Chemchemi ni mahali pa asili ambapo maji ya chini ya ardhi[1] hutoka kwenye miamba inayohifadhi maji (akuifa) na kutiririka juu ya uso wa nchi kama maji ya juu ya ardhi. Ni sehemu ya hidrosfia (mifumo ya maji duniani), pamoja na kuwa sehemu ya mzunguko wa maji. Kwa muda mrefu, chemchemi zimekuwa muhimu kwa wanadamu kama chanzo cha maji baridi, hasa katika maeneo yenye ukame ambayo hupata mvua kidogo ya kila mwaka.
Kwa wastani, karibu galoni milioni 303 za Marekani (mita za ujazo 1,150,000) za maji hutiririka kutoka Big Spring huko Missouri kwa kiwango cha futi za ujazo 469 kwa sekunde (mita za ujazo 13.3/s).
Chemchemi hupandishwa juu ya uso wa nchi na nguvu mbalimbali za asili, kama vile kani ya mvutano (graving) na shinikizo la hidrostatiki. Chemchemi inayotokana na kububujika kwa maji ya chini ya ardhi yaliyopata joto la kijotofasili (joto la ndani ya dunia) hujulikana kama chemchemi ya maji moto. Kiasi cha maji ya chemchemi hutofautiana sana, kuanzia kiwango cha mtiririko wa ujazo kinachokaribia sufuri hadi zaidi ya lita 14,000 kwa sekunde (futi za ujazo 490/sekunde) kwa chemchemi kubwa zaidi.[2]
Chemchemi ya Grand Prismatic, Hifadhi ya Taifa ya Yellowstone, Wyoming
Chemchemi hutengenezwa pale maji ya chini ya ardhi yanapotiririka juu ya uso wa nchi. Hii kawaida hutokea wakati kiwango cha chini cha maji kinapofika juu ya usawa wa uso wa nchi, au ikiwa ardhi imeshuka kwa kasi. Pia, chemchemi zinaweza kutengenezwa kutokana na topografia ya karst (miamba ya chokaa), akuifa (miamba inayohifadhi maji), au shughuli za volkano. Chemchemi zimeonekana pia kwenye sakafu ya bahari zikitoa maji yenye joto zaidi na chumvi kidogo moja kwa moja baharini.[3]
Chemchemi zinazoundwa kutokana na topografia ya karst hutengeneza chemchemi za karst, ambapo maji ya chini ya ardhi hupita kwenye mtandao wa nyufa na mivuko—nafasi zilizo wazi kuanzia zile zilizo kati ya chembechembe ndogo za miamba hadi mapango makubwa, na baadaye kububujika kama chemchemi.
Chemchemi ya asili kwenye Kisiwa cha Mackinac huko Michigan
Kusukumwa kwa chemchemi juu ya uso wa nchi kunaweza kusababishwa na chemichemi iliyofungiwa, ambapo eneo la ulishaji wa maji lipo kwenye mwinuko wa juu zaidi kuliko ule wa njia ya kutokea maji. Maji ya chemchemi yanayosukumwa juu na vyanzo hivi vya miinuko ya juu hutengeneza visima vya artesian. Hili linawezekana hata kama njia hiyo ya kutokea ipo ndani ya pango lenye kina cha futi 300 (mita 91). Katika muktadha huu, pango hilo hufanya kazi kama bomba la mpira linalotumiwa na eneo la ulishaji wa maji ya chini ya ardhi ili kuruhusu maji yatokee kwenye tundu lililopo mwinuko wa chini.
Chemchemi zisizo za artesian zinaweza kutiririka tu kutoka mwinuko wa juu kupitia ardhini hadi mwinuko wa chini na kutokea kama chemchemi, zikitumia ardhi kama bomba la majitaka. Bado chemchemi nyingine hutokana na shinikizo la chanzo kilicho chini ya ardhi, kwa njia ya shughuli za volkano au magma. Matokeo yake yanaweza kuwa maji yenye joto na shinikizo la juu, yaani, chemchemi za maji moto na chemchemi za maji yanayoruka.
Kitendo cha maji ya chini ya ardhi huyeyusha mfululizo miamba ya msingi inayopitisha maji kama vile chokaa na dolomiti, na hivyo kutengeneza mifumo mikubwa ya mapango.[4]
Macheo ya jua kwenye Chemchemi ya Kati, Hifadhi ya Taifa ya Wanyamapori ya Fish Springs, UtahChemchemi za mshuko hutokea kando ya mshuko wa ardhi, kama vile chini ya mabonde ya aluvio (mabonde ya udongo wa bapa), mabonde ya kawaida, au mabonde yaliyoundwa kwa nyenzo zinazopitisha maji kwa urahisi sana.
Chemchemi za mgusano, ambazo hutokea kando ya mlima au kilima, hutengenezwa pale ambapo maji ya chini ya ardhi yanakuwa yameegamia tabaka lisilopitisha maji la mwamba au udongo linalojulikana kama akikwidi au akifuji.
Chemchemi za nyufa au viungo hutokea pale maji ya chini ya ardhi yanayotiririka kando ya tabaka lisilopitisha maji la mwamba yanapokutana na ufa au muunganisho (kiungo) katika mwamba huo.
Chemchemi za mrija hutokea pale maji ya chini ya ardhi yanapotiririka kutoka kwenye mivuko ya mviringo kama ile inayopatikana kwenye mapango (chemchemi za mrija za mfuruko) au chemchemi za mrija za lava zinazopatikana kwenye mapango ya mirija ya lava.Chemchemi ya chalybeate chini ya Cascada de los Colores, La PalmaChemchemi za artesian kawaida hutokea katika eneo la chini kabisa la ardhi husika. Chemchemi ya artesian hutengenezwa pale ambapo shinikizo la maji ya chini ya ardhi linakuwa kubwa zaidi kuliko shinikizo la angahewa. Katika muktadha huu, maji husukumwa moja kwa moja juu kutoka ardhini.[5]
Mashimo ya wonky ni sehemu za asili za kutokea maji baridi chini ya bahari ambazo zimefunikwa na matumbawe pamoja na masandarusi, zikiwa zinasababishwa na mikondo ya zamani ya mito iliyojaa mchanga na matope.
Chemchemi za karst hutokea kama mtiririko wa nje wa maji ya chini ya ardhi ambayo ni sehemu ya mfumo wa hidrolojia wa karst.
Chemchemi za joto hupata joto kutokana na shughuli za jotoardhi; zina halijoto ya maji ambayo ni ya juu zaidi kwa kiasi kikubwa kuliko wastani wa halijoto ya hewa ya eneo linalozunguka.[6] Chemchemi za maji yanayoruka ni aina ya chemchemi ya maji moto ambapo mvuke hutengenezwa chini ya ardhi na maji ya chini ya ardhi yaliyopata joto kali kupita kiasi na kunaswa, na hivyo kusababisha milipuko ya mara kwa mara ya maji ya moto na mvuke.
Chemchemi za kaboni, kama vile Soda Springs Geyser, ni chemchemi zinazobubujisha maji yenye kaboni yanayotokea kiasili, kutokana na gesi ya ukaa iliyoyeyuka kwenye maji hayo. Wakati mwingine huitwa chemchemi zinazochemka au chemchemi zinazofuka povu.
"Chemchemi za Gushette zinamwagika kutoka kwenye nyuso za miamba".
Chemchemi za helocrene ni chemchemi zinazosambaa ambazo hutunza maeneo ya mabwawa kwa kutumia maji ya chini ya ardhi.
Mtiririko wa chemchemi, au ububujikaji upya, hutegemea bonde la ukusanyaji maji la chemchemi hiyo. Mambo yanayoathiri ukusanyaji huo wa maji ni pamoja na ukubwa wa eneo ambalo maji ya chini ya ardhi yananaswa, kiasi cha mvua, ukubwa wa maeneo ya kunasia maji, na ukubwa wa njia ya kutokea ya chemchemi. Maji yanaweza kuvuja na kuingia kwenye mfumo wa chini ya ardhi kutoka vyanzo vingi ikiwa ni pamoja na udongo unaopitisha maji, mashimo ya mnyunyuko, na mito inayopoteza maji. Katika baadhi ya matukio, mito mizima midogo inaonekana kutoweka kabisa pale maji yanapozama ardhini kupitia sakafu ya mto. Hifadhi ya Jimbo la Grand Gulf huko Missouri ni mfano wa mto mzima mdogo unaotoweka kwenye mfumo wa maji ya chini ya ardhi. Maji hayo hujitokeza maili 9 (kilomita 14) mbali, yakitengeneza sehemu ya mtiririko wa Chemchemi ya Mammoth huko Arkansas. Shughuli za kibinadamu pia zinaweza kuathiri mtiririko wa chemchemi—utumiaji wa maji ya chini ya ardhi hupunguza shinikizo la maji katika tabaka la miamba inayohifadhi maji, na hivyo kupunguza kiasi cha mtiririko.
Fontaine de Vaucluse au Chemchemi ya Vaucluse nchini Ufaransa inatoa takriban galo milioni 470 za Marekani (mita za ujazo 1,800,000) za maji kwa siku kwa kasi ya futi za ujazo 727 (mita za ujazo 20.6) kwa sekunde.
Chemchemi huangukia katika makundi makuu matatu ya jumla: za kudumu (chemchemi zinazotiririka mfululizo katika mwaka mzima); za vipindi (chemchemi za muda ambazo huwa hai baada ya mvua, au wakati wa mabadiliko fulani ya msimu); na za mzunguko (kama ilivyo kwenye chemchemi za maji zinazotoa mvuke na kulipuka katika vipindi maalumu au visivyoeleweka).
Chemchemi mara nyingi huainishwa kwa kiasi cha maji yanayotiririka kutoka kwazo. Chemchemi kubwa zaidi huitwa 'chemchemi za daraja la kwanza', zinazofafanuliwa kama chemchemi zinazotoa maji kwa kasi ya angalau lita 2,800 au futi za ujazo 100 (mita za ujazo 2.8) za maji kwa sekunde. Baadhi ya maeneo yana chemchemi nyingi za daraja la kwanza, kama vile Florida ambapo kuna angalau chemchemi 27 zinazojulikana kuwa na ukubwa huo; maeneo ya Ozarks huko Missouri na Arkansas, ambayo yana chemchemi 10 zinazojulikana kuwa za daraja la kwanza; na nyingine 11 katika eneo la Thousand Springs kando ya Mto Snake huko Idaho. Kiwango cha mtiririko wa chemchemi kiko hivi:
Ukubwa
Mtiririko (futi 3/s, gal/dakika, painti/dakika)
Mtiririko (L/s)
Ukubwa wa 1
> futi 100 futi 3/sekunde
Lita 2800 kwa sekunde
Ukubwa wa 2
futi 10 hadi 100 futi 3/sekunde
Lita 280 hadi 2800 kwa sekunde
Ukubwa wa 3
1 hadi 10 futi 3/sekunde
Lita 28 hadi 280 kwa sekunde
Ukubwa wa 4
Galoni 100 za Marekani kwa dakika hadi futi 1 ya ujazo kwa sekunde
Lita 6.3 hadi 28 kwa sekunde
Ukubwa wa 5
Galoni 10 hadi 100/dakika
Lita 0.63 hadi 6.3 kwa sekunde
Ukubwa wa 6
Galoni 1 hadi 10/dakika
63 hadi 630 mL/s
Ukubwa wa 7
Painti 1 kwa galoni 1/dakika
63 hadi 630 mL/s
Ukubwa wa 8
Chini ya painti 1/dakika
8 mL/s
Ukubwa wa 0
hakuna mtiririko (maeneo ya mtiririko wa zamani/wa kihistoria)
Ziwa Pruess linalishwa na chemchemi katika Bonde la Snake lililo kavu huko Utah.
Madini huyeyuka kwenye maji yanapopita kwenye miamba ya chini ya ardhi. Kiwango hiki cha madini hupimwa kama jumla ya madini yaliyoyeyuka (TDS). Hali hii inaweza kuyapa maji ladha na hata mapovu ya gesi ya ukaa, ikitegemea asili ya jiolojia ya eneo ambalo maji hayo yanapita. Hii ndiyo sababu maji ya chemchemi mara nyingi huwekwa kwenye chupa na kuuzwa kama maji ya madini, ingawa neno hilo mara nyingi limekuwa likitumiwa kwenye matangazo ya udanganyifu. Maji ya madini yana mchanganyiko usiopungua sehemu 250 kwa milioni (ppm) za TDS. Chemchemi zenye kiasi kikubwa cha madini wakati mwingine huitwa 'chemchemi za madini'. (Wakati huo huo, chemchemi zisizo na kiwango hicho cha madini wakati mwingine hutofautishwa kama 'chemchemi tamu'.) Chemchemi zenye kiasi kikubwa cha chumvi za sodiamu zilizoyeyuka, hasa sodiamu kabonati, huitwa 'chemchemi za soda'. Maeneo mengi ya mapumziko yamejengwa karibu na chemchemi za madini na yanajulikana kama miji ya spa. Chemchemi za madini zinasemekana kuwa na sifa za kutibu. Kuoga au kushinda ndani yake kunasemekana kusaidia ufyonzaji wa madini kutoka kwenye maji hayo. Baadhi ya chemchemi zina viwango vya arseniki vinavyozidi kiwango cha kawaida cha sehemu 10 kwa bilioni (ppb) kilichowekwa na Shirika la Afya Duniani (WHO) kwa ajili ya maji ya kunywa. Pale ambapo chemchemi hizo zinamwaga maji yake kwenye mito, zinaweza pia kupandisha viwango vya arseniki kwenye mito hiyo kupita kiwango kilichowekwa na WHO.
Maji kutoka kwenye chemchemi kwa kawaida huwa safi na ya uwazi. Hata hivyo, baadhi ya chemchemi zinaweza kuwa na rangi kutokana na madini yaliyoyeyuka kwenye maji hayo. Kwa mfano, maji yaliyojaa madini ya chuma au tanini yatakuwa na rangi ya machungwa.
Katika baadhi ya maeneo ya Marekani, kijito kinachobeba maji yanayotoka kwenye chemchemi kwenda kwenye kijito kikuu cha karibu kinaweza kuitwa 'spring branch', 'spring creek', au 'run'. Maji ya chini ya ardhi huwa na tabia ya kudumisha wastani wa joto la muda mrefu la tabaka lake la miamba inayohifadhi maji; hivyo basi, mtiririko kutoka kwenye chemchemi unaweza kuwa wa baridi zaidi kuliko vyanzo vingine katika siku ya kiangazi, lakini ukabaki bila kugandana wakati wa baridi. Maji baridi ya chemchemi na kijito chake yanaweza kuhifadhi viumbe kama vile aina fulani za samaki wa trauti ambao kwa namna nyingine wasingeweza kuishi katika hali ya hewa ya eneo hilo iliyo ya joto zaidi.
Chemchemi ya maji moto ya asili ya madini ya chuma huko Beppu, JapaniChemchemi za salfa zina kiwango kikubwa cha salfa kilichoyeyuka au hidrojeni salfaidi katika maji. Kihistoria zimekuwa zikitumiwa kupunguza dalili za ugonjwa wa baridi yabisi na magonjwa mengine ya kuvimba.[7][8]
Chemchemi za radiamu (au chemchemi zenye mionzi) zina kiwango kinachoweza kutambulika cha mionzi inayozalishwa na mfumo wa asili wa usambaratisho wa kinyuklia.[11]
Uvuvi wa samaki wa trauti kwenye Chemchemi ya Maramec huko Missouri
Chemchemi zimekuwa zikitumiwa kwa mahitaji mbalimbali ya mwanadamu — ikiwa ni pamoja na maji ya kunywa, usambazaji wa maji ya nyumbani, umwagiliaji, kinu , usafiri wa majini, na uzalishaji wa umeme. Matumizi ya sasa ni pamoja na shughuli za burudani kama vile uvuvi, kuogelea, na kuelea; tiba; maji kwa ajili ya mifugo; vituo vya kuzalishia samaki; na usambazaji kwa ajili ya maji ya madini ya chupa au maji ya chemchemi ya chupa. Chemchemi zimechukua aina fulani ya dhana ya ngano kwa kuwa baadhi ya watu wanaamini kimakosa kwamba chemchemi daima ni vyanzo vyenye afya vya maji ya kunywa. Zinaweza kuwa hivyo au zisiwe hivyo. Ni lazima mtu afanye kipimo cha kina cha ubora wa maji ili kujua jinsi ya kutumia chemchemi ipasavyo, iwe kwa ajili ya bafu la madini au maji ya kunywa. Chemchemi zinazosimamiwa kama spa tayari zitakuwa na kipimo kama hicho.
Chemchemi mara nyingi hutumiwa kama vyanzo vya maji ya chupa.[12] Wakati wa kununua maji ya chupa yaliyowekwa nembo ya maji ya chemchemi , mara nyingi mtu anaweza kupata matokeo ya vipimo vya maji ya chemchemi hiyo kwenye tovuti ya kampuni inayoyauza.
Chemchemi zimekuwa zikitumiwa kama vyanzo vya maji kwa ajili ya umwagiliaji wa mazao unaotumia nguvu ya mvutano wa dunia. Watu wa asili wa Kusini-Magharibi mwa Amerika walijenga mifereji inayolishwa na chemchemi ambayo ilielekeza maji mashambani kupitia mifereji ya maji. Baadaye, wamisionari wa Uhispania walitumia njia hii.[13][14]
Chemchemi takatifu, au kisima kitakatifu, ni kijito kidogo cha maji kinachochomoza kutoka chini ya ardhi na kuheshimiwa katika baadhi ya muktadha wa kidini: Kikristo na/au wa kipagani na/au mwingineo. Mapokezi na ngano za Ugiriki ya kale zilijaa chemchemi takatifu na zenye hadithi — hasa chemchemi za Corycian, Pierian, na Castalian. Katika Ulaya ya zama za kati, maeneo matakatifu ya kipagani mara nyingi yaligeuzwa kuwa ya Kikristo kama visima vitakatifu. Istilahi 'kisima kitakatifu' kwa kawaida hutumiwa kurejelea chanzo chochote cha maji chenye ukubwa mdogo (yaani, sio ziwa au mto, lakini ikijumuisha madimbwi, chemchemi za asili, na maeneo ya maji yanayovuja/kuchuruzika chini ya ardhi), ambacho kina umuhimu fulani katika hadithi za kale za eneo hilo. Hii inaweza kuchukua sura ya jina maalum, hadithi inayohusiana nayo, sifa za uponyaji zinazonasibishwa na maji hayo kupitia uwepo wa kiroho wa malaika/mizimu mlinzi au wa mtakatifu wa Kikristo, au sherehe au tambiko linalofanyika kwenye eneo la kisima hicho. Ngano za Kikristo mara nyingi husimulia jinsi matendo ya mtakatifu yalivyosababisha maji ya chemchemi kutiririka — mada inayojulikana sana, hasa katika wasifu wa watakatifu wa Kiselti.
Chemchemi ya Mother Spring, Chemchemi za Maji Moto za Pagosa, Colorado
Maji ya chini ya ardhi yaliyopashwa joto kijiolojia yanayotiririka kutoka kwenye chemchemi za joto yana joto kubwa kuliko joto la mwili wa mwanadamu, kwa kawaida katika kiwango cha 45–50 °C (113–122 °F), lakini yanaweza kuwa na joto kali zaidi. Chemchemi hizo zilizo na maji yenye joto la chini kuliko joto la mwili lakini yenye joto kubwa kuliko joto la hewa wakati mwingine hujulikana kama chemchemi vuguvugu.
Chemchemi za maji moto au chemchemi za jotoardhi zimekuwa zikitumiwa kwa ajili ya tiba ya maji, kuoga, na kupumzika kwa maelfu ya miaka. Kutokana na hadithi za kale zinazozunguka chemchemi za maji moto na sifa zake zinazodaiwa kuwa na thamani ya kitiba, baadhi zimekuwa maeneo ya vivutio vya utalii na maeneo ya vituo vya ukarabati wa kimwili.
Chemchemi ya asili huko Pennsylvania ambapo maji yanayotoka juu ya uso wa ardhi yanachomoza, kisha yanatiririka kuelekea chini na kupita kwenye nyasi na miamba ya juu ya ardhi.
Chemchemi za maji moto zimekuwa zikitumiwa kama chanzo cha joto kwa maelfu ya miaka. Katika karne ya 20, zilikuwa rasilimali jadidifu ya nishati ya jotoardhi kwa ajili ya kupasha joto nyumba na majengo. Jiji la Beppu, Japani lina visima vya chemchemi za maji moto 2,217 vinavyolipa jiji hilo maji ya moto.[15] Chemchemi za maji moto pia zimekuwa zikitumiwa kama chanzo cha nishati endelevu kwa ajili ya kilimo cha kwenye nyumba za kioo na ukuzaji wa mazao na maua.[16]
Lucas Cranach, Der Jungbrunnen (Chemchemi ya Ujana), 1546
Chemchemi zimekuwa zikiwakilishwa katika utamaduni kupitia sanaa, mitandao ya hadithi za miungu, na ngano za kale katika historia yote. Chemchemi ya Ujana ni chemchemi ya ngano ambayo ilisemekana kurudisha ujana kwa mtu yeyote aliyekunywa maji yake.[18] Imekuwa ikidaiwa kuwa chemchemi hiyo inapatikana kule St. Augustine, Florida, na iligunduliwa na Juan Ponce de León mnamo mwaka 1513. Hata hivyo, haijaonyesha nguvu yoyote ya kurudisha ujana, na wanahistoria wengi wanapinga ukweli wa ugunduzi huo wa Ponce de León.[19][20]
Kasisi wa Delphi, akikabiliwa kwenye kailiksi ya picha nyekundu, iliyochorwa na Mchoraji Kodros, ikimwonyesha Pythia akiwa na kikombe kinachodhaniwa kuwa na maji kutoka kwenye chemchemi, miaka ya 440–430 KK
Pythia, anayejulikana pia kama Mtabiri wa Delphi, alikuwa kuhani mkuu wa kike katika Hekalu la Apollo. Alikuwa akitoa unabii akiwa katika hali ya msisimko mkali wa kupagawa na miungu uliosababishwa na 'mvuke uliokuwa ukipanda kutoka kwenye ufa wa mwamba'. Inasemekana kuwa mvuke huo ulikuwa ukitoka kwenye chemchemi ya Kerna huko Delphi.[21]
Hadithi ya ngano ya Kigiriki kuhusu Narcissus inaeleza juu ya kijana mmoja aliyepagawa na mapenzi kwa ajili ya kivuli chake mwenyewe kwenye dimbwi tulivu la chemchemi. Narcissus alitazama kwa dhati kwenye 'chemchemi isiyo na matope, yenye rangi ya fedha kutokana na maji yake yanayometa, ambayo haikuguswa na wachungaji wala mbuzi-mwitu wanaolisha milimani wala ng'ombe wengine wowote, ambayo haikuvurugwa na ndege, mnyama, wala tawi lililoanguka kutoka kwenye mti.' (Ovid).[22]
John William Waterhouse Echo na Narcissus, 1903
Mpiga picha wa Kimarekani wa mapema karne ya 20, James Reuel Smith alitengeneza mfululizo wa picha za kina zinazofanya mapitio ya chemchemi za kihistoria za Jiji la New York kabla hazijafunikwa na jiji hilo baada ya ujio wa mfumo wa maji wa manispaa. Baadaye,[23] Smith alipiga picha chemchemi za Ulaya zilizopelekea kitabu chake kilichoitwa, Springs and Wells in Greek and Roman Literature, Their Legends and Locations (1922).[24]
Sokokura kutoka kwenye mfululizo wa 'Wasanii Wawili Watembelea Chemchemi Saba za Maji Moto' (Sōhitsu shichitō meguri) wa Utagawa Toyokuni III na Utagawa Hiroshige, 1854
Wasanii wa Kijapani wa karne ya 19, Utagawa Hiroshige na Utagawa Toyokuni III, walitengeneza mfululizo wa michoro ya chapa za mbao, 'Wasanii Wawili Watembelea Chemchemi Saba za Maji Moto' mnamo mwaka 1854.
Jiji la China la Jinan linajulikana kama 'Mji wa Chemchemi' (Kichina: 泉城), kwa sababu ya vivutio vyake vya chemchemi 72 na matundu madogo mengi sana ya chemchemi (micro spring holes) yaliyoenea katikati ya jiji hilo.[25][26]
Makala hii kuhusu mambo ya sayansi bado ni mbegu. Je, unajua kitu kuhusu Chemchemi kama historia yake au mahusiano yake na mada nyingine? Labda unaona habari katika Wikipedia ya Kiingereza au lugha nyingine zinazofaa kutafsiriwa? Basi unaweza kuisaidia Wikipedia kwa kuihariri na kuongeza habari.
.jpg)
