Подземная гидросфера - Евгений Викторович Пиннекер

хотя они сходятся в том, что рассолы одновозрастны с вмещающими соленосными породами. С этих позиций хлоридные кальциевые рассолы Сибирской платформы можно считать и неизмененным реликтом бассейнов осадконакопления, и «маточной» рапой, сгущенной в процессе галогенеза до стадии выпадения калийно-магнезиальных солей (табл. 5), в которой затем магний был эквивалентно заменен на кальций породы. Основания для первой и второй точек зрения, таким образом, имеются. Более того, приуроченность концентрированных рассолов исключительно к регионам с мощными соленосными толщами заставляет считать галогенез первоисточником таких рассолов.

Наконец, большая группа гидрогеологов — среди них автор этих строк — усматривает тут смесь вод различного генезиса, в которой ископаемые рассолы в той или иной степени замещены проникшими с поверхности водами; в них наверняка также есть метаморфогенные и ювенильные компоненты. Седиментогенно-инфильтрогенные гипотезы не менее разнообразны, но объединяет их то, что они не отрицают в начальной стадии влияния ионно-солевого комплекса бассейнов осадконакопления на рассолы и в то же время учитывают последующее их преобразование в системе вода — порода, обязанное главным образом деятельности инфильтрогенных вод.

Точно так же противоречивы взгляды на происхождение термальных вод в областях современного вулканизма или неотектонической активизации. Одни защищают ювенильный генезис, другие — инфильтрационный, третьи большую роль отводят метаморфическим компонентам.

Кто же прав? Почему такое разнообразие мнений? Да потому, что пока нет надежных показателей разграничения первоисточников таких вод. В каждой из точек зрения акцент делается лишь на какие-то определенные критерии, но не учитываются другие, порой не менее важные. Поэтому в основе диагностики должен быть комплекс методов, хотя и в этом случае — а такой подход наиболее объективен — еще не получается однозначный ответ на поставленный вопрос: Нептун или Плутон?

Диагностика генетического облика подземных вод опирается прежде всего на палеогидрогеологические реконструкции, цель которых — воссоздать историю подземной гидросферы, в частности конкретных бассейнов подземных вод. Задача, прямо скажем, трудная, так как следы гидрогеологической истории бывают стерты последующими преобразованиями. Поистине по осколку приходится восстанавливать фреску.

Тем не менее без исторического анализа невозможно понять закономерности формирования подземных вод, их связь с геологическими процессами и осмыслить современную гидрогеологическую обстановку.

«Настоящее — ключ к понимаю прошлого» — таков принцип актуализма, лежащий в основе палеогидрогеологических реконструкций. Иначе говоря, на примере современной деятельности подземных вод воссоздаются процессы, имевшие место в далеком прошлом. При этом обязательно следует обращать внимание на эволюцию геологических процессов, то есть изменение их интенсивности и направленности во времени.

Нельзя механически пользоваться принципом актуализма. Выдающийся советский геолог академик А. Л. Яншин в последние годы успешно развивает идею эволюции геологических процессов, что представляет одну из важнейших проблем теоретической геологии. Эволюция геологических процессов находит выражение в неповторимом своеобразии прошлых геологических эпох, изменении состава гидросферы, характера осадочного породообразования и метаморфизма, принципиально новых обстановках тектономагматической активизации. Наблюдаются и необратимые явления (развитие биосферы, радиоактивный распад и т. д.).

Когда речь заходит об эволюции геологических процессов, необходимо учитывать, что на протяжении геологической истории менялись не физико-химические закономерности, которые по крайней мере в последние 500–1000 миллионов лет были одинаковыми, а эволюционировали условия их реализации на поверхности и в недрах Земли. Неизменными эти процессы можно считать (да и то условно!) лишь для относительно коротких отрезков геологической истории. Вот это-то и дает возможность использовать принцип актуализма.

Как показали А. Н. Семихатов и А. А. Карцев, в общем случае развитие подземной водоносной системы происходит циклически. Гидрогеологический цикл — отрезок истории, который включает такиа этапы:

седиментационный — погружение, осадконакопление и отжатие из осадков седиментогенных вод;

инфильтрационный — поднятие резервуара и внедрение инфильтрогенных вод;

магматический (точнее тектономагматический) — образование расколов, внедрение магмы и отщепление магматогенных вод.

Рис. 11. Схема питания «молодого» (то есть недавно освобожденного из-под уровня моря) бассейна пластовых вод.

1 — инфильтрационное питание за счет просачивания метеорных вод; 2 — элизионное питание в результате выжимания из уплотняющихся глин седиментогенных вод; 3 — эндогенное питание ювенильными флюидами и метаморфогенными водами; 4 — фронт внедрения инфильтрогенных вод; 5 — водоносные песчаные отложения; 6 — глинистые водоупоры; 7 — кристаллический фундамент.

Цикл бывает неполным, в частности, магматический этап встречается реже двух первых. Питание недавно высвободившегося из-под уровня моря бассейна пластовых вод показано на рис. 11.

На первый цикл накладывается второй, третий… Резервуар подземных вод, вначале развивающийся как единое целое, может распасться на участки, которые будут развиваться разными путями. Нередко отжатие ископаемых вод в глубоких горизонтах продолжается при континентальном режиме, а верхние горизонты в это время вовлекаются в инфильтрационный водообмен. Сложное воздействие оказывают тектонические перестройки.

Чтобы проследить изменения во времени, приходится учитывать, с одной стороны, условия протекания геологических процессов в прошлом и, с другой, — следы геологической деятельности подземных вод. Для установления их генетического облика прежде всего проводится структурно-палеогидрогеологический анализ. Уже он в первом приближении позволяет судить, как развивалась рассматриваемая подземная водоносная система.

Далее прибегают к палеогидрогеодинамическому анализу, который по интенсивности водообмена в прошлом раскрывает количественные соотношения между водами разного генезиса, поступавшими в резервуар. Иногда удается достаточно точно рассчитать процентное содержание той или другой разновидности. Например, В. В. Аверьев определил, что в гидротермальной системе Долины Гейзеров на Камчатке доля ювенильной составляющей достигает 25 %, а В. Н. Корценштейн установил преобладание инфильтрогенных вод в глубоких горизонтах бассейнов Предкавказья и Средней Азии. Можно определить и объем дегидратационных вод, высвобождающихся, например, при переходе гипса в ангидрит или минерала монтмориллонита в гидрослюды. На Сибирской платформе выделившаяся при обезвоживании гипса пресная вода очень сильно разбавила маточную рапу.

Другой метод — использование палеогидрогеохимических данных. В качестве показателей здесь служат растворенные в воде специфические химические элементы и их отношения друг к другу. Широкое применение получили, в частности, натрий-хлорный и хлор-бромный коэффициенты.

Названные показатели нельзя считать бесспорными, как не является однозначным даже такой критерий, как возраст подземных вод.

Понятие «возраст подземных вод» сформулировал А. М. Овчинников, подразумевая под ним среднее время пребывания воды в земных недрах. В глубоких горизонтах это понятие относится к смеси вод и характеризует разбавление одних генетических разновидностей другими.

Довольно точно датируется с