Книга Подземная гидросфера - Евгений Викторович Пиннекер

Почти полстолетия — последнюю четверть XIX и первую четверть XX века — длился диспут о путях проникновения влаги в земные недра. Инициатором его был австрийский инженер О. Фольгер. Он обрушился на инфильтрационную теорию, заявив: «Нет подземной воды из дождевой». По его мнению, вода не просачивается, а попадает внутрь Земли в виде влажного воздуха: конденсирующаяся влага и питает подземные воды. Яростный спор вокруг гипотезы Фольгера разрешил русский ученый А. Ф. Лебедев. Точными замерами ему удалось установить, что сравнительно с просачиванием конденсация дает гораздо меньше подземных вод. Он же выявил механизм перемещения влаги в почвогрунтах и характер перехода воды из одного состояния в другое.

А как появляются глубокие воды — термы и рассолы? Эти вопросы стали волновать ученых уже в начале XX века, но и сейчас они окончательно не решены.

Крупнейший геолог и знаток «лика» Земли Э. Зюсс в 1902 году на одном из съездов естествоиспытателей смело заявил: «Термы — продукт магмы, они ювенильны». Под ювенильными (то есть девственными) Зюсс понимал воды, которые отщепляются в виде пара от магмы и впервые вступают в круговорот воды на Земле. Синтез этих вод из водорода и кислорода происходит на больших глубинах.

Что касается соленых вод и рассолов, которые повсеместно встречаются на нефтегазовых промыслах и соляных месторождениях, то их считали ископаемыми водами морского происхождения. Эти воды попадают в недра Земли при осадконакоплении и отжимаются из илов в пористые коллекторы, сохраняясь в них как реликты бассейнов осадконакопления прошлых геологических эпох. К такому выводу пришли почти одновременно, изучая воды глубоких горизонтов с разных позиций, австрийский геолог Г. Гефер, русский академик Н. И. Андрусов и американский гидролог А. Лейн.

Гипотезы ювенильных и ископаемых вод с самого начала имели сторонников и противников. К настоящему времени, благодаря накопленному обширному материалу по гидрогеологии глубоких горизонтов, обе концепции претерпели значительные изменения, однако остались в основе наших знании о происхождении ресурсов и состава подземных вод и в той или иной мере подтверждены новыми фактами.

Так постепенно происходило становление гидрогеологии. С годами появились успехи в познании динамики и состава подземных вод, изучении региональных гидрогеологических закономерностей и использовании подземных вод для водоснабжения и в медицине. Все это нашло отражение в фундаментальных обобщениях и учебных пособиях, среди которых наиболее известными считались труд русского гидрогеолога П. В. Отоцкого, трижды переиздававшаяся книга знатока грунтовых вод и минеральных источников Центральной Европы немецкого гидрогеолога К. Кейльгака и работы американца О. Мейнцера — специалиста в области теоретической и прикладной гидрогеологии. Особо хочется отметить исследования, проведенные сибирским геологом А. В. Львовым и положившие начало изучению подземных вод мерзлой зоны Земли.

Резкий скачок в развитии гидрогеологии произошел в нашей стране в 20–30-е годы, когда изучение подземных вод приобрело планомерный характер. Опираясь на богатый отечественный опыт и огромный фактический материал, советские гидрогеологи выступили с новыми теоретическими и прикладными разработками буквально по всем направлениям гидрогеологии. Это вопросы классификации подземных вод, принципы гидрогеологического картирования и районирования, закономерности распределения и формирования воды в недрах Земли, методические приемы гидрогеологических исследований, проблемы рационального использования подземных вод. В Ленинграде, Москве, Новочеркасске, Томске, Ташкенте появились кафедры, специализировавшиеся на выпуске инженеров-гидрогеологов.

Первый учебник гидрогеологии в нашей стране (1922 год) составил новочеркасский профессор П. Н. Чирвинский. Ему же принадлежит создание исторического направления в гидрогеологии. Весомый вклад в развитие гидрогеологии внесли М. М. Васильевский, А. И. Дзенс-Литовский, О. К. Ланге, Н. Ф. Погребов, Ф. П. Саваренский, Н. Н. Славянов, Н. И. Толстихин. Из большого числа работ, посвященных подземной гидросфере и гидросфере вообще, следует указать на «Историю природных вод» академика В. И. Вернадского, опубликованную в середине 30-х годов. В ней обобщен опыт многовекового изучения воды на Земле. Книга эта не утратила своего энциклопедического значения и в наши дни. В. И. Вернадский не отрицал наличия ювенильных и ископаемых вод, но считал, что в основной своей массе вода проникает в земную кору сверху и имеет метеорную природу. Очень важное значение он придавал переходу воды из одного состояния в другое. Он же обратил внимание на воду, выделяемую из минералов, и водяные пары, часть которых освобождается из магмы или, наоборот, захватывается ею.

В 30–40-х годах сформировалась школа советских гидрогеологов во главе с талантливым ученым и крупным организатором науки академиком Ф. П. Саваренским. Ему принадлежат глубокие теоретические обобщения, заслуга в основании при Академии наук СССР Лаборатории гидрогеологических проблем. Достойными представителями этой школы, продолжателями традиций Ф. П. Саваренского были член-корреспондент АН СССР Г. П. Каменский, открывший новые закономерности движения и формирования подземных вод, и профессор А. М. Овчинников — автор оригинальных трудов по минеральным водам, гидрогеохимии и палеогидрогеологии. В 50–70-х годах составлены гидрогеологические карты СССР (И. К. Зайцев, Н. А. Маринов, Н. В. Роговская), карты подземного стока (Б. И. Куделин), минеральных вод (В. В. Иванов).

Предмет и содержание современной гидрогеологии. Колоссальные потребности в подземных водах как комплексном полезном ископаемом, с одной стороны, и жизненно важная проблема охраны ресурсов подземной гидросферы, вызванная глобальным воздействием на нее человека, с другой, — вот что стимулирует в наше время бурный расцвет гидрогеологии.

Некоторые зарубежные ученые (Д. К. Тодд и Р. де Уист в США и А. Гисслер в ГДР) склонны в учении о подземных водах различать гидрогеологию («геологию подземных вод») и геогидрологию («гидрологию подземных вод»). Такой подход представляется формальным, ибо сразу возникает вопрос, куда же тогда относить, скажем, «геохимию подземных вод» или «физику подземных вод»?

Во второй половине XX века в гидрогеологии фактически наступил качественно новый этап развития. Если до этого в ней господствовал описательный элемент и она была учением о явлениях, то теперь стала превращаться в науку о процессах, стремящуюся вскрыть присущие предмету ее исследований закономерности. Совершенно иной уровень приобрел элемент предвидения в связи с глубоким воздействием человека на жизнь подземной гидросферы.

Невозможно перечислить всех выдающихся гидрогеологов современности. Это армия специалистов различного профиля, как узкого, так и широкого. Поток разносторонней информации вызвал к жизни новые идеи относительно происхождения, движения и количественно-качественной характеристики внутриземных вод. Кажется, мы находимся накануне открытий принципиального значения, касающихся основ гидрогеологии.

Переходный период в любой науке неизбежно связан с кризисом роста. В гидрогеологии он выразился в пересмотре ее фундаментальных положений и уточнении перспектив развития. Кризис роста — не значит отставание, это осмысливание современного состояния и поиски путей движения вперед.

Наряду с другими принципиальными вопросами перед гидрогеологами возник и тривиальный вопрос: «Что же изучает гидрогеология?»

Ответить на него оказалось не так-то просто. Определение «Гидрогеология — учение о подземных водах» к этому времени себя исчерпало. Чтобы изучать процессы и закономерности, вызванные деятельностью воды в недрах Земли, требуется знать все внутриземные разновидности Н2О, с