Интегрированный подход к распутыванию связности глубоких и мелких водоносных горизонтов в Восточной Сахаре

Скрытая вода под пустыней

В одном из самых сухих уголков Земли—на юге Египта—под песками может скрываться огромный, медленно пополняющийся запас древних подземных вод. В этом исследовании рассматривается, как глубокая, долго сохранявшаяся вода, залегающая на глубинах в километры под Восточной Сахарой, может естественным образом просачиваться вверх в более мелкие горизонты, которые уже используются фермерами, и при грамотном понимании и управлении потенциально служить подспорьем для расширяющегося пустынного сельского хозяйства Египта.

Почему глубокие подземные воды важны

Рост населения Египта оттесняет фермы и поселения из долины Нила в прилегающие пустыни. Большинство новых проектов опираются на мелкие скважины, поскольку их дешевле и проще бурить. Тем не менее под песками находится Нубийская водоносная система—один из крупнейших ископаемых запасов подземных вод в мире, содержащий воду, просочившуюся в периоды более влажного климата десятки тысяч и более миллионов лет назад. Возможность безопасного использования этого глубокого горизонта для современного развития зависит от того, насколько он связан с более мелкими водоносными слоями, питающими большинство сегодняшних колодцев.

Следуя трещинам в земле

Исследователи объединили спутниковые снимки, топографические данные и чувствительные измерения магнитного поля Земли, чтобы картировать как поверхностные трещины, так и глубокие разломы в коре на площади свыше 100 000 квадратных километров. Они построили десятки подземных поперечных разрезов, используя данные глубоких скважин, чтобы оценить глубину залегания массивных пород основания. На юге это основание находится всего в нескольких сотнях метров под поверхностью, тогда как на севере может залегать глубже четырех километров. Команда обнаружила, что в южной и центральной частях изучаемой территории крупные системы разломов с несколькими пересекающимися направлениями проходят через весь разрез пород от основания до поверхности, создавая потенциальные пути для вертикального перемещения воды.

Отслеживание древней воды по изотопам

Чтобы выяснить, действительно ли глубокая вода поднимается по этим разломам, ученые проанализировали химические «отпечатки» 35 образцов подземных вод и сопоставили их с множеством ранее опубликованных измерений. Они сосредоточились на стабильных формах кислорода и водорода, которые отличаются у древней воды из Нубийского горизонта, сформированной в более холодном климате, и у современной Нильской воды, прошедшей сильное испарение в нынешней жаре. Рассматривая эти сигнатуры как смесь двух энд‑членов — древней нубийской воды и нильской воды — они рассчитали долю каждого компонента в образцах. В некоторых мелких скважинах и источниках на западной стороне Нила вклад глубокого горизонта достигал 98 процентов, даже там, где скважины были лишь на десятки метров глубиной и в нескольких километрах от реки.

Где происходит подъём воды

Картина этого «глубокого оттенка» в мелких подземных водах тесно совпадала с картированными сетями разломов. На юг от примерно 26°30′N, где осадочный покров относительно тонкий и пересекаются разломы с направлением на северо‑запад, востоко‑северо‑восток и северо‑восток, многие скважины и родники показывали сильный вклад из Нубийского горизонта. Естественные артезианские источники, не требующие откачки, служат наглядным свидетельством поднимающейся по этим структурам прессу�рированной воды. Напротив, дальше на север, вблизи Ассуана, где осадочные породы гораздо толще и доминируют плотные, менее проницаемые слои, даже относительно глубокие скважины мало показывают присутствия нубийской воды; там мелкие горизонты главным образом питаются боковыми притоками от Нила и орошения.

Что это значит для будущих пустынных ферм

В совокупности структурные карты и изотопные измерения поддерживают концептуальную картину, в которой разломы действуют как вертикальные «трубы», позволяющие прессурированной воде из Нубийского горизонта просачиваться вверх в карбонатные и четвертичные водоносные горизонты на юге Египта. Этот процесс наиболее выражен там, где пересекающиеся системы разломов сочетаются с тонким покрывающим слоем осадков, потенциально обеспечивая своего рода возобновляемую подпитку глубокой водой для районов, предназначенных под новые сельскохозяйственные проекты, таких как известняковое плато к западу от Нила. Однако, поскольку эта глубокая вода аккумулировалась в течение очень долгих масштабов времени, авторы подчеркивают, что ее следует использовать бережно и в координации с нильской водой, современными методами орошения и выбором культур. Понимание того, где и как происходит это скрытое поднятие, может помочь Египту и другим аридным регионам разрабатывать планы развития водных ресурсов, которые используют древние запасы, не исчерпывая их.

Цитирование: Ibrahim, I.A., Abotalib, A.Z., Mohamed, H.S. et al. An integrated approach to unravel the deep-shallow aquifer connectivity in the Eastern Sahara. Sci Rep 16, 7952 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-38324-x

Ключевые слова: подземные воды, водоносные горизонты Сахары, течение, контролируемое разломами, сельское хозяйство в пустыне Египта, стабильные изотопы