Подземная гидросфера

ВЗГЛЯД В БУДУЩЕЕ (вместо послесловия)

Подведем итоги. Представление о подземной гидросфере, которым автор поделился с читателем, конечно, не является полным и всесторонним. Во многом — это видение внутриземных вод через призму собственного восприятия. Важные проблемы затронуты в самом общем виде, а о некоторых и не говорилось. Но главное, думается, достигнуто — показана жизнь подземной гидросферы.

Мир подземной гидросферы постепенно раскрывается перед исследователем… Его познание дается нелегко, суть бывает скрыта под наслоением догадок и временных разочарований, но упорный труд неизбежно одаривает в конце концов открытиями. Порой удивительными. Такое, вероятно, хорошо знают и поэты, иначе бы А. Блок не написал:

Представление о подземной гидросфере отражает основные законы материалистической диалектики. Авторы шеститомной монографии «Основы гидрогеологии» следующим образом сформулировали движущие силы, формы и пути развития подземной гидросферы.

Во-первых, входящие в подземную гидросферу компоненты едины, но это единство полно противоречий. Вода здесь находится в различных фазах и состояниях, имеет разную минерализацию, температуру и т. д. Уже в этом видна противоречивость, хотя все разновидности Н₂О связаны между собой. Будучи материальным образованием, подземная гидросфера отличается взаимодействием противоположно направленных тенденций, которые интегрируются в основном противоречии — противоборстве поверхностного и глубинного начал. Взаимодействие экзогенных и эндогенных факторов, таким образом, определяет устойчивость и изменчивость подземной гидросферы. В ходе геологического времени единство и борьба этих противоположностей как раз и составляют основу ее внутреннего развития, источник движения.

Во-вторых, составные компоненты подземной гидросферы подвержены изменениям как незначительным, количественным, так и коренным, качественным. Встречаются изменения только количественные (уменьшение скорости движения подземных вод с глубиной, увеличение их минерализации в этом же направлении и т. д.), но в целом для подземной гидросферы характерны скачкообразные переходы количественных изменений в качественные. Формы таких переходов многообразны, они бывают резкими (переход воды из жидкой фазы в твердую или газообразную) или постепенными (высвобождение химически связанной воды из минералов), нередко растягиваются на длительное геологическое время (изменение ионно-солевого или газового состава воды). Многообразие форм перехода количественных изменений в качественные отражает характер и пути развития подземной гидросферы.

В-третьих, развитие подземной гидросферы циклично. Цикличность процессов выражается в водообмене с наземной гидросферой, замещении магматогенных и седиментогенных вод инфильтрогенными, переходе воды из одной фазы или состояния в другое и обратно. Каждый следующий цикл или круговорот отрицает предыдущий, хотя и сохраняет известную преемственность. Это качественно новая и более высокая ступень развития, отвечающая закону отрицания отрицания. Цикличный и поступательный характер гидрогеологических процессов отражает историческую преемственность в развитии подземной гидросферы.

Достигнутый уровень теоретических исследований позволил осуществить серьезный скачок в состоянии гидрогеологии как науки. Он выразился в том, что период господства описательного элемента, то есть описания явлений и сбора фактов, сменился стадией, когда в науке наряду с накоплением информации начинает преобладать стремление вскрыть причины процессов и познать их закономерности. Без теоретического осмысления достигнутого нельзя представить движения вперед и обеспечить выполнение усложняющихся задач практики.

В будущем значение теории в гидрогеологии, с одной стороны, возрастет, с другой — качественно изменится, что, без сомнения, приведет к принципиально новым научным обобщениям. Такой вывод основан на следующем.

1. Изучение подземных вод и других внутриземных разновидностей воды распространяется вширь (с охватом в конечном итоге всего земного шара — как континентов, так и океанов) и вглубь (в отдельных случаях уже достигнуты глубины 8–10 километров). Естественно, получаемый при этом уникальный материал (скажем, о подземных водах океанических рифтов или сверхглубоких скважин) позволит сформулировать новые гидрогеологические закономерности и выдвинуть новые идеи в области гидрогеологии.

2. Совершенствование методики гидрогеологических исследований, использование методов точных наук и приемов смежных дисциплин ведет к тому, что оценка роли воды в геологических процессах и водообмена в земных недрах все больше и больше опирается на количественные параметры. Последние, однако, вряд ли охарактеризуют в полной мере геологические процессы, но судить о масштабах и направленности их по таким показателям будет возможно. Следовательно, появятся и количественные критерии для суждения о геологической деятельности воды. Начало этому уже положено: примером может служить применение в гидрогеологии термодинамического анализа и изотопных определений. Конечно, эти методы не дают однозначного цифрового ответа на все поставленные перед ними вопросы. Однако отдельные гидрогеологические задачи, которые нельзя изучать традиционными методами, с их помощью успешно решают, получая ответ в цифрах.

Количественная оценка геологической роли воды дает возможность с иных, чем раньше, позиций познать гидрогеологические закономерности, охарактеризовать процессы числом и мерой.

3. Как бы совершенны ни были количественные оценки, характеризующие те или иные геологические процессы, последние нельзя вложить в «прокрустово ложе» цифр и формул. Объект гидрогеологии — «продукт» сложной геологической истории, испытывающий влияние множества факторов, процессов и обстановок, которые невозможно учесть ни сейчас, ни, пожалуй, в будущем. Поэтому его познание должно базироваться на историко-генетическом подходе. Плодотворность исторического направления, получившего название палеогидрогеологического метода, доказана. Если же историческое направление объединить с генетическим, которое уже начинает себя проявлять в виде учения о происхождении и эволюции воды земных недр, то есть генетической гидрогеологий, привлечь новую уникальную информацию и количественную оценку геологической роли воды, то значение такого подхода для гидрогеологической теории трудно переоценить. Именно он позволит изучить роль воды в геологических процессах на базе современных геологических концепций, геохимических и геофизических данных, иными словами, с совершенно новых позиций охарактеризовать ее деятельность на различных термодинамических уровнях. В сущности, тут следует ожидать крупные открытия и важные закономерности, касающиеся фундаментальных начал гидрогеологии.

Перечисленными задачами и проблемами, естественно, далеко не исчерпываются пути развития гидрогеологии. Потенциальные возможности ее значительно шире и разностороннее, при этом они стали вырисовываться только сейчас, в последней трети XX века, когда гидрогеология из учения о явлениях стала превращаться в науку о процессах и закономерностях. Современный период ознаменовался более углубленным и широким взглядом на предмет ее исследований.

Только имея предметом исследований обособленную материальную систему — подземную гидросферу, гидрогеология стала самостоятельной научной дисциплиной. Тем не менее подземные воды как составная часть подземной гидросферы, естественно, остаются основным объектом ее изучения. Человечеству нужна вода — питьевая, лечебная, для орошения и т. д. Однако гравитационные воды земных недр должны изучаться не сами по себе, а в тесной связи с другими внутриземными разновидностями Н₂О. Тогда гидрогеология станет в подлинном смысле учением о геологии воды.

Гидрогеология — наука, интерес к которой неуклонно возрастает. Как уже говорилось, колоссальные и все увеличивающиеся потребности в воде, с одной стороны, и жизненно важная задача охраны ресурсов подземной гидросферы, вызванная усиливающейся на нее техногенной нагрузкой, с другой — вот что тому причина. Да и объектом ее является важнейший элемент природной среды. Перед гидрогеологами стоят ответственные задачи, весьма актуальные как в практическом, так и в научном отношениях. Назовем важнейшие из них.

1. Количественно-качественная оценка ресурсов подземной гидросферы — эта проблема, вероятно, должна быть названа первой, поскольку всякое исследование начинается с оценки того, что считается предметом изучения. К тому же подземную гидросферу мы знаем еще плохо, наши оценки ресурсов и состава подземных вод весьма приблизительны. Водные растворы земных недр — динамичная система, которая содержит Н₂О в различных фазах и состояниях и характеризуется постоянно изменяющимся составом раствора. Да и находятся они в непрерывном круговороте, будучи связаны с мантией и космосом. В этом одна из основных трудностей количественно-качественной оценки ресурсов подземной гидросферы. Важны не столько глобальные, сколько территориальные и локальные оценки в первую очередь ресурсов и состава подземных вод, пригодных для нужд водоснабжения и мелиорации или использования в лечебных, промышленных и термоэнергетических целях. Количественно-качественное изучение подземных вод позволит более целенаправленно бороться с их отрицательным влиянием.

Итогом количественно-качественной оценки ресурсов подземной гидросферы должны быть закономерности распространения воды в недрах Земли. Применительно к подземным водам они находят выражение в гидрогеологическом районировании, различных видах зональности и т. д. Задача состоит в том, чтобы глубже изучить закономерности распространения других компонентов подземной гидросферы и познать их взаимоотношение с подземными водами.

2. Изучение происхождения и эволюции подземной гидросферы представляет следующую проблему, которая может считаться историческим базисом гидрогеологии и которой мы только что касались. Пути странствования воды в Земле, энергетика системы «вода — порода — газ — живое вещество», водообмен и массоперенос в подземной гидросфере — такова в кратком виде сущность подобного направления исследований, хотя чаще гидрогеологи ее сужают еще больше — до формирования подземных вод (их ресурсов и состава). Над этой интересной проблемой гидрогеологам предстоит упорно работать.

3. Геологическая деятельность воды в недрах Земли хотя и изучается давно, но в полной мере значение этой проблемы стало вырисовываться только в последние годы. К сожалению, пока у нас явно недостаточные представления, особенно об участии воды в глубинных процессах, о ее роли в формировании и разрушении месторождений полезных ископаемых, влиянии на различные геофизические поля. Тут поистине «целина», «подъем» которой начат, например, на стыке гидрогеологии и сейсмологии в виде новой отрасли знаний — сейсмогидрогеологии.

4. Человек, осваивая ресурсы подземной гидросферы, все больше воздействует на ее составные компоненты. Приостановить влияние производственной деятельности или, по современной терминологии, техногенной нагрузки, трудно — оно прогрессирует. Поэтому жизнь настоятельно выдвигает проблему рационального использования и охраны ресурсов подземной гидросферы.

5. В заключение назовем проблему недалекого будущего — управление режимом подземной гидросферы. Количественный прогноз возможных последствий и разработка мероприятий по регулированию режима подземной гидросферы — примерно так формулируется поставленная задача. Ее постановка становится очевидной в свете решений XXVI съезда КПСС об охране природы. На первый план выдвигается научное предвидение, гидрогеологический прогноз.

Это будет несомненно ведущее направление гидрогеологических исследований будущего. Речь идет, образно говоря, о решении кибернетической задачи — поиске оптимального взаимоотношения подземной гидросферы с оказываемыми на нее техногенными нагрузками. Проблема очень сложная: прикладная и одновременно теоретическая. Она может быть уподоблена задаче со многими неизвестными.

Конечно, названы далеко не все проблемы, волнующие гидрогеологов. Но и те, которые затронуты, свидетельствуют о заманчивом будущем гидрогеологии. А сколько еще не названных задач! Достаточно упомянуть так называемую «морскую» гидрогеологию и зарождение новой науки — гидропланетологии.

На этом заканчивается наше повествование. Изучение подземной гидросферы продолжается. Ее ресурсы — один из резервов спасения человечества от «водного голода» и одновременно источник здоровья, тепла, разнообразных химических элементов. Поставить эти богатства на службу человека, приумножить их и сохранить для будущих поколений — благодарная цель исследователей, проникающих в тайны подземной гидросферы.