ORIGINEA ŞI DISTRIBUŢIA ORIGINEA ŞI DISTRIBUŢIA GENERALĂ A APELOR GENERALĂ A APELOR

SUBTERANESUBTERANE

II Teorii privind originea Teorii privind originea apelor subteraneapelor subterane

1.1. Teoria infiltrăriiTeoria infiltrării

2.2. Teoria condensării vaporilor de apăTeoria condensării vaporilor de apă

3.3. Teoria juvenilăTeoria juvenilă

4.4. Teoria originii artezieneTeoria originii arteziene

5.5. Teoria apelor regenerateTeoria apelor regenerate

6.6. Teoria apelor fosileTeoria apelor fosile

1.1. Teoria infiltrăriiTeoria infiltrării::

EEste în prezent acceptată ca fiindste în prezent acceptată ca fiind principalaprincipala explicaţie pentru formarea apelor explicaţie pentru formarea apelor subterane.subterane.

Cei care au formulat aceasta teorie Cei care au formulat aceasta teorie (Palissy si Mariotte) (Palissy si Mariotte) susţineau că sursa de susţineau că sursa de formare a acviferelor este infiltrarea apelor formare a acviferelor este infiltrarea apelor din precipitaţii, din domeniul marin şi din din precipitaţii, din domeniul marin şi din lacuri.lacuri.

În procesul de infiltrare, aceste ape pot În procesul de infiltrare, aceste ape pot întâlni un strat impermeabil care întâlni un strat impermeabil care favorizează acumularea apelor infiltrate şi favorizează acumularea apelor infiltrate şi implicit formarea unui implicit formarea unui acviferacvifer. .

Această teorie este dovedită de unele Această teorie este dovedită de unele observaţii simple:observaţii simple:

• coborârea nivelului hidrostatic al coborârea nivelului hidrostatic al acviferelor freatice în perioadele acviferelor freatice în perioadele secetoase;secetoase;

• creşterea în perioadele ploioase a nivelului creşterea în perioadele ploioase a nivelului hidrostatic al acviferelor freatice;hidrostatic al acviferelor freatice;

• variaţia debitelor izvoarelor generate de variaţia debitelor izvoarelor generate de acvifere freatice.acvifere freatice.

Teoria Palissy-Mariotte nu poate Teoria Palissy-Mariotte nu poate explica acumulările de apă subterană cu explica acumulările de apă subterană cu mineralizaţie redusă din regiunile cu mineralizaţie redusă din regiunile cu climat arid, regiuni cu veri lipsite de climat arid, regiuni cu veri lipsite de precipitaţii şi evaporări intense.precipitaţii şi evaporări intense.

2. 2. Teoria condensării Teoria condensării vaporilor de apăvaporilor de apă

AA fost formulată în anul 1877 de fost formulată în anul 1877 de Volger, care susţinea că apele subterane Volger, care susţinea că apele subterane provin din condensarea vaporilor de apă din provin din condensarea vaporilor de apă din aerul care circulă prin porii şi fisurile rocilor.aerul care circulă prin porii şi fisurile rocilor.

Teoria lui Volger se bazează pe faptul Teoria lui Volger se bazează pe faptul că la scăderea temperaturii aerul saturat cu că la scăderea temperaturii aerul saturat cu vapori de apă devine suprasaturat iar o vapori de apă devine suprasaturat iar o parte din vaporii de apă se condensează şi parte din vaporii de apă se condensează şi trec în stare lichidă. În prezenţa unui strat trec în stare lichidă. În prezenţa unui strat impermeabil această apă se acumulează şi impermeabil această apă se acumulează şi poate forma un acvifer. poate forma un acvifer.

05

101520253035

0 10 20 30 40

Temperatura punctului de rouă[oC]

Um

idit

ate

a

[g/m

3]

Din variaţia Din variaţia umidităţii aerului în umidităţii aerului în funcţie de temperatură funcţie de temperatură se poate estima se poate estima cantitatea de apă cantitatea de apă cedată. cedată.

Variaţia umidităţii aerului saturat în funcţie de temperatură

Temperatura punctului de rouă [0C]

0 +5 +10 +15 +20 +25 +30

  [g/m3]

4,80 5,36 9,40 12,70 17,50 22,80 30,80

Umiditatea

[mm.col.Hg] 4,56 6,60 9,25 13,20 16,90 22,30 31,40

  [milibar(mb)] 6,17 8,96 12,00 20,60 22,80 30,20 42,50

Acestei ipoteze i s-au adus o serie de Acestei ipoteze i s-au adus o serie de critici şi critici şi de aceea de aceea Lebedev a ajuns la o nouă Lebedev a ajuns la o nouă interpretare a teoriei condensării, interpretare a teoriei condensării, considerând că amestecul de aer şi vapori de considerând că amestecul de aer şi vapori de apă constituie apă constituie două sisteme două sisteme termodinamic independentetermodinamic independente şi deplasarea şi deplasarea vaporilor de apă din zonele mai umede şi mai vaporilor de apă din zonele mai umede şi mai calde spre zonele mai uscate şi mai reci se calde spre zonele mai uscate şi mai reci se poate face fără a antrena întreaga masă de poate face fără a antrena întreaga masă de aer. Deplasarea vaporilor de apă este aer. Deplasarea vaporilor de apă este cauzată de diferenţa tensiunii de vapori cauzată de diferenţa tensiunii de vapori dintre cele două zone care se modifică dintre cele două zone care se modifică semnificativ de la semnificativ de la varăvară la la iarnăiarnă..

Lebedev a subliniat imposibilitatea Lebedev a subliniat imposibilitatea formării unui acvifer numai prin formării unui acvifer numai prin condensarea vaporilor atmosferici, al căror condensarea vaporilor atmosferici, al căror aport este evaluat, în anumite condiţii aport este evaluat, în anumite condiţii climatice la 1/5-1/7 din aportul precipitaţiilor climatice la 1/5-1/7 din aportul precipitaţiilor prin infiltrare.prin infiltrare.

Din schematizarea formării acviferelor Din schematizarea formării acviferelor freatice în conformitate cu teoria freatice în conformitate cu teoria condensării vaporilor de apă rezultă că condensării vaporilor de apă rezultă că formarea apei subterane (lichide) şi implicit formarea apei subterane (lichide) şi implicit a acviferelor poate avea loc numai până la a acviferelor poate avea loc numai până la adâncimea zonei neutreadâncimea zonei neutre ( (între 15între 15 m pentru m pentru terenuri argiloase şi 40 m în cazul terenuri argiloase şi 40 m în cazul granitelorgranitelor)). Sunt frecvente şi situaţiile când . Sunt frecvente şi situaţiile când alimentarea acviferului freatic se face cu alimentarea acviferului freatic se face cu vapori de apă din adâncime, şi anume vapori de apă din adâncime, şi anume atunci când baza acviferului corespunde atunci când baza acviferului corespunde batimetric cu zona neutră.batimetric cu zona neutră.

Schematizarea formării unui acvifer freatic prin condensare.1- zona de evapotranspiraţie (profilul de sol);2- zona de tranziţie; 3- zona capilară;4- acviferul freatic; 5- rocă impermeabilă infiltrarea apei lichide deplasarea vaporilor de apă ta- temperatura atmosferei; ts- temperatura subsolului

Vara: ta>ts

NH

Iarna: ta<ts

1

2

3

5

4

Schoeller arată că procesul de Schoeller arată că procesul de condensare poate deveni important din punct condensare poate deveni important din punct de vedere cantitativ prin aportul norilor şi al de vedere cantitativ prin aportul norilor şi al ceţii pe crestele munţilor (mai ales sub ceţii pe crestele munţilor (mai ales sub influenţa continuităţii vânturilor) sau al apei influenţa continuităţii vânturilor) sau al apei de rouă în vecinătatea domeniului marin.de rouă în vecinătatea domeniului marin.

Un aport important, în procesul de Un aport important, în procesul de condensare îl au următoarele fenomene:condensare îl au următoarele fenomene:

• adsorbţia higroscopicăadsorbţia higroscopică ; ;• difuzia vaporilor de apădifuzia vaporilor de apă ;;• respiraţia soluluirespiraţia solului . .

Apele subterane provenite din infiltrarea Apele subterane provenite din infiltrarea apelor de suprafaţă şi din condensarea apelor de suprafaţă şi din condensarea vaporilor de apă din atmosferă se numesc vaporilor de apă din atmosferă se numesc ape vadoaseape vadoase. .

3.3. Teoria juvenilă Teoria juvenilă

Ea Ea susţine că apele subterane provin susţine că apele subterane provin din condensarea vaporilor de apă formaţi în din condensarea vaporilor de apă formaţi în urma proceselor fizico-chimice de adâncime.urma proceselor fizico-chimice de adâncime.

Suess, cel care a formulat aceasta Suess, cel care a formulat aceasta teorie, teorie, a considerat că apele subterane cu a considerat că apele subterane cu temperatura ridicatătemperatura ridicată, cu conţinut de gaze, , cu conţinut de gaze, sau puternic mineralizate constituie ultima sau puternic mineralizate constituie ultima etapa a diferenţierii magmatice. etapa a diferenţierii magmatice.

În funcţie de originÎn funcţie de originee, apele juvenile pot , apele juvenile pot fi fi magmaticemagmatice şişi vulcanicevulcanice..

Apele juvenile de originApele juvenile de originee magmaticămagmatică se se formează prin ascensiunea gazelor din formează prin ascensiunea gazelor din magmă, iar la temperaturi de 500-600magmă, iar la temperaturi de 500-60000C C hidrogenul se combină cu oxigenul formând hidrogenul se combină cu oxigenul formând vaporii de apă (apă de sinteză). Datorită vaporii de apă (apă de sinteză). Datorită energiei potenţiale, vaporii de apă îşi energiei potenţiale, vaporii de apă îşi continuă mişcarea ascendentă pe marile continuă mişcarea ascendentă pe marile fracturi iar la temperaturi scăzute se fracturi iar la temperaturi scăzute se condensează şi apar la suprafaţă sub formă condensează şi apar la suprafaţă sub formă de izvoare sau se acumulează în pătura de izvoare sau se acumulează în pătura sedimentară a scoarţei terestre formând sedimentară a scoarţei terestre formând acvifere.acvifere. După Suess, prima apă care a După Suess, prima apă care a apărut la suprafaţa terenului s-a format în apărut la suprafaţa terenului s-a format în acest mod.acest mod.

Izvoare

Bazin magmatic

CO2+H2S+vapori de apă

Schematizarea condiţiilor de formare a apelor geotermale de origine magmatică

Fracturi

Ipoteza originii Ipoteza originii magmatice a apelor magmatice a apelor subterane a apărut şi subterane a apărut şi s-a dezvoltat în s-a dezvoltat în legătură cu explicarea legătură cu explicarea genezei apelor genezei apelor termominerale.termominerale.

În prezent se În prezent se admite, în majoritatea admite, în majoritatea situaţiilor, o origine situaţiilor, o origine mixtă a apelor mixtă a apelor termominerale, apele termominerale, apele de origine magmatică de origine magmatică amestecându-se cu amestecându-se cu cele de origine cele de origine vadoasăvadoasă..

Apă magmatică

Apă mixtă

Izvoare

Bazin magmatic

Schematizarea condiţiilor de formare a apelor geotermale de origină mixtă

Zonă de amestec

Apă mixtăApă mixtă

Apă vadoasă Apă vadoasă

Precipitaţii

Izvoare

Precipitaţii

4.4. Teoria originii artezieneTeoria originii arteziene

Teoria originii artezieneTeoria originii arteziene a unor ape a unor ape termominerale reprezintă o variantă a termominerale reprezintă o variantă a originii vadoase, apele subterane apărând originii vadoase, apele subterane apărând sub formă de izvoare la suprafaţa terenului sub formă de izvoare la suprafaţa terenului datorită presiunii proprii (artezianism).datorită presiunii proprii (artezianism). În În faza descendentă, apele pot câştiga o faza descendentă, apele pot câştiga o anumită termalitate şi compoziţie chimică. anumită termalitate şi compoziţie chimică. Datorită presiunii, vaporilor formaţi şi a Datorită presiunii, vaporilor formaţi şi a termalităţii, în faza următoare se produce o termalităţii, în faza următoare se produce o circulaţie ascendentă rapidă, apele circulaţie ascendentă rapidă, apele ajungând la suprafaţă în puncte cu cote mai ajungând la suprafaţă în puncte cu cote mai mici în raport cu domeniul de alimentare.mici în raport cu domeniul de alimentare.

Apele subterane care ajung la suprafaţă Apele subterane care ajung la suprafaţă sub formă de izvoare datorită artezianismului sub formă de izvoare datorită artezianismului pot avea origine pot avea origine magmaticămagmatică, , vulcanicăvulcanică, , vadoasăvadoasă şi de cele mai multe ori sunt şi de cele mai multe ori sunt amestecate (origine amestecate (origine mixtămixtă).).

OrigineaOriginea vulcanică vulcanică a apei subterane a apei subterane este sprijinită de faptul că în perioadele de este sprijinită de faptul că în perioadele de erupţie vulcanii elimină o mare cantitate de erupţie vulcanii elimină o mare cantitate de apă prin produsele expulzate, prin apă prin produsele expulzate, prin consolidarea lavei şi prin manifestările de consolidarea lavei şi prin manifestările de gaze care pot conţine uneori până la 75% gaze care pot conţine uneori până la 75% vapori de apă. O parte din apa expulzată de vapori de apă. O parte din apa expulzată de vulcani este însă de originevulcani este însă de origine vadoasă vadoasă datorită traversării de către coşurile datorită traversării de către coşurile aparatului vulcanic a numeroase acvifereaparatului vulcanic a numeroase acvifere..

5.5. Teoria apelor Teoria apelor regenerateregenerate

Apele regenerateApele regenerate se formează pe se formează pe seama unei cantităţi importante de apă seama unei cantităţi importante de apă vadoasă, care datorită proceselor geologice vadoasă, care datorită proceselor geologice de la suprafaţa terestră au intrat în de la suprafaţa terestră au intrat în compoziţia unor minerale cu apă de compoziţia unor minerale cu apă de constituţie şi de cristalizare. În urma constituţie şi de cristalizare. În urma fenomenelor de orogeneză, aceste minerale fenomenelor de orogeneză, aceste minerale ajung în zonele de metamorfism unde ajung în zonele de metamorfism unde datorită temperaturii şi presiunii ridicate îşi datorită temperaturii şi presiunii ridicate îşi pierd conţinutul în apă care se transformă în pierd conţinutul în apă care se transformă în vapori ascendenţi şi apoi în apă lichidă.vapori ascendenţi şi apoi în apă lichidă. A Ape pe regenerateregenerate sunt si sunt si apele eliminate prin apele eliminate prin consolidare în procesul de diageneză a consolidare în procesul de diageneză a sedimentelor.sedimentelor.

6.6. Teoria apelor fosileTeoria apelor fosile

TeoriaTeoria a căutat să explice originea apelor a căutat să explice originea apelor asociate zăcămintelor de hidrocarburi, asociate zăcămintelor de hidrocarburi, considerând că aceste ape cu mineralizaţii considerând că aceste ape cu mineralizaţii ridicate au aceeaşi vârstă cu sedimentele care au ridicate au aceeaşi vârstă cu sedimentele care au generat hidrocarburile. În felul acesta s-a ajuns la generat hidrocarburile. În felul acesta s-a ajuns la diferenţierea apelor subterane după diferenţierea apelor subterane după principiul principiul stratigraficstratigrafic..

TTeoria prezintă două variante care se referă eoria prezintă două variante care se referă la:la:

• apele fosile singeneticeapele fosile singenetice denumite şdenumite şii ape de ape de zăcământ zăcământ sausau ape veterice ape veterice;;

• apele fosile epigeneticeapele fosile epigenetice cu o vârstă geologică cu o vârstă geologică mai recentă în raport cu roca colectoare.mai recentă în raport cu roca colectoare.

Apele fosile singeneticeApele fosile singenetice (asociate (asociate zăcămintelor de petrol) se caracterizează zăcămintelor de petrol) se caracterizează prin conţinuturi ridicate de iod (peste 100 prin conţinuturi ridicate de iod (peste 100 mg/litru).mg/litru).

Apele fosile epigeneticeApele fosile epigenetice au fost au fost puse în evidenţa în urma prospecţiunilor puse în evidenţa în urma prospecţiunilor hidrogeologice în zonele aride, lipsite de hidrogeologice în zonele aride, lipsite de surse de alimentare actuale.surse de alimentare actuale. Aici Aici se se încadrează cele două acvifere din subsolul încadrează cele două acvifere din subsolul SahareiSaharei: : acviferul “acviferul “continental intercalairecontinental intercalaire”, ”, nisipos, de vârstă antecenomaniană şi nisipos, de vârstă antecenomaniană şi acviferul “acviferul “continental terminalcontinental terminal” calcaros, de ” calcaros, de vârstă cenomanianăvârstă cenomaniană. .

În clasificarea genetică sunt figurate grupele În clasificarea genetică sunt figurate grupele ((apele endogeneapele endogene şi şi exogeneexogene), tipurile şi varietăţile ), tipurile şi varietăţile principale de ape subterane. principale de ape subterane.

Evaluarea şi valorificarea acviferelor de Evaluarea şi valorificarea acviferelor de adâncime, termominerale şi geotermale sunt adâncime, termominerale şi geotermale sunt condiţionate de cunoaşterea condiţionate de cunoaşterea originiioriginii şi şi vârsteivârstei apelor apelor subterane pentru stabilirea cărora sunt utilizaţi subterane pentru stabilirea cărora sunt utilizaţi izotopii de mediuizotopii de mediu..

Infi

ltra

rea a

pelo

r m

ete

ori

ce

Ape subterane

Exogene

Infi

ltra

ţii

din

cu

rsu

rile

de

ap

ă

con

den

să

ri

Sin

gen

e-

tice

Ep

ige

-n

eti

ce

Pri

n

dia

gen

ez

ă

Pri

n

meta

mor

-fism

Mag

ma

-tic

e

vu

lcan

ice

MIXTE

Endogene

Vadoase Sedimentogene Regenerate Juvenile

Clasificarea genetică a apelor subterane

IIII Distribuţia generală a Distribuţia generală a apelor subteraneapelor subterane 1.1. Forme de apă din scoarţa Forme de apă din scoarţa

terestrăterestră Apa din scoarţa terestră se găseşte mai Apa din scoarţa terestră se găseşte mai

mult sau mai puţin legată de rocă, în mult sau mai puţin legată de rocă, în diferite stări de agregare:diferite stări de agregare:

• apa în stare de vapori;apa în stare de vapori;• apa legată fizic sau apa de retenţie;apa legată fizic sau apa de retenţie;• apa legată chimicapa legată chimic;;• apa capilară;apa capilară;• apa liberă sau hidrodinamic activăapa liberă sau hidrodinamic activă;;• apa în stare solidă;apa în stare solidă; • apa apa înîn stare supracritica. stare supracritica.

• Apa în stare de vaporiApa în stare de vapori SSe găseşte în terenurile nesaturate, ea e găseşte în terenurile nesaturate, ea

fiind într-un echilibru dinamic cu celelalte fiind într-un echilibru dinamic cu celelalte forme de apă, precum şi cu vaporii din forme de apă, precum şi cu vaporii din atmosferă. Ca rezultat al condensării vaporilor atmosferă. Ca rezultat al condensării vaporilor se formează apa legată fizic şi apa se formează apa legată fizic şi apa hidrodinamic activă.hidrodinamic activă.

• Apa legată fizicApa legată fizic EEste menţinută în porii şi microfisurile ste menţinută în porii şi microfisurile

unui teren saturat sau nesaturat de către unui teren saturat sau nesaturat de către forţele de atracţie moleculară (de natură forţele de atracţie moleculară (de natură electrostatică), care acţionează la contactul electrostatică), care acţionează la contactul particulelor cu moleculele de apă. Aceste particulelor cu moleculele de apă. Aceste forţe descresc rapid cu distanţa, astfel încât forţe descresc rapid cu distanţa, astfel încât moleculele de apă îşi pierd orientarea şi pot fi moleculele de apă îşi pierd orientarea şi pot fi antrenate gravitaţionalantrenate gravitaţional..

105

104

103

102

10

1xg

Forţa de atracţie moleculară

0 5 10 15 40 30 20 25 35Distanţa în microni

Apă peliculară

Apă gravitaţională

Apă higroscopică

Particulă minerală

Apă de retenţie

Individualizarea formelor de apă subterană în jurul particulei minerale (se remarcă gradul de orientare diferit al moleculelor de

apă ( )în funcţie de distanţa de la particula minerală)

++ +

++++

++

În funcţie de nivelul energetic, apa de În funcţie de nivelul energetic, apa de retenţie se poate separa în retenţie se poate separa în apă apă higroscopicăhigroscopică şi şi apă pelicularăapă peliculară. .

Apa higroscopicăApa higroscopică este fixată la este fixată la suprafaţa particulelor uscate, prin suprafaţa particulelor uscate, prin adsorbţie, dintr-o atmosferă umedă, deci adsorbţie, dintr-o atmosferă umedă, deci prin transfer de vapori. Higroscopicitatea prin transfer de vapori. Higroscopicitatea maximă se realizează la o umiditate maximă se realizează la o umiditate relativă a aerului de 100%.relativă a aerului de 100%.

Apa pelicularăApa peliculară corespunde unui corespunde unui nivel energetic mai redus şi se poate nivel energetic mai redus şi se poate deplasa sub formă lichidă, de la o particulă deplasa sub formă lichidă, de la o particulă cu peliculă mai groasă către o particulă cu cu peliculă mai groasă către o particulă cu pelicula de apă mai subţirepelicula de apă mai subţire. .

Acest proces are Acest proces are loc până când loc până când grosimea apei grosimea apei peliculare la cele două peliculare la cele două particule ajunge la particule ajunge la aceeaşi valoare.aceeaşi valoare.

ÎnÎn c cazul azul particulei particulei ee din figu din figurră, ă, apa peliculară fiind în apa peliculară fiind în exces, o parte din ea exces, o parte din ea se transformă în apă se transformă în apă gravitaţională datorită gravitaţională datorită schimbărilor fizico-schimbărilor fizico-chimice şi hidraulice chimice şi hidraulice din teren. din teren.

Apă sub formă de

vapori

Teren

Atmosferă

Diferitele forme de apa din teren:a-granulă minerală cu higroscopicitate parţială; b-granulă minerală cu higroscopicitate maximă; c+d- granule cu apă peliculară ce se deplasează de la d la c; e- granulă minerală cu apă peliculară în exces care trece în apă gravitaţională.

Apă peliculară

Apă gravitatională

Apă peliculară

c

ba

e

d

• Apa legată chimicApa legată chimic

SSe comportă diferit, în funcţie de e comportă diferit, în funcţie de prezenţa moleculei de Hprezenţa moleculei de H22O (apă de O (apă de cristalizare) sau a grupării hidroxil (OH)cristalizare) sau a grupării hidroxil (OH)-- (apa de constituţie).(apa de constituţie).

Mineralele hidratate cedează apa de Mineralele hidratate cedează apa de cristalizare la temperaturi nu mai mari de cristalizare la temperaturi nu mai mari de 300-400300-40000C, în timp ce mineralele hidroxilice C, în timp ce mineralele hidroxilice se deshidratează la temperaturi mari, se deshidratează la temperaturi mari, variind între 400 şi 1300variind între 400 şi 130000C, când are loc C, când are loc distrugerea completă a moleculei. distrugerea completă a moleculei.

AApa de cristalizare se poate transforma pa de cristalizare se poate transforma în apă liberă chiar în interiorul în apă liberă chiar în interiorul scoarţei scoarţei terestreterestre, , iariar apa de constituţie poate trece apa de constituţie poate trece în stare liberă numai în cadrul în stare liberă numai în cadrul mantaleimantalei..

• Apa capilarăApa capilară

EEste menţinută în porii şi fisurile ste menţinută în porii şi fisurile terenurilor sub acţiunea forţelor de capilaritate, terenurilor sub acţiunea forţelor de capilaritate, fiind supusă unei presiuni mai mici decât fiind supusă unei presiuni mai mici decât presiunea atmosferică. După poziţia în raport presiunea atmosferică. După poziţia în raport cu suprafaţa piezometrică a acviferului freatic cu suprafaţa piezometrică a acviferului freatic şi starea de umiditate a terenuluişi starea de umiditate a terenului se definesc: se definesc:– apa capilară suspendatăapa capilară suspendată care poate forma care poate forma

mici acumulări de apă în zona vadoasă;mici acumulări de apă în zona vadoasă; – apa capilară mobilăapa capilară mobilă, la baza zonei de , la baza zonei de

ascensiune capilară, ocupă tot spaţiul poros-ascensiune capilară, ocupă tot spaţiul poros-capilar (gradul de saturaţie, capilar (gradul de saturaţie, SSrr=1); ea este =1); ea este supusă acţiunii gravitaţieisupusă acţiunii gravitaţiei;;

– apa capilară discontinuăapa capilară discontinuă,, la partea la partea superioară a zonei de ascensiune capilară, superioară a zonei de ascensiune capilară, ((SSrr<1<1));;

– apa capilară legatăapa capilară legată ( (de contactde contact),), în în zonele de contact unghiular al particulelorzonele de contact unghiular al particulelor ((apă de retenţieapă de retenţie).).

• Apa liberăApa liberă CCuprinde uprinde apa gravitaţionalăapa gravitaţională (sau (sau

gravifică) şi gravifică) şi apa capilară mobilăapa capilară mobilă, ea , ea saturând spaţiul poros al terenurilorsaturând spaţiul poros al terenurilor. . Apa Apa liberă este forma de apă care generează liberă este forma de apă care generează acvifere şi poate fi extrasă din teren prin acvifere şi poate fi extrasă din teren prin procedee tehnice, deci reprezintă partea procedee tehnice, deci reprezintă partea activă a activă a apelor subteraneapelor subterane. Noţiunea de . Noţiunea de apă apă subteranăsubterană cuprinde toate formele de apă cuprinde toate formele de apă definite mai sus, cu excepţia apei legată definite mai sus, cu excepţia apei legată chimicchimic..

• Apa în stare solidăApa în stare solidă AAre un caracter sezonier în regiunile re un caracter sezonier în regiunile

temperate, ea formându-se în limitele zonei temperate, ea formându-se în limitele zonei de îngheţ (care în ţara noastră este în medie de îngheţ (care în ţara noastră este în medie de 1,0m).de 1,0m).

La temperaturi negative, procesul de La temperaturi negative, procesul de îngheţare a apei subterane începe cu apa îngheţare a apei subterane începe cu apa gravitaţională şi se continuă cu apa gravitaţională şi se continuă cu apa capilară şi cu cea peliculară. Procesul de capilară şi cu cea peliculară. Procesul de îngheţare determină o migraţie pe îngheţare determină o migraţie pe orizontală şi pe verticală a apei subterane orizontală şi pe verticală a apei subterane din zonele neîngheţate spre zona de din zonele neîngheţate spre zona de îngheţîngheţ. .

• Apa în stare supracriticăApa în stare supracritică EEste generată de temperaturi şi ste generată de temperaturi şi

presiuni supracritice. La valori superioare presiuni supracritice. La valori superioare celor critice (pentru apă curată acestea celor critice (pentru apă curată acestea sunt: sunt: PPcrcr=218at; =218at; TTcrcr=374=37400C), diferenţa C), diferenţa dintre cele două stări, gazoasă şi lichidă, dintre cele două stări, gazoasă şi lichidă, dispare, iar fluidul este constituit dintr-un dispare, iar fluidul este constituit dintr-un amestec de substanţe foarte mobileamestec de substanţe foarte mobile. .

Sub presiunea şi Sub presiunea şi temperatura criticătemperatura critică domeniile celor trei domeniile celor trei stări de agregare sunt stări de agregare sunt bine definite.bine definite.

Starea Starea supracritică este supracritică este caracteristică pentru caracteristică pentru apele din bazinele apele din bazinele magmatice, magmele magmatice, magmele având un conţinut de având un conţinut de apă ce variază între 4-apă ce variază între 4-10%.10%.

Gheaţă

0,003 374T[oC]

p[atm]

218

0,006

B

A C

TVapori de apă

Apă lichidă

. Diagrama de stare pentru apa pură

Se apreciază că apa în stare supracritică Se apreciază că apa în stare supracritică se poate găsi la izoterma de 700se poate găsi la izoterma de 70000C şi presiuni C şi presiuni de p=50x10de p=50x1033atat şşi i îşîşi pi păăstreazstreazăă propriet proprietăţăţile ile pânpânăă la presiuni de la presiuni de p=250x10p=250x1033atat, caz , caz îîn care se n care se ggăăseseşşte te şşi i îîn mantaua superioarn mantaua superioarăă. .

2.2. Zonarea umidităţii pe verticalăZonarea umidităţii pe verticală În cazul unei litologii cu permeabilitate În cazul unei litologii cu permeabilitate

omogenă ridicată, zonarea tipică a umidităţii pe omogenă ridicată, zonarea tipică a umidităţii pe verticală este separată în: verticală este separată în: zona nesaturată, zona nesaturată, zona de ascensiune capilară zona de ascensiune capilară şişi zona de zona de saturaţiesaturaţie..

Zona nesaturatăZona nesaturată ((zona de aerarezona de aerare)) este este cuprinsă între suprafaţa terenului şi suprafaţa cuprinsă între suprafaţa terenului şi suprafaţa acviferului freatic, terenurile respective având acviferului freatic, terenurile respective având de regulă Sde regulă Srr<1.<1.

În acest domeniu se mai poate separaÎn acest domeniu se mai poate separa::

• zona de evapotranspiraţiezona de evapotranspiraţie;;

• zona de retenţie (tranziţie)zona de retenţie (tranziţie);;

• partea nesaturată a zonei de ascensiune partea nesaturată a zonei de ascensiune capilarăcapilară..

Zona de ascensiune capilară Zona de ascensiune capilară este generată este generată de suprafaţa piezometrică a unui acvifer cu nivel de suprafaţa piezometrică a unui acvifer cu nivel liber. În funcţie de gradul de saturaţie se poate liber. În funcţie de gradul de saturaţie se poate separa partea inferioară şi partea ei superioarăsepara partea inferioară şi partea ei superioară. . Grosimea este invers proporţională cu gradul de Grosimea este invers proporţională cu gradul de permeabilitatepermeabilitate::

• valori minimevalori minime (câţiva c (câţiva cm m pentrupentru pietrişuri);pietrişuri);

• valori maximevalori maxime (până la 30m pentru argile). (până la 30m pentru argile).

Zona de saturaţieZona de saturaţie corespunde terenurilor corespunde terenurilor situate sub suprafaţa primului acvifer. La acviferele situate sub suprafaţa primului acvifer. La acviferele sub presiune, această suprafaţă coincide cu sub presiune, această suprafaţă coincide cu acoperişul impermeabil al acviferului.acoperişul impermeabil al acviferului.

Terenurile cu Terenurile cu permeabilitate foarte redusăpermeabilitate foarte redusă vor fi saturate cu formele de apă higroscopică, vor fi saturate cu formele de apă higroscopică, peliculară şi capilară. Terenurile cu peliculară şi capilară. Terenurile cu permeabilitate permeabilitate mediemedie vor conţine toate formele de apă. vor conţine toate formele de apă.

Limita inferioară a zonei de Limita inferioară a zonei de saturaţiesaturaţie corespunde adâncimii corespunde adâncimii temperaturilor critice (374-459temperaturilor critice (374-45900C), sub care C), sub care se găseşte apă în stare supracritică. se găseşte apă în stare supracritică. Această adâncime variază între 12-20Această adâncime variază între 12-20 km în km în domeniul continental şi 2-3 km în regiunile domeniul continental şi 2-3 km în regiunile cu vulcanism actual. Începând de la cu vulcanism actual. Începând de la 1,5 -2 1,5 -2 km adâncime, sub acţiunea temperaturii şi km adâncime, sub acţiunea temperaturii şi presiunii, apa legată fizic trece în stare presiunii, apa legată fizic trece în stare liberă. Se consideră că apa în stare liberă. Se consideră că apa în stare supracritică se poate găsi până la baza supracritică se poate găsi până la baza scoarţei terestre (suprafaţa Mohorovicic).scoarţei terestre (suprafaţa Mohorovicic).

3.3. Geneza hidrosfereiGeneza hidrosfereiMantaua Pământului poate fi Mantaua Pământului poate fi

considerată ca generatorul principal al considerată ca generatorul principal al apelor naturale. Din cantitatea iniţială de apelor naturale. Din cantitatea iniţială de 20x1020x101818 tone de apă din manta, în scoarţa tone de apă din manta, în scoarţa terestră şi în Oceanul planetar a migrat terestră şi în Oceanul planetar a migrat aproximativ 3,4x10aproximativ 3,4x101818 tone, adică 17%. tone, adică 17%. Celelalte două surse ale hidrosferei, Celelalte două surse ale hidrosferei, meteoriţii din spaţiul cosmic şi straturile meteoriţii din spaţiul cosmic şi straturile înalte ale atmosferei, au furnizat o cantitate înalte ale atmosferei, au furnizat o cantitate de apă foarte redusă.de apă foarte redusă. Cele Cele 3,4x103,4x101818 tone tone de de apapăă raportate la greutatea scoartei terestre raportate la greutatea scoartei terestre reprezintreprezintăă 7% aport juvenil, care practic 7% aport juvenil, care practic coincide cu concoincide cu conţţinutul mediu inutul mediu îîn vapori de n vapori de apa al erupapa al erupţţiilor vulcanice. iilor vulcanice.

Scoarţa terestră

Mantaua superioară

Sedim.

Granitică

Bazaltică

Lito

sferă

in

feri

oară

Ast

en

osf

eră

100

50

Roci sedimentare

Gnaise şi granite

Gabbrouri

Dunite şi peridotite

Pirolit

RociGeosfereAdânc.[km]

Conţinut H2O[%]2 106

Variaţia conţinutului de H2O în scoarţa terestrã şi mantaua superioarã

La temperaturi si presiuni foarte mari La temperaturi si presiuni foarte mari existexistăă un grad ridicat de discretizare a un grad ridicat de discretizare a hidrosferei subterane datorită prezenţei apei hidrosferei subterane datorită prezenţei apei sub formă de molecule disociate. Schimbul sub formă de molecule disociate. Schimbul de apăde apă trebuie înţeles ca un transfer de trebuie înţeles ca un transfer de masă molecularmasă molecular. Pavlov considera . Pavlov considera că că hidrosfera este un sistem geologichidrosfera este un sistem geologic, iar , iar circuitul general al apei reprezintă circuitul general al apei reprezintă numeroase conexiuninumeroase conexiuni îîntre: ntre:

• cciclul hidrologiciclul hidrologic care care controlează controlează procesele de deplasare a umidităţii din procesele de deplasare a umidităţii din ocean, prin atmosferă, pe continent, ocean, prin atmosferă, pe continent, asigurând totodată refacerea continuă a asigurând totodată refacerea continuă a rezervelor de ape subterane.rezervelor de ape subterane.

• ciclul geologicciclul geologic carecare produce eliminarea produce eliminarea apei din sedimente şi participarea acesteia apei din sedimente şi participarea acesteia la procesele geologice până în fazele de la procesele geologice până în fazele de metamorfism, în diferite zone metamorfism, în diferite zone termodinamice ale scoarţei terestre.termodinamice ale scoarţei terestre.

Conexiuni între ciclul hidrologic (I) şi cel geologic (II) al apei din scoarţa tertestră.

4.4. Mişcarea apei în geosfereMişcarea apei în geosfere Ţinând seama de condiţiile Ţinând seama de condiţiile

termodinamice şi de forţele care termodinamice şi de forţele care controlează mişcarea apei subterane, se pot controlează mişcarea apei subterane, se pot deosebi trei tipuri de deosebi trei tipuri de forme geologice de forme geologice de mişcare a apeimişcare a apei::

• mişcarea meteogenămişcarea meteogenă este localizată în este localizată în partea superioară a scoarţei terestre partea superioară a scoarţei terestre (adâncimi de 0(adâncimi de 0..5-15-1..0, mai rar 3km, iar în 0, mai rar 3km, iar în condiţii favorabile se dezvoltă până la 5 km) condiţii favorabile se dezvoltă până la 5 km) în care presiunea de strat a apelor în care presiunea de strat a apelor subterane nu depăşeşte presiunea subterane nu depăşeşte presiunea hidrostaticăhidrostatică;;

• mişcarea litogenămişcarea litogenă se produce în cadrul se produce în cadrul proceselor de diageneză a complexelor proceselor de diageneză a complexelor sedimentare, este specifică domeniului sedimentare, este specifică domeniului submarin şi orizonturilor inferioare ale submarin şi orizonturilor inferioare ale bazinelor sedimentare, la adâncimi mai mari bazinelor sedimentare, la adâncimi mai mari de 1-3 kmde 1-3 km;;

• mişcarea magmatogenămişcarea magmatogenă eeste ste caracteristică pentru domeniile de adâncime caracteristică pentru domeniile de adâncime ale hidrosferei subterane unde la ale hidrosferei subterane unde la temperaturi şi presiuni ridicate se produce temperaturi şi presiuni ridicate se produce separarea apei din bazinele magmatice sau separarea apei din bazinele magmatice sau din rocile metamorfozatedin rocile metamorfozate..

RRegimul apelor apelor subterane în cadrul subterane în cadrul unui bazin sedimentarunui bazin sedimentar aflat aflat îîn faza de n faza de sedimentare sedimentare şşi i subsidensubsidenţăţă cuprinde: cuprinde:

• regimul meteoricregimul meteoric (de infiltrare)(de infiltrare);;

• regimul de regimul de compactarecompactare unde se unde se declandeclanşşeazeazăă procesul procesul de de geopresurizaregeopresurizare;;

• regimul termobaricregimul termobaric..

Regimul apelor subterane într-un bazin sedimentar, aflat în faza de

sedimentare şi subsidenţă.1-regim hidrostatic; 2-regim de compactare; 3-regim termobaric; 4-geopresurizare.

SerpentinizareaSerpentinizarea, circulaţia apelor , circulaţia apelor juvenile prin juvenile prin zonele de riftzonele de rift, amestecul , amestecul apelor juvenile cu cele vadoase sunt procese apelor juvenile cu cele vadoase sunt procese asociate dinamicii apei din mantaua terestră.asociate dinamicii apei din mantaua terestră.

SerpentinizareaSerpentinizarea este rezultatul este rezultatul acţiunii fluidelor juvenile şi nu a apei acţiunii fluidelor juvenile şi nu a apei oceaniceoceanice..

Zonele deZonele de rift rift continentalcontinental şi oceanic şi oceanic sunt căi de pătrundere şi descărcare sunt căi de pătrundere şi descărcare nemijlocită a fluidelor juvenilenemijlocită a fluidelor juvenile împreună cu împreună cu substanţele fluide din manta.substanţele fluide din manta.

ÎÎn n rifturile continentalerifturile continentale conţinutul de conţinutul de apă este de câteva ori mai mare faţă de apă este de câteva ori mai mare faţă de rifturile oceanicerifturile oceanice..

Căile de drenajCăile de drenaj sunt reprezentate sunt reprezentate de:de:

• zonele de minimă rezistenţăzonele de minimă rezistenţă (corpurile (corpurile magmatice şi faliile adânci deschise) care magmatice şi faliile adânci deschise) care drenează mantaua şi pot asigura drenează mantaua şi pot asigura pătrunderea apelor gazoase la adâncimi pătrunderea apelor gazoase la adâncimi mari;mari;

• rifturile oceanice şi continentalerifturile oceanice şi continentale, de-a , de-a lungul cărora poate avea loc migraţia lungul cărora poate avea loc migraţia ascendentă sau descendentă (a ascendentă sau descendentă (a componentei vadoase) a apei subterane.componentei vadoase) a apei subterane.

5.5. Zonalitatea hidrogeodinamicăZonalitatea hidrogeodinamică Zonalitatea hidrogeodinamicăZonalitatea hidrogeodinamică pe pe

verticală a apelor subterane din bazinele verticală a apelor subterane din bazinele sedimentare arată o tendinţă de reducere sedimentare arată o tendinţă de reducere a dinamicii acestora în adâncimea dinamicii acestora în adâncime..

Noţiunea de Noţiunea de durată a schimbului durată a schimbului de apăde apă se referă numai la forma se referă numai la forma meteogenă şi litogenă de mişcare a apei.meteogenă şi litogenă de mişcare a apei.

În cadrul marilor bazine În cadrul marilor bazine hidrogeologice se pot separa, de sus în hidrogeologice se pot separa, de sus în josjos::

• zona schimbului activ;zona schimbului activ; • zona schimbului lent;zona schimbului lent;• zona schimbului pasiv.zona schimbului pasiv.

Zona schimbului activZona schimbului activ este cea care este cea care drenează reţeaua hidrografică şi se găseşte drenează reţeaua hidrografică şi se găseşte sub influenţa factorilor climatici sezonieri. Ea sub influenţa factorilor climatici sezonieri. Ea se dezvoltă până la se dezvoltă până la baza locală de eroziunebaza locală de eroziune..

Zona schimbului lentZona schimbului lent de ape de ape este slab este slab influenţată de reţeaua hidrografică iar factorii influenţată de reţeaua hidrografică iar factorii climatici se manifestă numai prin ciclurile de climatici se manifestă numai prin ciclurile de variaţie de lungă durată. variaţie de lungă durată.

Zona schimbului pasiv de apeZona schimbului pasiv de ape, , cu regim cu regim practic stagnant, prezintă mineralizaţii mai practic stagnant, prezintă mineralizaţii mai mari de 35 g/litru (saramuri) şi durate ale mari de 35 g/litru (saramuri) şi durate ale schimbului de apă de ordinul milioanelor de schimbului de apă de ordinul milioanelor de ani.ani.

SSe mai pot întâlni e mai pot întâlni inversiuni inversiuni (anomalii) hidrogeodinamice şi (anomalii) hidrogeodinamice şi hidrogeochimicehidrogeochimice..

SStructurile, sau elementele de structuri, tructurile, sau elementele de structuri, se împart în:se împart în:

• structuri hidrogeologice deschisestructuri hidrogeologice deschise, , localizate deasupra bazei locale de eroziunelocalizate deasupra bazei locale de eroziune;;

• structuri hidrogeologice parţial structuri hidrogeologice parţial deschisedeschise,, localizate între baza de eroziune localizate între baza de eroziune locală şi baza de eroziune regionalălocală şi baza de eroziune regională;;

• structurile hidrogeologice închisestructurile hidrogeologice închise care care sunt acoperite de depozite impermeabile sunt acoperite de depozite impermeabile groasegroase..

IIIIII Originea şi vârsta Originea şi vârsta izotopică a apelor izotopică a apelor subteranesubterane

Pe baza raporturilor izotopice Pe baza raporturilor izotopice se pot se pot evalua:evalua:

• vârsta relativăvârsta relativă a apelor subterane; a apelor subterane;

• sursele primaresursele primare ale apelor subterane. ale apelor subterane.

Decodificarea corectă a informaţiei Decodificarea corectă a informaţiei cuprinse în compoziţia izotopică a apelor cuprinse în compoziţia izotopică a apelor subterane permite separarea surselor subterane permite separarea surselor primare ale apelor subterane şi a primare ale apelor subterane şi a intervalelor de timp necesare definitivării intervalelor de timp necesare definitivării compoziţiei ionice actuale pe baza:compoziţiei ionice actuale pe baza:

• alegerii izotopilor adecvaţi stabilirii vârstei alegerii izotopilor adecvaţi stabilirii vârstei şi originii apelor subterane;şi originii apelor subterane;

• determinării corecte a compoziţiei determinării corecte a compoziţiei izotopice a apelor subterane;izotopice a apelor subterane;

• interpretării compoziţiei izotopice în interpretării compoziţiei izotopice în contextul hidrostructurilor.contextul hidrostructurilor.

Interpretarea compoziţiei izotopice a Interpretarea compoziţiei izotopice a apelor subterane se concretizează sub apelor subterane se concretizează sub forma unei forma unei “origini izotopice”“origini izotopice” şi a unei şi a unei “vârste izotopice“vârste izotopice””..

1.1. Izotopi de mediu utilizaţi pentru Izotopi de mediu utilizaţi pentru studiul apelor subteranestudiul apelor subterane

IzotopiiIzotopii unui element chimic au acelaşi unui element chimic au acelaşi număr atomic dar mase atomice diferite număr atomic dar mase atomice diferite datorită numărului diferit de neutroni. Izotopii datorită numărului diferit de neutroni. Izotopii pot fi separaţi în două categorii:pot fi separaţi în două categorii:

• izotopi stabiliizotopi stabili, , 22HH ( (deuteriu)deuteriu),, 1818O, O, 1313C, C, 3434S, S, 1515N N pentru stabilirea sursei de provenienţă a pentru stabilirea sursei de provenienţă a apelor subteraneapelor subterane;;

• izotopii instabili (radioactivi)izotopii instabili (radioactivi), , care produc care produc prin dezintegrare alte elemente chimice sau prin dezintegrare alte elemente chimice sau alţi izotopialţi izotopi: : 33H H ((tritiutritiu), ), 1414C C ((radiocarbon)radiocarbon),, 3636ClCl, , 3939ArAr, , 3232SiSi pentru stabilirea vârstei apelor pentru stabilirea vârstei apelor subterane.subterane.

2.2. Evaluarea originii apelor Evaluarea originii apelor subteranesubterane

Evaluarea originii apelor subteraneEvaluarea originii apelor subterane se se bazează şi pe diferenţa de masă a moleculelor bazează şi pe diferenţa de masă a moleculelor ce conţin izotopi uşori şi greice conţin izotopi uşori şi grei..

Fracţionarea relativă a izotopilor stabili se Fracţionarea relativă a izotopilor stabili se exprimă prin unităţi convenţionale (exprimă prin unităţi convenţionale (δδ) care ) care redau deviaţia, în părţi la mie (‰)redau deviaţia, în părţi la mie (‰)::

δδ=[(R=[(Reeşşantionantion-R-Rstandardstandard)/R)/Rstandardstandard]x1000]x1000

RReeşşantionantion - - raportul izotopicraportul izotopic;;

RRstandardstandard - - raport izotopic standardraport izotopic standard::

• pentru izotopii stabili grei ai pentru izotopii stabili grei ai hidrogenuluihidrogenului şi şi oxigenuluioxigenului din apă din apă, R, Rstandard standard este ales cel din este ales cel din apa oceanului planetarapa oceanului planetar; ;

• pentru izotopul stabil greu al pentru izotopul stabil greu al carbonuluicarbonului ((1313CC), el ), el este cel din este cel din belemniţii marinibelemniţii marini ;;

• pentru izotopul pentru izotopul sulfuluisulfului, el , el este cel al este cel al troilituluitroilitului (FeS) (FeS)..

• pentru izotopul greu al pentru izotopul greu al azotuluiazotului ( (1515NN), el ), el este cel din este cel din atmosferaatmosfera terestră. terestră.

Dacă valoarea fracţionării relative Dacă valoarea fracţionării relative este este pozitivăpozitivă rezultă că eşantionul de rezultă că eşantionul de apă analizat este apă analizat este îmbogăţit în izotop îmbogăţit în izotop greugreu în raport cu standardul ales, iar dacă în raport cu standardul ales, iar dacă fracţionarea relativă este fracţionarea relativă este negativănegativă rezultă rezultă că că predomină izotopul uşorpredomină izotopul uşor..

Compararea Compararea raportului izotopicraportului izotopic ( (RR) ) pentru hidrogen şi oxigen dintr-o probă de apă pentru hidrogen şi oxigen dintr-o probă de apă din precipitaţii cu din precipitaţii cu raportul izotopic standardraportul izotopic standard al al apei din oceanul planetarapei din oceanul planetar s se face prin e face prin parametrul fracţionării relativeparametrul fracţionării relative ( (δδ))..

δδ1818O O ((‰‰)={[()={[(1818OO//1616OO))eeşşantionantion/(/(1818OO//1616OO))apaapa ocean planetarocean planetar]-]-1}x101}x1033

δδ22H H ((‰‰)={[()={[(22H H //11HH))eeşşantionantion/(/(22H H //11H)H)apaapa ocean planetarocean planetar]-]-1}x101}x1033

Corelaţia acestor doi izotopi în Corelaţia acestor doi izotopi în precipitaţiile globale de pe întregul mapamond precipitaţiile globale de pe întregul mapamond respectă o ecuaţie lineară de forma:respectă o ecuaţie lineară de forma:

δδ22H H = 8= 8..δδ1818O O + 10+ 10care poate fi denumităcare poate fi denumită linia apelor meteorice linia apelor meteorice..

În cursul proceselor de evaporare În cursul proceselor de evaporare dintr-un corp de apă de suprafaţă se dintr-un corp de apă de suprafaţă se produce o fracţionare izotopică:produce o fracţionare izotopică:

• vaporii formaţi sunt mai săraci în vaporii formaţi sunt mai săraci în 22HH şi şi 1818OO decât apa de origine;decât apa de origine;

• fracţiunea remanentă are o concentraţie fracţiunea remanentă are o concentraţie din ce în ce mai mare în izotopi grei cu cât din ce în ce mai mare în izotopi grei cu cât procesul de evaporare avansează.procesul de evaporare avansează.

Parametrul Parametrul fracţionării relative fracţionării relative a a izotopuluiizotopului 1313C C ((δδ1313C C ) este:) este:

• în jur deîn jur de 0 0 ‰‰ PDBPDB în în apa oceanuluiapa oceanului ;;• -20 -20 ‰ ‰ PDB PDB înîn solsol;; • -7 -7 ‰ ‰ PDB PDB înîn atmosferăatmosferă..

SulfulSulful din apele subterane provine din din apele subterane provine din atmosferă şi din dizolvarea mineralelor ca atmosferă şi din dizolvarea mineralelor ca gipsul şi pirita.gipsul şi pirita.

AzotulAzotul din apele subterane, din apele subterane, reprezentat prin izotopii stabilireprezentat prin izotopii stabili 1414NN şişi 1515N N ,, este unul din cei mai periculoşi şi frecvenţi este unul din cei mai periculoşi şi frecvenţi contaminanţicontaminanţi (provenit din fertilizatori sau (provenit din fertilizatori sau depozite de deşeuri menajere şi industriale)depozite de deşeuri menajere şi industriale). .

Stabilirea Stabilirea originii apelor subteraneoriginii apelor subterane rezultă din identificarea rezultă din identificarea surselor de surselor de provenienţă a izotopilor dizolvaţiprovenienţă a izotopilor dizolvaţi în în aceste ape. aceste ape.

3.3. Evaluarea vârstei izotopice a Evaluarea vârstei izotopice a apelor subteraneapelor subterane

Evaluarea vârstei izotopice a apelor Evaluarea vârstei izotopice a apelor subterane se bazează pe proprietatea subterane se bazează pe proprietatea naturală a izotopilor radioactivi de a se naturală a izotopilor radioactivi de a se dezintegra conform unei relaţii de tipul:dezintegra conform unei relaţii de tipul:

AARR = = AA0 0 . . e e ––λλ.t.t

AAR R - - activitatea izotopului radioactiv la un activitatea izotopului radioactiv la un moment dat (momentul analizării); moment dat (momentul analizării);

AA0 0 - - activitatea la momentul iniţialactivitatea la momentul iniţial;;λλ - - constanta de dezintegrare, specifică constanta de dezintegrare, specifică

fiecărui radioizotopfiecărui radioizotop;;t - t - timpul scurs între momenteletimpul scurs între momentele AA0 0 şişi AAR R

((vârsta radiometrică a apei);vârsta radiometrică a apei);

Evaluarea corectă a Evaluarea corectă a vârstei vârstei izotopice izotopice în hidrogeologieîn hidrogeologie presupune să presupune să fie cunoscute cu exactitate:fie cunoscute cu exactitate:

• sursa izotopului radioactiv şi funcţia sa de sursa izotopului radioactiv şi funcţia sa de intrareintrare;;

• perioada de injumătăţireperioada de injumătăţire a izotopului a izotopului radioactivradioactiv;;

• determinarea activităţii radioizotopului la determinarea activităţii radioizotopului la momentul experimentuluimomentul experimentului;;

• activitatea la momentul începerii activitatea la momentul începerii dezintegrăriidezintegrării;;

• gradul de diluţie al izotopului radioactiv cu gradul de diluţie al izotopului radioactiv cu componenta inactivăcomponenta inactivă. .

EroareaEroarea cu care este calculată cu care este calculată vârsta vârsta izotopicăizotopică este determinată de imprecizia cu este determinată de imprecizia cu care sunt estimaţi parametrii care sunt estimaţi parametrii AA00 şi şi Q.Q.

Evaluarea vârstei apelor subterane se Evaluarea vârstei apelor subterane se realizează în mod curent cu ajutorul realizează în mod curent cu ajutorul tritiului tritiului şi şi radiocarbonuluiradiocarbonului..

TritiulTritiul ( (33H H ), ), cu timp de înjumătăţire de cu timp de înjumătăţire de TT33H H = 12.43 ani, = 12.43 ani, se găseşte în se găseşte în atmosferăatmosferă sub sub forma moleculară forma moleculară H H 33HO HO şi ajunge în apa şi ajunge în apa subterană prin intermediul precipitaţiilor.subterană prin intermediul precipitaţiilor.

Înainte de 1953 concentraţia din Înainte de 1953 concentraţia din atmosferă a tritiului eraatmosferă a tritiului era <10 <10TUTU ( (TTritium ritium UUnits) nits) dar datorită testelor nucleare efectuate în dar datorită testelor nucleare efectuate în atmosferă a depăşit, în emisfera nordică, 6000 atmosferă a depăşit, în emisfera nordică, 6000 TU în anul 1963.TU în anul 1963.

VVârsta strict radiometrică a unei apeârsta strict radiometrică a unei ape, , conform legii dezintegrăriiconform legii dezintegrării,, se poate se poate afla dup afla dupăă::

ttT T = 17.75 = 17.75 . . ln(ln(A A 00//AA))

Carbonul radioactiv sau radiocarbonulCarbonul radioactiv sau radiocarbonul ((1414CC), ), cu timpul de înjumătăţire cu timpul de înjumătăţire TT1414C C = 5730 ani, = 5730 ani, îşi are punctul de origine în îşi are punctul de origine în atmosferăatmosferă fiind fiind rezultatul bombardării atomilor derezultatul bombardării atomilor de 1414N N prin prin radiaţiile cosmice; odată formaţi, atomii de radiaţiile cosmice; odată formaţi, atomii de 1414C C intră în moleculele de bioxid de carbon intră în moleculele de bioxid de carbon atmosferic la o rată de producere constantă în atmosferic la o rată de producere constantă în timp.timp.

Radiocarbonul este utilizat pentru Radiocarbonul este utilizat pentru determinarea vârstelor apelor subteranedeterminarea vârstelor apelor subterane,, având având până la 40.000 – 50.000 ani sau chiar mai mult în până la 40.000 – 50.000 ani sau chiar mai mult în funcţie de tehnica de măsură. Se utilizează funcţie de tehnica de măsură. Se utilizează relaţia modificatărelaţia modificată::

AARR ==Q Q .. AA0 0 . . e e ––λλ.t.t

Q - Q - un coeficient de corecţie pentru diluţia un coeficient de corecţie pentru diluţia radiocarbonului prin carbon mort, inactivradiocarbonului prin carbon mort, inactiv..

Se poate utiliza şi formula simplificată:Se poate utiliza şi formula simplificată: tt1414C C = 8267 = 8267 . . Q Q . . ln(ln(A A 00//AA))

Imprecizia cu care sunt determinaţi Imprecizia cu care sunt determinaţi parametrii parametrii AA0 0 si si Q Q conduc pentru vârste de conduc pentru vârste de 40.000 ani la erori de cca 10% din valoarea 40.000 ani la erori de cca 10% din valoarea vârstei estimate.vârstei estimate.

Clorul 36Clorul 36 ((3636Cl Cl ), ), cu timp de cu timp de înjumătăţire de înjumătăţire de TT2626Cl Cl == 3.01x103.01x1055ani, ani, poate fi poate fi utilizat pentru stabilirea vărstelor mai vechi utilizat pentru stabilirea vărstelor mai vechi decât cele care pot fi stabilite cu decât cele care pot fi stabilite cu 1414C.C.Clorul inactiv, care produce diluţia pentru Clorul inactiv, care produce diluţia pentru 3636Cl , Cl , provine din apa oceanică şi provoacă provine din apa oceanică şi provoacă o supraestimare a vârstei apelor subterane.o supraestimare a vârstei apelor subterane.

Evaluarea vârstei apelor subterane nu Evaluarea vârstei apelor subterane nu este de cele mai multe ori un scop în sine ci este de cele mai multe ori un scop în sine ci un instrument pentru stabilirea un instrument pentru stabilirea originiioriginii reale a apelor subterane, a reale a apelor subterane, a direcţiilordirecţiilor şi şi vitezelorvitezelor de curgere a apelor subterane la de curgere a apelor subterane la scară regională.scară regională.