Подземные моря и океаны «Французское чудо»
В далеком 1126 году во Франции, в одном из живописных селений провинции Артуа (Артезия), для местного населения рыли колодец. Вначале шла глина. Он становился все глубже и глубже, а воды не было. Хотели прекратить работу. Вдруг дно колодца стало вздуваться. Испуганный рабочий, находящийся там, быстро стал подниматься наверх. И только он успел выбраться из колодца, как дно с шумом лопнуло, и вода стала быстро наполнять колодец. Достигнув поверхности, она образовала небольшой фонтан.
Посмотреть на это чудо сбежалось все селение. Вода день и ночь била из-под земли. Окружающие участки стали заливаться. Одни говорили, что это дьявол вырвался на поверхность земли. Другие утверждали, что завтра вода перестанет идти. Но проходил следующий день, а фонтан все действовал. Чтобы спасти территорию от затопления, пришлось срочно рыть канаву для стока воды в ближайшую балку.
Прошло некоторое время, и жители привыкли к этому фонтану. Селение имело с тех пор достаточное количество воды для своих нужд. Этим фонтаном стали гордиться. Путники, не жалея лишнего времени, делали крюк, чтобы запастись замечательной водой из фонтана.
Рис. 25. Артезианская вода изливается из скважины
Так человек обнаружил существование необычных вод под землей, способных к самоизливанию на поверхность. По имени провинции Артуа их стали называть артезианскими (рис. 25).
Однако справедливости ради заметим, что о существовании таких бьющих из-под земли подземных вод было известно древним римлянам и жителям Карфагена.
Со временем наука раскрыла тайны источника Артуа. Более того, уже в XV1JJ веке было установлено, что это не чудо природы, или «игра» природы, а вполне закономерное явление, широко распространенное в земной коре. «Чудо» обернулось для людей великим благом.
Вода, рвущаяся вверх
Почему появляются воды, стремящиеся вопреки своей природы течь не вниз, а подниматься вверх? Ответ на этот вопрос удалось получить тогда, когда геологи сумели изучить строение земной коры. Мы уже знаем, что породы в земле образуют пласты, которые следуют друг за другом: песок сменяет глину, глина — гравий или галечник, потом опять следует пласт глины и т. д. Эта стройная картина часто нарушается из-за странностей нашей планеты. Скорее не странностей, а ее природы. Вот из-за нее земная кора постоянно приходит в движение. Мы уже знаем, что это движение может прежде всего вызывать наклоны пластов. Но не только их наклоны. Оно может сгибать их в складки, разрывать и перемещать пласты. В горных районах движение земной коры особенно интенсивно. На равнинах складки пологие, а в горах — крутые. Во многих случаях вершины складок более интенсивно размываются водой, и поэтому на таких участках на поверхность выходят как бы срезанные по вертикали пласты то песка, то глины.
Рис. 26. Артезианские воды
А — так образуются артезианские воды (а, б — пути поступления воды 8 глубь земной коры); Б — области питания
Особой их чертой является то, что они быстро погружаются в недра земной коры. Получается своеобразная чаша, которая может легко заполняться водой с поверхности (на местах выходов крыльев), как это показано на рис. 26, А. Диаметр таких «чащ» может достигать сотен и даже тысяч километров.
Тысячелетиями вода инфильтруется в пласты, «обнажающиеся» на крыльях. Она постепенно заполняет полностью пространство между глинами (водоупорами).
Если сделать колодец или пробурить скважину в середине «чаши», то, естественно, вода будет подниматься в зависимости от высоты воды в крыльях, или, точнее, от напора, создаваемого ее массой над «потоком» или поверхностью верхнего водоупора. Это хорошо видно из рис. 26,А.
В зависимости от положения колодца или скважины может быть получена фонтанирующая или просто поднимающаяся над напором вода. Фонтанирующие скважины иногда представляют собой незабываемое зрелище. Поднимающиеся струи с силой вырываются из обсадной трубы на метры, а иногда на десятки метров.
В большинстве случаев она просто поднимается внутри обсадной трубы на высоту 2-10-50 м над поверхностью вскрытого напорного водоносного горизонта. Чем глубже «чаша» или как говорят геологи, синклиналь (от греческого слова, обозначающего склоны противоположных гор), тем больше напор В такой синклинали может быть один, два, три и более водоносных горизонтов, обладающих напором. Так образуются напорные или артезианские бассейны, представляющие собой сочетание водоносных слоев с водоупорами.
Участки на крыльях, откуда поступает вода в «чашу», назвали областями питания, а там, где напорные воды могут выходить на поверхность в виде естественных источников, — областями разгрузки, или дренажа.
Обнаружение существования напорных, или артезианских, вод стало великим достижением молодой гидрогеологии и создало прекрасные предпосылки для их использования на службе человечеству.
В конце XVIII и в начале XIX века в Европе началась погоня за артезианскими водами. В течение только XIX века в России были построены тысячи напорных колодцев и скважин. Из них стали получать большое количество прекрасной пресной воды, обладающей в течение года ровной температурой. Они давали неизменное количество воды и казались неиссякаемыми.