Ископаемая вода , ископаемая грунтовая вода или палеовода — это древний водоем, который содержался в каком-то нетронутом пространстве, как правило, грунтовые воды в водоносном слое , на протяжении тысячелетий. Другие типы ископаемой воды могут включать подледниковые озера , такие как озеро Восток в Антарктиде . ЮНЕСКО определяет ископаемые грунтовые воды как «воду, которая просочилась обычно тысячелетия назад и часто в климатических условиях, отличных от современных, и которая хранилась под землей с того времени». [1]
Определение времени с момента инфильтрации воды обычно включает анализ изотопных сигнатур . Определение «ископаемого» статуса — занимала ли эта конкретная вода это конкретное пространство с далекого прошлого — включает моделирование потока, пополнения и потерь водоносных горизонтов, что может включать значительную неопределенность. Некоторые водоносные горизонты имеют глубину в сотни метров и залегают на обширных территориях. Методы исследований в этой области быстро развиваются, а научная база знаний растет. В случае многих водоносных горизонтов исследования отсутствуют или оспариваются относительно возраста воды и поведения воды внутри водоносного горизонта. [2] [3]
Крупные, плодородные водоносные горизонты (в частности, система водоносных горизонтов Нубийского песчаника и водоносный горизонт Огаллала ), содержащие ископаемые воды, имеют значительную социально-экономическую ценность. Ископаемая вода извлекается из этих водоносных горизонтов для многих целей человека, в частности, для сельского хозяйства , промышленности и потребления. В засушливых регионах некоторые водоносные горизонты, содержащие доступную и пригодную для использования воду, получают мало или вообще не получают существенного пополнения, что фактически делает грунтовые воды в этих водоносных горизонтах невозобновляемым ресурсом . Скорость извлечения, превышающая скорость пополнения, приводит к снижению уровня грунтовых вод и может привести к истощению грунтовых вод . Извлечение невозобновляемых ресурсов грунтовых вод называется «добычей» грунтовых вод из-за их конечной природы. [4]
Водоносные горизонты обычно состоят из полупористой породы или неконсолидированного материала, поровое пространство которого заполнено водой. В относительно редких случаях замкнутых водоносных горизонтов непроницаемый геологический слой (например, глина или калькрет ) охватывает водоносный горизонт, изолируя воду внутри, иногда на протяжении тысячелетий. Чаще всего ископаемая вода встречается в засушливых или полузасушливых регионах, где климат был значительно более влажным в недавней геологической истории. В некоторых полузасушливых регионах большая часть осадков испаряется, прежде чем они успевают просочиться и привести к какой-либо значительной подпитке водоносного горизонта .
Большинство ископаемых грунтовых вод, как было подсчитано, изначально просочились в голоцен и плейстоцен (10 000–40 000 лет назад). Некоторые ископаемые грунтовые воды связаны с таянием льда во время последнего ледникового максимума . Датирование грунтовых вод основано на измерении концентраций определенных стабильных изотопов, включая3
H ( тритий ) и18
O ( «тяжелый» кислород ) и сравнение значений с известными концентрациями геологического прошлого . [1]
Ископаемая вода может потенциально растворять и поглощать ряд ионов из вмещающей ее породы. Соленость грунтовых вод может быть выше, чем у морской воды. [5] В некоторых случаях требуется некоторая форма обработки, 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 Хай-Плейнс находится под 450 000 км2 в 8 штатах Соединенных Штатов Америки. Это одно из крупнейших месторождений пресной воды в мире. Водоносный горизонт состоит из неконсолидированных аллювиальных отложений. Подземные воды в этом водоносном горизонте были датированы как отложившиеся во влажное время после последнего ледникового максимума. [8] На большей части площади водоносного горизонта непроницаемый слой калькрета препятствует просачиванию осадков. В других регионах водоносного горизонта были измерены некоторые относительно небольшие скорости пополнения. [9]
Водоносный горизонт снабжает водой множество людей, живущих над ним, а также широко распространенные сельскохозяйственные нужды. Во многих районах уровень грунтовых вод резко упал из-за интенсивного извлечения. Темпы истощения не стабилизируются; на самом деле, они увеличиваются в последние десятилетия. [10]
Система водоносных горизонтов нубийских песчаников расположена в северо-восточной Африке, под странами Судана, Ливии, Египта и Чада, охватывая около 2 000 000 км 2 . Она в значительной степени состоит из множества гидравлически взаимосвязанных водоносных горизонтов песчаников . Некоторые части системы считаются ограниченными, хотя и несколько протекающими, из-за непроницаемых слоев, таких как морские сланцы. Вода была отложена между 4 000 и 20 000 лет назад, в зависимости от конкретной местности. [11]
Вода в системе водоносного горизонта Нубийского песчаника имеет большое значение для людей, живущих над ней, и имеет его уже на протяжении тысячелетий. В наше время, по мере увеличения спроса, предотвращение быстрого истощения и международных конфликтов будет зависеть от тщательного трансграничного мониторинга и планирования. Ливия и Египет в настоящее время планируют проекты по освоению значительных объемов ископаемой воды водоносного горизонта для использования.
На территории Северной Африки были обнаружены и другие ископаемые водоносные горизонты.
Пустыня Калахари находится в центральной части южной Африки (Ботсвана, Намибия и Южная Африка). Геология этого района включает значительные карстовые образования. Большая часть осадков в регионе испаряется, прежде чем они могут внести значительный вклад в подпитку водоносных горизонтов ниже. Вопрос о том, получают ли водоносные горизонты региона какую-либо существенную подпитку, долгое время был предметом споров и исследований. [12] В северном регионе Калахари был обнаружен глубокий водоносный горизонт в песчанике Кейв, имеющий изотопные сигнатуры, которые предполагали, что он был ограничен с незначительной утечкой или без нее в течение длительных периодов времени. [13]
