Подземная гидросфера

ПРОФЕССИЯ — ГИДРОГЕОЛОГ

Кто он, гидрогеолог? Исследователь подземной гидросферы прежде всего геолог. Он изучает геологию воды, как, например, «обычный» геолог ведет поиски или разведку месторождений металлов, солей, нерудного сырья. Ему приходится постоянно быть в экспедициях, жить в палатках или на буровых. Романтики в его профессии хватает!

Расхожее представление о геологе: случай помог ему совершить открытие. Иногда так бывает. Только иногда. Но как много надо работать, чтобы не упустить этот случай, чтобы многолетние и дорогостоящие исследования больших коллективов увенчались успехом! Какой нужен упорный повседневный труд! На сей счет хорошо сказано в песне:

В профессии геолога, как, пожалуй, нигде, удачно сочетаются не только романтика и тяжелый труд, но и наука и практика. Прежде чем открыть месторождение полезного ископаемого, его сначала предсказывают. Статистика свидетельствует, что в СССР подавляющее число месторождений пресных и минеральных подземных вод предсказано гидрогеологами в кабинетах, а собственно поиск затем был подчинен той или иной научной концепции. Порой такие прогнозы являются взаимоисключающими, и тогда поиск ведется в нескольких направлениях. А ведь каждое мнение основано на фактах, приводящих его авторов к определенным рекомендациям. Отмахнуться от последних нельзя — их приходится проверять. В сущности, открытие представляет собой подтверждение гипотезы, которая к нему привела и позволила его вычислить.

Летом 1984 года в Москве состоялся XXVII Международный геологический конгресс. В числе 20 секций 142 на нем функционировала и гидрогеологическая. Подобные конгрессы собираются в течение последнего столетия на разных континентах регулярно с периодичностью один раз в четыре года.

Международный геологический конгресс вспомнился из-за его эмблемы. На ней под скрещенными молотками по латыни начертаны слова: «Разумом и молотком». Как видите, читатель, на первом месте у геолога — умственный труд. Молоток — главное его орудие — стоит на втором месте. Геолога обычно изображают с ним; в какой-то мере молоток или скрещенные молотки для него символичны.

Эти строки принадлежат одному выдающемуся советскому геологу, ими он напутствовал молодых геологов, которым прививал любовь к их главному орудию труда. Объективности ради следует напомнить, что под геологическим молотком сейчас понимают самые различные орудия, способы и методы геологических исследований, об использовании которых в гидрогеологии речь впереди.

Разумом и молотком! А где же романтика? Она везде, она неотъемлемый атрибут жизни любого геолога, в том числе и гидрогеолога. Все зависит от восприятия геологической деятельности: одни (к их числу относится преимущественно молодежь) увлечены романтикой, другие — самим процессом поиска.

Романтика имеет и оборотную сторону: постоянные разъезды, трудные маршруты в безводных степях или заболоченной тайге, ожидания в аэропортах из-за частой непогоды… Проникновенно о «туманах и дождях», «неизведанных путях» и необходимости «выучиться ждать» пела популярная польская певица Анна Герман в песне «Надежда». Мне кажется, что она так удачно исполнила эту песню в первую очередь потому, что сама по специальности была геологом.

…В минералогическом музее Иркутского политехнического института среди водных минералов лежат две каменные роэы. Одну, бурого цвета, создала природа в карловарской воде: туда опускают натуральную розу, и через две недели она покрывается арагонитом; ее привез музею лечившийся в Карловых Варах местный профессор-гидрогеолог. Другая — изумительная друза бледно-розового цвета, от нее трудно оторвать глаза; это — дар Анны Герман, получившей ее где-то во время гастролей в память о ее геологической специальности. Обе каменные розы — гордость музея.

Об открытиях гидрогеологов часто пишут в периодической печати. Открытия весьма разнообразны, большей частью это месторождения пресных или минеральных подземных вод; однако встречаются открытия принципиального значения, например новые методы поиска подземных вод, неизвестные свойства подземной гидросферы или способы прогноза землетрясений по изменению гидрогеохимического и гидрогеодинамического режима. Появляются в журналах рассказы и повести, есть пара романов, героями которых стали гидрогеологи, а в драматическом театре Петропавловска-Камчатского даже поставили о них спектакль.

В 1981 году большой группе гидрогеологов была присуждена Государственная премия СССР «…За разработку теоретических основ и методики разведки пресных подземных вод и их внедрение, обеспечившие эффективное решение проблемы водоснабжения крупных городов и промышленных центров СССР». В числе лауреатов — крупные специалисты-производственники и ученые, известные всей стране: А. Т. Бобрышев, Б. В. Боревский, А. К. Джакелов, Г. В. Куликов, Н. А. Плотников, Н. И. Плотников, Н. Н. Ходжибаев, Л. С. Язвин и другие.

Хотя в гидрогеологии используются общегеологические методы исследований, работа гидрогеолога специфична и временами отличается от работы «обычного» геолога. Она сложнее и многограннее, поскольку гидрогеолог имеет дело с весьма динамичным объектом — меняется его фазовое состояние, да и сам он все время в движении. Этот объект, кстати, не всегда представляет собой полезное ископаемое, часто с ним приходится бороться, вести за ним систематические наблюдения.

Специализация гидрогеолога. Нелегкой профессии исследователя воды земных недр посвятил небольшую книжицу Р. К. Баландин. Брошюра издана в 1979 году издательством «Знание» под названием «Дарующая жизнь». Так автор называет подземную воду, а ее исследователей — «лоцманами подземных океанов». «У гидрогеологии, — пишет он, — имеется одно очень редкое качество: она, можно сказать, универсальна; способна удовлетворить людей с совершенно разными вкусами и талантами».

Р. К. Баландин — ныне писатель-популяризатор, а в прошлом гидрогеолог — насчитывает в гидрогеологии 20 специальностей: гидрогеолог-съемщик, гидрогеолог-разведчик, гидрогеохимик, гидрогеофизик, гидрогеотермик и так далее. Можно продолжить этот перечень — некоторые специальности им не названы.

Вот несколько картин из жизни гидрогеологов.

Картина первая. На берегу таежной речки расположился лагерь из полутора десятков разнокалиберных палаток. Закат высвечивает багрянец тайги. Осень. Благодатное время для маршрутов: глаза не застилает пот, ночные заморозки прибили комаров, а трава пожухла и почти не мешает ходьбе. Вечер. Наступает время, когда маршрутчики возвращаются в лагерь: одни — пешком, другие — верхом, третьи — на автомашинах. Кто они? Это скорее всего гидрогеологи-съемщики, исхаживающие территорию и регистрирующие проявления подземных вод; их задача — составление гидрогеологической карты. Это могут быть и гидрогеологи-поисковики, которые при помощи гидрогеохимического опробования ищут рудо- или нефтегазопроявления. Так же ведется начальное изучение гидрогеологических условий для целей, скажем, шахтного или гидротехнического строительства.

Картина вторая. Только что мы говорили о том, что гидрогеологи ведут площадное исхаживание территории. Однако нередко приходится искать или обследовать гидрогеологические объекты вроде минеральных источников или наледей в очень труднодоступных и удаленных районах. Что называется, идти по азимуту к предначертанной цели! Хотя гидрогеолог в наше время чаще всего пользуется современными видами транспорта, вертолетами и даже вездеходами, цель не всегда достигается. Иногда вертолета в нужное время просто нет или из-за погодных условий его не выпускают. И тогда остается традиционный транспорт — верхом, на лодке, пешком… Такие маршруты продолжаются по нескольку дней. Они наиболее романтичны.

Не знаю — к сожалению или к счастью, — но белых пятен на гидрогеологической карте почти не осталось. Тем не менее открытия продолжаются, правда, не такие, как, скажем, знаменитая Долина Гейзеров на Камчатке, которую в 1941 году обнаружила Т. И. Устинова. Большей частью это ранее неизвестные термальные или соленые источники, крупные выходы пресных подземных вод. Бывают и более примечательные открытия. Так, в северной части Читинской области, где теперь проходит БАМ, член-корреспондент АН СССР В. П. Солоненко несколько лет назад описал новый гидроминеральный район, а О. Н. Толстихин — тогда якутский гидрогеолог — в бассейнах рек Индигирки и Колымы обнаружил громадные поля наледей. Кто ищет, тот всегда найдет!

Картина третья. В некотором удалении одна от другой стоят буровые вышки. Идет бурение, а там, где оно завершено, из скважины производится откачка воды. Одновременно идут горные работы, проводятся геофизическая разведка, гидрогеохимическое опробование, изучение взаимосвязи подземных и поверхностных вод. Так осуществляется оценка месторождения подземных вод. Объем и методы поисково-разведочных работ зависят от стадии исследований, геологического строения и размера месторождения. Иногда это делается быстро — за считанные дни, но для обеспечения подземной водой крупного города поисково-разведочные работы затягиваются на годы. Когда подземные воды находятся на небольшой глубине, что свойственно месторождениям пресных вод, то ограничиваются бурением скважин глубиной до 30–50 метров. Глубокое бурение (до 3000 метров) необходимо при оценке месторождений промышленных и термоэнергетических вод.

…Кажется, не счесть городов и населенных пунктов, которые используют питьевую воду из подземных резервуаров. Некоторые получают ее давно. Столетие назад на снабжение подземными водами был переведен один из крупнейших городов тогдашней Европы — Вена. Гидрогеологическими исследованиями, легшими в основу этого проекта, завершившегося каптажом высокодебитных источников в Альпах и транспортировкой их воды к жаждущему городу, руководил знаменитый геолог Э. Зюсс. Благодарные венцы поставили ему великолепный памятник.

Выводят подземную воду также на орошаемые массивы: такая вода превращает в цветущие сады ранее бесплодные степи и пустыни. В очень больших количествах ее используют на курортах. А вот Петропавловск-Камчатский получит в самое ближайшее время из подземных резервуаров тепло: в 70 километрах от города гидрогеологами разведано Мутновское месторождение пароводяной смеси. Геотермальная станция, построенная на его базе, в следующей пятилетке станет крупнейшей в Советском Союзе. Упомянутая выше пьеса, которая идет на сцене драматического театра Петропавловска-Камчатского, как раз и рассказывает о жизни гидрогеологов, открывших и изучавших Мутновское месторождение. Называемся она «Тепло Земли». Примечательное название!

Картина четвертая. Опять сеть скважин, из которых беспрерывно ведется водоотлив. На сей раз скважины расположены по периферии осушаемых строительных объектов — шахтных стволов, карьеров, котлованов, тоннелей. Осушение, достигаемое с помощью водопонизительных скважин, облегчает и удешевляет строительство, а порой без него проходка горных выработок просто невозможна.

Картина пятая, шестая…

Какими же «молотками» пользуются гидрогеологи? У них на вооружении многие современные методы исследований. Сюда относятся широкое применение космо- и аэрофотоснимков (скажем, для выявления очагов разгрузки подземных вод на дне морей), математическое и термодинамическое моделирование гидрогеологических процессов, точный лабораторный эксперимент, основанный на последних достижениях физики и химии (атомная абсорбция, активационный и спектральный анализы, масс-спектрометрия, хроматография и так далее). Еще более разнообразны технические средства — от новейших буровых установок и откаченных агрегатов до миникомпьютеров и автоматических регистраторов режима подземных вод. Вот во что превратился у гидрогеолога традиционный геологический молоток!

Когда я в начале 50-х годов молодым специалистом приступил к изучению подземных вод, о перечисленных способах и технических средствах мы даже не мечтали. Сейчас же мои дочери — а они обе связали судьбу с гидрогеологией — без них не представляют своей работы: для одной ЭВМ систематизирует результаты гидрогеохимических поисков и рисует по ним карты, другая работает в лаборатории анализа воды, оснащенной современными приборами для быстрого и точного определения более ста растворенных компонентов, при этом для анализа достаточно небольшого количества воды, буквально капли.

Гидрогеологические работы сейчас обслуживают люди самых разнообразных специальностей. Среди них можно встретить буровиков и механиков, математиков и кибернетиков, физиков и химиков, биологов и санитарных врачей… Работу в гидрогеологии по душе могут найти и любители романтики, готовые уехать в тайгу или горы, и те, кому нравится лабораторный эксперимент со сложной аппаратурой, и, наконец, люди аналитического ума, способные систематизировать факты и на их основе выводить закономерности. О последних следует рассказать подробнее.

Гидрогеолог-исследователь. Всякое гидрогеологическое исследование начинается с составления проекта работ. Проектирование — весьма ответственный этап, именно в это время определяются концепция поиска, объемы съемочных или методика разведочных работ и подсчитывается их стоимость. Затем наступает так называемый полевой период, во время которого собственно и выполняются запроектированные виды исследований — съемка, бурение, опытные работы или режимные наблюдения. Одновременно проводятся лабораторные определения и эксперименты. После завершения полевых и лабораторных работ наступает самый ответственный этап, когда систематизируется полученный фактический материал и по результатам исследований составляется отчет.

Время, в течение которого ведутся проектирование и составление отчета, у геологов называется камеральным периодом. Это период творчества, рождения и обсуждения идей, обоснования гидрогеологических закономерностей и прогнозов. Участвующие в нем гидрогеологи представляют своего рода научно-исследовательскую группу.

Гидрогеолога-исследователя можно встретить в небольшой партии и в крупной экспедиции, в отраслевом и академическом институтах, на кафедре вуза. Независимо от того, где он работает, такой исследователь обязан видеть, что называемся, насквозь подземную гидросферу, ибо иначе нельзя грамотно вести изучение подземных вод или разрабатывать действенные рекомендации по борьбе с их вредным влиянием на строительство.

В одной северной экспедиции группа гидрогеологов предложила эффективный метод поиска месторождений подземных вод в толще глубокопромороженных пород. Оказывается, хороший индикатор таких месторождений — наледи. Вокруг них с помощью геофизических методов оконтуривают площади таликов, на которых затем проводится бурение. А в совершенно иной климатической зоне — среди пустынь Туркмении — гидрогеологи с применением сходных методов поиска научились обнаруживать под раскаленными песками крупные линзы пресных подземных вод. Эти открытия интересны сами по себе, но главное — они вдохнули жизнь в считавшиеся ранее бесперспективными для освоения территории.

Весьма разнообразен труд исследователей подземной гидросферы в отраслевых и академических институтах. Штабом гидрогеологической науки может быть назван Всесоюзный институт гидрогеологии и инженерной геологии Министерства геологии СССР. Он находится в Подмосковье. Его сотрудники разрабатывают методику проведения различных видов гидрогеологических исследований. Большая часть ранее названных лауреатов Государственной премии 1981 года — представители этого института. Есть НИИ с относительно узким профилем исследований, где работают, например, специалисты по минеральным лечебным водам, гидрогеологи-мерзлотоведы, гидрогеологи-нефтяники и т. д.

В Советском Союзе подготовка гидрогеологов ведется более чем на 30 кафедрах вузов, а также в нескольких техникумах. Почти при каждой кафедре существует научно-исследовательский сектор. Подчас там ведутся оригинальные исследования. Так, теория гидрогеологического моделирования успешно разрабатывается в Московском геологоразведочном институте под руководством профессора И. К. Гавич, а в Томском политехническом институте профессор П. А. Удодов и его ученики создали школу гидрогеохимиков, получившую мировое признание. Крупные научные достижения получены на кафедрах гидрогеологии Московского государственного университета и Ленинградского горного института.

За рубежом масштабы подготовки гидрогеологов и гидрогеологических исследований более скромные. Например, в ГДР имеется только одна кафедра гидрогеологии. Она находится при Фрейбергской горной академии. Возглавляет ее профессор П. Иордан — известный специалист в области изотопной гидрогеологии. Определенные успехи в изучении подземных вод имеют гидрогеологи США, Франции, Чехословакии, Польши, Канады, Австрии. В США издается единственный в своем роде гидрогеологический журнал с названием «Гидрология подземных вод».