نبذة تعريفية عن “المياه جوفية” وأهم الظروف الجيولوجية المؤثرة بها

1998 الموسوعة الجيولوجية الجزء الخامس

ترجمة أ.د عبد الله الغنيم واخرون

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

المياه الجوفية الظروف الجيولوجية المؤثرة بالمياه الجوفية علوم الأرض والجيولوجيا

ويقصد بها المياه التي توجد في نطاق الصخور والتربة المشبعة بالماء، ويسمى سطحه العلوي مستوى الماء الجوفي.

وهذا النطاق المشبع بالماء هو من أهم مصادر مياه الآبار والمياه التي تخرج على هيئة ينابيع، أو في صورة نزز (Seeps) يوفر استمراية الجريان أثناء الطقس الجاف بالنسبة للمجاري دائمة الجريان.

ويشكل النطاق المشبع بالمياه خزاناً طبيعياً هائلاً يمتص ويخزن مياه الأمطار الساقطة في الأوقات الرطبة، ويصرفها ببطء أثناء الأوقات الجافة، وهو لهذا منظم طبيعي يخفف من شدة الفيضانات وشدة الجفاف في العالم.

 

ويقدر أن المياه الأرضية المخزونة في صخور الولايات المتحدة على سبيل المثال تبلغ عدة مرات قدر ما هو موجود في كل البحيرات وخزانات السدود في العالم، بما في ذلك البحيرات العظمى.

ويمكن تقسيم المياه الموجودة  أسفل سطح الأرض إلى قسمين: المياه التي توجد في منطقة التهوية (airation zone) فوق مستوى الماء الجوفي، والمياه التي توجد في نطاق التشبع أسفل منسوب الماء الجوفي.

وينقسم كذلك الماء الموجود في منطقة التهوية الذي يسمى أيضاً مياه الفادور (Vadose water) إلى قسمين: مياه التربة ومياه نطاق الخاصة الشعرية (يطلق اسم مياه الفادوز على كافة المياه الواصلة إلى القشرة الأرضية من طبقات الجو المرتبطة فيها بدورة ثابتة، وذلك لتمييزها عن المياه الصهيرية).

 

وتتصل المياه الموجودة في نطاق الخاصة الشعرية بنطاق التشبع، وهي تعلو ذلك النطاق بفعل القوى الشعرية.

وربما بتشبع الجزء السفلي من نطاق الخاصة الشعرية، ولكن لا يعد هذا الجزء ضمن نطاق التشبع ولا تظهر مياه هذا الجزء في الآبار مع أن جدران البئر قد تكون رطبة.

وعندما يصل البئر إلى نطاق التشبع، فإن المياه تبدأ في الدخول إليه، ويتوقف صعود المياه في البئر عند مستوى الماء الجوفي.

 

ويطلق على الصخور التي تستطيع احتواء كميات كبيرة من المياه مصطلح الخزان الجوفي. وتتصف بعض الآبار بأنها ارتوازية حين يرتفع الماء أعلى من سطح الطبقة الحاوية للمياه.

ويوجد الماء الجوفي في ظروف جيولوجية معينة، ومن ثم فإن الإلماء بالجوانب الجيولوجية يعتبر ضرورياً لفهم توزيع المياه الجوفية.

ولهذا السبب فإن دراسة المياه الجوفية يسمى أحياناً هيدروجيولوجيا (هيدروجيولوجي – Hydrogeology).

 

وأهم الظروف الجيولوجية التي يجب أن تؤخذ في الاعتبار ما يلي:

1- الفتحات الصخرية:

يهتم الهيدروجي بصفة خاصة بالفتحات التي توجد بالصخر والتربة وحجمها، والكيفية التي تتصل بها هذه الفراغات.

وهناك اختلافات كبيرة بين الصخور في هذا الأمر، ففي بعض الصخور النارية لا توجد فتحات تقريباً، على حين أن الفتحات وفيرة في الصلصال ولكن على مستوى ميكرسكوبي، وهي كبيرة ومتصلة في كثير من الرمال والحصى، وهناك كثير من الفراغات الأسطوانية في كثيرة من الحجر الجيري واللابات.

وهناك نوعان رئيسيان لهذه الفتحات: الأول هو تلك الفتحات التي وجدت أثناء تكون الصخر، ثم هناك الفتحات الثانوية التي تكونت نتيجة للعوامل الكيميائية أو الطبيعية بعد تكون الصخر.

 

وتوجد فتحات الصنف الأول في الصخور الرسوبية مثل الرمال والصلصال وبعض أصناف الحجر الجيري الذي يتكون من المفتتات الصدفية.

وتتكون بعض الفتحات في اللابات خلال المرحلة التي يتحول فيها من السيولة إلى الحالة الصلبة ومعظم الصخور التي تحتوي على الفتحات الأولية هي صخور أحدث نسبياً.

وتلك الصخور الحاوية للفتحات الأولية الواسعة بالقدر الذي يحمل كميات كبيرة من المياه، تتمثل تلك الطبقات المائلة تجاه المحيط الأطلسي وخليج المكسيك.

 

أما النوع الثاني فهو أكثر شيوعاً في الصخور الأقدم، وهناك قليل من فتحات هذا النوع في الرمال والحصى الذي التحم بفعل النشاط الكيميائي، والحجر الجيري الذي تماسك بفعل التضاغط أو إعادة التبلور، والشيست والنايس والاردواز والجرانيت والريوليت والبازلت وغيرها من الصخور النارية، ويحتوي الطفل على فتحات أولية قليلة. ولكن كل هذه الصخور قد تحتوي على فواصل وشقوق تحمل المياه.

فالحجر الجيري على وجه الخصوص قابل للإذابة التي قد تبدأ على سطحه في شكل شقوق صغيرة، وقد تتطور فيه مجاري يتفاوت عرضها من جزء من البوصة إلى كهوف كبيرة تحوي كميات كبيرة من المياه.

 

2- المسامية: Porosity

ويقصد بها وجود فتحات أو ثغرات صغيرة بين حبيبات الصخر، كما هو الحال في الصخور الطميية والطباشيرية.

وتحسب مسامية الصخر على أنها النسبة المئوية لحجم الفراغ الموجود في الصخر بالسنبة لحجمه الكلي.

وتقدر مسامية الطين والصخور الطباشيرية بحوالي 50% بينما تقل عن ذلك في حالة الرمل والحجر الرملي، ومع ذلك فإن الماء يتحرك بسهولة أكبر في الرمل والحجر الرملي.

ويرجع ذلك إلى أنهما ينفذان الماء بسهولة أيسر مما يحدث في الصخور الطينية، فالأخيرة تمتاز بحبيباتها الدقيقة ومسامها الصغيرة ومن ثم تحتفظ بالماء ولا تسمح بمروروه بسهولة.

 

3- النفاذية: Permeability

وهي قدرة الصخر على السماح بإنفاذ المياه فيه. وليست هناك علاقة مباشرة بين مسامية التربة والصخور ومقدار النفاذية.

فمقدار النفاذية يرتبط ارتباطاً كبيراً بسعة ودرجة اتصال المسام أو الفتحات. فإذا كانت المسام صغيرة فإن الصخر سوف يسمح بمرور المياه ببطء شديد، أما إذا كانت كبيرة ومتصلة فإنها تمرر المياه بسرعة.

ويعرف معامل النفاذية المأخوذ به في الولايات المتحدة بأنه معدل انسياب المياه عند درجة 60°م بالجالون في اليوم خلال قطاع مساحته قدم مربع وتحت ضغط هيدروليكي 100%.

 

4- الانسيابية: Transmissibility

وهو معامل آخر يستعمل عادة، وهو يعبر عن معدل حركة المياه خلال الصخور المشبعة بالمياه.

ويعبر عنه بأنه معدل انسياب الماء في درجة الحرارة السائدة بالجالون في اليوم، خلال فتحة رأسية بالخزان الجوفي اتساعها قدم واحد، ويعتبر هذا المعامل مفيداً في التعبير عن التصريف الإجمالي للخزان الجوفي.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]