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.