Подземная гидросфера - Евгений Викторович Пиннекер

Вода стоит особняком в истории нашей планеты. Нет природного тела, которое могло бы сравниться с ней но влиянию на ход основных самых грандиозных геологических процессов.

В. И. Вернадский

Роль воды в жизни Земли чрезвычайно многогранна. Любой геологический процесс так или иначе связан с водой. Без нее они не протекают ни вблизи земной поверхности, ни на больших глубинах.

Созидающе-разрушительная геологическая деятельность воды давно интересует как геологов, так и специалистов других отраслей знаний. Если до недавнего времени наши сведения на эту тему ограничивались главным образом общими данными относительно участия воды в некоторых геологических процессах, то за последние 20–30 лет отношение к ним изменилось. Что же произошло? Во-первых, получена информация, показывающая роль воды буквально во всех геологических процессах; во-вторых, ее появление и жизнь в недрах Земли приобрели историческую основу и — это, пожалуй, главное — в-третьих, геологическая деятельность воды стала изучаться с помощью новых приемов, которые позволили в ряде случаев получить количественные параметры.

Стоит оглянуться вокруг, и мы сразу заметим результаты геологической деятельности воды. Если горы и долины, возвышенности и низменности «отшлифованы» поверхностными водами, то работа подземных вод проявляется в образовании карстово-провальных, мерзлотно-вспученных или оползневых форм рельефа, обязанных механическому и химическому выносу частиц горных пород. Благодаря подземной химической денудации, поверхность Земли, как подсчитал московский гидрогеолог В. П. Зверев, снижается в среднем на сантиметр каждые 2000 лет.

Особенно велика роль воды в эволюции земной коры. Тут вода отличается, применяя выражение В. И. Вернадского, «всюдностью». Она формирует осадочный и другие слои, регулирует чуть ли не все геологические процессы, создает и разрушает месторождения полезных ископаемых. Она меняет все окружающее, поэтому полезно выявить ее роль в различных геологических процессах. Попытаемся это сделать «сверху вниз», начиная с приповерхностных и кончая глубинными процессами.

Вода в гипергенных процессах. Гипергенез — совокупность приповерхностных процессов, протекающих в верхней части земной коры при низких температурах и давлениях. Значение подземных вод особенно наглядно видно в выветривании и цементации горных пород. В итоге геохимической деятельности воды зона гипергенеза оказалась полностью переработанной: разрушены минералы глубинного происхождения и образованы новые минеральные ассоциации, устойчивые в верхних частях земной коры.

Подземные воды — агент химического выветривания (денудации) и последующего выноса продуктов разрушения. Величина подземной химической денудации, по расчетам В. П. Зверева, имеет минимальные значения на кристаллических щитах, где характеризуется интенсивностью 0,05–0,2 сантиметра за 1000 лет. Чуть выше она на платформах и еще выше в горно-складчатых областях. Максимальные значения подземной химической денудации отмечены для области альпийской зоны складчатости (1 сантиметр и более за 1000 лет), однако при наличии многолетнемерзлых пород цифры уменьшаются в 1,5–2 раза.

Весьма интересной разновидностью подземной денудации является карст. Карстовые пещеры, воронки и другие пустоты самой причудливой формы хорошо известны. Вода создала их в породах, подверженных выщелачиванию. В зависимости от состава пород различают карбонатный, гипсовый и соляной карст. Если принять растворимость известняка за 1, то соотношение растворимости известняка, гипса и каменной соли будет 1: 158: 27 477.

Это соотношение вычислил ленинградский профессор А. И. Дзенс-Литовский — прекрасный знаток соляных месторождений и соляного карста. Составленный им типовой разрез месторождения с соляным карстом (рис. 13) дает наглядное представление о выщелачивании залежи каменной соли.

Рис. 13. Типовые гидрогеологический разрез закарстованного  месторождения каменной соли.

1 — уровень грунтовых вод; 2 — современные карстовые пустоты, 3 — древние карстовые пустоты; 4 — каменная соль; 5 — водоносные горизонты; 6 — водоупорные породы.

Подземные воды: I — надсолевые, II — современных карстовых пустот, III — боковые, IV — древних карстовых пустот, V — подсолевые.

…Память невольно возвращает в недавнее прошлое, когда был жив Алексей Иванович. Хотя ему шел уже девятый десяток, он много работал, в частности писал воспоминания «Встречи геолога», и любил ездить — в течение года мог побывать на Дальнем Востоке и в Средней Азии, на Урале и Кавказе, часто посещал Байкал. И когда кто-либо удивлялся его работоспособности и подвижности, в ответ он читал стихи:

Когда мне говорят, что я старею,

Что жизнь уже похмелье, а не

хмель,

Я кулаки сжимаю, я зверею

И старость вызываю на дуэль.

За свою долгую жизнь этот человек многое повидал и очень интересно рассказывал о пережитом. С трудом верилось, что он знал дореволюционный Геолком, был свидетелем бурного 1917 года в Петрограде, начинал работать в Академии наук под руководством А. Е. Ферсмана и Н. С. Курнакова. Часто любил вспоминать А. П. Карпинского, В. И. Вернадского, И. П. Губкина… Не менее увлекательно звучали рассказы, скажем, о первых шагах в геологии нынешнего вице-президента АН СССР А. Л. Яншина, который в 30-х годах работал коллектором у Алексея Ивановича, а также о встречах с другими крупными исследователями в их молодые годы.

Диапазон исследований Дзенс-Литовского был достаточно широк, но больше всего его занимало изучение гидрогеологии месторождений каменной соли, соляного карста и соляных озер. Последние его книги так и назывались — «Соляной карст СССР», «Соляные озера…», «Кара-Богаз-Гол». Надо сказать, что вместе с Н. И. Толстихиным он составил в 1937 году первую карту минеральных вод СССР. На протяжении ряда лет Алексей Иванович работал и жил в Сибири (Западной и Восточной), а в последние годы активно участвовал в проведении совещаний по подземным водам Сибири и Дальнего Востока.

По интенсивности водной миграции в зоне гипергенеза, как установил академик Б. Б. Полынов, химические элементы образуют несколько рядов водной миграции, что как раз и объясняет различную растворимость указанных выше пород. Энергично выносятся хлор, бром, сера. Меньше интенсивность выноса из пород у натрия, кальция, магния, фтора. Еще менее подвижны калий, кремний,