Подземная гидросфера

РОДОСЛОВНАЯ ВОДЫ

В каждой науке есть разделы, вокруг которых идут постоянные споры. Для гидрогеологии это прежде всего комплекс вопросов, касающихся формирования подземной гидросферы. Вот некоторые иа них: как появилась вода в Земле? по каким законам она там движется? как диагностировать первоисточники подземных вод? сколько времени они находятся в земных недрах? Мы уже знаем, что разрешить их пытались давно. Тем не менее до сих пор нет однозначного ответа, который бы не вызвал возражений оппонентов.

«Всякий раз, когда имеешь дело с водой, прежде всего обратись к опыту, а потом уже рассуждай» — эти слова были сказаны великим естествоиспытателем, художником и мыслителем Леонардо да Винчи. Сохраняют они свою силу и в наши дни. Отсутствие представительной информации является главной причиной существования множества различных концепций происхождения и движения внутриземных вод. На сей счет даже шутят: «Два гидрогеолога — три мнения».

Широко используемый традиционный термин «подземные воды» менее точен, чем только что приведенное сочетание «внутриземные воды». Об этом уместно сказать сейчас, поскольку термин «подземные воды» имеет прямое отношение к родословной воды: он восходит к взглядам древнегреческого философа Платона, согласно которым Земля будто бы плавает на воде, заполняющей огромный подземный резервуар Тартар; воду вгоняют туда ветры из моря или же она просачивается через почву. Бездна Тартар, полная вечной тьмы, как полагал Платон, питает источники и реки. В значительной мере на допущениях основывались и более поздние представления о появлении воды в недрах Земли (Аристотель, Сенека, А. Кирхер), хотя они и отвергали идею Тартара.

Попытки заменить укоренившийся термин «подземные воды» на более точные эквиваленты («внутриземные воды», «подпочвенные воды», «воды литосферы» и т. д.), к сожалению, успеха не имели. Традиция есть традиция!

В последние годы удалось «просветить» подземную гидросферу. Исследователи стали располагать, в частности, информацией о возникновении гидросферы и законах движения воды в земной коре.

Возникновение гидросферы неразрывно связано с развитием Земли как планеты. Вода появилась одновременно с горными породами 4–5 миллиардов лет назад. Советский геохимик академик А. П. Виноградов, объясняя механизм появления воды, сравнивал его с зонной плавкой, применяемой в технике для разделения металлов различного удельного веса. Подобная выплавка, по его мнению, происходила в результате разогревания вещества мантии и разделения его на две фазы: тугоплавкую — дуниты и легкоплавкую — базальты. В ходе процесса к периферии Земли устремились флюиды — наиболее летучие компоненты базальтовой магмы, из которых и образовалась вода.

Точка зрения Виноградова основывается на общепринятой в космогонии гипотезе образования нашей планеты из рассеянного космического вещества с последующим постепенным разогревом первоначально холодной Земли и обособлением в ее наружной части сферических оболочек, одной из которых и является гидросфера. Однако есть и другие взгляды: согласно им гидросфера образовалась на поверхности изначально горячей Земли при конденсации космического вещества. В таком случае она должна иметь космическое, а не внутриземное происхождение. Эту концепцию разделяет ряд исследователей (В. М. Гольдшмидт, В. И. Ферронский и другие), хотя широкого признания она не получила.

Итак, принято считать, что мантия — первоисточник воды на Земле. В пей содержится, как правило, пе вода, а водород, который способен при соединении с кислородом образовывать воду. Сгенерированная из кислорода и водорода в недрах Земли вода называется ювенильной. Потенциальные водные ресурсы мантии составляют 20×10¹⁸ тонн. В соответствии с расчетами, на образование гидросферы пошло 3,4×10¹⁸ тонн воды, из которых 1×10¹⁸ тонн распалось на кислород и водород или улетучилось в космическое пространство, а 2,4×10¹⁸ тонн (и это согласуется с данными табл. 3) осталось в гидросфере. Если соотнести массу выделившейся воды и вес земной коры (он равен 47×10¹⁸ тонн), то получится, что выплавленные мантией породы должны были содержать 7 % воды. Примерно такое же количество водяного пара выделяют продукты современных вулканических извержений, то есть эта цифра может считаться своего рода константой для подземной гидросферы.

В небольшом количестве вода на Землю попадала и попадает из космоса. Однако по сравнению с мантией из этого источника поступило воды на четыре порядка меньше, буквально «капля в океане». Гораздо больше воды Земля теряет в космос. Фактически мантия — главный источник воды на Земле.

Подземная гидросфера — в ней вода в значительной мере связывалась породами — стала формироваться раньше наземной. Только порции поднимающейся воды, которые достигали поверхности Земли, положили начало Мировому океану.

Основная часть воды из мантии, по-видимому, выброшена в течение первого миллиарда лет геологической истории. Вначале выделялись восстановленные флюиды, среди которых преобладали водород и водородные соединения. Наиболее вероятный механизм образования Н₂О — окисление водорода при его взаимодействии с силикатами, окислами и вообще кислородсодержащими породами.

Увеличение количества воды привело к изменению строения земной коры, например к образованию гранитного и осадочного слоев, становлению Мирового океана, появлению атмосферы. Изменился и состав флюида — он стал окисленным.

Если в архее, то есть 2 и более миллиарда лет тому назад, вода из мантии «просачивалась» равномерно сквозь земную кору, участвуя в ее преобразовании, то в последующее время восходящий поток все больше приурочивался к ослабленным зонам — разломам и интрузиям. Полтора миллиарда лет назад, на рубеже архея и протерозоя, породы благодаря воздействию воды достигли близкой к современной плотности, сочетающейся с хрупкостью. Кроме ювенильных вод вес большее значение в верхних горизонтах стали приобретать так называемые вадозные (дословно «блуждающие») воды, которые обязаны своим появлением процессам осадконакопления в морских бассейнах, инфильтрации и регулярному круговороту воды в природе. Объем высвобождаемой воды в послеархейское время заметно снизился. Скорее всего, уже в протерозое он не превышал количества ювенильных вод, поступающих из недр в настоящее время, то есть 0,1–1,0 кубических километров в год.

Облик подземной гидросферы создавался постепенно. О составе первичного водного раствора известно мало. Тем не менее есть основания полагать, что в нем было гораздо больше углерода и некоторых металлов, чем в современном Мировом океане. Количество хлора и брома не изменилось, а вот содержание сульфатов резко возросло. Сущность изменения заключалась в сохранении солей с повышенной растворимостью и удалении элементов, переходящих в труднорастворимые соединения.

На эволюцию состава подземных вод большое влияние оказал Мирбвой океан. При наступлениях и отступлениях моря очень много солей морской воды оставалось в породах. Недаром некоторые исследователи, в том числе известные советские ученые В. А. Сулин и Е. В. Посохов, высокую минерализацию и специфический хлоридный кальциевый состав рассолов глубоких горизонтов бассейнов пластовых вод считают наследием прошлых геологических эпох, когда в морской воде кальций доминировал над натрием. В свою очередь, подземный и поверхностный сток выносили в Мировой океан не меньше солей. Так начал функционировать солеобмен между океаном и подземной гидросферой.

Колоссальная водная масса Мирового океана слабо реагирует на воздействие окружающей среды. Он длительное время остается инертным, отражая в своем составе геологические условия предыдущих эпох. Правда, во второй половине XX века на его составе начинает заметно сказываться загрязнение.

Механизм транспортировки воды из мантии в верхние горизонты и на поверхность Земли еще окончательно не известен. Многое здесь проясняет система взглядов, получившая название «новой глобальной тектоники» и очень быстро завоевавшая популярность. Остановимся на ее гидрогеологической интерпретации.

Вследствие растягивающих усилий на дне океанов и поверхности Земли образуются рифты — глубокие ослабленные зоны, которые уходят «корнями» в мантию. Наиболее протяженные рифтовые зоны отмечаются в срединно-океанических хребтах (рис. 7). По ним поднимается вверх вещество мантии. Поскольку в результате раздвижения дна океана литосферные плиты погружаются под континент, в местах погружения (их называют зонами Беньофа — Заварицкого) происходит обезвоживание серпентинитов с высвобождением громадного количества воды. Эта вода частично поступает через вулканы на поверхность или в океан. При обезвоживании на больших глубинах она выжимается вверх сквозь континентальную кору, участвуя в формировании гранитного слоя и образовании минеральных ассоциаций. Наконец, какая-то ее часть возвращается обратно в мантию.

Рис. 7. Принципиальная схема появления воды из мантии с позиций новой глобальной тектоники.

1 — поток ювенильных флюидов, обеспечивающий серпентинизацию основания океанической коры; 2 — движение ювенильных флюидов при дегазации вещества мантии в срединно-океанических рифтовых зонах; 3 — поток Н₂О из зон Беньофа — Заварицкого, появляющийся при расплавлении и дегидратации океанической коры; 4– конвекционные токи вещества астеносферы; 5 — направление движения океанических плит.

Океаническая кора (I) погружается под континентальную (II) вследствие растягивающих усилий в рифтовой зоне срединно-океанического хребта (VII). Благодаря этим усилиям вдоль границы астеносферы (IV) происходит движение литосферных плит (III) с образованием зон Беньофа — Заварицкого (V) и их «отражения» в виде глубоководных желобов (VI). Очаги магмообразования (IX, X и XI) и вулканы (VIII) появляются соответственно в зонах рифта и Беньофа — Заварицкого.

Так рисуется появление воды с позиций новой глобальной тектоники. Эта концепция полностью не раскрывает картины движения воды, но во многом подтверждает ранее высказывавшиеся предположения о существовании активных дрен мантии. Более того, по таким флюидопроводникам (например, через континентальные рифты) могут проникать на значительные глубины вадозные воды.

Интересную попытку объяснить характер обезвоживания земной коры сделал С. М. Григорьев в своей гипотезе о дренажной оболочке (рис. 8). Степан Макарович отводит воде роль главной движущей силы в эволюции земной коры.

Рис. 8. Схема движения воды в земной коре по представлениям С. М. Григорьева.

1 — нисходящее движение воды и водных растворов сквозь континентальную кору в дренажную оболочку; 2 — горизонтальное перемещение воды в дренажной оболочке; 3 — восходящее движение паров и водных растворов сквозь океаническую кору из дренажной оболочки; 4 — движение нисходящих водных растворов и восходящих паров в дренажной оболочке.

Дренажная оболочка, по представлениям Григорьева, располагается между изотермами 374 и 450 °C в основании континентальной коры, отвечая базальтовому слою. Выше нее наблюдаются нисходящие токи воды и водных растворов, которые, достигнув дренажной оболочки, вытесняют кверху пар. Разгрузка из дренажной оболочки происходит на дне океана в области его сочленения с континентом. Действительно, в таких местах образуются вулканы и месторождения полезных ископаемых, появление которых автор гипотезы связывает с деятельностью дренажной оболочки.

В свое время гипотеза Григорьева вызвала сенсацию. Она привлекает доступностью, простотой, но во многом противоречит фактам, поэтому сомнения в возможности функционирования дренажной оболочки весьма основательны.

Глубина погружения поверхностных вод через ослабленные зоны достигает 5–8 километров, при этом движущей силой американский гидрогеохимик Д. Уайт считает не столько гидростатический напор, сколько различие в плотности: «тяжелые» холодные воды стремятся вниз и вытесняют вверх «легкие» горячие воды. Подобный механизм хорошо объясняет образование термальных источников, выносящих на поверхность тепло земных глубин.

Двоякую роль играет и внедряющаяся в земную кору магма. По мере подъема она выделяет воду, но при определенных условиях также связывает ее или, действуя как поршень, «засасывает» в трещины — каналы из вмещающих пород.

О формах движения воды. Вся наличная информация о появлении и транспортировке воды из мантии — она была приведена в самом сжатом виде — указывает на существование в земной коре разветвленных систем глубинного стока и дренажа. Вода находится там в постоянном движении. В геологической истории Земли она непрерывно генерировалась на разных уровнях (в мантии и земной коре) и в различных потоках (региональных и локальных). Вследствие высокой растворяющей способности ей выпала роль универсального переносчика химических элементов как при выносе их из мантии, так и при перераспределении внутри земной коры. Насколько велика растворяющая способность воды в условиях больших глубин и давлений, свидетельствует такой факт: на границе с мантией она в 3 раза выше, чем у земной поверхности. Кроме того, вода выполняет и функцию переносчика тепла.

Приведенные в эпиграфе к этой главе слова Галилея сказаны четыре столетия назад применительно к движению воды в потоке. Но они хорошо отражают современное состояние изученности водообмена в земных глубинах: пути перемещения здесь воды мы не можем определить с такой точностью, как протяженные орбиты небесных тел. А ведь подземные воды находятся от нас на расстоянии всего нескольких метров или первых километров. Разве это не парадокс?

Рассмотрим формы движения воды.

Когда я был студентом, в конце 40-х годов, в гидрогеологии господствовала концепция наличия на больших глубинах так называемой зоны «застойного водного режима». Даже странно, но сторонники этой точки зрения, несмотря на хорошо известный принцип «все течет, все изменяется», сумели многим внушить представление об «относительном покое» в глубоких водоносных горизонтах. Отдельные гидрогеологи до сих пор придерживаются этой концепции.

Дальнейшие исследования отчетливо показали, что формы движения воды в земной коре разнообразны. Привлекая известные слова поэта, можно сказать, что здесь «покой нам только снится», поскольку вода всегда и всюду движется. Это не только механическое перемещение, интенсивность которого с глубиной действительно снижается, но также физические, химические, биологические и другие виды движения. Поэтому было бы неверно сводить движение воды лишь к перемещению под действием силы тяжести. За многообразием движения нельзя не видеть единства, взаимосвязи и взаимообусловленности его видов. Тут следует говорить о единой геологической форме движения воды в земной коре как о разновидности геологической формы движения материи.

Необходимость выделения геологической формы движения материи обосновали в конце 50-х годов философ Б. М. Кедров и геолог М. М. Одинцов, по определению которых она представляет способ существования минеральных и вообще неорганических веществ. Ее нельзя сводить к простой сумме физических, химических или биологических форм. Она представляет качественно особую форму, ей свойственны свои собственные законы движения и развития, пока еще недостаточно изученные.

Геологическая форма движения воды имеет сложную природу, будучи важнейшей составляющей геологической формы движения материи. Она выражается и в перемещении воды сквозь горные породы, и в движении вместе с веществом земной коры при различных геологических процессах, и в переходе из одного фазового или физического состояния в другое. Неотъемлемая черта этой формы движения — непрерывное взаимодействие с породами, газами и живым веществом, при котором вода, перемещаясь и влияя на их состав и свойства, постоянно изменяется и сама.

Профессор С. Л. Шварцев различает три разновидности геологической формы движения воды:

метеогенная, наблюдаемая в приповерхностной части земной коры и характеризующаяся преобладанием инфильтрации, но сопровождающаяся и другими видами движения (например, переходом воды из свободного состояния в связанное, жидкой фазы в парообразную или твердую и т. д.):

литогенная, когда перенос воды связан главным образом с литификацией пород, т. е. высвобождением ее из связанного состояния, что имеет место на глубинах;

магматогенная, которая типична для гидротермальных систем, расположенных вблизи магматических очагов.

Виды такого движения воды обусловлены преимущественно изменением высоких температур, давления и газонасыщенности (выделение из магматического расплава, переход из парообразного в жидкое состояние и т. д.).

Пока изучены далеко не все виды геологической формы движения воды. Познать во всем многообразии законы движения воды в недрах Земли — одна из главнейших задач гидрогеологии и смежных наук.

Первоисточники подземных вод. Подземные воды, выводимые родниками или вскрываемые скважинами, по своей природе вторичны. Первоисточники воды «переработаны» в ходе геологической истории. Знать же их необходимо, поэтому говорят о генетическом облике подземных вод, который обусловлен исходными разновидностями и характеризует долю участия каждой из них в изучаемом образце.

Поскольку подземная гидросфера «питается» и с поверхности, и из земных глубин, подземные воды могут быть разделены на экзогенные, т. е. проникшие с поверхности, и эндогенные, которые поступают из глубин. Иногда их называют так, как это делал Э. Зюсс, именовавший первые — вадозными, а вторые — ювенильными.

Для сравнения объема тех и других укажем, что если количество ежегодно выносимой из мантии эндогенной воды оценивается ориентировочно в 0,1–1,0 кубический километр, то лишь в зону интенсивного водообмена с поверхности суши в результате инфильтрации попадает приблизительно 10 000 кубических километров воды в год. Общее же количество образующихся экзогенных вод в несколько раз больше.

Схема генетической классификации подземных вод, приведенная на рис. 9, включает далеко не все, а только основные разновидности подземных вод. Например, в ней отсутствуют некоторые виды подземных вод, генерируемые в земной коре (скажем, органогенные).

Начнем с экзогенных вод. Они делятся на метеогенные, то есть воды атмосферного происхождения, и талассогенные — морского происхождения. При такой трактовке акцент делается на первоисточник ресурсов: пресные воды суши, тесно связанные с атмосферой, и соленые воды морских бассейнов, основа которых — Мировой океан. Однако в гидрогеологических построениях чаще прибегают к разграничению по способу проникновения вод в горные породы, выделяя инфильтрогенные воды, просочившиеся с поверхности в уже сформировавшуюся породу, и седиментогенные воды, сохранившиеся в породах с момента осадкообразования или являющиеся продуктом литогенеза (при уплотнении и обезвоживании пород).

Из-за различных принципов разделения названные категории экзогенных подземных вод не вполне совпадают. Эти различия следует иметь в виду при пользовании изображенной на рис. 9 схемой, в которой учтены оба диагностических признака экзогенных подземных вод: пути попадания в недра Земли и первоисточник водных ресурсов.

Рис. 9. Генетическая классификация подземных вод.

Инфильтрогенные воды образуются из наземных вод атмосферного происхождения (дождевых, снеговых, речных и озерных), то есть в основном, за исключением вод, просочившихся на дне морей в прибрежные части суши, они относятся к метеогенным. Этот генетический тип вод является основой подземной ветви гидрологического круговорота воды. Проникает она в недра Земли путем просачивания в жидкой фазе или в виде конденсации водяного пара в приповерхностных условиях, что и позволяет различать соответствующие генетические разновидности. Лишь очень небольшая часть метеогенных вод (воды озерных бассейнов, захороненных с осадками) относится к седиментогеиным. Инфильтрогенные воды и воды атмосферного происхождения — фактически одно и то же. В наше время эти воды все больше и больше становятся техногенными, так как формируются в ряде мест под влиянием производственной деятельности человека.

Основная масса инфильтрогенных вод, конечно же, — результат просачивания метеорной влаги. Но и конденсация водяных паров играет существенную роль в пополнении ресурсов подземных вод. Вообще, она оказывает влияние даже на питание рек, особенно в таежной зоне.

Еще А. В. Лебедев, изучая процессы конденсации водяных паров в почве, установил, что по сравнению с инфильтрацией они хотя и дают меньше влаги, тем не менее весьма ощутимы — в Одессе на них приходится до 20 % естественного восполнения подземных вод. Получение конденсационных вод для целей водоснабжения практикуется с глубокой древности. На рубеже XIX и XX веков конденсаторы стали использоваться в городах Крыма. Например, конденсатор, построенный инженером Ф. И. Зибольдом на вершине горы в Феодосии, в 1912 году давал до 0,3 литра воды в сутки от 1 кубического метра гальки, из которой слагался конденсатор. На некоторых морских островах, где отсутствуют подземные воды, конденсаторы — практически единственный источник получения питьевой воды, если не считать опреснителей, которые пока дают очень дорогую воду.

Возобновление подземных вод в результате конденсации влаги требует таких условий: во-первых, значительное колебание температуры на поверхности почвы; во-вторых, наличие разности давлений водяных паров воздуха и водяных паров в конденсаторах; в-третьих, размер, форма, расположение и «начинка» конденсатора (лучшей «начинкой» служат щебенистый грунт или трещиноватые породы).

При соответствующем подборе оптимальных условий гидрогеолог В. В. Климочкин в горных массивах Забайкалья и аллювиальных равнинах Якутии получал в среднем литр воды в сутки с квадратного километра площади. Другими словами, подземный сток местами лишь в два-три раза превышает долю конденсационных вод.

Седиментогенные воды, которые иногда называют ископаемыми, погребенными или реликтовыми, долго не соприкасались с атмосферой, иными словами, длительное время были исключены из гидрологического круговорота воды и участвовали в геологическом круговороте. Они были увлечены в недра Земли при осадкообразовании в виде остаточных растворов или отжаты при уплотнении горных пород. Одновозрастные с вмещающими породами воды называются сингенетическими («син» — одновременно). Есть и другой вид — эпигенетические («эпи» — после) воды, то есть отжатые в процессе литогенеза из перекрывающих или подстилающих толщ, затем мигрировавшие из более молодых осадочных пород в более древние или, наоборот, из древних в молодые. Они «моложе» или «древнее» вмещающих пород; главная же их особенность в том, что они образовались после седиментации.

Поскольку осадконакопление с захоронением ископаемых вод происходит главным образом в морских бассейнах, почти все седиментогенные подземные воды по происхождению талассогенные. Исключение составляют метеогенные подземные воды, увлеченные с осадками из пресноводных озерных бассейнов.

Магматогенные воды, правильнее именуемые мантийногенными, — это те воды, которые впервые вступают в круговорот воды. Молекулы такой воды генерируются в мантии, земной коре или магме из водорода и кислорода. По способу проникновения из мантии и глубоких частей земной коры они образуют вулканические воды, отщепляемые от магмы по мере ее подъема и остывания, и сквозьмагматические газово-жидкие растворы, которые представляют сплошной восходящий поток из очагов, где зарождается магма. Последняя разновидность вызывает, например, гранитизацию.

Метаморфогенные воды в той или иной степени связаны с экзогенными и эндогенными первоисточниками, они появляются в ходе метаморфизма за счет связанной воды осадочных или магматических пород. Обезвоживание минералов идет обычно вблизи магматических очагов или на больших глубинах, причина его — повышение температуры и давления. Такие воды снова (восстановленные из осадочных пород) или впервые (возрожденные из магматических пород) вступают в гидрологический круговорот. Источник метаморфогенных вод — кристаллизационная вода минералов или газово-жидкие включения в них. Нередко процессы дегидратации (например, при переходе гипса в ангидрит) могут иметь региональный характер, продолжаться длительное время и вызывать образование крупных скоплений подземных вод.

Из названных нами генетических разновидностей в «чистом» виде, пожалуй, встречаются только просочившиеся (с ними обычно имеют дело на глубинах до 2 километров) да сингенетические (в молодых артезианских бассейнах, недавно вышедших из-под Уровня моря) воды. Остальные разновидности, как правило, мы находим в смеси с другими, преимущественно просочившимися, водами, поскольку сразу после образования они смешиваются. У некоторых ученых наличие магматогенных вод вообще вызывает сомнение.

Тенденция исторического развития подземных водоносных систем сводится к вытеснению седиментогенных и магматогенных вод просочившимися сверху метеорными водами. Иногда в замещении участвуют и метаморфогенные воды. Поэтому даже в глубоких горизонтах платформенных впадин или очагах вулканической деятельности находится смесь подземных вод различного происхождения. К ней, например, относятся так называемые гидротермы — нагретые рудоносные растворы, формирующиеся из магматогенных, инфильтрогенных, седиментогенных и метаморфогенных разновидностей подземных вод. Точно так же смешанное седиментационно-инфильтрационное происхождение обычно имеют рассолы глубоких горизонтов осадочных толщ. Это, разумеется, не исключает обнаружения гидротерм в той или иной степени ювенильного происхождения, а среди глубоких горизонтов осадочной оболочки — седиментогенных вод.

Нептун или Плутон! Когда речь заходит о седиментогенных и магматогенных водах, вспоминаются естествоиспытатели прошлого. Уже они называли сторонников морского происхождения воды в Земле «нептунистами» (от Нептуна — бога морской стихии). Их противников, находивших у подземных вод магматическое начало, стали именовать «плутонистами» — в честь владыки подземного мира Плутона.

Сейчас спор между защитниками той и другой точек зрения направлен в русло поисков диагностических признаков. Тем не менее встречаются крайние взгляды. Уже отмечалось, что идеи Э. Зюсса сравнительно недавно возродил на новой основе упоминавшийся уже В. Ф. Дерпгольц, взгляды которого применительно к подземным водам глубоких горизонтов (так называемой «гидрохлоросфере») в последнее время разделяют некоторые гидрогеологи. Есть и последовательные «нептунисты», к числу которых принадлежат, скажем, профессор Е. В. Посохов и доктор наук Е. А. Басков — мои старые знакомые по дискуссии о происхождении концентрированных рассолов Сибирской платформы.

Рассолы[2] Сибирской платформы и их аналоги — пробный камень для шлифовки представлений о появлении воды в глубоких горизонтах соленосных толщ. Они своеобразны по составу, в котором преобладают хлориды кальция и содержатся в повышенных количествах многие химические элементы — калий, стронций, бром и т. д. Степень минерализации их самая высокая — солей в них бывает больше, чем воды, подчас 600 граммов в литре (рис. 10).

Рис. 10. Кристаллизация солей из предельно насыщенного рассола Балыхтинской скважины 5 (юг Сибирской платформы).

Стадии кристаллизации: а — осадок при температуре +20 °C, б — то же при снижении температуры до +10 °C, в — то же, при охлаждении до 0 °C. Над осадком слой рассола с плавающими кристаллами солей (г), сверху нефтяная пленка (0).

Так вот эти рассолы, в особенности их состав, Дерпгольц и его сторонники связывают с привносом веществ из мантии. И для этого, кажется, есть основания: в конце палеозоя — начале мезозоя на Сибирской платформе происходили грандиозные излияния трапповой магмы. Вместе с ней поступали в осадочный чехол магматогенные воды и продукты вулканической деятельности, которые могли сформировать «гидрохлоросферу».

У Посохова и Баскова взгляды, кстати, далеко не одинаковы: первый считает такие рассолы наследием древних «хлор-кальциевых» морей, а второй, вслед за М. Г. Валяшко, И. К. Зайцевым и другими «нептунистами», — продуктом преобразования «обычной» морской воды, 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 помощью радиогенных изотопов время пребывания подземных вод в верхних горизонтах: по тритию — до 50 лет, радиоуглероду — до 25 тысяч лет, и т. д. В глубоких горизонтах возраст вод измеряется миллионами лет. Тогда для его определения используют гелиево-аргоновое отношение растворенных газов, оно отражает интенсивность водообмена.

…Передо мной оттиск статьи А. М. Овчинникова, который я получил незадолго до его смерти. В жизни Александр Михайлович был очень общительным человеком, самую сложную научную идею всегда облекал в остроумную форму. На оттиске его рукой начертано: «Возраст подземных вод определить легче, чем возраст женщины». И автор не преувеличивал: тритиевый метод датирует возраст подземных вод с точностью до 1–2 лет.

Тритиевый метод успешно был применен при прогнозировании водопритоков в Северо-Муйский тоннель — самое большое сооружение на БАМе. Этот тоннель интересен во многих отношениях, главным образом по сложности геолого-гидрогеологической обстановки. Вода к горным выработкам поступает из многочисленных разломов сверху и снизу: в первом случае она очень холодная, в последнем — ее температура превышает 40 °C. Водопри-токи огромные, порой носят катастрофический характер.

С помощью определения трития установлено, что холодные воды наиболее мощных зон разломов, по которым приподнята центральная часть Северо-Муйского хребта, питаются преимущественно в весенне-летнее время — они имеют возраст меньше одного года. Реки и озера в формировании водопритоков к горизонтальным выработкам пока не участвуют. Что же касается терм, то они отличаются от поверхностных и холодных подземных вод более низкой концентрацией трития — их возраст исчисляется десятилетиями. Эта информация позволила дополнить традиционные методы прогноза водопритоков к горным выработкам.

Продолжительность водообмена в глубоких горизонтах определяется только ориентировочно. Тут важно другое. Если возраст вод и пород совпадает, то мы имеем дело с ископаемыми водами. Чем возраст вод меньше, тем сильнее разбавление просочившимися водами. В артезианских бассейнах, подвергшихся тектоническим перестройкам, ископаемые воды чаще всего вытеснены полностью.

При изучении подземных вод глубоких горизонтов используются главным образом стабильные изотопы, слагающие молекулу воды: данные по изотопному составу водорода и кислорода оказывают неоценимую помощь в диагностике генетического облика подземных вод. Представительную информацию об источнике растворенных веществ содержат изотопы гелия, углерода, серы, стронция, кремния, радиоактивных элементов.

Изотопы водород-2 (дейтерий) и кислород-18 несут в себе информацию о происхождении молекулы воды и отражают ее геологическую историю. Их содержание в исследуемом образце подземных вод позволяет сравнительно быстро найти исходную генетическую разновидность. Правда, надо обязательно учитывать возможное фракционирование и изотопный обмен в подземной гидросфере.

На рис. 12 показан изотопный состав первоисточников подземных вод в виде трех эталонов: за исходный состав инфильтрогенных вод приняты метеорные воды, содержание дейтерия и кислорода-18 в которых на земной поверхности изменяется от тропиков к полюсам по закону прямой линии; эталоном ископаемых вод служит стандарт среднеокеанической воды; гипотетический образец ювенильной воды получен американскими геохимиками по результатам изучения проявлений вещества глубинных зон Земли.

Рис. 12. Диаграмма изотопного состава водорода и кислорода подземных вод различного генетического облика.

1 — стандарт среднеокеанической воды (SMOW); 2 — гипотетический образец ювенильных вод; з — линия наземных вод; контуры: 4 — седиментогенных вод в сравнительно молодых артезианских бассейнах, 5 — концентрированных рассолов Сибирской платформы, 6 — термальных вод Прибайкалья; линии: 7 — углекислых вод Западной Чехии, 8 — парогидротерм Камчатки и Курил.

Нанесем теперь на диаграмму результаты определения дейтерия и кислорода-18 в изучаемых образцах подземных вод (см. рис. 12). Ископаемые воды сохранились в сравнительно молодых бассейнах. Упомянутые выше концентрированные рассолы Сибирской платформы располагаются между эталонами ископаемых и инфильтрогенных вод, представляя, таким образом, смесь этих первоисточников. Смесью являются также фумаролы и конденсаты вулканических извержений на Камчатке и Курилах. А вот в формировании ресурсов термальных вод Прибайкалья ювенильная составляющая, кажется, не принимала участия.

Когда мне пришлось посетить Чехословакию, то, конечно же, я побывал на знаменитом курорте Карловы Вары и отобрал из здешних термальных источников пробы воды на изотопный анализ. Ведь именно «Карлсбадскому шцруделю», как тогда называли главный источник Карловых Вар, Э. Зюсс приписывал ювенильное происхождение. С нетерпением ждал я изотопных определений. Мнение великого геолога не подтвердилось. Термы Карловых Вар, как это можно видеть из рис. 12 и табл. 6, оказались поверхностного происхождения — по концентрации дейтерия и кислорода-18 они не отличаются от наземных вод района и ничего общего не имеют с гипотетическим стандартом ювенильных вод. На метеорную их природу указывает также наличие в углекислых водах трития, достигающее 10–15 тритиевых единиц.

Однако ювенильное происхождение в термальных водах могут иметь некоторые компоненты их состава — углекислота, сульфат, гелий, фтор, стронций и т. д. И не только на Камчатке или в Карловых Варах. В термах Прибайкалья, как свидетельствуют изотопные определения, гелий появился главным образом из мантии.

Изотопный состав воды и растворенных веществ — действенный инструмент для диагностики генетического облика подземных вод. С его помощью гидрогеологи получили возможность решать задачи, которые не доступны другим методам. И не только гидрогеологические, но и задачи общегеологического плана.

Академик А. В. Сидоренко и кандидат геолого-минералогических наук Ю. А. Борщевский, исходя из концепции о ведущей роли экзогенных процессов в эволюции вещества земной коры, считают, что наземная гидросфера и литосфера находились уже 1000 миллионов лет назад в изотопно-кислородном равновесии. Именно вода оказывает решающее влияние на изотопный состав кислорода и других химических элементов осадочно-метаморфических пород. Земная кора, согласно их построениям, представляет открытую систему в отношении метеорных и морских вод, которые, проникая на глубины в несколько километров, активно участвуют как в гидротермальном рудообразовании, так и во многих других эндогенных процессах — метаморфизме, гранитизации и т. д. Другими словами, в земной коре происходит не только обмен «легких» изотопов кислорода поверхностных вод с «тяжелыми» изотопами больших глубин, но и непрекращающийся обмен вещества, в особенности водообмен, который скорее всего распространяется вплоть до мантии. Во всяком случае, он активно себя проявляет в зоне метаморфизма.

…Недавно я увидел у своего хорошего друга на книжной полке «Легенды и мифы Древней Греции». Взял книгу почитать внуку. Вот как там описывается появление Земли и Неба.

Вначале существовал лишь вечный, безграничный, темный Хаос. С него все началось, в том числе произошла и богиня Земли — Гея. Широко раскинулась она, могучая, дающая жизнь всему, что находится на Земле. Гея породила голубое Небо — бога Урана, который воцарился в мире.

Уран — дед Зевса — был у древних греков олицетворением начала, наделяющего Землю теплом и влагой, посредством которых пробуждаются творческие силы Земли.

Так все возвращается на «круги своя». Во второй половине XX века на новой фактологической основе подтвердилась казавшаяся наивной легенда древних греков относительно роли незаслуженно забытого бога Урана. Ему, то есть проникшим сверху экзогенным водам, принадлежит ведущая роль в геологических процессах, а ресурсы подземных вод, как мы видели, даже в царстве Плутона в значительной мере сформированы за счет вод метеорного происхождения.

И если уж мыслить мифическими категориями, то мы должны вспомнить богиню ключевой воды и источников. Была, оказывается, у древних римлян и такая. Звали ее Венилия, она была женой Нептуна.

Зональность подземной гидросферы. Одна из основных закономерностей, характерных для Земли, — зональность. Она проявляется, например, в ее сферическом строении. Гидросфера — одна из таких оболочек. Четкая зональность наблюдается в подземной гидросфере и характерна для подземных вод.

Синтез знаний о строении земной коры и мантии позволяет дать общую схему изменения фазового (лед — вода — пар) состояния Н₂О по мере углубления в земные недра. В соответствии с представлениями гидрогеологов из Геологического института АН СССР (Ф. А. Макаренко, В. И. Кононов и другие) подземная гидросфера состоит из следующих слоев, представляющих собой гидрофизические зоны:

слой «твердой» воды — ограничивается гидроизотермой фазового перехода «лед — вода» и имеет мощность до километра или несколько больше;

слой «жидких структурированных» вод — заключен между изотермами фазовых переходов «лед — вода» и «вода— пар»_? охватывает 80 % земной коры. Температура достигает 450°, а давление 25 кбар. Мощность изменяется от 30 (области докембрийской складчатости) до 8 километров (островные дуги). В областях современного вулканизма нижняя граница этого слоя может располагаться на меньших глубинах; и

слой уплотненного флюида — располагается между изотермами 450 и 700°. Здесь водородные связи непрочны и молекулы воды становятся свободными. Благодаря высоким давлениям (до 50 кбар), флюид находится в уплотненном состоянии. Мощность 3–80 километров, а максимальная глубина достигает 160 километров, но под островными дугами не превышает 11 километров.

Рассмотренная зональность верна для свободных вод. Формы существования физически и химически связанных вод также определяются термодинамическими параметрами. С глубиной количество связанных вод уменьшается, и уже в слое уплотненного флюида они полностью переходят в свободное состояние, за исключением некоторой части кристаллизационных и конституционных вод, удерживаемых до температуры 700– 1000 °C.

Подземные воды принадлежат слою жидких «структурированных» вод, который по особенностям воздействия на него физико-географических, геологоструктурных и термодинамических условий весьма разнороден.

Для подземных вод характерно обособление естественно-исторических зон в зависимости от широты местности и абсолютной отметки залегания. Поэтому различают: широтную (климатическую) зональность, присущую главным образом подземным водам приповерхностной части, и вертикальную (геологическую) зональность, которая прослеживается сверху вплоть до глубоких горизонтов подземных вод. Вертикальная зональность может быть глубинной — в бассейнах пластовых вод или высотной — в массивах трещинных вод.

Не касаясь широтной зональности, которая зависит исключительно от географической широты местности, сосредоточим внимание на вертикальной зональности — закономерности, определяющей особенности размещения цодземных вод в земной коре.

С поверхности вглубь Земли уменьшаются трещиноватость и пористость горных пород, что отчетливо сказывается на скорости движения подземных вод и интенсивности возобновления их ресурсов. Изменяются также степень минерализации, ионно-солевой и газовый состав, температура подземных вод. На эту закономерность первым обратил внимание В. И. Вернадский, а систематизация сведений о таких изменениях позволила советским гидрогеологам Н. К. Игнатовичу, Б. Л. Личкову и Ф. А. Макаренко создать учение о вертикальной гидрогеологической зональности. Рассмотрим зональность бассейнов пластовых вод, на примере которых вертикальные изменения видны значительно лучше, чем в резервуарах трещинных вод.

По гидрогеодинамическим особенностям в бассейнах пластовых вод различают следующие вертикальные зоны: интенсивного (активного) водообмена, глубина которой достигает 0,3–0,5 километра и отвечает региональному эрозионному врезу; для нее характерны наиболее высокие скорости движения подземных вод (средний темп возобновления ресурсов оценивается годами и столетиями) и тесная связь с поверхностными водами;

затрудненного (замедленного) водообмена, находящаяся ниже базисов дренирования, где вследствие уменьшающейся трещиноватости и пористости пород скорости движения понижены (темп водообмена — десятки и сотни тысяч лет) и связь с поверхностными водами затруднена;

весьма затрудненного (пассивного) водообмена, располагающаяся в наиболее глубоких частях впадин (глубже 1,5–2 километров) и отличающаяся возобновлением ресурсов подземных вод в масштабе геологического времени (темп водообмена — миллионы лет).

Отсюда вывод: крупные скопления подземных вод надо ожидать на сравнительно небольших глубинах в зоне интенсивного водообмена, то есть преимущественно среди крупнозернистых, обломочных или трещиноватых пород.

По степени минерализации и ионно-солевому составу подземных вод в вертикальном разрезе земной коры различаются три гидрогеохимические зоны:

верхняя — пресных вод (минерализация менее 1 грамма на литр) мощностью обычно 0,3–0,6 километра и с преобладанием в составе вод гидрокарбонат-иона;

промежуточная — соленых вод (с минерализацией 1– 35 граммов на литр), в составе которых часто доминирует сульфат-ион; и

нижняя — рассолов высокой минерализации (более 35 граммов на литр) преимущественного хлоридного состава.

Пригодные в качественном отношении для целей водоснабжения питьевые пресные воды, таким образом, располагаются в верхней части разреза, а глубже они сменяются минерализованными водами.

С глубиной меняется и газовый состав подземных вод: газы воздушного происхождения (кислородно-азотные) постепенно заменяются газами глубинной обстановки, в которой могут формироваться скопления углеводородов. Что же касается температуры, то она по вертикали возрастает: в глубоких горизонтах крупных артезианских бассейнов и областях активного вулканизма температура подземных вод значительно превышает 100 °C. В этом же направлении изменяются содержание и формы существования живого вещества в подземной гидросфере.

Нет правил без исключения. В вертикальной зональности подземных вод они также есть и называются аномалиями. Аномалии нарушают общую закономерность, будучи связаны с различного рода отклонениями: в фильтрационных свойствах пород, наличием источника растворенных веществ или водовыводящего разлома. Гидрогеологические аномалии часто представляют месторождения пресных или минеральных вод.

Природу вертикальной зональности подземных вод долгое время не удавалось выяснить. Назывались многие причины. Попытки связать ее, например, с гравитационными силами Земли не имели успеха: этим можно объяснить особенности, но не все виды зональности в целом.

Направленность у перечисленных видов зональности одинакова — смена поверхностных условий глубинными. Поэтому причины, ее вызывающие, должны заключать в себе совокупность природных факторов и отражать противоборство разнонаправленных тенденций. На это мог обратить внимание ученый, мыслящий оригинально, масштабно и диалектически. Такой была недавно скончавшаяся доктор геолого-минералогических наук В. А. Кротова, успешно разрабатывавшая теоретические и философские проблемы гидрогеологии. Вертикальную зональность подземных вод Валентина Артемьевна понимала как результат длительной борьбы двух противоположно направленных начал: поверхностного, представляющего комплекс физико-географических, биологических и других экзогенных факторов и связанного с внедрением вод инфильтрации в недра Земли, выносом химических элементов из пород, низкими температурами и давлениями, и глубинного, складывающегося из воздействия эндогенных факторов и характеризующегося хорошей закрытостью недр, уплотненностью пород, накоплением в подземных водах химических элементов, высокими температурами и давлениями.

Взаимодействию этих двух начал подчинены все виды вертикальной зональности подземных вод, да и подземной гидросферы в целом. Если попытаться перевести это на язык мифологии, то можно сказать, что в основе вертикальной зональности находится противоборство Урана и Плутона, которые не могут одолеть друг друга. Тут-то и кроется причина появления гидрогеологической зональности.

Классификация подземных вод. В зависимости от целевого назначения существуют различные классификации и группировки подземных вод — общие и специализированные. К общим относится, в частности, их генетическая классификация (см. рис. 9) и классификация по так называемым «условиям залегания». Эта терминология, несмотря на явную ошибочность, к сожалению, укоренилась. На самом деле — мы об этом уже говорили — подземные воды не «залегают», а движутся. Поэтому правильнее называть последнюю классификацией по характеру размещения подземных вод в земной коре.

Специализированные классификации (по составу, минерализации, напору и т. д.) мы рассматривать не будем — это не наша задача. Уделим внимание лишь наиболее общей и, наверное, самой важной классификации подземных вод — по характеру их размещения в земной коре.

Подобных схем на протяжении столетия предлагалось несколько десятков. G накоплением знаний о воде земных недр классификации совершенствовались. Однако и раньше и теперь сам подход к выделению подземных вод был двояким: в одних классификациях к подземным водам относились все воды земных недр (О. Мейнцер, Н. И. Толстихин), в других — собственно подземные воды (А. Добре, И. Гааз, С. Н. Никитин, Ф. П. Саваренский, О. К. Ланге, А. М. Овчинников).

Что считать подземными водами? Мы уже называли их свободными водами Земли. Наиболее обоснованным, пожалуй, остается определение Ф. П. Саваренского, которое было дано в 1935 году. К подземным водам в собственном смысле он относил «капельно-жидкую воду, заполняющую пустоты и поры в горных породах, способную к перемещению в них и вытеканию или извлечению из них». Аналогичное определение имеется в государственных стандартах некоторых европейских стран. Да и вообще только так понимают подземные воды, когда говорят об их движении, составе или использовании в хозяйственных целях. Другого понимания нет. Это определение прочно вошло в науку и практику, к нему трудно добавить что-либо менее спорное.

Если придерживаться изложенного определения, то применительно к размещению подземных вод в земной коре с общегеологических позиций прежде всего следует различать подземные воды суши и подземные воды, находящиеся под морскими или океаническими акваториями. Вся гидрогеология прошлого — это гидрогеология суши. «Морскую» гидрогеологию только начинают изучать. Раньше в классификациях такое различие совсем не учитывалось. В предлагаемой классификации (табл. 7) на нем базируется разделение групп — подземных вод суши и подземных вод под морями и океанами.

Различием отделов служит степень насыщения горных пород свободной водой с выделением на континентах зоны аэрации и зоны насыщения. Типы — «подвешенные» (по О. К. Ланге), безнапорные и напорные — выделены на основе гидравлических признаков. Классы характеризуют основные разновидности подземных вод по размещению в земной коре. На континентах это — верховодка, грунтовые воды, артезианские воды (находятся под гидростатическим напором) и глубинные воды (испытывают воздействие геостатического давления и эндогенных сил). Последнюю разновидность раньше также не выделяли, хотя необходимость ее обособления совершенно очевидна, поскольку она установлена как в глубоких частях осадочных толщ артезианских бассейнов, так и в разломах глубокого заложения.

В морях и океанах различаются два класса подземных вод — связанные гидравлически с континентом и не связанные с ним. Первые — аналоги артезианских вод, вторые — глубинных, хотя субмаринные условия на те и другие накладывают свой отпечаток.

Кроме классов подземных вод, в таблице 7 приведены и подклассы, характеризующие водно-коллекторские свойства пород. Опущены особые условия — они для территории СССР определяются наличием многолетнемерзлых пород и современного вулканизма. Не исключено выделение в особые условия подземных вод аридной зоны.

Предлагаемая классификация подземных вод опирается на классические схемы С. Н. Никитина (1900 год), О. Мейнцера (1923 год), О. К. Ланге (1931 год) и А. М. Овчинникова (1949 год). В ней по возможности учтена новейшая информация о распределении подземных вод в земной коре.

Значение этой классификации не столько теоретическое, сколько практическое, хотя научная новизна вряд ли вызывает сомнение. Главное — она позволяет более целенаправленно, с учетом современного уровня знаний о разновидностях подземных вод изучать гидрогеологические закономерности как для суши, так и для океана.