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.
2
Рассолами называются такие воды, соленасыщенность которых превышает 35 граммов солей на 1 килограмм раствора. Они распространены на соляных месторождениях и в нижних частях осадочного чехла.