Pazemes ūdeņi veidojas un uzkrājas no atmosfēras nokrišņiem, kūstot sniegājiem, ledājiem un ūdenim iesūcoties gruntī vai dziļākos zemes slāņos, kā arī:
- infiltrējoties virszemes ūdeņiem pazemes ūdeņu apgabalos
- kondensējoties ūdens tvaikiem uz iežu virsmas, porās un plaisās
- uzkrājoties nogulām jūrās un sauszemē ( sedimentācijas ūdens)
- kristalizējoties magmai iežu un minerālu veidošanas procesos (juvenīlais ūdens)
Pazemes ūdeņu veidi
Pazemes ūdeņus nodala:
- augsnes ūdeņos — kapilārie ūdeņi, ko satur augsne porās un higroskopiskais ūdens, kas apņem augsnes struktūrdaļiņu;
- gruntsūdeņos — pazemes ūdeņi, kas uzkrājas virs pirmā ūdensnecaurlaidīgā slāņa;
- starpslāņu ūdeņos:
- artēziskajos ūdeņos — pazemes ūdeņi dziļākos zemes slāņos nekā gruntsūdeņi;
- minerālūdeņos — pazemes ūdeņi ar dažādu sāļu piejaukumu;
- termālajos ūdeņos — pazemes ūdeņi, kuru temperatūra ir augstāka par 20°C. Visbiežāk sastopami vulkānisma apgabalos, kur tie virszemē izplūst kā karstie avoti vai geizeri.
Kopumā pazemes ūdeņos (pēc ledājiem) ir otri lielākie saldūdens resursu krājumi uz Zemes, tajos koncentrēti 0,6% no visiem pasaules saldūdens krājumiem. Jāatzīmē, ka nelielos daudzumos eksistē ir arī sāļie pazemes ūdeņi. Zemes dzīlēs ūdens piesātinātie slāņi ir izkārtoti pārmaiņus ar slāņiem, kas ļoti vāji laiž cauri ūdeni (sprostslāņiem), un šāds ūdens horizontu un sprostslāņu kārtojums var sasniegt vairāku kilometru biezumu.
Vāji mineralizēti saldūdeņi Latvijā sastopami vairākos artēzisko ūdeņu horizontos līdz \(100-350\) \(m\) dziļumam.
Pazemes ūdeņus, kas veido pirmo no zemes virsmas ūdens piesātināto slāni virs pirmā ūdeni vāji caurlaidīgā slāņa, sauc par gruntsūdeņiem.
Gruntsūdeņi parasti ir bezspiediena ūdeņi, t.i., atsedzot šo slāni (rokot aku vai bedri), ūdens nostājas tādā pašā dziļumā, kādā tas tika konstatēts. Gruntsūdeņi veido zemes virsmai tuvāko, piesātināto ūdens nesējslāni un pamatā sastopami kvartāra (\(Q\)) nogulumos.
Artēziskie ūdens nesējslāņi atrodas starp sprostslāņiem (ūdens mazcaurlaidīgi nogulumi, pārsvarā māla), kas uztur paaugstinātu ūdens spiedienu. Vietām spiedienūdeņu līmenis var būt augstāks par zemes virsmu, kā rezultātā var veidoties fontanējoši urbumi. Pateicoties spiedienūdeņu ieguluma dziļumam, labākai aizsargātībai pret iespējamo virszemes piesārņojumu, kā arī ievērojamajiem pieejamo resursu krājumiem, artēziskos ūdeņus plaši izmanto centralizētās ūdensapgādes nodrošināšanai visā Latvijā un pasaulē.
Latvijas zemes garozas pazemes ūdeņu hidroloģiskais griezums, plūsmu lielumi un virzieni:
Starpslāņu ūdeņu paveids ir minerālūdeņi, vēl dziļāk - termālie ūdeņi. Islandē, Kamčatkā, Jaunzēlandē u.c. rifta zonās tie izplūst virspusē. Tie ir arī DR Kurzemē, Bārtas, Nīcas un Elejas apkaimē Zemgalē (apmēram \(1200-1900\) \(m\) dziļumā virs pamatklintāja un ir stipri mineralizēti ar dažādiem sāļiem).
Vāji mineralizēti saldūdeņi Latvijā sastopami vairākos artēzisko ūdeņu horizontos līdz \(100-350\) \(m\) dziļumam.
Latvijā pazemes ūdeņus pēc mineralizācijas pakāpes un dominējošo jonu sastāva iedala:
- saldūdeņos (arī sulfātu un hlorīdu) ar mineralizāciju līdz \(1\ g/l\),
- hlorīdu un sulfātu iesāļūdeņos ar mineralizāciju \(1-3\ g/l\),
- sāļūdeņos ar mineralizāciju no \(3-35\ g/l\) un
- sālsūdeņos ar mineralizāciju vairāk par \(35\ g/l\).
Pazemes ūdeņu raksturojums pēc Latvijas piemēra:
Saldūdeņi un iesāļūdeņi pārsvarā sastopami aktīvās ūdens apmaiņas zonā ūdens nesējslāņos, kas sastopami vidēji līdz \(200-300\) metru dziļumam (maksimāli sasniedzot \(650\) metru dziļumu). Visseklāk jeb pazemes ūdeņu barošanās apgabalos sastopami maz mineralizēti (\(<0,15\) \(g/l\)) kalcija-hidrogēnkarbonātu tipa ūdeņi, kuru sastāvs var būt tuvs atmosfēras nokrišņu sastāvam. Šie ir visplašāk izmantotie pazemes ūdeņi gan Latvijā, gan pasaulē.
Palēninātās ūdens apmaiņas zonā dominē nātrija hlorīdu tipa sāļūdeņi. Zonas ieguluma dziļums svārstās no \(200\) metriem Latvijas ziemeļu daļā līdz \(700-900\) metru dziļumam Latvijas dienvidrietumu daļā. Šos ūdeņus izmanto ūdensapgādē Salacgrīvā un Ainažos.
Lēnās ūdens apmaiņas zonā izplatīti nātrija hlorīdu tipa sālsūdeņi ar mineralizāciju vidēji \(100-140\) \(g/l\). Zona ieguļ \(500\) metru dziļumā Latvijas ziemeļu daļā un līdz pat \(1600-1800\) metru dziļumam Latvijas dienvidrietumu daļā. Pazemes ūdeņos ir augsts broma saturs (\(500\) \(mg/l\)) un novērota arī Latvijā augstākā pazemes ūdeņu temperatūra (62,5° C - Papē). Latvijas ziemeļos ūdeņu mineralizācija samazinās un ir sastopami arī sāļūdeņi un iesāļūdeņi. Šīs zonas pazemes ūdeņus izmanto nelielos apjomos, tikai ārstnieciskām vajadzībām Liepājas un Jaunķemeru sanatorijās.
Avoti veidojas vietās, kur zemes virspusē atsedzas pazemes ūdeņu nesējslāņi un iztek pazemes ūdeņi. Gruntsūdeņi parasti veido tā saucamos krītošos avotus, kas parasti sastopami upju ielejās un gravās (Raunas Staburags, Dāvida dzirnavu avoti, Kazu gravas avoti u.c.). Savukārt spiedienūdeņi veido kāpjošus avotus, ko var atpazīt pēc ūdens mutuļiem avotā (Bolēnu acu avots, Lūžņu grāvja avoti u.c.).
Pārmērīgi izsūknējot starpslāņu ūdeņus, pazemes iežos veidojas t.s. depresijas piltuve. Tā veicina pilsētu zonās zemes iegrimšanu, ēku nosēšanos un plaisāšanu, jūru piekrastēs sāļo jūras ūdeņu infiltrāciju piekrastes pazemes saldūdeņos un to sasāļošanos.
Sahārā, Arābijas pussalā u.c. sausa klimata apgabalos, pazemes slāņos no mitrāka klimata laikiem ir saglabājies fosilais ūdens, kurš izmantots vairs neatjaunojas. Daudz iekonservēta ūdens ir arī polāro apgabalu t.s. ilggadīgajā jeb mūžīgajā sasaluma slānī.
Lai gan pazemes ūdeņi ir atjaunojams dabas resurss, to atjaunošanās norisinās lēni un nevienmērīgi, tāpēc nav pieļaujama to nepārdomāta izsaimniekošana. Piesārņotus pazemes ūdeņus attīrīt ir ļoti sarežģīti un dārgi, reizēm neiespējami.
Pazemes ūdeņu ciešā saistība ar citiem ūdeņiem un dzīvo dabu nosaka, ka mainoties kādai no sistēmas komponentēm, tiks skartas arī pārējās (ūdens sasāļošanās, teritoriju pārpurvošanās, veģetācijas maiņa u.c.).