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.