Источники, ключи или родники — представляют собой воды, непосредственно выходящие из недр земли на дневную поверхность; от них отличают колодцы, искусственные сооружения, при помощи которых или находят почвенную воду, или перенимают подземное движение ключевых вод. Подземное движение ключевых вод может выражаться крайне разнообразно: то это настоящая подземная река, текущая по поверхности водоупорного слоя, то это едва движущийся ручеек, то струя воды, выбивающаяся из недр земли фонтаном (грифон), то это отдельные капли воды, постепенно накопляющиеся в бассейне ключа. Ключи могут выходить не только на поверхности земли, но и на дне озер, морей и океанов. Случаи последнего рода выходов ключей давно известны. Относительно озер можно заметить, что скопление некоторых минеральных осадков (озерных железных руд) на дне Ладожского оз. и Финского зал. заставляет допустить выход на дне этих бассейнов-ключей, минерализованных известными веществами. В Средиземном море замечателен ключ Анаволо, в зал. Аргос, где со дна моря бьет столб пресной воды до 15 м в диаметре. Такие же ключи известны в Тарентском зал., в Сан-Ремо, между Монако и Ментоною. В Индийском океане есть богатый пресной водой ключ, бьющий среди моря в расстоянии 200 км от г. Читтагонга и в 150 км от ближайшего берега. Конечно, такие случаи выхода пресной воды в виде ключей со дна морей и океанов — явление более редкое чем на суше, так как нужна значительная сила выбивающейся пресной воды, чтобы ей обнаружиться на поверхности моря; в большинстве случаев такие струи смешиваются с морской водой и пропадают для наблюдений бесследно. Но и некоторые осадки океана (нахождение марганцовых руд) также способны наводить на мысль, что и на дне океанов могут также обнажаться И. Так как подземное движение воды находится в зависимости от встречи на глубинах водоупорных слоев и от наклона и изогнутия этих последних, а равно и от присутствия в горных породах трещин, изменяющих направление движения воды, то первоначально для знакомства с ключами надо разобрать вопрос об их происхождении. Уже по самой форме выхода ключа на дневную поверхность можно отличить: будет ли он нисходящий или восходящий. В первом случае — направление движения воды идет книзу, во втором — струя бьет кверху, фонтаном. Правда, иногда восходящий ключ, встречая препятствие к своему непосредственному выходу на дневную поверхность, напр. в вышележащих водоупорных слоях, может направиться по склону водоносных слоев и обнажиться где-нибудь ниже в форме нисходящего ключа. В таких случаях их можно смешать друг с другом, если непосредственное место выхода чем-нибудь замаскировано. Ввиду вышеуказанных Здесь мнений, при знакомстве с И. можно вводить, как классифицирующее начало, самый способ их происхождения. В этом последнем отношении все известные И. могут быть разбиты на несколько категорий: 1) И., питающиеся водой рек. Такой случай наблюдается тогда, когда река протекает среди долины, образованной рыхлым, легко для воды проницаемым материалом. Понятно, что вода реки будет проникать в эту рыхлую породу и если будет заложен, где-нибудь в известном расстоянии от реки, колодезь, то он на известной глубине найдет речную воду. Чтобы иметь полную уверенность, что найденная вода, действительно, вода реки, надо произвести ряд наблюдений над изменением уровня воды в колодце и в соседней реке; если эти изменения одинаковы, то можно прийти к заключению, что колодцем найдена вода реки. Лучше всего для таких наблюдений выбирать моменты, когда повышение уровня воды в реке было вызвано выпадением дождя где-нибудь в верховье реки. и если в это время наблюдалось повышение уровня воды в колодце, то можно получить. твердую уверенность, что найденная колодцем вода — речная. 2) И., происходящие от сокрытия рек с поверхности земли. Для их образования можно представить, теоретически, двоякую возможность. Ручей или река могут встретить на пути своего течения или трещину, или рыхлые горные породы, куда они и скроют свои воды, которые могут где-нибудь далее, в местах более низменных, снова обнажаться на поверхность земли в форме И. Первый из этих случаев имеет место там, где на поверхности земли развиты горные породы, разбитые трещинами. Если такие породы легко в воде растворимы, или, если они легко размываемы, то вода приготовляет себе подземное ложе и где-нибудь, в местах более низменных, обнажится в виде И. Такие случаи представляет значительная поверхность побережья Эстляндии, о-в Эзель и др. местности. Для примера можно указать на ручей Эррас, приток р. Изенгоф, который первоначально является ручьем, обильным водою, но, по мере приближения к мызе Эррас, он постепенно беднеет ей и, наконец, приходится видеть свободное от воды ложе ручья, наполняемое только в половодье. На дне этого свободного ложа сохранились в известняке отверстия, при помощи которых можно убедиться, что под землей идет движение воды, которая снова обнажается на дневную поверхность к берегу р. Изенгоф — могучим источником. Такой же пример представляет ручей Охтиас на о-ве Эзеле, первоначально являющийся довольно многоводным ручьем, который, не доходя 3 км до берега моря, скрывается в трещину и уже на самом берегу моря обнажается многоводным И. Каринтия представляет в этом отношении крайне интересную страну, где, благодаря многочисленным трещинам и нахождению в горных породах обширных полостей, колебание уровня поверхностных вод является удивительно разнообразным. Для примера можно указать на Циркницкое озеро, которое имеет до 8 км длины и около 4 км ширины; оно часто совершенно иссякает, т. е. вся вода его уходит в отверстия, находящиеся на его дне. Но стоит только выпасть в соседних горах дождю, чтобы вода снова выступила из отверстий и наполнила собою озеро. Здесь, очевидно, ложе озера связано отверстиями с обширными подземными резервуарами, в случае переполнения которых вода снова выступает на поверхность земли. Такое же сокрытие ручьев и рек может быть вызвано встречей ими значительных скоплений рыхлых, легко водопроницаемых, горных пород, среди которых весь запас воды может просачиваться и таким путем скроется с поверхности земли. Как пример последнего рода образования ключей можно указать на некоторые ключи Алтая. Здесь нередко на берегу соленого озера можно найти выбивающийся или в берегу, или иногда у берега, но со дна соленого озера, обильный водою пресный ключ. Легко заметить, что с той стороны, где обнажаются И., к озеру открывается из гор долина, к устью которой приходится подниматься по широкой клинообразной насыпи и только поднявшись на нее можно видеть ряд отдельных струй, направляющихся к озеру и теряющихся в рыхлом материале, очевидно нанесенном самою рекой и завалившей им свое устье. Далее вверх по долине уже виден настоящий и часто многоводный поток. 3) И., питающиеся водой глетчеров. Глетчер, опускаясь ниже снеговой линии, подвергается влиянию более высокой температуры, и его фирн или лед, постепенно стаивая, дает начало многочисленным И. Такие Л. иногда выбегают из-под глетчера в форме настоящих рек; как пример этого можно указать на pp. Рону, Рейн, некоторые реки, сбегающие с Эльбруса, как Малка, Кубань, Рион, Баксан и друг. 4) Горные И. служили долгое время предметом споров. Некоторые ученые ставили их в исключительную зависимость от сил вулканических, другие — от особых громадных полостей, находящихся внутри земли, откуда, под влиянием давления, вода из них доставляется на поверхность земли. Первое из этих мнений держалось долгое время в науке, благодаря авторитету Гумбольдта, который наблюдал на вершине Тенерифского пика И., происходившие от водяных паров, вырывающихся из двух отверстий пика; благодаря довольно низкой температуре воздуха на вершине горы, эти пары обращаются в воду и питают И. Исследования Араго в Альпах вполне ясно доказали, что здесь нет ни одного И. на самых вершинах, а всегда есть выше их или запас снега, или вообще значительные поверхности, собирающие атмосферные воды в достаточном количестве для питания И. Зависимость И. от вышележащих озер представляет Даубенское озеро в Швейцарии, лежащее на высоте около 2150 м и питающее множество И., выходящих в нижележащих долинах. Если представить, что массив горных пород, на котором лежит озеро, разбит трещинами, доходящими до нижележащих долин и захватывающих дно или берега озера, то по этим трещинам вода может просачиваться вниз и питать И. Может быть и другой случай: когда этот массив образован породами слоистыми, среди которых есть и породы, для воды проницаемые. Когда такой водопроницаемый пласт лежит наклонно и соприкасается со дном или с берегами озера, то и здесь является полная возможность просачиваться воде и питать нижележащие ключи. Точно так же легко объяснить и периодичность в деятельности горных ключей, питающихся вышележащими озерами. Трещины или водопроницаемый пласт могут соприкасаться с водою озера где-нибудь близ его уровня и в случае понижения последнего, напр. от засухи, питание нижележащих ключей временно прекращается. В случае выпадения дождя или снега на горах снова поднимается уровень воды в озере и открывается возможность питания нижележащих ключей. Иногда можно наблюдать выходы И. на горах из под снеговых покровов — как прямой результат таяния запасов снега. Но особенно интересны случаи, когда на горах нет запасов снега, но где выбегающие у подножия этих гор И. обязаны своим питанием во всяком случай снеговым скоплениям. Такой случай представляют И. южного берега Крыма. Цепь Крымских или Таврических гор вся слагается слоистыми породами, имеющими наклонное положение, падающими с Ю на С. Такое положение слоев заставляет и подземные воды стекать в том же направлении. Тем не менее на южн. берегу Крыма вплоть от подножия цепи гор, поднимающейся до 1400 м, до берега моря, можно наблюдать многочисленные И. Некоторые из них выбегают прямо из отвесного обрыва, которым цепь гор открывается в сторону Черного моря. Такие И. иногда являются в форме водопада, как И. Учан-су, близ Ялты, питающий реку того же имени. Температура различных И. различна и колеблется в пределах 5° — 14° С. При этом было замечено, что чем ближе И. обнажается к цепи гор, тем он холоднее. Точно так же были произведены наблюдения над количеством воды, доставляемой различными И. в различное время года. Обнаружилось, что чем выше температура воздуха, тем количество воды, даваемой ключом, больше, и наоборот, чем температура ниже — тем воды меньше. Оба эти наблюдения ясно показывают, что питание И. южн. берега Крыма обязано запасам вышележащих снегов. Однако вышеуказанная высота цепи Таврических гор далеко не достигает снеговой линии и, действительно, если подняться на их платообразную вершину, называемую Яйлой, то никаких запасов снега здесь не наблюдается. Только при внимательном знакомстве с Яйлой можно заметить в некоторых ее местах провальные ямы, то занятые небольшими озерами, то набитые снегом. Нередко глубина таких ям достигает до 40 м. В течение зимы снег ветрами набивается в эти ямы, а весною, летом и осенью он постепенно тает и, конечно, таяние его сильнее в теплое время, поэтому и И. дают больше воды; потому же и постоянная температура воды И. ниже по мере приближения их мест выходов к запасам тающего снега. Этот вывод находит себе подтверждение еще и в другом обстоятельстве. Большинство вод И. южн. берега Крыма — жесткие, т. е. известковые, даже несмотря на то, что обнажаются иногда из глинистых сланцев. Такое содержание в них извести находит себе объяснение в том, что снеговые резервуары лежат в известняках, из которых вода и заимствует известь. 5) Восходящие, или бьющие, ключи требуют для своего образования вполне определенных условий: необходимо для них котловидное изогнутие горных пород и перемежаемость водоупорных слоев с водопроницаемыми. В обнаженные крылья водоносных слоев будет проникать атмосферная вода и скопляться на дне котловины под давлением. Если в верхних водоупорных слоях образуются трещины, то из них вода будет бить фонтаном. На основании изучения восходящих И. устраивают артезианские колодцы (см. соотв. статью).
Источники минеральные. В природе нет вод, которые не содержали бы в растворе некоторое количество или разнообразных газов, или различных минеральных веществ, или органических соединений. В воде дождевой иногда находят до 0,11 г на литр воды веществ минеральных. Такое нахождение делается вполне понятным, если вспомнить, что в воздухе носится немало минеральных веществ, легко в воде растворимых. Многочисленные химические анализы вод различных ключей показывают, что, по-видимому, даже в чистейших ключевых водах все-таки есть небольшое количество минеральных веществ. Для примера можно указать на ключи Барежа, где на литр воды найдено 0,11 г минеральных веществ, или на воды Пломбиера, где найдено их 0,3 г. Конечно, количество это значительно варьирует в различных водах: есть ключевые воды, содержащие в растворе некоторые минеральные вещества в количестве близком к насыщению. Определение количества минеральных веществ, растворенных в воде, представляет весьма большой интерес в научном отношении, так как указывает, какие вещества могут быть растворены водой и перенесены из одних мест в другие. Особенное значение такие определения получили при применении спектрального анализа к осадкам, выпадающим из ключевых вод, в месте их выхода на поверхность земли; такой анализ дал возможность обнаружить в растворах различных ключей весьма малые количества минеральных веществ. Этим приемом было обнаружено, что большинство известных минеральных веществ находятся в растворе ключевых вод; в воде Люеша, Готля и Гисгюбеля даже было обнаружено золото. Большему растворению содействует более высокая температура, а известно, что в природе встречаются теплые ключи, воды которых таким путем могут еще более обогатиться минеральными веществами. Колебания температуры воды различных ключей чрезвычайно значительны: есть ключевые воды, температура которых близка к точке таяния снега, есть воды — с температурой, превосходящей точку кипения воды и даже — в перегретом состоянии — как вода Гейзеров. По температуре воды все ключи подразделяются: на холодные и теплые или термы. Среди холодных отличают: нормальные ключи и гипотермы; у первых температура соответствует средней годовой температуре данного места, у вторых — она ниже. Среди теплых ключей точно так же отличают местные теплые ключи или термы и абсолютные термы; к первым относят такие ключи, температура воды которых немного выше средней годовой температуры местности, у вторых — не менее 30° С. Нахождение абсолютных терм в областях вулканических дает объяснение и их высокой температуры. В Италии, вблизи вулканов, часто вырываются струи водяного пара, называемые стаффами. Если с такими струями водяного пара произойдет встреча обыкновенного ключа, то он может быть нагрет в весьма различной степени. Объяснить происхождение более высокой температуры местных терм можно различными химическими реакциями, происходящими внутри земли и вызываемыми ими повышением температуры. Для примера можно указать на относительную легкость разложения серного колчедана, при котором обнаруживается на столько значительное выделение тепла, что его может быть вполне достаточно для поднятия температуры воды ключа. Кроме высокой температуры на усиление растворения должно оказывать сильное влияние еще и давление. Воды ключей, двигаясь на глубинах, где давление значительно больше, должны растворять в большем количестве как различные минеральные вещества, так и газы. Что, действительно, этим путем идет усиление растворения, доказывается выпадением осадков из вод ключей в местах их выходов на дневную поверхность, где ключ обнажается при давлении одной атмосферы. Это же подтверждается и ключами, содержащими в растворе газы, иногда даже в количестве превосходящем по объему количество воды (напр. в углекислых источниках). Воды, насыщенные под давлением, являются еще более сильным растворителем. В воде, содержащей углекислоту, чрезвычайно легко растворяется средняя соль извести. Принимая во внимание, что в ближайших окрестностях как ныне действующих, так и потухших вулканов некоторых местностей, наблюдается иногда довольно обильное выделение различных кислот, напр., углекислоты, соляной и т. п., нетрудно себе представить, что если с такими выделениями произойдет встреча струй ключевой воды, то она может растворить более или менее значительное количество выделяющегося: газа (при допущении вышеуказанного давления надо за такими водами признать крайне сильных растворителей). Во всяком случай, наиболее крепкие минеральные ключи должны встречаться чаще по соседству с ныне действующими или потухшими вулканами, причем нередко значительно минерализованный и теплый ключ служит последним указателем некогда бывшей в данной местности вулканической деятельности. Действительно, наиболее сильные и теплые ключи приурочены к соседству пород типичных вулканических. Классификация минеральных ключей представляет большое затруднение, так как трудно себе представить нахождение в природе вод, содержащих в растворе только какое-нибудь одно химическое соединение. С другой стороны, такое же затруднение при классификации представляет и неустановленность у самих химиков и группировка составных частей, растворенных в воде ключей, и значительную при этом долю произвола. Тем не менее на практике для удобства обозрения минеральных ключей, принято их группировать известным способом, о чем будет. сказано далее. Подробное рассмотрение всех минеральных ключей вывело бы нас из пределов этой статьи, а потому остановимся только на некоторых, наиболее часто встречающихся.
Известковые ключи, или ключи жесткой воды. Под этим именем понимают такие ключевые воды, в растворе которых находится кислая углекислая известь. Название жестких вод они получили от того, что в них с большим трудом распускается мыло. Углекислая известь в воде растворяется крайне мало, а потому нужны некоторые благоприятные условия для ее растворения. Такое условие представляет присутствие в растворе в воде свободной углекислоты: в ее присутствии средняя соль переходит в кислую и в таком состоянии делается в воде растворимой. Природа двояким путем содействует заимствованию водами углекислоты. В атмосфере всегда есть свободная углекислота, а потому дождь, выпадая из атмосферы, будет растворять ее; это подтверждается анализами воздуха до и после дождя: в последнем случае находят углекислоты всегда меньше. Другой запас углекислоты дождевые воды находят в растительном слое, который есть не что иное, как продукт выветривания горных пород, в который введены органические вещества — продукт разложения корней растений. Химические анализы воздуха почв всегда обнаруживали присутствие в них свободной углекислоты, а потому воды, прошедшие через воздух и почву, непременно должны содержать более или менее значительное количество углекислоты. Такая вода, встречая известняки, состоящие, как известно, из средней соли углекислой извести, будет переводить ее в кислую соль и растворять. Таким способом обыкновенно происходят в природе холодные известковые ключи. Их деятельность в жесте выхода на дневную поверхность обнаруживается образованием своеобразного осадка, называемого известковым туфом и состоящего из пористой массы, в которой поры расположены крайне неправильно; масса эта состоит из средней углеизвестковой соли. Выпадение этого осадка обусловлено выделением из жестких вод полусвязанной углекислоты и переводом кислой соли в среднюю. Залежи известкового туфа представляют явление часто встречающееся, потому что известняки являются весьма распространенной породой. Известковый туф идет на обжигание и изготовление едкой извести, а равно и непосредственно его употребляют глыбами на украшения лестниц, аквариумов и т. п. Несколько иной характер принимает осадок из жестких вод, если он отлагается где-нибудь в полостях земли или в пещерах. Процесс отложения осадка и здесь тот же, что и в вышеприведенном случае, но характер его несколько другой: в этом последнем случае он является кристаллическим, плотным и твердым. Если жесткие воды просачиваются на потолке пещеры, то образуются натёчные массы, спускающиеся с потолка пещеры вниз — таким массам в геологической литературе дают название сталактитов, a тем, которые отлагаются на дне пещеры, в силу выпадения жестких вод с потолка вниз, — сталагмитов. В русской литературе их иногда называют, капельниками. При разрастании сталактитов и сталагмитов они могут сливаться между собою и таким образом внутри пещеры могут появиться как бы искусственные колонны. Такой осадок, в силу своей плотности, представляет прекрасный материал для сохранения всех предметов, могущих в него попасть. Он облекает эти предметы сплошным и непрерывным покровом, защищающим их от разрушительного влияния атмосферы. Благодаря в особенности сталагмитовому слою явилась возможность сохраниться до нашего времени костям различных животных, в виде костяной брекчии, изделиям человека, некогда, во времена доисторической древности, обитавшего в этих пещерах. Принимая во внимание, что как заселение пещеры, так и отложение сталагмитового слоя шло постепенно, надо ожидать, что в последовательном наслоении пещер должна открыться крайне интересная картина прошлого. Действительно, раскопки пещер доставили в высшей степени важный материал, как для изучения доисторического человека, так и древней фауны. Если холодный источник жестких вод, при своем выходе на поверхность земли, должен будет ниспадать в форме водопада, то из воды будет выпадать средняя углеизвестковая соль и выстилать собою ложе водопада. Подобное образование напоминает как бы застывший водопад, или даже целый ряд их. Потанин, в своем путешествии в Китай, описывает весьма интересный ряд таких водопадов, где можно было насчитать до 15 отдельных террас, с которых стекают воды каскадами, образуя на пути своего течения ряд бассейнов, составленных углекислою известью. Еще энергичнее отлагают среднюю углеизвестковую соль горячие ключи. Такие ключи, как упомянуто раньше, приурочены к странам вулканическим. Как пример, можно указать на Италию, в которой много мест выходов таких ключей: в этом отношении особенно энергичное отложение углекислой извести наблюдается близ Сан-Филиппо, в Тоскане; здесь ключ отлагает в четыре месяца слой осадка в один фут толщиной. В Кампанье, между Римом и Тиволи, находится оз. Сольфатаро, из которого идет выделение углекислоты с такою энергией, что вода озера кажется кипящей, хотя температура воды его далеко не достигает точки кипения. Параллельно этому выделению углекислоты идет и выпадение из воды средней соли углекислой извести; достаточно на короткое время воткнуть под уровень воды палку, чтобы она в короткое время покрылась толстым слоем осадка, отлагающийся при таких условиях осадок значительно плотнее туфа, хотя и содержит поры, но эти последние располагаются параллельными друг другу рядами. Этому осадку в Италии дали название травертина. Он служит хорошим строительным камнем и там, где его много — в нем закладывают ломки и ведут его выработку. Из такого камня возведены многие постройки Рима и, между прочим, собор св. Петра. Обилие ломок травертина в окрестностях Рима свидетельствует, что в котловине, в которой ныне стоит Рим и где протекает р. Тибр, некогда была энергичная деятельность теплых известковых ключей. Еще оригинальнее идет отложение того же состава осадка из горячих известковых ключей, если они являются в форме восходящих или бьющих ключей, т. е. в виде фонтана. При этих условиях, под влиянием вертикально бьющей струи воды, мелкие посторонние предметы могут механически увлекаться водой и плавать в ней. Углекислота выделяется энергичнее с поверхности твердых тел. В короткое время на плавающей частичке начнет вокруг ее отлагаться углекислая известь и в короткое время образуется плавающий в воде шарик, состоящий из концентрически-скорлуповатых отложений углекислой извести и поддерживаемый в воде вертикально бьющей снизу струей воды. Конечно, такой шарик будет плавать до тех пор, пока вес его не увеличится и он не упадет на дно ключа. Этим путем идет скопление так называемого горохового камня. В Карлсбадском ключе сев. Богемии скопление горохового камня занимает весьма значительную площадь.
Железные, или железистые, ключи содержат в растворе своих вод закись железа, а потому для образования их необходимо присутствие в породах или готовой закиси железа или условий, при которых и окись железа может переходить в закись. В некоторых породах действительно есть готовая закись железа, напр. в породах, содержащих магнитный железняк, а потому, если к такой породе будет притекать вода, содержащая в, растворе свободную углекислоту, то из магнитного железняка может быть легко заимствована закись железа. Таким путем происходят углекислые железные воды. В горных породах довольно часто встречается серный колчедан, или пирит, представляющий соединение одного пая железа с двумя паями серы; этот последний минерал, подвергаясь окислению, дает сернокислую закись железа, довольно легко в воде растворимую. Таким путем образуются сернокислые железные ключи, и как пример таких можно указать на Кончеозерские минеральные воды Олонецкой губ. Наконец, могут быть случаи, когда нет в породе готовой закиси железа, а есть окись: оказывается, что и здесь природа способна практиковать известный способ, при котором окись железа перейдет в закись. Такой способ был наблюдаем на красноцветных песчаниках, верхняя поверхность которых поросла корнями растений; при этом оказалось, что там, где корни соприкасались с песчаником, он обесцветился, т. е. под влиянием разложения корней без доступа воздуха и на счет образовавшихся углеводов произошло восстановление окиси железа в закись. Во всяком случае, содержание углекислой закиси железа в железных ключах весьма небольшое: оно колеблется в пределах от 0,196 до 0,016 грамма на литр воды, а в смешанных водах, как в железно-щелочных водах Железноводска — всего 0,0097 г. Железные ключи легко узнать по появлению на поверхности их вод, в месте выхода, охряно-бурой пленки, состоящей из водной окиси железа, являющейся как результат окисления закиси железа кислородом воздуха в окись. Этим путем идет в природе скопление разнообразных. железных руд, называемых бурыми железняками, разновидностями которого являются: дерновые, болотные и озерные руды. Конечно, и в предшествующие геологические времена природа практиковала тем же способом скопление бурых железняков в древних отложениях.
Сернистые ключи содержат в растворе сероводород, узнающийся по неприятному запаху; в своем распределении на поверхности земли сернистые ключи приурочены к местностям, где развиты гипсы или ангидриды, т. е. водная или безводная сернокислая соль извести. Такое тесное соседство сернистых ключей с вышеуказанными породами невольно наводит на мысль, что в природе есть какие-то процессы, при помощи которых идет восстановление серносоли в сернистое соединение. Объяснить этот процесс помог случай, бывший в одной из лабораторий. В банку, наполненную раствором железного купороса. или сернокислой закиси железа, случайно попала мышь; через довольно продолжительное время труп мыши покрылся кристалликами с металлическим, латунно-желтым блеском серного колчедана. Последний минерал мог произойти в растворе только путем восстановления, т. е. отнятием от серносоли кислорода, а это могло произойти только от разложения трупа мыши в растворе и без доступа воздуха. При этом развиваются углеводы, которые и действуют восстановляющим способом на серносоль, отнимают от нее кислород и переводят в сернистое соединение. По всей вероятности, такой же процесс совершается и с гипсом или с ангидридом при содействии углеводов; при этом серносоль извести переводится в сернистый кальций, который, в присутствии воды, быстро разлагается и дает сероводород, Этим же способом можно объяснить, почему воды некоторых колодцев начинают иногда издавать запах тухлых яиц (сероводорода), тогда как раньше эти воды были без запаха Гипс представляет минерал весьма распространенный, а потому и нахождение его в растворе различных вод должно быть также обыкновенно. Представим, что есть в воде данного колодца гипс и что загнил сруб колодца: при гниении дерева без доступа воздуха и здесь развиваются углеводы, которые действуют восстановляющим способом на гипс, отнимают от него кислород и переводят в сернистое соединение. Так как этот процесс происходит в присутствии воды, то сейчас же совершается разложение и образуется сероводород. Стоит только переменить гнилые бревна сруба колодца и противный запах исчезнет. Такой процесс образования сернистых ключей находит себе подтверждение в нахождении в их водах в растворе некоторых сернистых соединений, а равно и нередкое соседство с ними нефтяных источников. Впрочем, содержание сероводорода в воде сернистых ключей не особенно значительно — оно колеблется в пределах от едва заметных следов, до 45 кб. см на литр (т. е. на 1000 кб. см) воды. В Европ. России сернистые ключи известны в Остзейском крае, в Литве, в Оренбургской губ. и на Кавказе.
Соленые ключи встречаются там, где есть в горных породах или залежи поваренной соли, или где последняя образует в них вкрапления. Поваренная или каменная соль принадлежит к веществам легко растворимым в воде, а потому, если вода будет протекать через такие породы, то она может в значительной степени насытиться солью; вот почему в природе находят столь разнообразные по содержанию соли ключи. Есть ключи, близкие к насыщению, есть — обнаруживающиеся только слабым соленым вкусом. К некоторым соляным ключам подмешивается еще хлористый кальций или хлористый магний, иногда в количествах настолько значительных, что таким путем образуются минеральные ключи совершенно нового состава; последний сорт ключей признается довольно важным в медицинском отношении и к этой категории принадлежат Друскеникские минеральные воды (см. соотв. статью). Наиболее чистые соленые ключи встречаются в Европ. России в губерниях Вологодской, Пермской, Харьковской и в Польше. В областях распространения соленых ключей в последнее время довольно часто применяют бурение, при помощи которого или обнаруживают на глубинах присутствие залежей каменной соли, или добывают более крепкие соляные рассолы. Таким путем была обнаружена знаменитая залежь Стасфурта, близ Магдебурга, или наше Брянцовское месторождение соли в Екатеринославской губ. Путем бурения, как указано выше, можно добыть более крепкие соляные растворы. Поднимающийся естественным путем с глубин ключ может встретить на своем пути пресную воду, которая и разбавит его в значительной степени. Закладывая буровую скважину и сопровождая ее трубой, можно таким путем перенимать более крепкие растворы на глубинах; труба скважины защищает поднимающуюся воду от смешения ее с пресной водой. Но применять бурение с целью усиления концентрации вод минеральных ключей нужно с большой осторожностью, надо предварительно хорошо изучить данный ключ, точно узнать те породы, через которые он пробивается на поверхность земли и, наконец, точно определить значение минерального ключа. При желании эксплуатировать ключ с целями коммерческими, напр. соленой ключ для выварки из него соли, можно рекомендовать бурением усилить его концентрацию. Многие минеральные ключи эксплуатируются с целями медицинскими, для которых часто не столько важна их значительная крепость, сколько их определенный состав. В этом последнем случае часто лучше совершенно отказаться от желания увеличить при помощи бурения концентрацию ключа, потому что иначе можно испортить минеральный его состав. В самом деле, в медицине, в особенности в бальнеологии, в составе минеральных вод играют значительную роль часто минимальные количества какого-либо вещества (как пример этого было указано выше незначительное содержание в железных водах закиси железа), а есть некоторые воды, как, напр., йодистые, которые иногда содержат только следы йода и несмотря на это не только считаются полезными, но и в действительности помогают больным. Всякий ключ, пробиваясь естественным путем на поверхность земли, должен пойти через самые разнообразные горные породы, и его раствор может вступить в обменное разложение с составными частями горных пород; таким способом ключ, первоначально весьма простого состава, может получить значительное разнообразие по минеральным составным частям. Закладывая буровую скважину и сопровождая ее трубой, можно получить более крепкие растворы, но уже не того состава, что раньше.
Углекислые И. Уже выше было указано, что в странах вулканических наблюдается выделение по трещинам углекислоты и других газов; если воды ключа встретят на своем пути такие газы, то они могут растворить их в более или менее значительном количестве, что, конечно, в значительной степени зависит от глубины, на которой произошла такая встреча. На больших глубинах, где велико и давление, воды ключа могут под большим парциальным давлением растворить очень много углекислоты. Для примера можно указать Мариенбадский углекислый И., где в литре воды растворено 1514 кб. см, или на Нарзан Кисловодска, где в том же количестве воды растворено 1062 кб. см газа. Такие источники легко узнаются на поверхности земли обильным выделением из воды газа, причем иногда вода кажется как бы кипящей.
Нефтяные И. Нефть представляет смесь жидких углеводов, среди которых преобладают предельные с удельным весом, меньшим воды, а потому нефть будет всплывать на ней в виде маслянистых пятен. Воды, выносящие нефть, и получили название нефтяных ключей. Такие И. известны в Италии, в Парме и Модене, весьма сильные по р. Иравади, в Бирманской империи, в окрестностях Баку и на Апшеронском п-ове, на дне и о-вах Каспийского моря. На одном о-ве Челекене, в Каспийском море, насчитывают до 3500 нефтяных ключей. Особенно замечателен знаменитый масляный район р. Аллеганы, в Сев. Америке. Обыкновенно места естественных выходов нефтяных ключей выбирают для заложения в этих пунктах буровых скважин, дабы достать на больших глубинах больший запас нефти. Бурение в нефтяных районах доставило весьма много интересных данных. Оно обнаружило нахождение в земле иногда значительных полостей, наполненных под давлением газообразными углеводами, которые, при достижении их буровою скважиной, иногда вырываются с такой силой, что выбрасывают буровой инструмент. Вообще надо заметить, что области выходов нефтяных источников и сами по себе обнаруживают газообразные углеводы. Так, в окрестностях г. Баку есть в двух местах обильные выходы таких газов; один из выходов находится на материке, где над местом выхода в прежнее время находилось капище огнепоклонников, а теперь завод Кокорева; если зажечь этот газ, защитив его от ветра, то он будет постоянно гореть. Другой выход таких же газов обнаруживается со дна моря, в довольно значительном расстоянии от берега и так же в тихую погоду можно заставить его гореть. То же бурение обнаружило, что нефтяные ключи в своем распространении подчинены известному закону. При бурении в долине р. Аллеганы было доказано, что нефтяные И. располагаются полосами параллельно цепи Аллеганских гор. То же самое, по-видимому, обнаруживается и у нас на Кавказе, как в Бакинском районе, так и по сев. склону, в окрестностях Грозного. Во всяком случае, при достижении буром нефтеносных слоев, вода совместно с нефтью появляется в форме часто грандиозного фонтана; при этом появлении обыкновенно наблюдается весьма сильное разбрызгивание его струи. Последнее явление долгое время не находило себе объяснения, но ныне, по-видимому, довольно удовлетворительно объяснено Шёгреном, по мнению которого эта пульверизация воды фонтана зависит от того, что на глубинах, под большим давлением, нефть конденсировала большое количество газообразных углеводов и при приходе такого материала на поверхность земли, под давлением одной атмосферы, газообразные продукты освобождаются с значительной энергией, вызывая этим разбрызгивание водяной струи. Действительно, при этом выделяется весьма много газообразных углеводов, что заставляет на нефтяных промыслах принимать, во время появления фонтана, ряд предосторожностей, на случай могущего произойти пожара. Совместно с водой и нефтью фонтан выбрасывает иногда очень большое количество песку и даже большие камни. Долгое время обращали мало внимания на характер воды, выносящей нефть. Благодаря трудам Потылицина было доказано, что эти воды довольно значительно минерализованы: в литре воды он нашел от 19,5 до 40,9 г веществ минеральных; главной составной частью является поваренная соль, но особенный интерес заключается в нахождении в этих водах бромистого и йодистого натрия. В природе наблюдается значительное разнообразие в составе минеральных И., а потому и нет возможности рассмотреть здесь их всех, но можно заметить, что в общем и другие И. происходят способами подобными вышеописанным. Всегда циркулирующие в горных породах воды могут встречать в них различные растворимые в воде вещества и или прямо, или путем обменного разложения, или окисления, или восстановления, минерализоваться на их счет. Нахождение смешанных И., как указано выше, значительно затрудняет их классификацию; тем не менее, для удобства обзора, подразделяют минеральные И. на несколько категорий, имея в виду главным образом чистые ключи: 1) хлористые ключи (натрия, кальция и магния), 2) хлористоводородные ключи, 3) сернистые или сероводородные ключи, 4) сернокислые (натрия, извести, магнезии, глинозема, железа и смешанные), 5) углекислые (натрия, извести, железа и смешанные) и 6) силикатные, т. е. содержащие в растворе различные соли кремневой кислоты; последняя категория представляет большое разнообразие. Для получения некоторого понятия о составе ключей, приводим таблицу анализов наиболее известных минеральных ключей.
| Соленые источники | Углекислые источники | Сернокислые источники | ||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Крейц- нах |
Киссин- ген |
Старая Русса |
Виши | Зельтер | Ессен- туки № 17 |
Железно- водск |
Франценс- бад |
Мариен- бад |
Шваль- бах |
Липецк | Карлс- бад |
Франценс- бад |
Эльстер | |
| Углекислый натр | — | — | — | 4,883 | 0,838 | 4,220 | 0,216 | 0,957 | 0,058 | 0,020 | 0,012 | 1,298 | 0,959 | 1,684 |
| » калий | — | — | — | 0,352 | — | — | — | — | — | — | 0,037 | — | — | — |
| » литий | — | — | — | — | 0,003 | — | — | — | — | — | — | 0,012 | — | — |
| Углекислая магнезия | 0,175 | 0,017 | 0,105 | 0,303 | 0,194 | 0,207 | 0,162 | 0,132 | 0,189 | 0,212 | 0,089 | 0,166 | 0,156 | 0,168 |
| » известь | — | 1,060 | — | — | 0,295 | 0,294 | 0,719 | 0,341 | 0,208 | 0,221 | 0,270 | 0,321 | 0,267 | 0,181 |
| » закись железа | 0,025 | 0,031 | — | 0,004 | 0,002 | 0,002 | 0,009 | 0,041 | 0,120 | 0,083 | 0,016 | 0,003 | 0,012 | 0,062 |
| » » марганца | — | — | — | — | — | — | — | 0,007 | 0,001 | 0,018 | 0,002 | — | 0,001 | 0,008 |
| Хлористый натрий | 9,494 | 6,822 | 13,332 | 0,534 | 2,241 | 3,558 | 0,345 | 1,194 | 0,013 | 0,006 | 0,024 | 1,041 | 1,136 | 0,827 |
| » калий | 0,126 | 0,286 | 0,301 | — | 0,016 | 0,026 | — | — | — | — | — | — | — | — |
| » кальций | 1,727 | — | 1,901 | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| » магний | 0,032 | 0,303 | 1,760 | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| Бромистый натрий | — | 0,008 | — | — | — | 0,005 | — | — | — | — | — | — | — | — |
| » магний | 0,039 | — | 0,019 | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| Сернокислый натр | — | — | — | 0,291 | — | 0,103 | 1,009 | 3,189 | 0,311 | 0,007 | 0,024 | 2,405 | 2,802 | 5,262 |
| » кали | — | — | — | — | 0,044 | — | 0,045 | — | 0,034 | 0,003 | — | 0,186 | — | — |
| Сернокислая известь | — | 0,389 | 1,961 | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| » магнезия | — | 0,588 | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| Кремнезем | 0,040 | 0,012 | — | 0,070 | 0,020 | 0,018 | 0,050 | 0,061 | 0,049 | 0,032 | 0,010 | 0,071 | 0,063 | 0,082 |
Долгое время на состав минерального И. смотрели как на нечто вполне постоянное и неизменное, но по мере знакомства со способами происхождения ключей и их питания., явилась необходимость мало-помалу несколько изменить такое воззрение. Первоначальная уступка была сделана относительно способности минерального ключа изменяться с годами. Такое допущение явилось как результат знакомства со способами происхождения ключей, при котором, как теперь не подлежит сомнению, необходимую роль играют те соли, которые могут растворяться в воде и придавать им тот или другой минеральный характер. Но по мере расходования запасов соли, И. может мало-помалу беднеть этою последней. К сожалению, владельцы минеральных вод часто скрывают факты подобного рода, думая, что сообщение их может подорвать к известным водам доверие лечащихся. Тем не менее относительно некоторых вод известны факты или подобных изменений, или замена одних минеральных веществ другими. Как пример последнего рода можно указать на Друскеникские минеральные воды, относительно которых есть химические анализы за 1835, 1867, 1871 и 1881 гг. Если сравнить за период в 46 лет эти изменения, то можно заметить следующее: количество натрия за это время уменьшилось с 28,5 % до 18 %, но взамен его наблюдается увеличение кальция с 8,37 % до 14,01 % и магния с 1,99 % до 7,16 %. Точно так же за это время изменилась и концентрация ключа: так, в 1835 г на литр воды в Друскеникских И. находили всего 5,3 г твердого осадка, тогда как в 1881 г. уже 9,9, т. е. за этот период концентрация усилилась почти в два раза, тогда как минеральный состав значительно переродился. Зная способ питания ключей вообще и их зависимость от атмосферных осадков, необходимо прийти к заключению, что концентрация и состав минеральных ключей не могут быть постоянными, а должны изменяться. Количества атмосферных осадков в различные времена различны, а потому и к минеральным солям, заключенным в горных породах, будет притекать различное количество воды, что, конечно, должно отразиться и на концентрации. Если принять во внимание и влияние масс, то то же явление может вызвать и некоторое изменение состава. Такой взгляд был впервые проверен в России на некоторых русских минеральных водах и получил полное подтверждение. Наблюдения над Друскеникскими И. в течение одиннадцати лет и при том ежедневно, во время летнего сезона, дали возможность даже составить графики этих изменений. Сопоставление таких график с ходом температуры и с количеством выпадающих осадков показало известную зависимость изменения концентрации и состава от первых, при этом их влияние сказывалось не сразу, а по прошествии известного времени. По таким графикам явилась возможность заранее предсказывать, когда И. достигнут большей концентрации. Такие же наблюдения были повторены над минеральной водой артезианского колодца в Петербурге, бьющего с глубины почти 200 м. Эти наблюдения также обнаружили изменяемость концентрации и состава даже таких слабых вод. Конечно, можно было предполагать, что чем сильнее концентрация минерального ключа, тем такие изменения должны выступать рельефнее. Действительно, наблюдение над довольно крепкими минеральными водами Цехоцинок (в Царстве Польском) обнаружило ежедневные колебания в концентрации весьма сильные: на литр воды содержание поваренной соли колебалось от 29 до 52 г., хотя и здесь вода ключа бьет с артезианского колодца с глубины 427 м. В настоящее время известны подобные же наблюдения и над некоторыми кавказскими минеральными И., вполне подтверждающие вышеуказанные данные. За последнее время такие наблюдения были произведены над некоторыми минеральными И. Австро-Венгрии и они подтвердили изменяемость концентрации и состава их вод в течение короткого промежутка времени. Вышеуказанные наблюдения свидетельствуют, что жизнь минерального ключа значительно сложнее, чем это предполагали раньше и что необходимо организовать ряд постоянных наблюдений над изменением концентрации и состава их вод; только таким путем явится возможность составить графики их минеральной жизни, руководствуясь которыми можно будет пользоваться водой минерального ключа для той или другой цели. Доктор, прописывая больному известное количество ванн, или известное количество стаканов воды для питья, пользуясь такими графиками, может посылать своего больного на известные воды с такой же уверенностью, как он посылает свой рецепт в добросовестную аптеку.