Ο παγκόσμιος χάρτης της διαπερατότητας

Η διαπερατότητα δηλαδή η ευκολία με την οποία ένα ρευστό κινείται μέσα από ένα υλικό, είναι ο απώτερος στόχος πολλών υδρογεωλογικών ερευνών, διότι χωρίς αυτά τα στοιχεία είναι αδύνατο να ποσοτικοποιήσεις το νερό κάτω από την επιφάνεια,την παροχή θερμότητας ή να κατανοήσεις την μεταφορά ρύπων. Ωστόσο, η διαπερατότητα είναι εμφανώς δύσκολο να ποσοτικοποιηθεί, τόσο σε τοπική κλίμακα όσο και σε ένα ευρύτερο χώρο. 

Η διαπερατότητα ποικίλλει και εξαρτάται από τα είδη πετρωμάτων ή  ιζημάτων, λόγω των διαφορών στα μεγέθη πόρων, τη γεωμετρία και  τη συνεκτικότητα. Το χαλαρό αμμοχάλικο θα μπορούσε να έχει διαπερατότητα τόσο υψηλή όπως 10-7m2, αλλά το αδιατάρακτα μαγματικά και μεταμορφωμένα πετρώματα θα μπορούσαν να έχουν τόσο χαμηλή όπως 10-20 m2. Το διάγραμμα που βλέπετε παραπάνω είναι ένα παράδειγμα για το είδος της σχέσης μεταξύ του τύπου πέτρας και της διαπερατότητας . Πρόκειται για το τυπικό εύρος διαπερατότητας για τα διάφορα είδη πετρωμάτων, που συνήθως βασίζονται σε υδραυλικές μετρήσεις που πραγματοποιήθηκαν σε πηγάδια.

Τις περισσότερες φορές, οι υδρογεωλόγοι ελέγχουν την διαπερατότητα των πετρωμάτων που δεν είναι μόνο χρήσιμη για όσους ενδιαφέρονται για τα προβλήματα ύδρευσης και μεταφοράς ρύπων. Για τους επιστήμονες που μελετούν τις λεκάνες απορροής ή τις αλληλεπιδράσεις στα μοντέλα κλίματος, είναι σε θέση εύκολα να υπολογίσουν την κλίμακα διαπερατότητας και αυτό θα ήταν απίστευτα χρήσιμο.

Στο Geophysical Research Letters, οι ερευνητές από τον Καναδά, τη Γερμανία, την Ολλανδία, και τις ΗΠΑ έχουν κάνει κάτι το πολύ σημαντικό. Ο Gleeson et al (2010) συνέταξαν τον πρώτο χάρτη διαπερατότητας για την βόρεια αμερικανική ήπειρο . Ενδιαφέρονται για τη διαπερατότητα στα ανώτατα 100 μ του υπεδάφους, αλλά και κάτω από τον υδροφόρο ορίζοντα, όπου όλα τα διαστήματα πόρων είναι διαποτισμένα με το νερό. Ορίζουν περιφερειακή κλίμακα, όπως μεγαλύτερη από 5 χλμ, διότι ήθελαν να αποφύγουν επιρροές από διάφορα πράγματα όπως οι μεμονωμένες ρωγμές. Χρησιμοποιώντας προηγουμένως δημοσιευμένα υδρογεωλογικά μοντέλα, ο Gleeson και οι συνεργάτες του εντόπισαν τιμές διαπερατότητας για 230 υδρογεωλογικές  μονάδες και πέτυχαν την ομαδοποίησή τους σε 7 υδρολιθολογικές "κατηγορίες", ανά τύπο πετρώματος.

Οι επιστήμονες συνέκριναν τις τιμές διαπερατότητας από τα μοντέλα με τις αναμενόμενες διαπερατότητες για κάθε τύπο πετρώματος βασιζόμενοι σε μικρότερης κλίμακας μετρήσεις (όπως αυτές που χρησιμοποιούνται για να κάνουν το παραπάνω γράφημα), και βρήκαν αρκετά καλή αντιστοιχία. Εξέτασαν επίσης τις τιμές διείσδυσης μέσα σε κάθε υδρολιθολογική κατηγορία και έπειτα  αυτά τα δεδομένα συσχετίστηκαν με την κλίμακα ενός ειδικού μοντέλου. Βρήκαν ότι η διαπερατότητα είναι ανεξάρτητη  για κλίμακες πάνω από 5 χιλιόμετρα, εκτός από τα ανθρακικά πετρώματα, όπου τα μεγάλα καρστικά χαρακτηριστικά των μπορεί να οδηγήσουν σε αλλαγή διαπερατότητας με την αύξηση της περιοχής.

Χρησιμοποιώντας παλιούς γεωλογικούς χάρτες για τη Βόρεια Αμερική ο Gleeson και οι συνεργάτες του την χώρισαν  σε κατηγορίες υδρολιθολογικές. Για κάθε κατηγορία, υπολόγισαν ένα γεωμετρικό μέσο που στηριζόταν στις πρότυπες τιμές διαπερατότητας, και εφάρμοσαν την μέση διαπερατότητα σε όλες τις μονάδες αυτής της κατηγορίας του χάρτη. Το ίδιο έπραξαν εκτός από την βόρεια Αμερική και για την κατανομή της διαπερατότητας σε όλη την επιφάνεια της Γης.

Το έργο του Gleeson και των συναδέλφων του αποτελεί ένα σημαντικό πρώτο βήμα για την παρουσίαση σε περιφερειακή κλίμακα των γεωλογικών δεδομένων σε πεδία διαπερατότητας. Οι χάρτες αυτοί είναι χρήσιμοι σε ηπειρωτική κλίμακα και κυρίως για τα μέρη όπου δεν υπάρχουν δεδομένα. Εάν δεν έχετε στοιχεία από πηγάδια στην περιοχή σας, μπορείτε να χρησιμοποιήστε την εκτίμηση διαπερατότητας από το είδος πετρώματος αυτού του χάρτη.

Γεωδίφης με πληροφορίες από την Anne Jefferson/High Allochthonous Blog