Мариотт и заложили научные основы исследования водного баланса, которые позволили отказаться от бытовавших взглядов на проникновение морской воды под землю и противопоставить догадкам данные измерений.
После работ Мариотта учение об инфильтрационном происхождении подземных вод получило широкое признание. Его придерживался, в частности, великий русский ученый М. В. Ломоносов. Изучались и другие возможные пути пополнения подземных вод. К середине XIX века познание подземной гидросферы существенно расширяется. Назову важнейшие открытия.
Аббат Парамелль, занимавшийся не только отправлением религиозных обрядов, издал книгу об искусстве поиска подземных вод с описанием геологических методов обнаружения водоисточников и грунтовых потоков. У себя на родине, во Франции, он приобрел популярность водоискателя. И не зря: в 90 % случаев (а за 25 лет — это 10 тысяч) его прогнозы на закладку колодцев оказались верными.
Наиболее полно новые представления о подземной гидросфере изложил в своих работах французский геолог Эли де Бомон. Наряду с внешним круговоротом воды он выделил и связанный с ним внутренний, в котором участвуют просочившиеся атмосферные осадки и захороненные при седиментации морские воды, а также пары, выделяющиеся из магмы при ее кристаллизации.
В 1856 году инженер А. Дарси представил муниципалитету Дижона (Франция) отчет о возможности использования подземных вод для водоснабжения города. Вместо четких рекомендаций — пухлый трактат со множеством формул и расчетов, описывающих фильтрацию воды в пористой среде. Отцы города недоумевали… Они и не подозревали, что Дарси установил основной закон движения подземных вод.
Развитие экономики стран Западной Европы и Северной Америки, а позднее и России положило начало широкому использованию подземных вод.[1] Они обеспечили водоснабжение крупных городов — Парижа, Вены, Берлина, Чикаго. Запросы общества и его потребности, которые, как известно, являются движущей силой любой науки, способствовали и энергичному развитию учения о подземных водах, которое вскоре обособилось в самостоятельную отрасль знаний.
Еще в начале XIX века известный естествоиспытатель Ж. Б. Ламарк для обозначения явлений разрушения и отложения посредством воды на поверхности Земли предложил термин «гидрогеология» (рис. 2). В новом понимании, как учение об источниках и подземных водах, его стали употреблять на рубеже 70-х и 80-х годов прошлого века — точнее время появления гидрогеологии, вероятно, определить нельзя.
Puc. 2. Титульный лист книги «Гидрогеология, или исследование влияния вод на поверхность земного шара…» Ж. Б. Ламарка, изданной в 1802 году.
Особенно широкое распространение гидрогеологические исследования получили в России. Ими занимались выдающиеся геологи И. В. Мушкетов, Н. А. Соколов, В. А. Обручев и другие, благодаря которым в обиход вошел термин «гидрогеология» в современном понимании.
Первый штатный гидрогеолог. В Крыму, на западной окраине Алушты, у подножья горы Кастель высится обелиск. На нем выбита надпись: «Николаю Алексеевичу Головкинскому». Головкинский (1834–1897) — первый в мире штатный гидрогеолог. Такая должность потребовалась Крыму, и ее учредило Таврическое губернское земство в 1886 году специально для него — опального профессора геологии, покинувшего пост ректора Новороссийского (ныне Одесского) университета и переселившегося в Крым. Такой должности не было до того не только в России, но и за рубежом.
Жизненный путь, широкая эрудиция этого подвижника показывают, что последующие поколения исследователей подземных вод могут гордиться «гидрогеологом № 1». За сравнительно короткий срок Головкинский становится одним из виднейших специалистов своего дела, высказавшим продуманные идеи о происхождении подземных вод, давшим много рекомендаций, где и как их искать в засушливом Причерноморье. Он был типичный ученый-практик. Его усадьба «Кастель-гора» стала своеобразным научным и культурным центром Крыма и получила название «Профессорский уголок». Сюда заглядывали все, кто посещал Крым с научными целями, любители искусства и литературы. Николай Алексеевич был душой общества, знатоком природы Крыма, он недурно рисовал и даже печатался в литературных журналах. Но больше всего к нему приходили и приезжали как к гидрогеологу, просили указать места, где можно заложить скважину на воду.
Ежегодно на протяжении 10 лет он составлял «Отчеты гидрогеолога». Авторитет и популярность Головкинского среди всех слоев населения были так высоки, что, когда он скончался, Таврическое земство постановило соорудить на его могиле памятник и выделило средства Московскому обществу испытателей природы на премию его имени за лучшее сочинение по гидрогеологии Крыма. Участники Крымской экскурсии VII Международного геологического конгресса (1897 год), подготовку которой осуществил Головкинский и перед началом которой он внезапно умер, решили создать первому штатному гидрогеологу интернациональный памятник: каждый из них прислал на могилу свой камень. Эти камни (а их было несколько десятков) стали составной частью обелиска, воздвигнутого в 1900 году (рис. 3). Что касается премии имени Головкинского, то она так никому и не была присуждена: не нашлось достойных работ.
Рис. 3. Памятник Н. А. Головкинскому в Алуште. Рисунок П. К. Тыглиянца — правнука Н. А, Головкинского.
Становление гидрогеологии. Гидрогеология зародилась и развивается вплоть до настоящего времени на стыке геологии, то есть науки о Земле, и гидрологии — науки, занимающейся изучением гидросферы и природных вод.
Относительно времени возникновения гидрогеологии мнения расходятся: одни ведут отсчет от Ламарка или начала широкого использования подземных вод для водоснабжения в первой половине XIX века, другие, наоборот, относят его к 20–30-м годам XX века, к периоду оформления гидрогеологии как самостоятельной дисциплины, создания учреждений гидрогеологического профиля и соответствующих кафедр в вузах. Однако правильнее все-таки временем ее рождения считать последнюю треть XIX века: с того периода термин «гидрогеология» стал использоваться в современном понимании, тогда же формируются основы учения о подземных водах и, наконец, появляются первые представители этой науки — гидрогеологи.
Широкий размах в конце XIX века приобретают региональные гидрогеологические исследования. Систематизированное изложение учения о подземных водах дают в это время А. Дебре во Франции, И. В. Мушкетов в России, И. Гааз в Германии, Ч. Слихтер в США. Среди немногих региональных работ выделяется труд члена-корреспондента Санкт-Петербургской академии наук С. Н. Никитина «Грунтовые и артезианские воды на Русской равнине», содержащий изложение методов изучения подземных вод и ставший образцом региональных обобщений. В начале XX века появляются работы по методике гидрогеологических исследований.
С самого зарождения гидрогеология была не только учением о подземных водах. Уже в первые десятилетия в ее поле зрения находились пары воды и газово-жидкие растворы магмы, в частности когда дело касалось происхождения или состава подземных вод. Иначе говоря, гидрогеологию интересовала жизнь всех видов воды, заключенных в недрах Земли. С этих позиций весьма оригинальное определение дал ей еще в 1900 году С. Н. Никитин:
