13.4 A felszín alatti vizek által előidézett jelenségcsoportok

Az előzőekben tárgyalt elvek értelmében számos természeti folyamat és jelenség tulajdonítható és köthető a felszín alatti vízáramlásokhoz. A felszín alatti víz termális és kémiai fejlődése elsődleges példák. Fontos felismerni azonban, hogy a kőzetváz és a felszín alatti vízmozgás közötti kölcsönhatás következtében nagyszámú különféle jelenség jön létre. A felszín alatti víz által gerjesztett természeti jelenségek nagy számuk és sokszínűségük ellenére viszonylag kis számú alaptípusba, jelenségcsoportba sorolhatók, ezeken belül néhány alcsoporttal, melyek a következők:

1. hidraulikai, hidrológiai

i) helyi vízmérleg különbségek

ii) regionálisan eltérő nedvesség viszonyok, vízmélység

iii) vízszintingadozások

2. kémiai, ásványtani

i) sótartalom és izotópos összetétel területi eloszlása

ii) talaj sósodás, felszíni sókiválás

iii) mállás, oldódás, cementáció

iv) diagenezis

3.      növénytani

i) vegetáció típus: növénytársulások, indikátor növények

ii) növényzet minősége

4. talaj- és kőzetmechanikai

i) talajtípus

ii) talajfolyósodás

iii) talajerózió

iv) lejtőállékonyság

5.      geomorfológiai

i) erózió és folyóvölgyek

ii) karsztosodás

iii) gejzírek és iszapvulkánok

iv) fagyott dombok, pingók, jégmezők

6. szállítási, felhalmozási

i) hőmérséklet eloszlás

ii) alacsony hőmérsékletű szulfidos ércesedés

iii) urántelepek

iv) szénhidrogéntelepek, olajszivárgások

v) szennyezőanyagok terjedése

A következőkben tárgyalt jelenségek egyúttal jelzik a víz természetes – geológiai időskálán zajló – fejlődését is.

13.4.1 Hidrológiai és hidraulikai

A felszín alatti vízáramlás egyik legfontosabb hidraulikai jelensége az áramlás vertikális komponensének szisztematikus területi eloszlása. Kiáramlási területeken felfelé (13.2 ábra), beáramlási területeken pedig lefelé irányuló vízmozgás jellemző. Ehhez kapcsolódik a hidrológiai következmények közül a nedvesség hiány és a mély fekvésű víztükör az utánpótlódási területeken, valamint a nedvesség többlet és ehhez kapcsolódó sekély mélységben elhelyezkedő vízszint a megcsapolódási területeken (13.2 ábra). Ezek a megállapítások az átlagos talajvíztükörhöz viszonyítottak (Tóth, 1984).

A kiáramlási területen a felszín fölé emelkedő vízszintek (artézi vízviszonyok) miatt felszín fölé épített kútcsövezés Csongrádban

13.2 ábra: Artézi vízviszonyok kiáramlási területen: Csongrád 17 m magas kútcsövezés (Magyar Földtani és Geofizikai Intézet megfigyelőkútjai) (Fotó: Mádlné Szőnyi Judit).

Ugyanezen okokból kifolyólag a talajvíztükör szintjének időbeli változékonysága is eltérő a be- és kiáramlási területeken. Ezt a jellegzetességet a topográfia alakítja ki, de a mértéke és intenzitása nagyban függ a klimatikus elemektől és a földtani viszonyoktól is. A talajvíztükör szintjének éves ingadozása nagyobb a beáramlási területeken (13.3 ábra: a), ahol a vízutánpótlódás csak csapadék formájában érkezik. Így a nagyobb léptékű időjárási változások jobban érződnek, mint a kiáramlási területeken (13.3 ábra: b), ahol a csapadékon túl a feláramló felszín alatti víz folyamatos extra vízutánpótlást jelent. Ezzel szemben a havi, illetve napi ingadozás sokkal intenzívebb a kiáramlási területeken, ahol a talajvíztükör szintje a felszínhez közel helyezkedik el. A beáramlási területeken a mélyebben fekvő talajvízszintben a gyors csapadékesemények kevésbé tudják éreztetni hatásukat

Beáramlási területen megfigyelt számottevő talajvízszint ingadozás és kiáramlási területen megfigyelt kismértékű talajvízszint ingadozás diagramja

13.3 ábra: a) A beáramlási területen elhelyezkedő Borota település egyik kútjában mért talajvízszint alakulás az éves csapadékösszegekkel együtt ábrázolva. A sokéves vízszintingadozás számottevő mértékű. b) A kiáramlási területen elhelyezkedő Fülöpszálláson található kútban mért talajvízszint alakulás az éves csapadékösszegekkel együtt ábrázolva. A talajvízszint sekély, a sokéves vízszintingadozás kismértékű.

Különleges hidraulikai helyzetben találhatók a Kanadából leírt, ún. préri gödrök (prairie potholes) vagy fűz-gyűrűk (willow rings). Ezek olyan regionális beáramlási területen található kisméretű (legfeljebb néhány 10 méter átmérőjű) topográfiai mélyedések, amelyeket jellegzetes, általában fűzfák dominálta vegetáció övez, és amelyek kiemelt szereppel bírnak a beáramlás szempontjából. Ősszel és télen egyenletes a beszivárgás, az utánpótlódás mértéke, és így a talajvíztükör nagyjából lineáris domborzatú. Tavasszal azonban, a hóolvadást követően a vízzel megtelő tavacskák koncentrált beszivárgást biztosítanak, így alattuk a talajvíztükör felemelkedik, akár a tavak szintjéig is. Ezt követően, a nyári szárazság idején a talajvíztükör mélyebbre süllyed, a tavacskákat övező fák vízfogyasztása azonban továbbra is hatással van a talajvíztükörre, amely lineáris lejtését csak a vegetációs időszakot követően nyerheti vissza.

A klíma és a geológia határozza meg, hogy az átlagostól való vízszinteltérések alig észrevehető talajnedvesség különbségekben nyilvánulnak-e meg, vagy a kiszáradt utánpótlódási területek és mocsaras mélyterületek kontrasztjában. A nedvesség különbség a kőzet permeabilitásáról is információt szolgáltathat. A nagy permeabilitásű kőzetváz (pl. homokdombok) esetében egy topográfiai magasalt és mélyedés között jelentős nedvesség különbségek jöhetnek létre, például száraz homokdomb tetők és a köztük lévő mélyedésekben kialakuló nyílt vízfelszínek formájában.

A gravitációs felszín alatti vízáramlás által létrehozott hidraulikai viszonyok befolyásolják a vizes élőhelyek (mocsarak, wetlandek) hidrológiáját is. Az utánpótlódási területen jellemzően előforduló mocsarak (bogs) nedvesség többletüket a csapadékból és felszíni vízbefolyásból nyerik. Mivel a lefolyás érzékeny a csapadékra, ezért nagyon változékony a vízellátásuk. Kémiai környezetük oxidatív, 3-5 közötti jellemző pH értékekkel (Boelter és Verry 1977). A megcsapolódási típusú mocsarak (fens) hidrológiai egyensúlyát segíti a felszín alatti vizek hozzájárulása. A víz pH-jára 5-7 közötti érték, valamint reduktív kémiai környezet jellemző, a felszín alatti vízhozzájárulásnak megfelelően.

13.4.2 Kémiai és ásványtani

A 12. fejezetben már tárgyalt, áramlási pályák mentén zajló kőzet-víz kölcsönhatásból eredő kémiai folyamatok jellegeztes kémiai és ásványtani jelenségeket hoznak létre az áramlási pályák mentén és azok elvégződésénél egyaránt. Ezeket a kémiai és ásványtani jelenségeket az áramlás irányában és a mélységgel bekövetkező oldott anyag koncentráció (TDS) növekedés és szisztematikusan változó ionösszetétel jelzi. Ha a közeg geológiai felépítésétől eltekintünk, akkor a vízben jelen lévő ionok sajátos kémiai viselkedéséből fakadóan az áramlási pályák mentén egy általános ion-fejlődési sor írható fel (Chebotarev, 1955). Ezt a fejlődési sort Chebotarev-sorozatnak nevezzük. Az áramlási pálya mentén az anionok a Chebotarev sorozatnak megfelelően a következőképpen változnak: HCO3-→SO42-→Cl-, míg a kationok közül a nátrium és a kálium aránya növekszik az összes kationhoz viszonyítva (Ca2+, Mg2+→ Ca2+, Na+ → Na+, Ca2+→ Na+). Természetesen ennek mértéke függ az áramlási pálya hosszától és a víz és kőzet közötti kontaktus idejétől. A szulfát és a klorid koncentráció összege az összes anionhoz viszonyítva szintén megnövekszik. Ez az elvi sorozat természetesen módosul a kitöltő közeg kőzettani felépítésének megfelelően. Például egy sókőzet esetében az áramlási pálya kezdete után végig Na- és Cl- lesz az uralkodó.

Az áramlási pálya mentén nemcsak az ionok mennyisége és eloszlása, hanem ezzel összefüggésben a pH és redox viszonyok is jellegzetesen változnak. A pH általánosságban az áramlás irányában nő, 6-7-ről 7-8-ra. A szén-dioxid és szabad oxigén szintje csökken. A redoxpotenciál az utánpótlódási területeken pozitív, azaz oxidatív viszonyok az uralkodók, míg a megcsapolódási területeken negatív, mely reduktív viszonyokat jelez. Beáramlási területek az oldódás, kilúgzás zónái, míg megcsapolódási területeken a felhalmozódás, kiválás jellemző.

Számos példa alapján genetikus korreláció mutatható ki a regionális felszín alatti víz hidraulika, a felszíni víz hidraulika és a felszín alatti vízkémia között. Sós mocsarak általában magasabb rendű (regionális, intermedier) vízáramlási rendszerek kiáramlási területein alakulhatnak ki, ha azt a helyi vízmérleg lehetővé teszi. Az evaporáció dominanciája és a felszíni lefolyás hiánya ezeken a megcsapolódási területeken felszíni sófelhalmozódást eredményez (13.4 ábra). Sók, mint a NaSO4, NaCl, Ca(SO4)2 és CaCO3, amelyeket a megcsapolódó víz a felszínre szállít, visszamaradhatnak a talajban talajsósodást okozva, vagy kiválásokat képezhetnek nátrium-szulfát, halit vagy gipsz formájában.

Felszíni sókiválás a Duna-Tisza közén

13.4 ábra: Felszíni sókiválás a Duna-Tisza közén (Fotó: Mádlné Szőnyi Judit)

A Duna-Tisza köze jó példa annak igazolására, hogy a felszínen látható kémiai jelenségek a felszín alatti vízáramlásokkal szoros kapcsolatban állnak (ld. 11. fejezet 11.18. ábra). A Duna-Tisza köze területén a Duna- és Tisza-völgyében egy jellegzetes közel É-D irányú nedves-szikes zóna mutatható ki, felszíni sókivállással, erősen szikes talajokkal és a vizek magas oldott anyag tartalmával (1000-10000 mg/l). Ez a Duna völgyében élesebben rajzolódik ki, míg a Tisza völgyében mozaikosabb formát mutat. A folyóktól távolodva a Duna-Tisza közi hátság területe felé, még mindig találkozhatunk nedves területekkel, azonban itt már édesvízi környezet a jellemző, a sókiválások megszűnnek, mocsaras-lápi környezet uralkodik (TDS > 1000 mg/l). Ez a jellegzetes térbeli eloszlás a felszíni kémiai jelenségekben nagyon jó korrelációt mutat a felszín alatti vízáramlásokkal (11.18. ábra). A hátság környezetében, ahhoz közelebb a területen uralkodó, sekélyebb, gravitáció által hajtott áramlási rendszerek csapolódnak meg, melyek vize viszonylag alacsonyabb oldott anyag tartalommal bír (~500-1000 mg/l), ezzel szemben a folyók völgye felé közeledve uralkodóvá válik az pre-neogén aljaztból feláramló magas oldott anyagtartalmú víz (1000-10000 mg/l), mely képes a só felszínre hozatalával hozzájárulni a szikesedés kialakításához (Mádl-Szőnyi és Tóth, 2009, Simon et al., 2011).

13.4.3 Növénytani jelenségek

A felszín alatti vízáramlás jelentősen befolyásolja a vegetáció élőhelyét a nedvesség- és sótartalmával, mely tápanyagot biztosít a növények számára. A felszín alatti vízviszonyok az előforduló növények típusát és minőségét is befolyásolják. A talajvízszint magassága hatással van az oxigén ellátottságra. Amennyiben a gyökérzónát víz borítja, akár anaerob körülményeket is kialakíthat, csökkentve a szerves anyag lebomlásának mértékét, a folyamatokat a tőzegképződés irányába eltolva (13.5 ábra).

A viszonylagos vízhiány miatt a beáramlási területeken főleg szárazságtűrő növényzetet (xerophyta) találunk. Az átáramlási területek átlagos talajnedvesség körülményein a mesophyta növények alakítanak ki zárótársulásokat. A megcsapolódási területeken a nutriens elérhetőség sokkal jobb, mivel a kiáramló felszín alatti víz tápanyagban gazdag környezetet biztosít a nedvességkedvelő (phreatophyta) és sótűrő (halophyta) (13.6 ábra) növényzet számára. A legtöbb növény a nedvesség és sótartalom egy bizonyos tartományát viseli el, ezért a felszínalatti vízrezsimet sokkal inkább a növénytársulások jelzik, mint az egyes fajok.

A vízellátottság mellett a növényzettípus kialakulását a víz összetétele is jelentősen befolyásolja. Erre jó példa az előző alfejezetben (13.4.2), a kémiai jelenségeknél tárgyalt szikes és lápi rendszerek térbeli elterjedése a Duna-Tisza közén. Hiszen nemcsak a sókiválás és a a talajok ásványos összetétele különbözik az eltérő felszín alatti vízzel táplált területeken, hanem a megjelenő növényzettípus is. Szikes területen a sókedvelő növények, míg lápi területen a vízkedvelő, de nem sótűrő fajok jellemzőek. A már említett szikes-lápi övezetes elterjedés a felszín alatti víz eltérő összetételének eredménye.

Sok esetben egy adott területet nem csak egy, hanem több különböző rendű áramlási rendszer befolyásol, és ezek együttes hatása határozza meg a létrejövő növényzettípust. Erre jó példa szintén a Duna-völgyében elhelyezkedő Kelemen-szék esete. A tó egy időszakos, sekély, szikes tó, sókiválással, jellegzetes szikes növényzettel. A területen uralkodó regionális áramlási rendszerek tükrében (11.18. ábra) és a kémiai és növénytani jelenségek alapján is egyértelműen magaabbs rendű áramlási rendszer kiáramlási területén helyezkedik el. A részletes lokális léptékű vizsgálatok azonban rámutattak, hogy a tó vízellátásáért csupán egy sekély helyi áramlás felelős, ami egy közeli magaslat és a helyi mély pont (ahol a tó is fekszik) között alakult ki. Ez az áramlás azonban nem hoz elég sót a szikes növényzet létrejöttéhez. A sóforrás a pre-neogén kristályos aljzat felől feláramló, nagy oldott anyag tartalmú vizekhez köthető, melyek felfelé áramolva hidraulikailag alátámasztják a tó környezetében kialakult kis lokális áramlást és sót juttanak rajta keresztül a felszínre. A mélyből induló áramlás tehát mennyiségileg nem, de minőségileg teljes mértékben meghatározza a tó és környezetének kémiai és növénytani viszonyait (Simon, 2010).

légifelvétel a a kiáramlási területen létrejött tőzegmocsárról: Vörös-mocsár

13.5 ábra: Kiáramlási terület: Vörös-mocsárban tőzeg felhalmozódás (Fotó: Angelus Béla)

Magasabbrendű kiáramlási helyen élő sótűrő növény: Salicornia rubra

13.6 ábra: Magasabbrendű kiáramlási helyen élő sótűrő növény: Salicornia rubra (Fotó: Angelus Béla)

13.4.4 Talaj- és kőzetmechanikai, geomorfológiai jelenségek

Az áramló víz mennyisége és minősége, valamint a talajvíztükör szintjének elhelyezkedése a talajtípusok kialakulására is hatással van. Beáramlási területen, mélyen fekvő talajvíztükör mellett kis nedvességtartalmú talajok alakulnak ki, úgy, mint a mezőgazdasági művelésre alkalmas csernozjom, valamint réti- és erdőtalajok. Kiáramlási területen a vízzel való ellátottság miatt lápi és réti talajok lehetnek jellemzőek. Ezen felül a víztöbblet miatt kilúgzó hatás is jelentkezhet. A kiáramló víz kémiai összetétele is befolyásolja a talajok jellegét. A hegységi területeken a megcsapolódó víz általában édesvíz, míg a síkságokon igen magas lehet a sótartalma (Farvolden, 1961; Ihrig, 1966; Tóth, 1972, 1984). Nagy oldott anyag tartalom esetében a kiáramló vizek oldott formában szállított Na+, Cl-, és SO42- ionjai kicsapódnak, és szikes – szolonyec, szoloncsák – talajokat hoznak létre a kiáramlási területeken (Stefanovits, 1981).

A felszín alatti víz azonban nemcsak a talajtípusokat befolyásolja, de a talajok és kőzetek fizikai megjelenését is, hiszen a vízhez talaj- és kőzetmechanikai folyamatok is köthetőek. Az utánpótlódási területen az eláramló felszín alatti víz pórusnyomás csökkenést, hatékony feszültség növekedést okoz. Ez a rétegek tömörségében, jó stabilitásában mutatkozik meg. Ez a jelenség a talaj kompaktálódásában is megnyilvánul, szélsőséges esetben (például intenzív vízkitermelés esetén) térszínsüllyedéshez vezet. Jó példa erre a kaliforniai Sacramento-völgy, amelynek bizonyos területein mára a 10 métert is meghaladta a térfelszín süllyedése, köszönhetően a sivatagi klímát ellensúlyozandó felszín alatti vízzel történő öntözésnek.

Kiáramlási területeken a feláramló felszín alatti vizek a felszín közelben pórusnyomás növekedést, ezáltal hatékony feszültség csökkenést idéznek elő, melynek eredménye a talajfolyósodás és egyéb kapcsolódó jelenségek. Kis területen jelentkező talajfolyósodás (folyós homok, szappanlyukak, iszapvulkánok) alakulhat ki, amikor helyi, relatíve nagy vezetőképességű lencsés heterogenitások a feláramlást a kőzettérfogat kis keresztmetszetére fókuszálják. Ez a jelenség megfigyelhető ártereken, völgytalpakon, tenger- és tópartokon, sivatagi vádikban, bányákban, kutakban, gátak, töltések alatt. Amennyiben a kiáramlás topográfiailag nem sík környezetben történik, kúszás, csuszamlás, iszapfolyás alakulhat ki.

A felszín alatti vízáramlás okozta kőzetmechanikai gyengülés és eróziónak kitettség gyakran geomorfológiai jelenséggé „növi ki” magát. Ilyen jelenségek:

(1) forrásoktól, folyós homokoktól kiinduló hátráló erózió, amely vízmosássá vagy patakmederré fejlődhet,

(2) völgyfalak csuszamlása a felszín alatti víz kiáramlása miatti gyengülés és erózió következtében,

(3) folyó- vagy patakmeder-erózió,

(4) felszín alatti víz kiáramlása által előidézett vagy fokozott iszapfolyás és földcsuszamlás, amelyek tartós változást okoznak a lejtő képében és törmelékhalmokban összegyűlve patakokat gátolhatnak el, különösen, ha ismételten előfordulnak.

A hidrogeológiai környezet elemeinek változása függvényében ezek az alap folyamatok nagyon változatos jelenségformákat hozhatnak létre. A humid klímán kiáramláshoz köthető sós mocsarak, szappanlyukak, hideg éghajlaton jégdombok, pingók, jégmezők formájában jelentkeznek. Előbbieknél víz áramlik fölfelé finomszemcsés kőzeten keresztül, azt szuszpenzióban tartva, utóbbiaknál a feláramló víz fagyás során bekövetkező tágulása emeli meg a talajt.

A felszín alatti víz által előidézett geomorfológiai jelenségek közül az egyik leginkább problémát okozó, a lejtőcsuszamlás. Sok esetben a kiáramló felszín alatti víz lejtőcsuszamlásban betöltött szerepét elhanyagolják, azonban számos példa mutatja, hogy az egyértelműen csökkenti az állékonyságot. Reid és Iverson (1992) hipotetikus modellkísérletek (numerikus szimuláció) segítségével vizsgálta a száraz és nedves lejtő esetében az állékonyság változását. Egyértelműen kimutatták, hogy nedves lejtő esetében az állékonyság sokkal kisebb. Mindemellett a csuszamlás leginkább a felszín alatti víz megcsapolódása által érintett lejtőszakaszokon a legvalószínűbb. A lejtőfal alakja is meghatározó. Domború (konvex) fal esetében a lejtő alsó szakasza, míg homorú (konkáv lejtőoldal esetében a felső szakasz a kevésbé állékony. Ezeknek megfelelően a lejtőcsuszamlások elleni védekezésben a lejtő víztelenítése, illetve vízellátásának csökkentése fontos megelőzési pont. Az olaszországi Vajont gát tragédiája intő példa ennek elhanyagolására. A gát feletti víztározó feltöltését a környező hegyoldalak instabil állapotára figyelmeztető jelek ellenére is folytatták az 1960-as évek elején. 1963-ban aztán egy két hetes esős időszakot követően 260 millió m3 szikla omlott/csúszott a rezervoárba 110 km/h sebességgel, a tározóból szivárgó vizek pórusnyomás növelésének eredményeként. A rezervoárból kicsapó 250 m magas vízhullám 5 települést törölt el a föld színéről a gát alatti völgyben, s több mint 2000 embert ölt meg. Érdemes megjegyezni, hogy a gát maga teljesen ép és stabil maradt. A szintén olaszországi Campo Vallemaggia falu, talán tanulva az előbbi katasztrófából, egy a csapásiránnyal párhumosan mélyített csatorna segítségével gátolta meg a várható nagymértékű földcsuszamlást a falu fölé magasodó lejtő oldalában. A csatorna összegyűjtötte és gravitációsan elvezette a a lejtőoldalba érkező felszín alatti víz nagy részét és a völgyben folyó folyóba juttatta. Ezáltal a csuszamlás kockázata jelentősen csökkent a lejtőfal pórusnyomás csökkenésének következtében (Eberhardt et al., 2007).

A felszín alatti víz által előidézett geomorfológiai jelenségek közül a leginkább ismert és tanulmányozott a karsztosodás. A karsztjelenségek (pl. barlangok, források) a felszín alatti víz közvetlen megnyilvánulásának tekinthetők. Karsztos jelenségek előfordulhatnak mészkőben, dolomitban, gipszben, kősóban. A kontinentális karsztrendszerek két alapvető típusát, az epigén és a hipogén karsztokat, újabban szintén a felszín alatti áramlási rendszerek keretében különítik el (Klimchouk, 2007). Ez alapján az epigén karsztrendszerek lokális áramlási pályák mentén, vagy intermedier és regionális áramlási pályák beszivárgási zónáinál alakulnak ki. A hipogén karsztok intermedier és regionális áramlási rendszerek megcsapolódási zónáira jellemzőek. Az epigén rendszerek esetében a csapadékvízből és a talajból származó szén-dioxid oldó hatása a legfontosabb karsztosodási folyamat. Ezzel szemben a hipogén rendszerek kialakításában mélységi eredetű gázok (CO2 és H2S) és fluidumok játszhatnak szerepet.

13.4.5 Szállítási és felhalmozódási jelenségek

A felszín alatti vízáramlásokhoz kapcsolódó szállítási és felhalmozódási jelenségek közé tartozik a hőtranszport, az üledékes szulfid ércesedések, uránium ércesedések, tavak eutrofizációja, szennyezőanyag transzport, valamint a szénhidrogének migrációja és csapdázódása.

Az áramló felszín alatti víz jellegzetes hőmérsékleti eloszlást eredményez. Ha áramlás nélküli közegben vizsgáljuk a hőmérsélet eloszlást, azt tapasztaljuk, hogy a geotermikus gardiensnek megfelelően a mélységgel arányosan nő a hőmérséklet. Azonban a talajvízszint alatt a közeg vízzel kitöltött és ez a víz áramlási pályák mentén mozog. Mivel a mozgó víz nemcsak a kémiai elemeket, anyagokat, hanem hőt is mobilizál, szállít és összegyűjt, így a medencék hőeloszlásában a vízáramlásoknak kiemelt szerepe van ott, ahol a permeabilitás nem elhanyagolható (13.1 ábra). Vízáramlások jelenléte nélkül a hőmérséklet terjedése csak konduktív módon történik. A valóságban ezt egészíti ki, módosítja a vízáramlás által okozott konvektív (advektív) hőtranszport. Ennek érvényesülése a vízáramlás intenzitásának, sebességének is függvénye. A vízáramlások tehát módosítják a hőmérsékleti eloszlást a különböző rezsimjellegű területeken (13.1 ábra). A hőmérséklet növekedése a mélységgel kisebb az átlagos geotermikus gradiens alapján várt értéknél az utánpótlódási területek alatt, mivel a beáramló hideg víz a mélység felé tolja el az izotermákat. Így itt negatív hőmérsékleti anomáliát tapasztalunk. Kiáramlási területeken éppen fordított a helyzet. A feláramló felszín alatti víz felfűti környezetét, a geotermikus gradiensek alapján várhatónál nagyobb hőmérsékleteket eredményezve.

A hőmérséklet eloszlás mellett gazdaságilag fontos ércek és ásványi nyersanyagok keletkezése, és csapdázódása, felhalmozódása is a felszín alatti áramlási rendszerekhez köthető.

Elméleti megfontolások értelmében a szénhidrogének és a felszín alatti vizek regionális migrációja azonos pályákon történik (Tóth, 1980, 1988). Ugyanakkor a víz és a szénhidrogének fizikai tulajdonságainak (elsősorban sűrűségének) különbségéből adódóan, megfelelő energetikai viszonyok mellett, a szénhidrogének a rájuk vonatkozó folyadékpotenciál minimum mellett csapdázódhatnak, míg a víz tovább mozog (Hubbert, 1953, Wells, 1988). A felhalmozódások szempontjából megkülönböztethetünk hidraulikai és hidrodinamikai csapdákat. Hidraulikai csapda konvergáló felszín alatti vízáramlási rendszerek határán, regionális potenciál minimumban alakulhat ki (13.1 ábra). Ezekben a zónákban a vízáramlás iránya rendszerint megváltozik, általában vízszintesből függőlegesbe fordul, miközben a nyomás, sótartalom, és hőmérsékleti gradiens is megnő. A nyomás és hőmérséklet csökkenése, illetve a sótartalom növekedése egyaránt a szénhidrogének vizes oldatból történő szételegyedésének kedveznek. Ezenkívül fizikai szűrőmechanizmusok (mikropórus szűrés, kapilláris erők) is segíthetik a szénhidrogének csapdázódását. Ilyen hidraulikai csapdák olyan helyeken várhatók, ahová a konvergáló felszín alatti vízáramok geológiai időkön át szénhidrogéneket tudtak szállítani. Ez a helyzet általában kiáramlási területek alatt fordul elő. A hidrodinamikai csapdázódás lokális potenciál minimumokban történik, melyek kialakulása általában antiklinális vagy boltozatos szerkezetekben gyakori, de bizonyos körülmények között monoklinális dőlésű rétegben is előfordulhat. A szénhidrogének víztől való szeparációját, illetve csapdázódását ez esetben is a sűrűségkülönbségek idézik elő. Azaz a víznél kisebb sűrűségű olaj, és még kisebb sűrűségű gáz azonos hajtóerő mellett is más-más irányba áramlik, ezáltal potenciál minimumuk sem esik egybe. Következésképpen, a gáz és olaj csapdázódhat saját potenciál minimumának megfelelően, miközben a víz tovább áramlik potenciál-minimum híányában.

Egy, a szénhidrogének felszín alatti vizekkel történő együttes migrációjához kapcsolódó további jelenség az ún. geokémiai kémény (geochemical chimney). Ez egy a szénhidrogének migrációjának direkt (olaj vagy gáz nyomok) és/vagy indirekt (szénhidrogén-metabolizáló baktériumok; elektromos, mágneses, stb. anomáliák) nyomait viselő redukált zóna, amely akár felszín közeli rétegekben is jelentkezhet. A „kémény” elnevezés onnan származik, hogy eredetileg a szénhidrogén felhalmozódás felett, függőlegesen elnyúlt zónának gondolták, és az anomáliák felismerése után ennek megfelelően, függőlegesen lefele keresték a felhalmozódást. Valójában azonban ezek a redukált zónák általában a felszín alatti vízáramlások irányába elmosódottan jelentkeznek, s így a felhalmozódást inkább a felszín alatti vízáramlási pályák mentén, az áramlási iránnyal ellentétesen érdemesen keresni.

Az olajmigráció és csapdázódás mellett ércképződési folyamatok is kötődnek felszín alatti vízhez. Ilyenek kiemelten a Mississippi-valley típusú (MVT) ércesedések, melyek létrejötte a felszín alatti vizek regionális áramlásának, mobilizáló és felhalmozó hatásának köszönhető. A jelenség lényege, hogy fémionok, melyek elsősorban oxidatív formában mobilisak, szulfát gazdag sós vizekkel áramolnak, és a megcsapolódási területeken egy reduktív fronthoz kötődően redukálódva fém-szulfid kiválásként halmozódnak fel. A redukcióban mind a mikrobák, mind a kiáramlási területek környékén felhalmozódó szerves anyag (szénhidrogén, szén, tőzeg) szerepét mutatták ki. A reduktív környezet kialakulását okozhatja különböző áramlási renszerek találkozása is. Hasonlóan keletkeznek az ún. „roll-front”- és lemezes típusú urántelepek. Mivel az urán csak oxidatív körülmények között mobilis, reduktív zónába érve kicsapódik.

Fontos megjegyezni, hogy a felszín alatti vízáramlás geometriájának megváltozása már kialakult szénhidrogén és érctelepek remobilizációját is előidézheti.

Szintén a felszín alatti vizek szállító és akkumuláló szerepéhez köthető a felszínről vagy felszín alatti antropogén létesítményekből beszivárgó szennyezőanyagok transzportja. Ezek felszín alatti tartózkodási ideje, illetve adott felszíni objektumok elérési ideje attól függ, hogy milyen áramlási rendszerbe került a szennyezőanyag. Regionális rendszer esetén hosszú elérési idők és nagy távolságok várhatók, ami akár a szennyezőanyag degradálódásához is vezethet. Lokális áramlási rendszerbe kerülve azonban relatíve rövid időn belül és már a szennyező forráshoz közel számíthatunk a szennyezés újbóli felbukkanására.

Végezetül, a felszín alatti vizek szállító és akkumuláló szerepéhez köthető bizonyos esetekben tavak eutrofizációja is, melynek során a vízben lévő foszfor és nitrogén túl nagy mennyisége a víz algásodásához vezet. A tápanyagok dúsulása természetesen származhat felszíni vizekből is, de kiáramlási területen felszín alalól is.