywanymi liniami. Są to: melioracje terenów, regulacja cieków wodnych, zmiany struktury wykorzystywania gruntów, urbanizacja, wielkość poboru wody, ilości wprowadzanych do wód i do ziemi zanieczyszczeń, przerzuty wody.

Czynniki wpływające na chemizm wód podziemnych

Czynniki antropogeniczne i naturalne - opisy do rozwinięcia

Pochodzenie wód podziemnych

Wody podziemne to wszystkie wody znajdujące się pod powierzchnią ziemi w porach i szczelinach skał skorupy ziemskiej. Są na różnej głębokości i cechują się odmiennymi właściwościami fizykochemicznymi. Wody występujące płytko pochodzą przede wszystkim z infiltracjiinfiltracjainfiltracji (przesiąkania) wód opadowych, roztopowych oraz (w dużo mniejszym stopniu) kondensacji pary wodnej. Zjawisko infiltracji zachodzi najszybciej w skałach przepuszczalnych (np. spękanych wapieniach) i luźnych - piaskach i żwirach. Skały zwięzłe, które mają ograniczoną przepuszczalności, np. gliny i iły spowalniają lub nawet przerywają ten proces. Powstawanie wód podziemnych na większych głębokościach może być uzależnione również od innych procesów, np. wydzielania wód z roztworów magmowych, zachowania w skałach osadowych pozostałości dawnych wód powierzchniowych lub wód infiltrujących w minionych epokach geologicznych. Wody podziemne, które znajdują się w jaskiniach i kanałach powstają tam, gdzie woda rozpuszcza łatwo skały (głównie skały węglanowe), tworząc puste przestrzenie, w których może się gromadzić. Występowanie wód podziemnych jest ściśle powiązane z budową geologiczną.

Rozmieszczenie wód w gruncie

Rozmieszczenie wody w gruncie jest nierównomierne. Blisko powierzchni tylko część wolnych przestrzeni wypełnia woda. Tę płytką strefę określa się jako strefę aeracji. Jest to strefa położona między powierzchnią ziemi a zwierciadłem wód podziemnych. Przesiąkają przez nią wody opadowe. Nie jest ona jednak całkowicie pozbawiona wody. Występuje tam woda w postaci pary wodnej wypełniającej przestwory skalne, woda wolna szybko przesiąkająca przez pory i szczeliny, woda błonkowata otaczająca ziarna mineralne, woda higroskopowa zaabsorbowana przez stałe cząstki gruntu oraz woda kapilarna podsiąkająca od zwierciadła wód podziemnych. W strefie aeracji istnieje możliwość występowania wody zawieszonej, która gromadzi się ponad niewielką warstwą skał o mniejszej przepuszczalności.

R1MNGS3ADEE3B

Ilustracja przedstawia schemat stref aeracji i saturacji. Na ilustracji przedstawiono przekrój przez fragment terenu. Na powierzchni rośnie kilka drzew i trawa. Wyróżniono trzy warstwy pod nimi. Pierwsza warstwa, na której rosną drzewa i trawa, opisana jest jako strefa aeracji - to strefa przepuszczalna. Pod nią jest strefa saturacji. Linia, stanowiąca granicę pomiędzy strefami, to zwierciadło wody powierzchniowej. Na samym dole zaznaczona jest warstwa nieprzepuszczalna.

Poniżej tej strefy większość wolnych przestrzeni wypełnione jest przez wodę. Jest to strefa, którą nazywamy strefą nawodnienia, czyli saturacji. W jej obrębie można wyróżnić warstwy wodonośne. Są to warstwy skał porowatych, których wolne przestrzenie, pory, szczeliny i próżnie krasowe wypełnia woda. Udział wolnych przestrzeni w skałach określamy jako porowatość.

Rw4ApCeLzZCSp

Schemat przedstawia powstawanie warstwy wodonośnej. Opis schematu od dołu: warstwa nieprzepuszczalna, nad nią jest strefa nasycenia (saturacji), w górnej części strefy nasycenia poziomą linią zaznaczono zwierciadło wód podziemnych. Następnie jest szeroka warstwa strefy aeracji. Zaznaczono w niej zasilanie wód podziemnych. Od końca strefy aeracji do zwierciadła wód podziemnych zaznaczono pionową strzałką skierowaną w dół strefę napowietrzenia (aeracji). W górnej warstwie przekroju zaznaczono pionowymi strzałkami skierowanymi ku górze parowanie, zaś pionową strzałką skierowaną w dół wsiąkanie.

Ze względu na głębokość występowania wody podziemne dzielimy na:

RjCYUsKQW73v4

Schemat występowania wód podziemnych na różnych głębokościach. Schemat to przekrój z zaznaczonymi warstwami gleby. Na górze przekroju zielona warstwa, jest na niej zbiornik wodny. Warstwa położona tuż przy powierzchni ziemi to wody przypowierzchniowe. Pod powierzchnią ziemi jest stosunkowo gruba warstwa zaznaczona kolorem żółtym. To warstwa przepuszczalna w strefie aeracji. Znajdują się w niej utwory w kształcie niecki – ich górna część jest niebieska, a dolna brązowa. To wody zawieszone. Pod strefą aeracji jest dużo cieńsza od niej warstwa niebieska. To wody gruntowe. Również należą do warstwy przepuszczalnej. Pod warstwą wód gruntowych jest warstwa nieprzepuszczalna zaznaczona kolorem brązowym. Jest w niej niebieska przerwa w pionie - to okno hydrologiczne. Pod warstwą jest cienka warstwa przepuszczalna zaznaczona kolorem żółtym. Pod warstwą przepuszczalną jest kolejna warstwa zaznaczona kolorem niebieskim - to wody wgłębne. Ich górną część stanowi zwierciadło swobodne. Pod warstwą wód wgłębnych jest warstwa nieprzepuszczalna. Poniżej niej leży warstwa wód głębinowych. W górnej jej części jest zwierciadło napięte. Poniżej wód głębinowych jest kolejna warstwa nieprzepuszczalna.

Ze względu na rodzaj skał, w których występuje woda, wody podziemne możemy podzielić na:

podział wód ze względu na rodzaj skał w których występują - opisy do rozwinięcia

R1ST5ENUT161A

Ilustracja przedstawia występowanie wód w wolnych przestrzeniach różnych typów skał. W trzech kołach ustawionych obok siebie zaprezentowano różne typy skał. Pierwsze koło dotyczy skał osadowych okruchowych. W kole są elementy różnej wielkości zbliżone kształtem do owali. Mają następujące kolory: żółty, ciemnobrązowy, jasnobrązowy. Pomiędzy nimi są wolne, niebieskie przestrzenie. To pory pomiędzy ziarnami. Drugie koło ilustruje wapienie, dolomity i gipsy. Dookoła koła są struktury skierowane ku środkowi o kształcie prostokątnym w kolorze fioletowym. Pomiędzy nimi oraz w środku koła są wolne przestrzenie zaznaczone kolorem niebieskim. To szczeliny powstałe w efekcie rozpuszczenia. Trzecie koło przedstawia skały magmowe i metamorficzne. Koło ma kolor czerwony. Na czerwonym tle są wąskie, niebieskie linie biegnące w różnych kierunkach. To spękania i szczeliny tektoniczne.

Typy wód podziemnych w zależności od genezy

Ze względu na genezę wód podziemnych wyróżnia się cztery rodzaje wód: reliktowe, juwenilne, metamorficzne i kondensacyjne.

Typy wód podziemnych - opisy do rozwinięcia

Wody artezyjskie

Budowa geologiczna i morfologiczna terenu ma zdecydowany wpływ na występowanie wód artezyjskich (wody wgłębne) – aby mogły powstać wody artezyjskie, warstwa przepuszczalna musi znajdować się pomiędzy warstwami nieprzepuszczalnymi. Warunkiem koniecznym do powstania wód artezyjskich jest umiejscowienie tych warstw w niecce, monoklinie lub na obszarach uskokowych. Pozostająca w warstwie wodonośnej woda znajduje się pod ciśnieniem hydrostatycznym w warstwie przepuszczalnej. Woda ta wydostaje się na zewnątrz poprzez przewiercenie warstwy nieprzepuszczalnej. Największe obszary występowania wód artezyjskich nazywane są basenami artezyjskimi.

Wody artezyjskie- grafika interaktywna

Największe obszary występowania wód artezyjskich znajdują się na terenie Wielkiego Basenu Artezyjskiego w Australii. Rozległe baseny artezyjskie znajdują się również w północnej Afryce oraz w Europie (Basen Paryski, Basen Londyński, Basen Moskiewski, Niecka Łódzka, Niecka Mazowiecka), jak również w Ameryce Północnej – w Wielkim Basenie Dakoty.

R70xRbnj9A32A

Mapa Australii z zaznaczonym obszarem Wielkiego Basenu Artezyjskiego. Jest on położony między południkami sto dwadzieścia i sto czterdzieści stopni oraz na równoleżniku dwadzieścia stopni blisko Zwrotnika Koziorożca. Znajduje się w najniższej części Niziny Środkowoaustralijskiej pomiędzy Wielkimi Górami Wododziałowymi a Wyżyną Zachodnioaustralijską (od Caims na północy kontynentu, w pobliżu Alice Springs, po Brisbane i na południe, kończąc się powyżej Sydney oraz Canberry).

Jak wspomniano, występowanie wód artezyjskich jest zależne od budowy geologicznej i morfologicznej terenu. Na przykład w obszarze Wielkiego Basenu Dakoty, położonym na wschód od Gór Skalistych w Ameryce Północnej, pomiędzy warstwą wodonośną zbudowaną z piaskowców znajdują się warstwy nieprzepuszczalne górnej kredy i paleozoiku, co umożliwia powstanie wód artezyjskich.

R1XUSPNP37XQH

Grafika przedstawia schematyczny przekrój artezyjskiego basenu Dakoty. Na osi pionowej oznaczone są metry: zero, sto, dwieście, trzysta. Na wysokość około 350 metrów nad poziomem morza sięgają Góry Skaliste zbudowane z granitu, kształtowały się w prekambrze. Dalej na wysokości około dwustu metrów jest Colorado Springs z epoki górnej kredy i trochę niżej piaskowce Dakota. Pomiędzy warstwą z górnej kredy a piaskowcami Dakota jest cienka warstwa wodonośna, przepuszczalna. Warstwy z górnej kredy i paleozoiku są nieprzepuszczalne. Przez całą szerokość przekroju prowadzi oś pozioma opisana jako paleozoik. Z neogenu z ery kenozoicznej pochodzą warstwy leżące nad warstwami górnej kredy.

Dla wielu obszarów wody artezyjskie są jedynymi dostępnymi zasobami wody. Studnie artezyjskie zakładane są głównie do poboru wody pitnej, szczególną rolę odgrywają na terenach pustynnych. Innym ich zastosowaniem jest nawadnianie ogrodów czy upraw. Zbyt intensywna eksploatacja wód artezyjskich prowadzi do przejścia ich w wody subartezyjskie.

Wodami subartezyjskimi nazywamy wody podziemne, które występują w warstwach wodonośnych pod skałami nieprzepuszczalnymi. Wody te mają niskie ciśnienie hydrostatyczne, w związku z czym słup wody w odwiercie nie sięga powierzchni ziemi, lecz podnosi się wyżej, niż nawiercone zostało zwierciadło wód podziemnych. Wody subartezyjskie występują w wielu miejscach, gdzie spąg kompleksu skalnego znajduje się poniżej poziomu ciśnienia piezometrycznego (zwierciadła piezometrycznego). Ciśnieniem piezometrycznym (artezyjskim) nazywamy ciśnienie, którego wielkość umożliwia wypływ wód podziemnych z otworu wiertniczego na powierzchnię terenu (samowypływ). W różnych miejscach powierzchni ziemi wody tej samej warstwy wodonośnej mogą być subartezyjskie lub artezyjskie, w zależności od topografii terenu (oraz lokalnych zmian ciśnień piezometrycznych). Przydatne gospodarczo są szczególnie te wody subartezyjskie, które nawiercono głęboko – są niekiedy mniej zanieczyszczone od przypowierzchniowych lub też osiągają lepszą wydajność. Poza tym podnoszą się po nawierceniu blisko powierzchni ziemi, co ułatwia ich eksploatację.

RnhHAKKlXrFpY

Grafika przedstawia schemat występowania wód subartezyjskich. Zgodnie z grafiką występują one w zagłębieniach między wzniesieniami. Zagłębienie zbudowane jest od dołu z warstwy nieprzepuszczalnej, następnie jest warstwa wodonośna, której górna warstwa bliżej powierzchni jest przepuszczalna - to strefa zasilania. Nad warstwą wodonośną leży warstwa nieprzepuszczalna. Studnia artezyjska ma postać wąskiego przesmyku, biegnącego od warstwy wodonośnej, przez warstwę nieprzepuszczalną na powierzchnię.

Występowanie wód podziemnych

Występowanie wód podziemnych jak już wiesz, jest ściśle związane z litosferą a na stopień przepuszczalności podłoża ma wpływ nie tylko rodzaj skały i jej porowatość, lecz także stopień nawilgocenia oraz stopień pokrycia roślinnością. Na przykład gleby suche mogą w pierwszej fazie deszczu przyjmować cały opad. Po nasączeniu wodą stają się one mniej przepuszczalne.

Występowanie i ilość wód podziemnych zależy także od zmian temperatury powietrza i opadów atmosferycznych. Ulegają one przynajmniej częściowemu zamarzaniu. Ich poziom zmienia się intensywnie w zależności od warunków klimatycznych. Przykładem są wody zawieszone. Występują nad skałami nieprzepuszczalnymi i charakteryzują się dużą zmiennością poziomu w zależności od ilości opadów oraz intensywności parowania.

Kierunek przepływu wód podziemnych jest zależny od ukształtowania i nachylenia powierzchni warstw nieprzepuszczalnych, będących podstawą skał nasyconych wodą. Woda odpływa w kierunku nachylenia powierzchni warstw nieprzepuszczalnych, a w tych miejscach, gdzie powierzchnia tworzy zagłębienia i odpływu nie ma,  powstają zbiorniki wód podziemnych. Gdy warstwa wodonośna dochodzi do powierzchni ziemi, tworzą się obszary bagienne.

Część wód podziemnych występuje także w postaci lodu. Na rozległych obszarach północnej Azji i Ameryki występuje zjawisko wieloletniej zmarzliny. Do głębokości 500 m, a miejscami nawet głębiej, wody podziemne występują w stanie stałym tworząc wraz z zamarzniętymi skałami warstwę nieprzepuszczalną.

Wykorzystanie wód podziemnych

Źródła

Źródło jest samoczynnym, naturalnym i skoncentrowanym wypływem wody podziemnej. Skoncentrowany wypływ polega na tym, że woda podziemna dąży do pewnego punktu, w którym wylewa się na powierzchnię ziemi. Z tego względu do źródeł nie zalicza się naturalnego sączenia wody występującego na większej przestrzeni w postaci wysięków, wymoków, młak, mokradeł i innych ani jej wypływu spowodowanego sztucznie, np. przez budowę studni, otworów wiertniczych, przez wykonanie wykopów, rowów drenażowych itp. Źródła często dają początek ciekom powierzchniowym lub zasilają je w ich biegu. Wydajność źródła mierzy się ilością wody wypływającej z niego w jednostce czasu, mierzonej w l/s lub l/min.

Źródła występują w tych miejscach, gdzie warstwa wodonośna lub statyczne zwierciadło wody podziemnej wychodzi na powierzchnię terenu. Najobficiej występują one na obszarach górskich, gdzie głębokie wcięcia erozyjne rozcinają warstwy wodonośne. Rzadsze są natomiast na równinach i nizinach. Miejsce wypływu źródła związane jest głównie z układem przepuszczalnych i nieprzepuszczalnych warstw skalnych, powiązanych z rzeźbą terenu. Wody opadowe przesączają się przez warstwy przepuszczalne, zasilając poziomy wodonośne, a kiedy napotykają warstwy nieprzepuszczalne, spływają po nich pod wpływem siły ciężkości lub pod naporem ciśnienia hydrostatycznego. W miejscu, gdzie strop skał nieprzepuszczalnych wychodzi na powierzchnię, np. na stoku górskim lub w dolinie, tworzy się źródło.

RkUCPPmSnvYvy

Źródło Białej Wisełki, jednego ze źródłowych potoków Wisły, na północno‑zachodnim stoku Baraniej Góry, w skalnym zagłębieniu na wysokości ok. 1120 m n.p.m.

Czasem wypływ wody może być maskowany przez obecność wód powierzchniowych: płynących lub stojących. Powstają wtedy tzw. źródła podwodne (zatopione, ukryte), wśród których wyróżnia się źródła podmorskie, podjezierne albo korytowe.

Klasyfikacja źródeł

Warunki, w których występują źródła, są bardzo różnorodne. Źródła można podzielić według różnych kryteriów: fizycznych, chemicznych, geologicznych, hydrogeologicznych, morfologicznych, genetycznych i in. Dlatego – zależnie od przyjętego kryterium podziału – pojawia się tak wiele nazw źródeł.

Ze względu na pochodzenie wody zasilającej wody podziemne i wypływającej w postaci źródeł dzieli się je na: źródła meteoryczne zasilane wodą opadową oraz źródła juwenilne zasilane wodami, które powstały w głębi Ziemi jako hydrotermalne na końcowym etapie krzepnięcia magmy.

Wypływ wody podziemnej w źródłach następuje pod wpływem siły hydrodynamicznej. Na tej podstawie źródła dzieli się na dwa typy. W pierwszej grupie źródeł (zwanych grawitacyjnymi, zstępującymi, spływowymi) woda spływa swobodnie pod działaniem siły ciężkości od obszaru zasilania w dół, poprzez warstwę wodonośną, do miejsca wypływu. W źródłach grupy drugiej (zwanych wstępującymi lub podpływowymi) ruch wody skierowany jest ku górze. W tym przypadku woda znajdująca się pod ciśnieniem hydrostatycznym podnosi się w porach lub szczelinach skalnych i wypływa na powierzchnię ziemi w miejscu, gdzie powierzchnia terenu przetnie zwierciadło statyczne lub warstwę wodonośną poniżej zwierciadła.

O miejscu ich występowania decyduje przypowierzchniowa budowa geologiczna, a zwłaszcza układ warstw przepuszczalnych i nieprzepuszczalnych, występowanie uskoków i spękań w skałach oraz procesów krasowych.  Wymienione poniżej typy źródeł są dzielone na rodzaje z uwzględnieniem cech morfologicznych, tektonicznych, hydraulicznych, chemicznych, genetycznych i innych.

Typy źródłem - opisy do rozwinięcia

warstwowe

warstwowe

Do źródeł warstwowych zaliczamy te, które powstają w miejscach, gdzie warstwa wodonośna rozcięta jest przez powierzchnię terenu. Drenują one wodę znajdującą się w porach skalnych. Najczęściej źródła warstwowe pojawiają się na granicy warstwy wodonośnej i podścielającej ją warstwy nieprzepuszczalnej. Źródła takie nazywa się warstwowo‑kontaktowymi. Źródła warstwowe są na ogół niewielkie i mało wydajne, ponieważ w naturalnych warunkach woda w porowatej warstwie wodonośnej płynie powoli. Wydajność tych źródeł zależy od przepuszczalności warstw wodonośnych, spadku hydraulicznego i intensywności zasilania tych warstw.

uskokowe

uskokowe

Źródła uskokowe (dyslokacyjne) wyprowadzają wodę szczeliną uskokową biegnącą poprzez warstwy nieprzepuszczalne albo wzdłuż płaszczyzny uskokowej rozgraniczającej warstwy wodonośne i nieprzepuszczalne. Źródła te charakteryzują się stałą wydajnością oraz małymi zmianami temperatury i składu chemicznego wody.

szczelinowe

szczelinowe

Źródła szczelinowe wyprowadzają wody krążące w szczelinach skalnych. Mogą one być zarówno ascensyjne, jak i descensyjne, zależnie od morfologii terenu, układu sieci szczelin i rozkładu ciśnienia hydrostatycznego. Skupiony wypływ wody w źródłach szczelinowych jest spowodowany istnieniem w sieci przecinających się szczelin jednej szczeliny zbiorczej, która zbiera wodę z pozostałych i wyprowadza ją na powierzchnię ziemi. Źródła szczelinowe mogą być różnej wielkości i wydajności, co zależy od gęstości, układu i rozmiaru szczelin. Ze względu na szybki przepływ wody w szczelinach źródła tego typu wykazują przeważnie duże wahania wydajności, zależnej od opadów atmosferycznych.

R1CHG8QKTVRA8

Źródło szczelinowe, Pesio , Alpy Liguryjskie Na fotografii widać wysoką formację skalną z której wypływa dużym strumieniem woda.

krasowe

krasowe

Źródła krasowe (wywierzyska i wypływy krasowe) są charakterystyczne dla obszarów zbudowanych ze skał poddanych procesom krasowienia. Szczeliny i kanały krasowe zwykle stanowią powiązany system hydrauliczny, w którym jeden z kanałów odgrywa rolę zbiorczego i odprowadza wody krążące w skałach na powierzchnię. Źródła krasowe należą do największych i najbardziej wydajnych, zwykle dają od razu początek strumieniom i rzekom. Cechą charakterystyczną źródeł krasowych jest duża zmienność ich wydajności w poszczególnych porach roku oraz szybka reakcja na opady atmosferyczne. Największym jest wywierzysko Vaucluse we Francji, którego wydajność wiosną i wczesnym latem dochodzi do 200 m³/s; w Polsce występują w Tatrach, na Wyżynie Krakowsko‑Częstochowskiej, na Wyżynie Lubelskiej.

R7O6P541HKD5Q

Wywierzysko Vaucluse, Francja Na fotografii widoczna jest ściana skalna porośnięta roślinnością zieloną. Na pierwszym planie widać intensywny wypływ wody z formacji skalnych.

Ważną cechą określającą rodzaj źródła jest np. jego położenie względem różnych form rzeźby terenu. Wszystkie źródła, które powstały wskutek rozcięcia poziomu wodonośnego, można określić jako erozyjne. Należą do nich np. źródła zboczowe położone na zboczach dolin, stokowe leżące na stokach wzniesień lub dolinne położone w dnach dolin rzecznych. Źródła położone na grzbietach górskich nazywane są grzbietowymi, a krawędziowymi te, które leżą u podnóża krawędzi morfologicznych lub kuest. Ich odmianą są źródła klifowe leżące u stóp nadmorskich klifów. Innym rodzajem są źródła tarasowe występujące niekiedy u podnóża krawędzi tarasów rzecznych.

RAQLPCBGQHKAD

Na fotografii widać zagłębienie na rozległym, płaskim, porośniętym niską roślinnością terenie. Obszar zagłębienia jest rozszerzony w górnej części a następnie zwęża się. Na dnie zagłębienia płynie rzeka.

RJP594D3UVVHC

Grafika prezentuje trzy schematy: Źródło zboczowe, krawędziowe, tarasowe. Pierwszy schemat :W dolnej części schematu znajduje się warstwa brązowa, która oznacza warstwę nieprzepuszczalną, blokującą dalszy przepływ wody w dół. Nad nią widoczna jest warstwa żółta, która symbolizuje warstwę przepuszczalną, umożliwiającą swobodny przepływ wody w poziomie. Źródło zboczowe powstaje tam, gdzie warstwa żółta przepuszczalna, w której gromadzi się woda, dochodzi do powierzchni ziemi na stromym stoku lub zboczu. Woda przemieszcza się wzdłuż nachylenia warstwy przepuszczalnej, aż ostatecznie wypływa nad brązową, nieprzepuszczalną warstwą, tworząc naturalne źródło. Drugi schemat: W dolnej części schematu biegnie poziomo warstwa brązowa, oznaczająca warstwę nieprzepuszczalną. Nad nią znajduje się żółta warstwa przepuszczalna, przez którą woda swobodnie się przemieszcza. Źródło krawędziowe powstaje tam, gdzie żółta warstwa przepuszczalna dochodzi do krawędzi terenu, a zgromadzona woda wypływa na powierzchnię. Brązowa warstwa nieprzepuszczalna działa jak podstawa, która uniemożliwia wodzie przeniknięcie w dół, co zmusza ją do opuszczenia żółtej warstwy w miejscu, gdzie ta osiąga skraj terenu. Układ ten można wyobrazić jako nachylony, warstwowy system, gdzie woda wychodzi na powierzchnię przy granicy przepuszczalnej żółtej warstwy i krawędzi brązowej, nieprzepuszczalnej bariery. Trzeci schemat: Na schemacie w dolnej części tarasów, które tworzy falowana żółta warstwa znajduje się warstwa oznaczona kolorem brązowym, symbolizująca warstwę nieprzepuszczalną. Jest to podstawa, która blokuje przepływ wody w głąb. Nad nią, na każdym poziomie tarasu, widoczna jest żółta warstwa przepuszczalna, umożliwiająca wodzie przemieszczanie się i gromadzenie. Źródło tarasowe powstaje w miejscach, gdzie woda zgromadzona w żółtej warstwie przepuszczalnej wypływa na powierzchnię, dokładnie tam, gdzie warstwa żółta osiąga krawędź każdego tarasu. Wyobraź sobie, że woda płynie przez żółtą warstwę na jednym poziomie, a następnie wypływa i spływa na kolejny, niżej położony taras, tworząc kaskadowy efekt.

Bardzo częste są także źródła osuwiskowe, powstające zazwyczaj u czoła jęzora osuwiskowego, odprowadzające przepływającą pod nim wodę wzdłuż płaszczyzny osuwiskowej. Na obszarach, które były zlodowacone, pospolite są źródła morenowe wypływające z moren czołowych i bocznych pozostawionych przez lodowce górskie lub lądolód. Na obszarach niżowych występują też źródła sandrowe, powstające w przypadku rozcięcia warstw wodonośnych sandrów zalegających na glinach zwałowych lub na innym nieprzepuszczalnym podłożu.

R1QZJKVTKOLU6

Źródło osuwiskowe - W dolnej części schematu znajduje się warstwa w kolorze brązowym, która symbolizuje warstwę nieprzepuszczalną, stanowiącą barierę dla przepływu wody. Nad nią widoczna jest warstwa w kolorze żółtym, oznaczająca przepuszczalną warstwę, w której woda mogła się gromadzić. W wyniku osuwiska warstwa żółta została przerwana, co umożliwiło wodzie zgromadzonej w przepuszczalnym materiale przedostać się na powierzchnię. Woda wypływa właśnie w miejscu odsłonięcia tych warstw, tworząc źródło osuwiskowe.

Czynnikiem, który często powoduje powstawanie źródeł, jest także podziemne spiętrzenie wody. Najczęściej jest to bariera, jaką tworzą skały nieprzepuszczalne na drodze ruchu wody podziemnej. Zaporą może być także intruzja magmowa (np. dajka) biegnąca w poprzek warstwy wodonośnej. Źródła takie nazywane są zaporowymi.

R1QPXZJVRRFX8

Źródło zaporowe na dajce - Na schemacie widoczna jest szara warstwa, która symbolizuje dajkę, czyli pionową lub skośną strukturę geologiczną. Żółta warstwa przepuszczalna przylega do dajki i znajduje się dookoła niej. Woda przepływa przez żółtą warstwę, ale napotyka na dajkę, która zatrzymuje jej ruch w poziomie i zmusza ją do gromadzenia się w przepuszczalnym materiale. Źródło zaporowe powstaje tam, gdzie woda zgromadzona na żółtej warstwie przepuszczalnej dociera do powierzchni ziemi w wyniku działania bariery stworzonej przez szarą dajkę.

Innym rodzajem źródeł są źródła przelewowe. Powstają one wtedy, gdy zbiornik podziemny o kształcie nieckowatym wypełni się wodą aż do krawędzi tworzonej przez skały nieprzepuszczalne. Wówczas nadmiar wody, który nie może pomieścić się w zbiorniku, wypływa w postaci źródła na zewnątrz.

RN1SP1NGKXTKE

Źródło przelewowe - Na schemacie widoczna jest żółta warstwa, która symbolizuje warstwę przepuszczalną. Pod nią znajduje się warstwa brązowa, przedstawiająca warstwę nieprzepuszczalną. Woda gromadzi się w przepuszczalnej warstwie żółtej, a gdy jej ilość przekroczy możliwość dalszego magazynowania, przemieszcza się w dół, przelewając się do sąsiednich obszarów lub wypływając na powierzchnię. Źródło przelewowe powstaje w miejscu, gdzie woda z warstwy żółtej przemieszcza się ku zewnętrzu i wypływa nad warstwę nieprzepuszczalną

Niekiedy uzupełnieniem przedstawionej klasyfikacji źródeł jest także ich podział ze względu na typ utworów, w których występują. Na tej podstawie wyróżnia się: źródła skalne wypływające bezpośrednio z niezwietrzałych skał i pokrywowe (rumoszowe i zwietrzelinowe) wypływające z pokryw zwietrzelinowych o różnej wielkości okruchów skalnych.

RJTBVPZ2XQZTZ

Źródło rumoszowe -Na schemacie widoczna jest brązowa warstwa, która symbolizuje warstwę nieprzepuszczalną. Nad nią znajduje się warstwa szara, przedstawiająca rumosz, czyli luźne fragmenty skał. W przestrzeni nad warstwą nieprzepuszczalną, pomiędzy elementami rumoszu, zlokalizowany jest poziom wodonośny, gdzie gromadzi się woda. W punkcie, w którym poziom wodonośny dochodzi do powierzchni ziemi, woda wypływa na zewnątrz, tworząc źródło. Całość można wyobrazić sobie jako nachylone zbocze, gdzie woda przemieszcza się przez rumosz i wydostaje się na powierzchnię właśnie w tym miejscu wypływu.

Oprócz tego wydziela się także źródła mineralne zawierające wody o większej od przeciętnej ilości soli mineralnych (powyżej 1 g/l), źródła termalne (cieplice), w których temperatura wypływającej wody jest znacznie wyższa od średniej temperatury powietrza w danym miejscu, co jest na ogół uwarunkowane obecną lub minioną aktywnością wulkaniczną (ich szczególnym przypadkiem są gejzery, w których wrząca woda wytryskuje regularnie w postaci fontanny) oraz źródła gazujące (pieniawy) wyprowadzające wodę zgazowaną (mieszaninę wody i gazu – najczęściej dwutlenku węgla). Należą do nich znane z Toskanii soffioni, gorące wyziewy gazów i pary wodnej, wydostające się ze szczelin skalnych w rejonach wulkanicznych.

Gejzery

Gejzer to rodzaj gorącego źródła występujący w obszarze czynnego lub niedawno wygasłego wulkanu, charakteryzujący się okresowym wyrzucaniem gorącej wody i pary wodnej. Termin „gejzer” pochodzi od islandzkiej nazwy niegdyś największego gejzeru tej wyspy – Stóri Geysir (Wielka Fontanna), położonego w południowo‑zachodniej części kraju.

R1T896LHUQDN8

Ilustracja przedstawia powstawanie gejzeru. Na dole schematu zaznaczono ciepło pochodzenia wulkanicznego - ognisko magmowe. To tam przez ognisko wulkaniczne ogrzewana jest woda. Woda przedostaje się ku powierzchni siecią kanałów przypominających korzeń. W kanałach tworzy się para wodna. W pobliżu powierzchni woda ma temperaturę 100 stopni Celsjusza. Przez główny kanał wydostaje się na powierzchnię w postaci słupa gorącej wody i pary wodnej. Woda wraca pod powierzchnię ziemi do przewodów gejzeru, które są na ilustracji po prawej stronie u podnóża stożka gejzeru.

• fontannowe – wybuch następuje z niedużego zbiornika wodnego, najczęściej jest to seria gwałtownych i intensywnych erupcji,

• stożkowe – wybuch następuje ze stożka o niewielkich rozmiarach, który utworzył się z wytrącających się osadów. Najczęściej są to spokojne wyrzuty wody, trwające od kilku sekund do kilku minut.

Gejzer zasilany jest głównie wodą z powierzchni ziemi. Woda zasilająca gejzery gromadzi się w podziemnych komorach podgrzewanych przez ogniska magmowe. W dolnej części przewodu woda znajduje się pod wysokim ciśnieniem, nie wrze mimo przekroczenia temperatury 110°C. Dopiero gdy woda w górnej części przewodu osiąga temperaturę wrzenia, woda znajdująca się poniżej zamienia się w parę wodną. Momentalnie pod wpływem wytworzonego ciśnienia (podczas zamiany wody w dolnej części komina w parę wodną) wypycha ona na zewnątrz warstwę wody znajdującą się powyżej. Woda ta może zawierać związki COIndeks dolny 2₂ lub CHIndeks dolny 4,_4,(źródła gazowe). Czasem może dojść do samych wyziewów gazowych wraz z parą wodną, czyli soffioni.  Wyczerpanie zasobów wody nagromadzonej w szczelinach kończy erupcję. Ochłodzona na powierzchni spływa z powrotem w głąb ziemi. Spadek ciśnienia oraz dopływ nowych ilości wód gruntowych powoduje fazę uspokojenia. Woda ponownie się nagrzewa, a proces się powtarza. Utrata ciepła wynikająca z ucieczki części wody powoduje, że do kolejnej erupcji gejzeru musi upłynąć pewien czas niezbędny dla nagrzania wody do temperatury wrzenia. Systematyczność wybuchów może wahać się od kilku minut do kilkudziesięciu godzin, może również zamierać na wiele lat lub całkowicie zanikać. Czas ten uzależniony jest od wielkości zbiornika, temperatury podłoża oraz ilości wody jednorazowo wyrzucanej przez gejzer. Gejzery zaliczane są do form o krótkiej żywotności. Ich działalność dość szybko zanika. Występują w niewielu miejscach na świecie, m.in. Islandii, Kamczatce, Japonii, Nowej Zelandii, Parku Narodowym Yellowstone (USA).

Na świecie występuje 6 miejsc szczególnego nagromadzenia gejzerów (Yellowstone, Kamczatka, Alaska, Islandia, Nowa Zelandia i Chile), dużo częściej występują one pojedynczo (np. w Peru, Boliwii, Meksyku, Kenii, Japonii, czy na Azorach). W Yellowstone znajduje się największe na świecie i najbardziej aktywne pole gejzerów. W 9 nieckach zanotowano ich ponad 300 (według innych źródeł: blisko 400). Gejzer Old Faithful w Narodowym Parku Yellowstone jest najbardziej znanym gejzerem na świecie. Działa regularnie od ponad stu lat

RrFIhVAvIUqXt

Na zdjęciu jest słup wody wystrzelonej w górę. Powierzchnia terenu wokół gejzeru jest biała, jasnożółta. W oddali rosną drzewa i jest wzniesienie.

Ciekawostka

Najwyżej położone pole gejzerów na świecie znajduje się na pustyni Atakama w Chile (4300 m n.p.m). Ma powierzchnię ok. 2 km² oraz liczbę gejzerów szacowaną na ponad 100. Pole gejzerów El Tatio jest najaktywniejsze rano, ponieważ aktywność gejzerów jest najwyższa przed wschodem słońca, kiedy temperatura gwałtownie wzrasta z ok. 10°C do ok. 20°C.

Rwj5V3WEb8sz81

Zdjęcie przedstawia obszar ze słupami pary wodnej. W tle są góry.

Ciekawostka

Islandia jest terenem aktywnej działalności wulkanicznej (26 czynnych wulkanów, m.in. Hekla 1491 m n.p.m.), z którą związane są liczne gejzery. Dziś Stóri Geysir jest niemal nieaktywny, jednak znajdujący się obok niego gejzer Strokkur wybucha regularnie co 10 minut na wysokość 25 m.

R1B5X2DMXPECL1

Zdjęcie przedstawia gejzer, który wyrzucił słup gorącej wody i pary wodnej w postaci stożka. Teren wokół gejzeru jest płaski. Niebo bezchmurne.