Ископаемая вода или палеовода — это древний водоем, который на протяжении тысячелетий содержался в каком-то нетронутом пространстве, обычно в грунтовых водах в водоносном горизонте . Другие типы ископаемой воды могут включать подледные озера , такие как озеро Восток в Антарктиде , и даже древнюю воду на других планетах.
ЮНЕСКО определяет ископаемые подземные воды как [1]
вода, которая просачивалась обычно тысячелетия назад и часто в климатических условиях, отличных от нынешних, и с тех пор хранилась под землей.
- Д-р Карин Кемпер, Невозобновляемые ресурсы подземных вод: руководство по социально-устойчивому управлению для лиц, занимающихся водной политикой, ЮНЕСКО, 2006 г.
Определение времени с момента проникновения воды обычно включает анализ изотопных сигнатур . Определение статуса «ископаемого» — независимо от того, занимала ли конкретная вода это конкретное пространство с далекого прошлого — включает в себя моделирование потока, пополнения и потерь водоносных горизонтов, что может включать значительную неопределенность. Некоторые водоносные горизонты имеют глубину в сотни метров и залегают под обширными территориями суши. Методики исследований в этой области быстро развиваются, а база научных знаний растет. В случае многих водоносных горизонтов исследования относительно возраста воды и поведения воды внутри водоносного горизонта отсутствуют или являются спорными. [2] [3]
Крупные и богатые водоносные горизонты (в частности, система водоносных горизонтов Нубийского песчаника и водоносный горизонт Огаллала ), содержащие ископаемую воду, имеют значительную социально-экономическую ценность. Ископаемая вода добывается из этих водоносных горизонтов для многих человеческих целей, в частности, для сельского хозяйства , промышленности и потребления. В засушливых регионах некоторые водоносные горизонты, содержащие доступную и пригодную для использования воду, практически не получают существенного пополнения, что фактически превращает подземные воды в этих водоносных горизонтах в невозобновляемый ресурс . Скорость добычи, превышающая скорость пополнения запасов, приводит к понижению уровня грунтовых вод и может привести к истощению грунтовых вод . Добыча невозобновляемых ресурсов подземных вод называется «добычей» подземных вод из-за их ограниченного характера. [4]
Водоносные горизонты обычно состоят из полупористой породы или рыхлого материала, поровое пространство которого заполнено водой. В относительно редких случаях замкнутых водоносных горизонтов непроницаемый геологический слой (например, глина или известняк ) окружает водоносный горизонт, изолируя воду внутри, иногда на тысячелетия. Чаще всего ископаемая вода встречается в засушливых или полузасушливых регионах, где в недавней геологической истории климат был значительно более влажным. В некоторых полузасушливых регионах большая часть осадков испаряется, прежде чем они успевают проникнуть и привести к значительному пополнению водоносного горизонта .
По оценкам, большая часть ископаемых подземных вод первоначально проникла в голоцен и плейстоцен (10 000–40 000 лет назад). Некоторые ископаемые подземные воды связаны с таянием льда во времени, прошедшем после последнего ледникового максимума . Датирование подземных вод основано на измерении концентраций некоторых стабильных изотопов, в том числе3
H ( тритий ) и18
O ( «тяжелый» кислород ) и сравнение значений с известными концентрациями в геологическом прошлом . [1]
Ископаемая вода потенциально может растворять и поглощать ряд ионов из вмещающей породы. Соленость грунтовых вод может быть выше, чем морской воды. [5] В некоторых случаях требуется определенная форма очистки, чтобы сделать эти воды пригодными для использования человеком. Соленые ископаемые водоносные горизонты также могут хранить значительные количества нефти и [6] природного газа . [7]
Водоносный горизонт Огаллала или Высокие равнины расположен на территории площадью 450 000 км 2 в 8 штатах Соединенных Штатов Америки. Это одно из крупнейших месторождений пресной воды в мире. Водоносный горизонт сложен рыхлыми аллювиальными отложениями. Было датировано, что грунтовые воды в этом водоносном горизонте отложились во влажное время после последнего ледникового максимума. [8] На большей части территории водоносного горизонта непроницаемый слой калькрета предотвращает проникновение осадков. В других регионах водоносного горизонта были измерены относительно небольшие скорости пополнения. [9]
Водоносный горизонт снабжает водой множество людей, живущих над ним, а также широко используется в сельском хозяйстве. Во многих районах уровень грунтовых вод резко упал из-за интенсивной добычи полезных ископаемых. Темпы истощения не стабилизируются; на самом деле, в последние десятилетия они увеличились. [10]
Система водоносных горизонтов Нубийского песчаника расположена на северо-востоке Африки, под территориями Судана, Ливии, Египта и Чада, и занимает площадь около 2 000 000 км 2 . Он в основном состоит из множества гидравлически связанных между собой водоносных горизонтов песчаника . Некоторые части системы считаются замкнутыми, хотя и несколько негерметичными, из-за непроницаемых слоев, таких как морские сланцы. Вода отложилась между 4000 и 20 000 лет назад, в зависимости от конкретной местности. [11]
Вода в системе водоносных горизонтов Нубийского песчаника имеет большое значение для людей, живущих над ней, и так было на протяжении тысячелетий. В наше время, когда спрос растет, предотвращение быстрого истощения запасов и международных конфликтов будет зависеть от тщательного трансграничного мониторинга и планирования. Ливия и Египет в настоящее время планируют проекты развития по забору значительных объемов ископаемой воды из водоносного горизонта для использования.
Другие ископаемые водоносные горизонты были обнаружены по всей Северной Африке.
Пустыня Калахари находится в центральной части южной Африки (Ботсвана, Намибия и Южная Африка). Геология района включает значительные карстовые образования. Большая часть осадков в регионе испаряется, прежде чем они смогут способствовать значительному пополнению водоносных горизонтов ниже. Получают ли водоносные горизонты региона какое-либо существенное питание или нет, уже давно является предметом споров и исследований. [12] В северном регионе Калахари было обнаружено, что глубокий водоносный горизонт в песчанике пещеры имеет изотопные признаки, которые позволяют предположить, что он был ограничен практически без утечек в течение длительных периодов времени. [13]
