Источники выталкиваются на поверхность различными природными силами, такими как гравитация и гидростатическое давление . Источник, образованный выходом геотермально нагретых грунтовых вод, известен как горячий источник . Выход родниковой воды широко варьируется от объемного расхода почти нулевого до более чем 14 000 литров в секунду (490 куб. футов/с) для самых больших источников. [1]
Источники, образовавшиеся в результате карстового рельефа, создают карстовые источники , в которых грунтовые воды перемещаются по сети трещин и разломов — отверстий от межзерновых пространств до больших пещер , которые затем выходят наружу в виде источника.
Выталкивание источника на поверхность может быть результатом ограниченного водоносного слоя , в котором область питания уровня грунтовых вод источника находится на более высокой отметке, чем выход. Вода источника, выталкиваемая на поверхность возвышенными источниками, — это артезианские скважины . Это возможно, даже если выход имеет форму пещеры глубиной 300 футов (91 м). В этом случае пещера используется как шланг более возвышенной областью питания грунтовых вод для выхода через отверстие с более низкой отметкой.
Неартезианские источники могут просто течь с более высокой точки через землю на более низкую и выходить в виде источника, используя землю как дренажную трубу. Другие источники являются результатом давления подземного источника в земле в форме вулканической или магматической активности. Результатом может быть вода при повышенной температуре и давлении, то есть горячие источники и гейзеры .
Под воздействием грунтовых вод происходит постоянное растворение проницаемых коренных пород, таких как известняк и доломит , что приводит к образованию обширных пещерных систем. [3]
Депрессионные источники возникают вдоль понижений, таких как дно аллювиальных долин , бассейнов или долин, образованных высокопроницаемыми материалами. [4]
Контактные источники, которые возникают вдоль склона холма или горы, образуются, когда грунтовые воды залегают под непроницаемым слоем породы или почвы, известным как водоупор или водоупор [4]
Трещина или соединение возникают, когда грунтовые воды, протекающие по непроницаемому слою горной породы, встречаются с трещиной (разломом) или соединением в горной породе. [4]
Трубчатые источники возникают, когда грунтовые воды вытекают из круглых трещин, таких как те, что находятся в пещерах (растворенные трубчатые источники) или лавовые трубчатые источники, находящиеся в пещерах с лавовыми трубками . [5] [6]
Артезианские источники обычно встречаются в самой низкой точке данной местности. Артезианский источник образуется, когда давление грунтовых вод становится больше, чем давление атмосферы. В этом случае вода выталкивается прямо из земли. [7]
Вонки-дыры — это пресноводные подводные выходы для кораллов и покрытых осадком старых речных русел. [8]
Термальные источники нагреваются за счет геотермальной активности ; температура их воды значительно выше средней температуры воздуха в окружающей местности. [10] Гейзеры — это тип горячих источников, где пар создается под землей за счет захваченных перегретых грунтовых вод, что приводит к повторяющимся извержениям горячей воды и пара. [6]
Газированные источники, такие как гейзер Soda Springs , — это источники, которые выделяют естественную газированную воду из-за растворенного в воде углекислого газа. Иногда их называют кипящими источниками или пузырящимися источниками. [11]
«Гушеттские источники бьют из скал» [12]
Гелокреновые источники диффузны и поддерживают болота грунтовыми водами. [12]
Поток
Видео с дрона голубых источников Аэгвийду в Эстонии
Весенний сброс, или возрождение , определяется бассейном питания источника. Факторы, которые влияют на пополнение, включают размер области, в которой захватываются грунтовые воды, количество осадков, размер точек захвата и размер выходного отверстия источника. Вода может просачиваться в подземную систему из многих источников, включая водопроницаемую землю, карстовые воронки и теряющие потоки . В некоторых случаях целые ручьи, по-видимому, исчезают, когда вода просачивается в землю через русло ручья. Государственный парк Гранд-Галф в Миссури является примером исчезновения целого ручья в системе грунтовых вод. Вода выходит на 9 миль (14 км) дальше, образуя часть сброса источника Мамонт в Арканзасе . Человеческая деятельность также может влиять на сброс источника — забор грунтовых вод снижает давление воды в водоносном горизонте, уменьшая объем потока. [13]
Классификация
Фонтан Воклюз или источник Воклюз во Франции сбрасывает около 470 миллионов галлонов США (1 800 000 м 3 ) воды в день со скоростью 727 кубических футов (20,6 м 3 ) в секунду.
Источники делятся на три основные категории: постоянные (источники, которые текут постоянно в течение года); прерывистые (временные источники, которые активны после выпадения осадков или во время определенных сезонных изменений); и периодические (как гейзеры, которые извергаются через регулярные или нерегулярные промежутки времени). [5]
Источники часто классифицируются по объему воды, которую они выбрасывают. Самые большие источники называются «первой величины», они определяются как источники, которые выбрасывают воду со скоростью не менее 2800 литров или 100 кубических футов (2,8 м 3 ) воды в секунду. В некоторых местах есть много источников первой величины, например, во Флориде , где известно не менее 27 источников такого размера; в Миссури и Арканзасе Озарк , где известно 10 [14] [13] источников первой величины; и еще 11 [15] в районе Тысячи источников вдоль реки Снейк в Айдахо . Шкала расхода источника выглядит следующим образом:
Минералы растворяются в воде, когда она движется через подземные породы . Это содержание минералов измеряется как общее количество растворенных твердых веществ (TDS). Это может придать воде вкус и даже пузырьки углекислого газа , в зависимости от характера геологии, через которую она проходит. Вот почему родниковую воду часто разливают по бутылкам и продают как минеральную воду , хотя этот термин часто является предметом обманчивой рекламы . Минеральная вода содержит не менее 250 частей на миллион (ppm) TDS. Источники, которые содержат значительное количество минералов, иногда называют « минеральными источниками ». (Источники без такого содержания минералов, между тем, иногда называют «сладкими источниками».) Источники, которые содержат большое количество растворенных солей натрия , в основном карбоната натрия , называют «содовыми источниками». Многие курорты развились вокруг минеральных источников и известны как курортные города . Минеральные источники, как утверждается, обладают целебными свойствами. Говорят, что замачивание в них приводит к поглощению минералов из воды. В некоторых источниках уровень мышьяка превышает стандарт Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) для питьевой воды в 10 частей на миллиард . [16] Там, где такие источники питают реки, они также могут повышать уровень мышьяка в реках выше пределов, установленных ВОЗ. [16]
Вода из источников обычно прозрачная. Однако некоторые источники могут быть окрашены минералами, растворенными в воде. Например, вода, насыщенная железом или танинами, будет иметь оранжевый цвет. [3]
В некоторых частях Соединенных Штатов поток , несущий отток родника в близлежащий первичный поток, может называться родниковым ответвлением , родниковым ручьем или руслом. Грунтовые воды имеют тенденцию поддерживать относительно долгосрочную среднюю температуру своего водоносного слоя; поэтому поток из родника может быть прохладнее, чем из других источников, в летний день, но оставаться незамерзающим зимой. Прохладная вода родника и его ответвления может служить пристанищем для таких видов, как определенные виды форели , которые в противном случае плохо подходят для более теплого местного климата .
Типы минеральных источников
Природный железный горячий источник в Беппу , Япония
Серные источники содержат высокий уровень растворенной серы или сероводорода в воде. Исторически они использовались для облегчения симптомов артрита и других воспалительных заболеваний. [17] [18]
Радиевые источники (или радиоактивные источники) имеют обнаруживаемый уровень радиации, образующийся в результате естественного процесса радиоактивного распада [21] [6]
Источники использовались для различных нужд человека, включая питьевую воду, бытовое водоснабжение, орошение, мельницы , навигацию и производство электроэнергии . Современное использование включает в себя такие виды отдыха, как рыбная ловля, плавание и плавание; терапию ; воду для скота; рыбоводные заводы; и поставку бутилированной минеральной воды или бутилированной родниковой воды. Источники приобрели своего рода мифическое качество, поскольку некоторые люди ошибочно полагают, что источники всегда являются здоровыми источниками питьевой воды. Это может быть или не быть так. Нужно пройти комплексный тест качества воды, чтобы знать, как правильно использовать источник, будь то для минеральной ванны или питьевой воды. Источники, которые управляются как спа, уже имеют такой тест.
Питьевая вода
Источники бутилированной воды часто используются в качестве источников родниковой воды. [22] При покупке бутилированной воды, маркированной как родниковая, на веб-сайте компании, продающей ее, часто можно найти результаты анализа воды для этого источника.
Орошение
Источники воды использовались в качестве источников для гравитационного орошения сельскохозяйственных культур. [23] Коренные народы американского Юго-Запада строили питаемые источниками асекии , которые направляли воду на поля через каналы. Позже этот метод использовали испанские миссионеры. [24] [25]
Священный источник или святой колодец — это небольшой водоем, выходящий из-под земли и почитаемый в каком-либо религиозном контексте: христианском и/или языческом и/или другом. [26] [27] Предания и мифология Древней Греции были переполнены священными и легендарными источниками, в частности, корикийскими , пиерийскими и касталийскими источниками. В средневековой Европе языческие священные места часто христианизировались как святые колодцы. Термин «святой колодец» обычно используется для обозначения любого источника воды ограниченного размера (т. е. не озера или реки, но включая бассейны и природные источники и просачивания), который имеет некоторое значение в местном фольклоре . Это может принимать форму определенного имени, связанной легенды , приписывания целебных свойств воде через нуминозное присутствие ее духа-хранителя или христианского святого , или церемонии или ритуала, сосредоточенного на месте колодца. Христианские легенды часто повествуют о том , как действие святого заставило течь воду источника — знакомая тема, особенно в агиографии кельтских святых. [ необходима цитата ]
Термальные источники
The Mother Spring , Пагоса Хот Спрингс, Колорадо
Геотермально нагретые грунтовые воды, которые вытекают из термальных источников, имеют температуру выше температуры человеческого тела, обычно в диапазоне 45–50 °C (113–122 °F), но они могут быть и горячее. [6] Те источники, вода в которых холоднее температуры тела, но теплее температуры воздуха, иногда называют теплыми источниками. [28]
Купание и бальнеотерапия
Горячие источники или геотермальные источники использовались для бальнеотерапии , купания и релаксации на протяжении тысяч лет. Из-за фольклора, окружающего горячие источники, и их заявленной медицинской ценности, некоторые из них стали туристическими направлениями и местами расположения центров физической реабилитации . [29] [30]
Природный источник в Пенсильвании, где сток воды течет сверху вниз через траву и камни.
Геотермальная энергия
Горячие источники использовались в качестве источника тепла на протяжении тысяч лет. В 20 веке они стали возобновляемым источником геотермальной энергии для отопления домов и зданий. [29] Город Беппу, Япония, содержит 2217 скважин с горячими источниками, которые снабжают город горячей водой. [31] Горячие источники также использовались в качестве источника устойчивой энергии для выращивания растений в теплицах и выращивания сельскохозяйственных культур и цветов. [32]
Терминология
Весеннее кипение [33]
Весенний бассейн [33]
Весенние потоки [33] также называются реокреновыми источниками [12]
Пружинный клапан [33]
Культурные представления
Источники были представлены в культуре через искусство, мифологию и фольклор на протяжении всей истории. Фонтан Молодости — мифический источник, который, как говорили, возвращал молодость любому, кто пил из него. [34] Утверждалось, что фонтан находится в Сент-Огастине, Флорида , и был обнаружен Хуаном Понсе де Леоном в 1513 году, хотя он не продемонстрировал силу восстанавливать молодость, и большинство историков оспаривают правдивость открытия Понсе де Леона. [35] [36]
Пифия, также известная как Оракул в Дельфах, была верховной жрицей храма Аполлона . Она произносила пророчества в состоянии безумной божественной одержимости, которая была «вызвана парами, поднимающимися из расщелины в скале». Считается, что пары исходили из источника Керна в Дельфах. [37] [38]
Греческий миф о Нарциссе описывает молодого человека, который влюбился в свое отражение в тихом пруду источника. Нарцисс смотрел в «незамутненный источник, серебристый от сверкающих вод, которого не касались ни пастухи, ни козы, пасущиеся на горе, ни какой-либо другой скот, которого не тревожили ни птица, ни зверь, ни ветка, упавшая с дерева». (Овидий) [39]
Американский фотограф начала 20 века Джеймс Руэл Смит создал обширную серию фотографий, документирующих исторические источники Нью-Йорка до того, как они были перекрыты городом после появления муниципальной системы водоснабжения. [40] Позже Смит фотографировал источники в Европе, что привело к его книге « Источники и колодцы в греческой и римской литературе, их легенды и местоположения» (1922). [41]
Китайский город Цзинань известен как «Город источников» (китайский: 泉城) из-за 72 источников и многочисленных микроисточников, разбросанных по центру города. [43] [44]
Джон Уильям Уотерхаус «Эхо и Нарцисс», 1903 г.
Лукас Кранах, Der Jungbrunnen (Фонтан молодости) , 1546 г.
Сококура, из серии «Два художника совершают поездку по семи горячим источникам» (Sōhitsu shichitō meguri) Утагавы Тоёкуни III и Утагавы Хиросигэ , 1854 год.
Дельфийский оракул, краснофигурный килик, художник Кодрос, изображающий Пифию с чашей, предположительно, содержащей воду из источника, 440-430 гг. до н.э.
Женщина пьет в «Кармен Спринг» на Западной 175-й улице и Амстердам Авеню, Нью-Йорк , Джеймс Руэл Смит, ок. 1897–1902 гг .
^ "Te Waikoropupū Springs". Департамент охраны природы Новой Зеландии . Получено 6 февраля 2022 г.
^ "Springs and the Water Cycle". www.usgs.gov . Получено 14 ноября 2021 г. .
^ ab "Springs - The Water Cycle, from USGS Water-Science School". ga.water.usgs.gov . Архивировано из оригинала 9 мая 2009 г.
^ abc "Well Design and Spring Development". National Engineering Handbook . Январь 2010. Архивировано из оригинала 21 октября 2020.
^ abcd Брайан, Кирк (ноябрь 1919). "Классификация источников". Журнал геологии . 27 (7): 522–561. Bibcode : 1919JG.....27..522B. doi : 10.1086/622677. JSTOR 30058415. S2CID 129936821. Получено 14 ноября 2021 г.
^ abcd Poehls, DJ; Smith, Gregory J. (2011). Энциклопедический словарь гидрогеологии. Elsevier Science. ISBN9780080925271. Получено 15 ноября 2021 г. .
^ Westbrook, Cherie J. (2017). «Heads Above Water: The Inside Story of the Edwards Aquifer Recovery Implementation Program by Robert L. Gulley». Great Plains Research . 27 (2): 143. doi : 10.1353/gpr.2017.0022. ISSN 2334-2463. S2CID 133972692.
^ Хорстман, Марк (18 мая 2006 г.). «Wonky Holes». Транскрипт Catalyst . Australian Broadcasting Corporation. Архивировано из оригинала 19 апреля 2019 г. . Получено 17 апреля 2019 г. .
^ Уиттоу, Джон (1984). Словарь физической географии . Лондон: Penguin. С. 291. ISBN0-14-051094-X.
^ "Spring | water". Britannica . Архивировано из оригинала 25 июля 2020 года.
^ Cinta Pinzaru, Simona; Ardeleanu, Mircea; Brezestean, Ioana; Nekvapil, Fran; Venter, Monica M. (2019). «Биогеохимическая специфика соседних природных газированных родниковых вод из Швейцарских Альп, оперативно выявленная с помощью технологий SERS и Рамана». Аналитические методы; Королевское химическое общество . 11 (6) . Получено 15 ноября 2021 г. .
^ abc "Весны Нью-Джерси" (PDF) .
^ ab "USGS Surface-Water Data for Missouri". waterdata.usgs.gov . Архивировано из оригинала 4 марта 2018 г. Получено 3 июля 2011 г.
↑ Vineyard and Fender, 1982. стр. 12.
^ "Исследовательский проект Thousand Springs". 9 мая 2006 г. Архивировано из оригинала 12 декабря 2012 г. – через Университет Айдахо.
^ ab Li, Chaoliu; Kang, Shichang; Chen, Pengfei; Zhang, Qianggong; Mi, Jue; Gao, Shaopeng; Sillanpää, Mika (2014). «Геотермальный источник вызывает загрязнение мышьяком речных вод южного Тибетского нагорья, Китай». Environmental Earth Sciences . 71 (9): 4143–4148. Bibcode :2014EES....71.4143L. doi :10.1007/s12665-013-2804-2. S2CID 128479153.
^ Pearl, Richard Howard; Ringrose, Charles D.; Zacharakis, Ted G. (1982). «Оценка геотермальных ресурсов горячих серных источников, Колорадо». Геологическая служба Колорадо . Получено 14 ноября 2021 г.
^ Гемичи, Бурку; Уоллес, Джон Л. «Энциклопедия внутренних вод» . Получено 15 ноября 2021 г.
^ Закрайсек, Джон Р. (2006). Выявление систематических особенностей поведения в геотермальных источниках озера Боракс, юго-восточный Орегон. Университет Айдахо . Получено 14 ноября 2021 г.
^ Бишофф, Мэтт С. (2018). Путешествие по горячим источникам Калифорнии и Невады. Гилфорд, Коннектикут: Falcon Guides. ISBN9781493029112. Получено 14 ноября 2021 г. .
^ Леонард, Роберт Б.; Джанцер, Виктор Дж. (июль–август 1978 г.). «Естественная радиоактивность в геотермальных водах, горячие источники Альгамбра и близлежащие районы, округ Джефферсон, Монтана» (PDF) . Журнал исследований Геологической службы США . 6 (4) . Получено 14 ноября 2021 г. .
^ Ройт, Элизабет (2011). Бутылкомания: большой бизнес, местные источники и битва за питьевую воду Америки. Bloomsbury Publishing. ISBN978-1596913721. Получено 14 ноября 2021 г. .
^ Клемент, Кристофер Ом; Мосли, Майкл Э. (1991). «Система орошения с весенней подачей воды в Каррисале, Перу: пример гипотезы аграрного коллапса». Журнал полевой археологии . 18 (4): 425–443. doi :10.1179/009346991791549059.
^ "Acequias and River Systems" . Получено 15 ноября 2021 г. .
^ Ромеро, Саймон (13 июля 2021 г.). «Засуха обрушилась на юго-запад, и каналы Нью-Мексико пересохли». The New York Times . Получено 15 ноября 2021 г.
^ Рэй, Селеста (2011). «Священное и политическое тело в ирландских святых колодцах». Международный журнал социальных наук . 62 (205/206): 271–85. doi :10.1111/issj.12000.
^ Бирн, Гаррет (2002). «Святые колодцы в Британии и Ирландии». Contemporary Review . 280 (1636): 295 – через EBSCOhost .
^ Пентекост, Аллан; Джонс, Б.; Рено, Р.У. (2003). «Что такое горячий источник?». Канадский журнал наук о Земле . 40 (11): 1443–1446. Bibcode : 2003CaJES..40.1443P. doi : 10.1139/e03-083 . Получено 15 ноября 2021 г.
^ ab van Tubergen, A (1 марта 2002 г.). «Краткая история спа-терапии». Annals of the Rheumatic Diseases . 61 (3): 273–275. doi :10.1136/ard.61.3.273. PMC 1754027. PMID 11830439 .
^ "История геотермальной энергии в Америке". Министерство энергоэффективности и возобновляемых источников энергии США . Получено 30 октября 2020 г.
^ Хольц, Майкл (9 марта 2018 г.). «Япония создает форс-мажор для альтернативы ядерной энергетике». Christian Science Monitor . Получено 17 ноября 2021 г. .
^ "Исследования случаев использования горячих источников для устойчивой энергетики" (PDF) . Правительство префектуры Оита . Получено 17 ноября 2021 г. .
^ abcd "Характеристики пружин".
^ Sowers, Lloyd (25 октября 2021 г.). «Вода из знаменитого Фонтана Молодости в Сент-Пите содержала высокий уровень лития». FOX 13 News . Получено 11 ноября 2021 г.
^ Коннолли, Патрик (5 ноября 2020 г.). «Фонтан молодости Святого Августина может быть старейшей достопримечательностью Флориды». orlandosentinel.com . Получено 11 ноября 2021 г. .
^ Шаер, Мэтью (июнь 2013 г.). «Понсе Де Леон никогда не искал источник молодости». Smithsonian Magazine . Получено 11 ноября 2021 г.
^ Брод, Уильям Дж. (19 марта 2002 г.). «Дельфийский оракул, дымы и видения». The New York Times . Получено 13 ноября 2021 г.
^ Хейл, Джон Р.; де Бур, Йелле Зейлинга; Чантон, Джеффри П.; Шпиллер, Генри А. (август 2003 г.). «Вопросы Дельфийского оракула». Scientific American . 289 (2): 66–73. Bibcode : 2003SciAm.289b..66H. doi : 10.1038/scientificamerican0803-66. JSTOR 26060404. PMID 12884540. Получено 13 ноября 2021 г.
^ Нельсон, Макс (апрель–май 2000 г.). «Нарцисс: миф и магия». The Classical Journal . 95 (4): 363–389. JSTOR 3298150. Получено 13 ноября 2021 г.
^ "James Reuel Smith springs and wells photography collection 1893–1902 – Brooklyn collection". Цифровая коллекция New York Historical Society . Получено 13 ноября 2021 г.
^ Смит, Джеймс Руэл (1922). Springs and Wells in Greek and Roman Literature. Нью-Йорк и Лондон: GP Putnam's Sons . Получено 13 ноября 2021 г.
^ "Сококура, из серии "Два художника путешествуют по семи горячим источникам" (Sōhitsu shichitō meguri)". Музей изящных искусств Сан-Франциско . Получено 13 ноября 2021 г.
^ "Обзор - Цзинань, город источников". english.jinan.gov.cn . Получено 20 июля 2022 г. .
^ "Цзинань: город источников". The World of Chinese . Получено 20 июля 2022 г.
Дальнейшее чтение
LaMoreaux, Philip E.; Tanner, Judy T, ред. (2001), Источники и бутилированная вода мира: древняя история, источник, распространение, качество и использование, Берлин, Гейдельберг, Нью-Йорк: Springer-Verlag, ISBN 3-540-61841-4
Handscroll,_ink_and_colors_on_paper,_28.4_x_93.2_cm_National_Palace_Museum,_Taipei.jpg/1280px-2a_Zhao_Mengfu_Autumn_Colors_on_the_Qiao_and_Hua_Mountains_(central_part)Handscroll,_ink_and_colors_on_paper,_28.4_x_93.2_cm_National_Palace_Museum,_Taipei.jpg)
.jpg/1280px-Lucas_Cranach_-_Der_Jungbrunnen_(Gem%C3%A4ldegalerie_Berlin).jpg)
