Źródła

Źródła są to miejsca, naturalnego wypływu wód podziemnych na powierzchnię terenu, bądź na dno zbiornika wodnego. Dają one przeważnie początek strumieniom i potokom. Kiedy woda podziemna sączy się na większej powierzchni np. w przypadku mokradeł, nie mówimy wtedy o źródle, gdyż wypływ ten nie jest skoncentrowany. W przypadku źródła woda podziemna dopływa do pewnego punktu, w którym wydostaje się  na powierzchnię  terenu, dając  początek  ciekom powierzchniowym lub zasilając je w ich biegu. Podczas wypływu wody źródlane mają cechy wód podziemnych; w dalszym biegu przybierają one charakter wód powierzchniowych. Źródła powstają w miejscach, gdzie zwierciadło wód gruntowych przecina się z powierzchnią terenu.

Ze względu na sposób wypływu wody można wyodrębnić źródła:

• przelewowe kiedy woda pod wpływem ciśnienia hydrostatycznego porusza się pod górę, po nachylonej warstwie nieprzepuszczalnej. Wody podziemne przelewają się przez pewną przeszkodę w postaci warstw nieprzepuszczalnych.

• spływowe, gdy woda spływa po powierzchni skał nieprzepuszczalnych pod wpływem siły ciężkości i swobodnie wypływa na powierzchnię. W tym przypadku wody nie napotykają żadnej przeszkody.

• podpływowe, kiedy woda gruntowa przemieszcza się pomiędzy dwoma warstwami nieprzepuszczalnymi. Opiera się ona wtedy zarówno o jedną, jak i o drugą z nich wywierając na nie nacisk. Powstaje wtedy ciśnienie hydrostatyczne, które przyczynia się do wypływu wody na powierzchnię terenu.

Źródło, do którego woda spływa pod wpływem siły ciężkości w dół, od obszaru zasilania do miejsca wypływu nosi nazwę źródła descenzyjnego (źródła przelewowe, spływowe). Woda płynie wtedy swobodnie pod wpływem grawitacji po powierzchni skał nieprzepuszczalnych (np. źródła Wisły czy Warty). Źródło asceznzyje (podpływowe) natomiast to takie, w którym woda pod wpływem ciśnienia hydrostatycznego podnosi się w porach lub szczelinach skalnych i wypływa w miejscu, gdzie powierzchnia warstw przetnie zwierciadło wód podziemnych lub warstwę wodonośną znajdującą się poniżej zwierciadła wód (np. źródła w Artois we Francji).

W zależności od budowy geologicznej, oraz procesów geologicznych wyróżniamy kilka następujących typów źródeł:

• warstwowe, które powstaje w miejscach, gdzie warstwa wodonośna jest rozcięta przez powierzchnię terenu. Rozcięcie to zachodzi zwykle na granicy z podstawą warstwy wodonośnej. Może być ono spowodowane erozją występującą w pewnych rodzajach skał. Wypływy warstwowe to najczęściej  niewielkie i mało wydajne źródła. Ich wydajność zależy  głównie od przepuszczalności warstw wodonośnych, przez które woda przepływa, oraz od oporów warstw, na jakie w czasie przepływu natrafia.

• Szczelinowe: powstają w czasie wypływu wody podziemnej krążącej w szczelinach skalnych. Wypływ ten ma zwykle charakter skoncentrowany. Wodę wyprowadza na zewnątrz najczęściej jedna szczelina, zbierająca wodę z pozostałych szczelin. Źródła szczelinowe mogą charakteryzować się różną wielkością i wyfajnością, zależnie od gęstości występowania i wymiarów szczelin. Ze względu na stosunkowo małe opory woda osiąga w tym przypadku duże prędkości przepływu w szczelinach. Wydajność tego typu źródeł uzależniona jest w dużej mierze od opadów atmosferycznych.

• uskokowe, które występują gdy woda podziemna wydostaje się na zewnątrz przez szczelinę uskokową z warstw wodonośnych. Szczelina przebiega przez warstwy nieprzepuszczalne. Woda podziemna może wypływać także przez szczelinę rozdzielającą warstwy wodonośne i nieprzepuszczalne. Źródła uskokowe odznaczają się stabilną wydajnością, temperaturą, oraz jednolitym składem chemicznym wody. Temperatura wody źródła uskokowego jest zazwyczaj nieco wyższa niż średnia temperatura powietrza miejsca wypływu. Wartość temperatury wody jest proporcjonalna do głębokości, na której ona występuje, zatem im z głębszych powierzchni pochodzi woda, tym cieplejsza jest ona w miejscu wypływu na powierzchnię. Przykład tego rodzaju źródła to Pieniawa Chopina w Dusznikach Zdroju.

• krasowe występują na obszarach krasowych, kiedy szczeliny i kanały krasowe stanowią wspólny system wodny. Źródła krasowe należą do największych i najbardziej wydajnych. Dają one początek potokom i rzekom. W Polsce źródła krasowe występują w Tatrach i na obszarze Wyżyny Krakowsko-Częstochowskiej. Bardzo duże źródła tego typu znajdują się na terenie Francji, Słowacji, oraz na Bałkanach. Niektóre źródła krasowe to wywierzyska, czyli źródła charakteryzujące się intensywnym wypływem wód krasowych na powierzchnię terenu. Wywierzyska spotkać można najczęściej na obszarach górskich. Wody krasowe wydostają się tu najczęściej w głębokich dolinach, tworzących się na terenach krasowych w miejscach szczególnie intensywnego drążenia podziemnego. Wypływ w wywierzyskach jest czasem bardzo gwałtowny w miejscach, gdzie zachodzi on pod wpływem ciśnienia wód wyżej płynących. Taka sytuacja ma miejsce w Tatrach (np. źródła Białego i Czarnego Dunajca) Jeżeli na drodze wypływu znajduje się zbiornik wodny, bądź kiedy obserwuje się zmiany w przewodach prowadzących wodę, wtedy źródło ma charakter okresowy. Wiele wywierzysk okresowych znajduje się na terenie Jury Krakowsko- Częstochowskiej.

• juwenilne, których wody powstają podczas krzepnięcia magmy wewnątrz Ziemi, w wyniku skraplania wytrącanej z niej pary wodnej.

Pod względem występowania źródła w stosunku do ukształtowania terenu wyróżnić można także źródła: grzbietowe, stokowe (występujące na grzbietach i stokach), zboczowe, krawędziowe, korytowe (w korytach rzek), przykorytowe, dolinne, czy klifowe.

Wody podziemne w zależności od miejsca zalegania, oraz od otoczenia nabierają pewnych właściwości. Za wody mineralne uważa się wody, które zawierają  powyżej 1g rozpuszczonych związków mineralnych w 1 litrze. Na pewnych obszarach wydobywają się  one na powierzchnię tworząc źródła mineralne. Na stopień mineralizacji danej wody wpływa rodzaj podłoża skalnego, oraz okres przebywania w jego otoczeniu wody. Składniki chemiczne znajdujące się w skałach są wypłukiwane przez wodę, powodując jej nasycenie związkami mineralnymi. Znaczna ilość wód mineralnych ma właściwości lecznicze. Wodami leczniczymi określa się w Polsce wody podziemne, które nie są zanieczyszczone pod względem chemicznym i mikrobiologicznym. W zależności od składu chemicznego, temperatury i zawartości rozpuszczonych gazów, wydziela się różne wody mineralne i lecznicze. Skład mineralny źródeł zależ więc od budowy geologicznej danego obszaru. W Kotlinach Podkarpackich, a także na Kujawach, gdzie zalegają złoża soli kamiennej występują wody słone a więc solanki. Wodami tymi leczą się kuracjusze np. w Ciechocinku czy Inowrocławiu. Są to wody słone o mineralizacji powyżej 10g/l, ale poniżej 35g/l. Zawierają one głównie NaCl. Wody te nwystępują dużych głębokościach, przeważnie rzędu kilku tysięcy metrów. Obecność złóż gipsu, a także siarki w Niecce Nidziańskiej przyczynia się do występowania wód siarczanych. Na bazie tych wód powstały uzdrowiska: Solec Zdrój, Busko Zdrój, czy Horyniec Zdrój. Źródła żelaziste występują w zasadzie w całej Polsce. W ich składzie występują jony żelaza a także dwutlenek węgla. Wody, które zawierają dwutlenek węgla w nadmiarze to szczawy. Mogą one mieć zróżnicowany skład mineralny. Szczawy występują w takich uzdrowiskach jak: Szczawnica, Piwniczna, Krynica Zdrój, Iwonicz Zdrój, Kudowa Zdrój, Duszniki Zdrój, Polanica Zdrój, czy Szczawno Zdrój.

Wody źródlane mają w większości temperaturę zbliżoną do średniej rocznej danego obszaru. Wartość ta jest tym wyższa, im z głębszych i cieplejszych partii skorupy ziemskiej one pochodzą. Wody źródeł, o temperaturze przewyższającej 20°C to wody termalne, bądź cieplice. Za wody termalne w Polsce przyjęło się uważać te, których temperatura przekracza średnią temperaturę powietrza najcieplejszego miesiąca. (średnia temperatura w lipcu wynosi w Polsce 18°C). Wody termalne powstają w wyniku podgrzania się wód gruntowych, które przedostają się na dużą głębokość i zostają ogrzane temperaturą z wnętrza Ziemi. Naturalne cieplice o temperaturze powyżej 44°C występują w Polsce w Cieplicach Śląskich. Wody termalne znajdują się także w Lądku Zdroju, Dusznikach Zdroju, oraz w Jaszczurówce w Zakopanem. Niekiedy wody termalne wydobywa się na skutek wierceń. W Ciechocinku wydobywa się cieplice o temperaturze 36°C, natomiast na Antałówce w Zakopanem: 34°C. Wody termalne są źródłem energii geotermalnej. Jest ona wykorzystywana coraz częściej także w Polsce głównie do celów grzewczych. Od 1928 roku za pomocą energii geotermalnej ogrzewana jest stolica Islandii- Rejkiawik. Warto także zaznaczyć że źródła geotermalne powstają także pod powierzchnią oceanów. Są to punktowe wypływy bardzo gorących wód o temperaturze przekraczającej niekiedy 300°C. Źródła tego rodzaju wprowadzają silnie zmineralizowane wody pochodzące spod powierzchni oceanu. Źródła geotermalne występują w pobliżu Wysp Galapagos na Oceanie Spokojnym.

Szczególnym typem wód termalnych są gejzery. Występują one na obszarach współczesnej, bądź niedawno wygasłej aktywności wulkanicznej. W tych rejonach ciepło, które napływa z głębi skorupy ziemskiej powoduje podgrzanie się wód podziemnych doprowadzając do jej wrzenia. Wody te następnie pod wpływem ciśnienia szybko przemieszczają się ku górze i wydostają się na powierzchnię terenu. Tworząca się para wodna wyrzuca słup wody zgromadzonej powyżej na wysokości kilkudziesięciu metrów. Wybuch może trwać nawet do kilku godzin. Trwa on do momentu, kiedy do pustego kanału wodnego zaczynają napływać wody chłodniejsze. Aby także one zdążyły się ogrzać potrzeba pewnego czasu. Dlatego właśnie gejzery wyrzucają fontanny gorącej wody i pary wodnej w regularnych odstępach czasu. Mogą się one odbywać co kilka minut, bądź nawet raz w roku. Z biegiem lat okresy pomiędzy wybuchami gejzeru wydłużają się. Po jakimś czasie gejzer zmienia się w cieplicę. Najbardziej znane są gejzery amerykańskiego Parku Narodowego Yellowstone, a także te, które znajdują się w południowo- zachodniej Islandii, czy w Nowej Zelandii. Źródła te występują ponadto w Japonii, na Kamczatce, w Chile, oraz w Tybecie. Najbardziej znanym jest gejzerem Old Faithful w Yellowstone. Częstotliwość jego wybuchu wynosi 60-90 minut, a czas trwania dochodzi do 5 minut. Gejzer ten wyrzuca wodę na wysokość 25-50 metrów. Największą wysokość słupa wody gejzeru zanotowano w Nowej Zelandii w 1903 roku. Woda została wtedy wyrzucona na wysokość 460 metrów. Podobne zjawiska do wybuchów gejzerów zachodzą także niekiedy w wulkanach błotnych (np. w delcie Missisipi, na brzegach Morza Kaspijskiego czy w Rumunii), jednakże w tym przypadku siłę wyrzucającą  wody stanowi wydobywający się z głębi Ziemi gaz, a wody nie zawsze są gorące. Tego rodzaju wypływy nazywane są źródłami gazującymi (pieniawami). Ze źródeł tych wypływa mieszanina wody i gazu. Woda jest najczęściej wzbogacona dwutlenkiem węgla, rzadziej metanem, czy innymi węglowodorami. Źródła te biją w sposób pulsujący. Woda wyprowadzana jest na zewnątrz powierzchni terenu wskutek różnic ciężaru wody zawierającej gaz, oraz wody nie zagazowanej. Ciśnienie słupa wody zagazowanej jest mniejsze i dlatego wypierana jest ona do góry przez wodę, która nie zawiera gazu. Przykładem źródła gazującego jest wspomniana Pieniawa Chopina w Dusznikach Zdroju.