Подземная гидросфера - Евгений Викторович Пиннекер

Е. В. ПИННЕКЕР

ПОДЗЕМНАЯ ГИДРОСФЕРА

*

Ответственный редактор

чл. кор. АН СССР В. П. Солоненко

Рецензенты Ю. И. Блохин, И. С. Ломоносов.

© Издательство «Наука», 1984 г.

ПОЧЕМУ И КАК ПОЯВИЛАСЬ ЭТА КНИГА

(вместо предисловия)

Мы привыкли к воде, ее мир постоянно окружает нас. Океаны, моря, озера, реки, ледники, дождь и снег… Вода находится не только на поверхности Земли. Встречаем мы ее и в земных недрах, где она заполняет пустоты горных пород и входит в состав минералов. Твердь земная, в сущности, пронизана водой.

Гидросфера — водная оболочка Земли. Принято считать, что основной объем воды сосредоточен в Мировом океане. Но по мере изучения глубин планеты это мнение было поколеблено. Оказывается, в земных недрах ее не меньше, чем на поверхности. Правда, в отличие от наземной водной оболочки подземная гидросфера неоднородна и образует систему, в которой вода в той или иной степени связана с горными породами. Порой так тесно, что неотделима от них.

Интерес к воде земных недр человек проявляет давно. Уже древние цивилизации использовали для своих нужд выводимые родниками пресные и минеральные воды. Легенда приписывает Гераклу честь, кажется, первого человека, осуществившего искусственное получение подземных вод: демонстрируя силу, он глубоко вонзил в землю свою знаменитую дубину, а когда вытащил ее, из возникшего отверстия хлынула вода и образовала целое озеро. Примерно три-четыре тысячелетия назад для вывода подземных вод стали копать колодцы и бурить скважины. Одновременно с использованием их в хозяйственных целях люди еще античных времен (мыслители Фалес, Аристотель, Витрувий и другие) пытались проникнуть в тайны подземной гидросферы.

К сожалению, глубины Земли мы еще знаем плохо. И совсем мало известно о деятельности там воды. Мнения на сей счет весьма разноречивы, порой взаимоисключающи. Нет и единой точки зрения на то, когда вода появилась в недрах Земли. Эти проблемы, как правило, обходят вниманием или упоминают о них скороговоркой. Они действительно сложны. Не удивительно, что до сих пор в учебниках рассматривается обычно подземная вода небольших глубин (редко более 0,5–1 километра) и только в так называемом «жидком» виде. Между тем в земных недрах молекулы Н2О самого различного фазово-агрегатного состояния прослеживаются до глубин в несколько десятков километров, при этом не только под сушей, но и под дном морей и океанов, хотя дно океана для гидрогеологов пока «терра инкогнита».

Научно-популярной литературе в этом плане также не повезло. Правда, подземным водам в последнее время было посвящено несколько интересных публикаций. Назову хотя бы «Невидимый океан» А. А. Карцева и С. Б. Вагина, «Вода под землей» И. Г. Киссина, «Подземные воды — наше богатство» Н. И. Плотникова, «Рассказы о воде: Белорусские криницы» А. В. Кудельского или «Живая вода в недрах Севера» П. Ф. Швецова. Особо хочется отметить популярно и оригинально написанные «Мир воды» В. Ф. Дерпгольца и «Занимательную гидрогеологию» А. К. Ларионова.

Стоит ли еще раз писать о воде земных недр? Да, стоит, и вот почему. Во-первых, все тиражи названных книг полностью разошлись, что свидетельствует об интересе читателя к этой проблеме. Во-вторых, они посвящены главным образом подземным водам, в них мало внимания уделяется подземной гидросфере в целом и геологической деятельности воды, особенно глубоких внутриземных вод. Наконец, в-третьих, в последние годы объем информации, касающейся недр Земли, строения подземной гидросферы и геологии воды растет так быстро, что новая книга просто необходима.

Подземная гидросфера включает все разновидности воды, находящиеся в Земле. Это — вода свободная, то есть вода в обычном понимании, и связанная с породами физически и химически; по фазово-агрегатному состоянию Н2О может быть жидкой, твердой (лед), газообразной (пар) и надкритической (водяной флюид). Наука, изучающая подземную гидросферу, называется гидрогеологией.

Мне приходилось уже писать в научно-популярной форме о подземной гидросфере: в 1979 году издательство «Знание» выпустило небольшую брошюру «Охрана подземной гидросферы». В ней кратко рассмотрены основы современной гидрогеологии, строение и формирование подземной гидросферы, геологическая роль воды, в заключение речь идет о воздействии человека на подземную гидросферу и даются рекомендации по охране ее от негативных последствий этого воздействия. Однако многое, о чем хотелось рассказать, из-за небольшого объема брошюры не нашло освещения. С 1980 года стали выходить издаваемые Комиссией по изучению подземных вод Сибири и Дальнего Востока при Сибирском отделении АН СССР тома «Основы гидрогеологии». Первым был издан том «Общая гидрогеология», затем «Гидрогеохимия», «Гидрогеодинамика» и «Геологическая деятельность и история воды в земных недрах», наконец, в последние годы «Методы гидрогеологических исследований» и «Использование и охрана подземных вод». Шеститомник представляет современный свод знаний о подземной гидросфере и использовании ее ресурсов.

Естественно, встала задача популяризовать изложенные в «Основах гидрогеологии» представления о подземной гидросфере, ее количественно-качественной характеристике, рассказать о жизни воды в земных недрах и участии ее в разнообразных геологических процессах. Поскольку я был одним из инициаторов издания «Основ гидрогеологии», на меня и пал выбор.

В основу предлагаемой книги положена упомянутая уже брошюра «Охрана подземной гидросферы», дополненная новым материалом из шеститомника «Основы гидрогеологии». Вместе с тем автор попытался показать и людей, которые создали гидрогеологию и развивают эту науку в наше время, а также осветить проблемы, волнующие гидрогеологов.

То, о чем пойдет далее речь, сформировалось в значительной степени под влиянием неоднократных встреч с членом-корреспондентом АН СССР П. Ф. Швецовым.

Вот одна из первых. Декабрьский вечер 1977 года. Москва. Квартира в большом здании на Ленинском проспекте. Хозяин кабинета, стены которого сплошь заставлены книгами, — Петр Филимонович Швецов, крупнейший советский гидрогеолог и мерзлотовед. Нас двое.

Речь идет об истории знаний в гидрогеологии, предмете ее изучения и методологии исследования, обсуждается готовящийся к изданию первый том «Основ гидрогеологии». Беседа затянулась. Временами возникает спор: наши точки зрения на современное содержание гидрогеологии не совсем одинаковы.

Петр Филимонович склонен ограничивать объем гидросферы только поверхностной ее частью, поэтому вода, находящаяся в земной коре, по его мнению, не входит в гидросферу. Тут у нас взгляды расходились. Но мы дискутировали не о словах, а о понятиях и вкладываемом в слова смысле. Гидрогеология должна изучать не только подземные воды, а водоносную систему, образуемую водами Земли с вмещающими их горными