آب‌ها در زیر زمین ذخیره می‌شوند یا از طریق مواد واقع در زیر سطح زمین حرکت می‌کنند. آب شکستگی‌های سنگ و فضاهای متخلخل در خاک را اشغال می‌کند. فضای بین سطح زمین و جایی که همه منافذ اشباع شده‌اند، به عنوان ناحیه زیرزمینی آب شناخته می‌شود. منطقه یا ناحیه اشباع شده را آبخوان می‌نامند. برخی از آب های زیرزمینی در طی یک دوره فعالیت‌های زمین شناسی در زیر زمین محبوس شده‌اند. این آب‌ها همچنین در اعماق سفره‌های زیرزمینی قرار دارند و منابع کلیدی آب زیرزمینی هستند، به ویژه در مناطق کم آب مانند مناطق خشک و نیمه خشک. آب به دام افتاده در طول زمان زمین شناسی به عنوان آب فسیلی شناخته می‌شود.
آب فسیلی چیست؟
آب فسیلی، به عنوان آب‌های دیرینه شناخته می‌شود، یک مخزن آب زیرزمینی است که از نظر زمین شناسی در مکانی دست نخورده قرار دارد. یعنی منبع آب را نمی‌توان دوباره پر کرد و ممکن است هزاران سال در سفره آب حبس شده باشد. قدمت آب است که نام آن را به «آب فسیلی» تبدیل کرده است. آب فسیلی را می‌توان به عنوان آبی که هزاران سال پیش تحت شرایط زمین شناسی متفاوت از زمان حال نفوذ کرده است، تعریف کرد. آب فسیلی در سفره‌های فسیلی ذخیره می‌شود که از نظر زمین شناسی در مرزهای بالا و پایین توسط سنگ‌های نفوذ ناپذیر محصور شده‌اند و در نتیجه آب تحت فشار ذخیره می‌شود. تا اینکه کشاورزان آن را کشف کردند و در نیمه دوم قرن بیستم، شروع به حفاری چاه‌ها در سفره‌های فسیلی و پمپاژ شدید کردند و مکان‌های خشک آفتابی را به هکتارها و جریب‌ها زمین کشاورزی سبز تبدیل کردند.
عرضه محصولات کشاورزی رونق گرفت. غذا ارزان‌تر و فراوان‌تر شد. مشکل اینجاست که آب فسیلی یک منبع محدود است و مطالعات جدید نشان می‌دهد که بسیاری از سفره‌های فسیلی ممکن است در این قرن تخلیه شوند، به طوری که دیگر نمی‌توانیم به آن‌ها تکیه کنیم. این موضوع می‌تواند به این معنی باشد که محصولاتی که به آن‌ها وابسته هستند می‌توانند دوباره کمتر و گران‌تر شوند.
در تمام این مدت، جمعیت به احتمال زیاد افزایش خواهد یافت. آب و هوا احتمالا گرم خواهد شد. تقاضای ما برای آب همچنان رو به افزایش است.
این بدان معناست که ما باید با کمبود آب فسیلی مطابق با کشف آن سازگار شویم. این بار با محصولات زراعی و روش‌های کشاورزی کارآمدتر را روی کار بیاوریم.
زمین شناسی آب‌های فسیلی
سفره‌های فسیلی حاوی آب‌های فسیلی از سنگ‌های نیمه متخلخل تشکیل شده‌اند که منافذ آن با آب پر شده است. یک لایه زمین شناسی غیرقابل نفوذ آبخوان را محصور می‌کند و آب را در داخل جدا می‌کند تا دوباره پر شود. گاهی اوقات، آب برای هزاران سال محبوس می‌شود. این آب در بیابان‌هایی یافت می‌شود که در زمان زمین شناسی اخیر آب و هوا نسبتا مرطوب‌تر بوده‌اند. اعتقاد بر این است که بیشتر آب‌های فسیلی ۱۰۰۰۰ تا ۴۰۰۰۰ سال پیش یا در دوره هولوسن و پلیستوسن با برخی از آب‌های مرتبط با ذوب یخچال در آخرین حداکثر یخبندان نفوذ کرده‌اند.
موارد استفاده و تجدیدپذیری
سفره‌های فسیلی حاوی مقادیر زیادی آب فسیلی از اهمیت اجتماعی و اقتصادی برخوردار هستند. آب استخراج شده از سفره‌های زیرزمینی بزرگ می‌تواند برای مصارف مختلفی از جمله مصارف، کشاورزی و همچنین صنعتی استفاده شود. سفره‌های فسیلی مهم‌ترین منبع آب برای مردم ساکن در مناطق خشک و نیمه خشک است. با این حال، در این مناطق که بارندگی کم است، سفره‌های زیرزمینی تغذیه کمی دریافت می‌کنند یا اصلاً تغذیه نمی‌شوند و آب فسیلی را به یک منبع تجدید ناپذیر تبدیل می‌کند. به عنوان مثال، لیبی برای چندین دهه به آب فسیلی متکی بوده که اکنون در حال کاهش است.
آب های فسیلی قابل توجه
- دریاچه وستوک
دریاچه وستوک بزرگترین دریاچه زیر یخبندان در قطب جنوب است که تقریباً ۴۰۰۰ متر زیر سطح ورقه یخ قطب جنوب شرقی قرار دارد. تصور می‌شود که آب به مدت تقریباً ۱۵ تا ۲۵ میلیون سال جدا شده است و به این فرضیه منجر می‌شود که این دریاچه می‌تواند یک ذخیره‌گاه فسیلی باشد که شامل شکل‌های حیات غیرعادی است که در هزاره‌ها دیده نشده‌اند. تصور می‌شود که قدیمی‌ترین آب دریاچه در جهان با زمان ماندگاری آب ۱۳۳۰۰ سال است.
- آبخوان اوگالالا
آبخوان اوگالالا در زیر ۲۷۹۶۱۷ مایل مربع در ۸ ایالت آمریکا قرار دارد و یکی از بزرگترین ذخایر آب شیرین در جهان است. تخمین زده می‌شود که آب زیرزمینی در طول زمان مرطوب که پس از آخرین حداکثر یخبندان رخ می‌دهد، نهشته شده است. آبخوان منبع اصلی آب برای کسانی است که بالای آن زندگی می‌کنند.
- سیستم آبخوان ماسه سنگی نوبی
سیستم آبخوان ماسه سنگی نوبی در زیر کشورهای لیبی، چاد، سودان و مصر واقع شده‌است و مساحتی حدود ۱.۲ میلیون مایل مربع را پوشش می‌دهد. تخمین زده می‌شود که آب‌های موجود در این سفره ۴۰۰۰ تا ۲۰۰۰۰ سال پیش نهشته شده باشند. آب فسیلی برای مردم ساکن در چهار کشور با افزایش تقاضا در زمان مدرن اهمیت زیادی دارد.
- منبع آب زیر زمینی سیستان و بلوچستان در ایران
منبع آب ژرف موجود در سیستان از محل واقع در رشته کوه هندوکش سرچشمه می‌گیرد در حقیقت در ارتفاعات هندوکش آب به شکل برف یا باران تزریق می‌شود و از شکست‌هایی که در زمین وجود دارد وارد اعماق و لایه‌های زمین می‌شود و طی مسیر به منطقۀ سیستان می‌رسد و از سیستان هم عبور می‌کند و در نهایت یک جایی در سطح زمین شارژ می‌شود که به نظر در سطح دریای عمان بصورت چشمه‌های آب شیرین بیرون می‌زند. یک سری منابع آب فسیلی هم وجود دارد که از گذشته وجود داشته و محبوس شده و جریان هم ندارد. بنابراین وقتی شما اعماق را بررسی می‌کنید، باید بتوانید تشخیص دهید آب فسیلی هست یا جریانات عمیق زیرسطحی است که تحت عنوان ابر حوضه جریان پیدا می‌کند. پس جفت این آب‌ها وجود دارد و ما باید با توجه به آزمایشات آب‌شناسی بین این دو تمایز قائل شویم.
دانشمندان هشدار می‌دهند که قدیمی‌ترین و عمیق‌ترین آب‌های جهان از آلودگی مصون نیستند. فرض بر این بود که ذخایر "فسیلی" یافت شده در صدها متر زیر زمین تا حد زیادی توسط منابع آبی مدرن دست نخورده خواهد بود. اما نمونه برداری از حدود ۱۰۰۰۰ حلقه چاه نشان می‌دهد که چنین نیست. مطالعات جدید نشان می‌دهد که حدود نیمی از آب‌های زیرزمینی عمیق با باران و برفی که در ۶۰ سال گذشته باریده‌اند ارتباط داشته است و این بدان معناست که اگر شیوه‌های مدیریت زباله و زمین معیوب باشد، این سفره‌های باستانی نیز در معرض خطر آلودگی قرار دارند. این یک موضوع مهم است زیرا آب‌های فسیلی منبع مهمی هستند که منابع شرب و آبیاری را برای میلیاردها نفر در سراسر جهان فراهم می‌کند.
دانشمندان یافته‌های خود را در وین در مجمع عمومی اتحادیه علوم زمین اروپا ارائه کردند. اگر آب‌های زیرزمینی کم‌عمق‌تر و جوان‌تر تخلیه شوند، به طور فزاینده‌ای به آب‌های زیرزمینی عمیق‌تر و قدیمی‌تر وابسته خواهیم شد. این تیم آب‌های عمیق را برای حضور دو عنصر رادیواکتیو آزمایش کردند. اولین مورد کربن ۱۴ بود که به طور طبیعی در محیط وجود دارد و توسط باران و برف از هوا خارج می‌شود. این بارش در نهایت به منافذ عمیق خاک و شکستگی سنگ نفوذ می‌کند.
از آن‌جایی که کربن ۱۴ نسبتاً آهسته تجزیه می‌شود، تعداد بسیار کم در آب نشان دهنده قدمت زیاد است. دانشمندان در این زمینه از واژه فسیل به معنای آبی استفاده می‌کنند که آخرین بار بیش از ۱۰۰۰۰ سال پیش جو را لمس کرده است.
دومین رادیوایزوتوپی که بررسی شد تریتیوم بود، شکل سنگینی از هیدروژن که در مقابل، بسیار سریع تجزیه می‌شود. در دهه ۱۹۵۰/۱۹۶۰ با آزمایش بمب A در جو قرار گرفت، بنابراین وجود آن نشانه جوانی آب است.
جیم کرشنر یکی از اعضای تیم از موسسه فناوری فدرال سوئیس در زوریخ توضیح داد: آن‌چه از این دو ایزوتوپ رادیویی آموخته‌ایم این است که:
- یکی این که بیش از نیمی از آب‌های زیرزمینی زیر پای ما فسیلی است. دومین یافته مهم این است که از این آب‌های زیرزمینی فسیلی، آبی که از آن چاه‌ها خارج می‌شود نیز حداقل در نیمی از موارد دارای جزئی از آب‌های زیرزمینی مدرن است. این بدان معناست که آبی که ما از این چاه‌های عمیق پمپاژ می‌کنیم، از سفره‌های زیرزمینی باستانی هستند، همچنین می‌تواند به طور بالقوه حاوی آلاینده‌های مدرن باشد، یا به دلیل اختلاط در خود چاه هنگام بالا آمدن آب، یا به دلیل اختلاط در داخل آبخوان.
دانشمندان می‌گویند که موضوع آلودگی نیز اکنون باید در کنار نگرانی اغلب مورد بحث در مورد استفاده پایدار از آب‌های زیرزمینی در نظر گرفته شود.
آب باستانی که عمیقاً مدفون شده است به دلیل زمان صرف شده برای تشکیل آن است، و هیدرولوژیست‌ها مدت‌ها هشدار داده‌اند که باید واقعاً به عنوان نوعی "کارت اعتباری" در نظر گرفته شوند که اساساً فقط در دوره‌های تنش شدید آب از آن استفاده شود. مانند خشکسالی شدید.
منابع:
https://www.worldatlas.com/articles/what-is-fossil-water.html
https://www.earthdate.org/fossil-water
https://www.bbc.com/news/science-environment-39715738