Артезианский бассейн

Артезианский бассейн — это гидрогеологическая структура, представляющая собой совокупность напорных подземных вод, заключённых в водоносных горизонтах, перекрытых водонепроницаемыми породами (водоупорами) и образующих естественную гидравлическую систему, в которой вода находится под давлением, превышающим атмосферное. При вскрытии скважиной или колодцем такая вода самопроизвольно поднимается выше кровли водоносного слоя, а в благоприятных геологических условиях может фонтанировать на поверхность. Название происходит от французской провинции Артуа (лат. Artesium), где такие воды были впервые систематически изучены и использованы в XII—XIII веках.

Геологическое строение и формирование

Артезианский бассейн формируется в условиях определённого геологического строения, которое включает три основных элемента: область питания, область напора и область разгрузки.

Область питания

Область питания располагается на возвышенных участках рельефа, где водоносный горизонт выходит на поверхность или перекрыт только проницаемыми породами. Здесь атмосферные осадки и поверхностные воды просачиваются вглубь, пополняя запасы подземных вод. В этой зоне давление в водоносном горизонте соответствует атмосферному.

Область напора

Область напора находится на участках, где водоносный слой перекрыт сверху водонепроницаемыми породами (глинами, мергелями, плотными известняками). Вода, поступающая из области питания, оказывается под давлением вышележащих пород и собственного веса водяного столба. Давление в горизонте возрастает с глубиной и расстоянием от области питания. Пьезометрический уровень (уровень, до которого вода поднимается в скважине) может находиться выше кровли водоносного слоя или даже выше поверхности земли.

Область разгрузки

Область разгрузки — это участки, где напорные воды выходят на поверхность естественным путём (родники, ключи, грифоны) или искусственно (через скважины). Разгрузка может происходить в речные долины, озёра, моря или в нижележащие водоносные горизонты через тектонические разломы.

Типы артезианских бассейнов

Классификация артезианских бассейнов проводится по различным признакам:

По размеру и структуре

• Крупные артезианские бассейны — занимают площади от десятков тысяч до миллионов квадратных километров (например, Западно-Сибирский артезианский бассейн).
• Средние артезианские бассейны — площади от нескольких тысяч до десятков тысяч квадратных километров.
• Малые артезианские бассейны — локальные структуры площадью до нескольких тысяч квадратных километров.

По геологическому возрасту

• Платформенные — приурочены к древним платформам, имеют многослойное строение и большую мощность осадочного чехла.
• Складчатые — расположены в горно-складчатых областях, часто разбиты тектоническими нарушениями, имеют ограниченные размеры.

По гидродинамическому режиму

• С напорным режимом — вода постоянно находится под давлением.
• Со смешанным режимом — часть водоносных горизонтов напорные, часть — безнапорные.

Гидрогеологические характеристики

Основные параметры, описывающие артезианский бассейн:

• Пьезометрический уровень — высота, на которую поднимается вода в скважине относительно некоторой условной плоскости (обычно уровня моря или поверхности земли).
• Напор — разница между пьезометрическим уровнем и кровлей водоносного горизонта.
• Водообильность — количество воды, которое может быть получено из скважины в единицу времени (дебит).
• Минерализация — содержание растворённых солей в воде (от пресной до рассолов).
• Химический состав — определяется типом вмещающих пород и условиями водообмена.

Крупнейшие артезианские бассейны мира

На планете насчитывается несколько сотен артезианских бассейнов. Крупнейшие из них:

Артезианские бассейны России

На территории России выделяют несколько крупных артезианских бассейнов:

Западно-Сибирский артезианский бассейн

Занимает всю территорию Западно-Сибирской равнины. Характеризуется многослойным строением: водоносные горизонты приурочены к песчаным и известняковым отложениям мезозоя и кайнозоя. Воды преимущественно пресные (до 1 г/л) в верхних горизонтах, с глубиной минерализация возрастает до рассолов. Используется для водоснабжения городов (Новосибирск, Омск, Тюмень) и промышленных предприятий.

Московский артезианский бассейн

Расположен в центральной части Восточно-Европейской равнины. Включает несколько водоносных горизонтов, приуроченных к каменноугольным, девонским и юрским отложениям. Является основным источником водоснабжения Москвы и Московской области. Воды характеризуются повышенной жёсткостью и содержанием железа.

Восточно-Предкавказский артезианский бассейн

Охватывает территорию Ставропольского края, Ростовской области, Краснодарского края. Содержит значительные запасы минеральных вод (Кавказские Минеральные Воды). Воды используются для бальнеологических целей и водоснабжения.

Другие бассейны

Крупными артезианскими бассейнами также являются: Прикаспийский, Урало-Эмбинский, Ангаро-Ленский, Охотско-Анадырский и другие.

Использование артезианских вод

Артезианские воды имеют широкое практическое применение:

• Питьевое водоснабжение — артезианские воды часто обладают высоким качеством, не требуют сложной очистки и защищены от поверхностного загрязнения.
• Сельское хозяйство — орошение полей и водопой скота.
• Промышленность — техническое водоснабжение предприятий, использование в теплоэнергетике.
• Бальнеология — минеральные артезианские воды применяются в курортологии (ванны, питьевое лечение).
• Геотермальная энергетика — термальные артезианские воды используются для отопления и производства электроэнергии.

Экологические аспекты

Эксплуатация артезианских бассейнов сопряжена с рядом экологических проблем:

• Истощение запасов — при интенсивном водоотборе пьезометрический уровень может значительно снизиться, что приводит к уменьшению дебита скважин и осушению водоносных горизонтов.
• Загрязнение — несмотря на естественную защищённость, артезианские воды могут загрязняться через зоны питания (промышленные стоки, удобрения) или через негерметичные скважины.
• Просадка земной поверхности — при откачке больших объёмов воды возможно оседание грунта, что особенно опасно в городах.
• Изменение гидрологического режима — снижение напора может привести к прекращению естественной разгрузки родников и изменению водного баланса территорий.

Правовое регулирование в России

В Российской Федерации использование артезианских вод регулируется Водным кодексом РФ и Законом «О недрах». Для бурения артезианской скважины требуется получение лицензии на пользование недрами. Воды артезианских бассейнов относятся к стратегическим ресурсам, их эксплуатация контролируется государством.

Интересные факты

• Первая артезианская скважина в Европе была пробурена в 1126 году в аббатстве Сен-Жюст-ан-Шоссе (Франция).
• Самая глубокая артезианская скважина в мире находится в России (Кольская сверхглубокая скважина — 12 262 метра, однако она не является типичной артезианской).
• В Австралии Большой Артезианский бассейн содержит воду, возраст которой оценивается в несколько десятков тысяч лет.
• Артезианские воды могут содержать растворённые газы (метан, углекислый газ, сероводород), что определяет их специфический запах и вкус.

Источники

1. Гидрогеология СССР. Том 1-10. — М.: Недра, 1966—1975.
2. Овчинников А. М. Общая гидрогеология. — М.: Госгеолтехиздат, 1954.
3. Кирюхин В. А., Коротков А. И., Шварцев С. Л. Гидрогеология. — М.: Недра, 1988.
4. Плотников Н. И. Артезианские воды и их использование. — М.: Наука, 1980.
5. Водный кодекс Российской Федерации от 03.06.2006 № 74-ФЗ.
6. Закон РФ «О недрах» от 21.02.1992 № 2395-1.