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.
КАК ПОЯВИЛИСЬ РАСТВОРЕННЫЕ
В ВОДЕ ВЕЩЕСТВА
Дождевая вода, когда горы пропивает, тончайшие земляные частицы, из которых камни осе-даются, в себе разводит и от тех силу получает другие тела претворять в камень.
Состав подземных вод отражает геологическую историю района.
Каким образом сформировался состав подземных вод. Когда говорят о генезисе подземных вод, принято различать две группы вопросов: родословную собственно воды как материального тела и формирование состава подземных вод. На первой из них мы уже останавливались. Если она представляет в этом клубке проблем «количественную» сторону, то вторая будет, скорее всего, «качественной» стороной. Обе группы вопросов тесно связаны и неотделимы друг от друга, что уже было показано, когда мы рассматривали происхождение подземной гидросферы. Но в известной мере они имеют и самостоятельное значение, так как растворитель и растворенные в воде вещества на протяжении геологической истории претерпевают отнюдь не сходное развитие.