залежи нефти и газа (месторождения биохимического класса);
месторождения труднорастворимых рудных и нерудных залежей, образование и разрушение которых связано с биогенной миграцией (например, месторождения каустобиолитов или фосфоритов) и механическим разрушением (россыпные месторождения) при участии подземных и поверхностных вод.
Не во всех пяти группах месторождений значение воды в формировании и разрушении одинаково. Если в первых двух вода играет в основном созидающую роли, то в двух следующих она не только создает их, но и является агентом разрушения. В формировании и разрушении последней группы месторождений роль воды не столь заметна.
В гидротермальном процессе вода служит той подвижной средой, где в растворенном состоянии переносятся многие соединения металлов, происходят различные химические реакции, и она же, вернее, продукты ее электролитической диссоциации принимают участие во всех этих преобразованиях. Специфика рудообразующих гидротермальных растворов заключается не в том, что в них есть экзотические компоненты или соединения, как это следовало бы, казалось, ожидать, а в высокой концентрации отдельных элементов, не известной для других подземных вод, — кремнезема, фтора, бора; ими образованы сульфидные, кварцевые, карбонатные и другие соединения железа, меди, свинца, цинка, молибдена, олова.
Гидротермальные месторождения, зоны минерализации и кварцевые жилы, по меткому замечанию основателя учения о гидрогеологии мерзлой зоны А. В. Львова, следует рассматривать в качестве окаменелых «источников», а ныне действующие минеральные источники — как формирующиеся месторождения.
Современный гидротермальный процесс выявлен в рифтовых впадинах, вулканических и горно-складчатых зонах. Характерным его проявлением могут быть металлоносные термы, обнаруженные на дне Красного моря. Они заполняют придонные впадины, имеют температуру более 50 °C, по составу хлоридные натриевые с минерализацией около 300 граммов на литр и высоким содержанием многих металлов (железа, марганца, свинца, меди, цинка). Рудами этих же металлов сложены придонные осадки. Скорость накопления таких руд достигает 40 сантиметров за 100 лет, объем их колоссален, а стоимость, по оценке специалистов, составляет 2,5 миллиарда долларов. Причиной рудоотложения считается геохимический барьер, образующийся при смешении глубинных металлоносных рассолов с кислородосодержащими водами Красного моря.
Современные гидротермальные процессы обнаружены в Калифорнии у Салтон-Си и в Туркмении на полуострове Челекен, а также в вулканических районах.
Еще разнообразнее месторождения, появившиеся в результате гипергенного минералообразования, то есть выпадения и концентрирования растворенного вещества в условиях низких температур и давлений. Благодаря этому процессу возникли так называемые инфильтрационные и остаточные месторождения (бокситов, железных и марганцевых руд, полиметаллов, редких земель, фосфоритов, гипса и других солей). Большую роль в формировании залежей полезных ископаемых играют геохимические барьеры. На них осаждаются полезные ископаемые инфильтрационного типа. Что же касается остаточных месторождений, то наиболее типичным их представителем служат зоны окисления колчеданных руд («железные шляпы»), где концентрируются самые различные металлы.
Вода (правда, не подземная, а наземная) создает месторождения солей путем испарения или вымораживания. Но она же (на сей раз внутриземная вода) изменяет их и, если не насыщена, постепенно разрушает образовавшиеся ранее залежи.
При уплотнении толщ каменной соли или калийных солей, гипса, мирабилита высвобождается дегидратационная вода, которая совершает большую геохимическую и геодинамическую работу. Работу, результаты которой заметны, что называется, невооруженным глазом. Геохимическая работа заключается в выносе и переотложении разных химических элементов. Так, в частности, формируются месторождения боратов. Активная геохимическая деятельность приводит к изменению формы залежи (см. рис. 13) или даже к ее уничтожению. Наглядно динамическая работа отжимаемой воды видна в складкообразовании и разрушении сплошности горных пород.
Рис. 16. Схема перспектив калиеносности юга Сибирской платформы по гидрогеохимическим показателям.
1 — перспективные районы, выделенные по аномально повышенной концентрации калия в подземных водах (I — Канско-Тасеевский, II — Непско-Тунгусский, III — Кутуликско-Шелонинский); 2 — мощные пласты сильвина и карналлита (Непский калиеносный бассейн); 3 — проявления калийных солей; 4 — граница Сибирской платформы.
Столь же велика роль воды в жизни нефтегазовых месторождений. Какой бы концепции происхождения углеводородных залежей ни следовать (рис. 17), в каждой из них важное значение имеет вода.
Если образование месторождений нефти и газа происходит в подвижной водной среде, обеспечивающей перенос углеводородов, то для их сохранения необходимы условия застойного режима. Вообще, степень подвижности воды по своему влиянию на формирование и разрушение нефтегазовых залежей является, без сомнения, наиболее важным параметром среди всех других факторов среды, поскольку именно в нем интегрируется суммарное воздействие тектонической активности, особенностей вещественного состава пород и изменения во времени термодинамической обстановки.
Выдающийся геолог-нефтяник академик И. М. Губкин, классически обосновавший органическое происхождение нефти, в своих работах показал, что формирование и разрушение нефтегазовых месторождений, происходящее в водной среде, представляет единый многоступенчатый процесс. Он включает четыре последовательные стадии:
накопление исходного органического вещества в осадочных отложениях и образование углеводородов; большое значение при этом имеет наличие не только водоносной емкости, но и экрана нефте-, водо- и газонепроницаемых пород;
перемещение углеводородов из нефтематеринских толщ в коллекторы и последующая водная миграция по пласту-коллектору или разрывным нарушениям и трещинам;
аккумуляция нефти и газа в благоприятных структурных и литологических условиях (в так называемых «ловушках») на пути водной миграции с образованием месторождений, которые обычно тяготеют к зонам разгрузки подземных вод;
перераспределение или разрушение образовавшихся залежей, наступающее в случае изменения геологических условий (чаще всего движущимися водами механическим или физико-химическим путем).
Подведем итоги. Когда-то, за шесть столетий до нашей эры один из первых античных натурфилософов Фалес Милетский считал воду первоосновой всего; по его мнению, она послужила началом земле и воздуху. Древние были мудры, но ошибались. Не будем столь наивны, чтобы замахиваться на все мироздание! Нет, не Землю с большой буквы, а только (!?) земную кору вода действительно создала. Судя по роли в геологических процессах, вода — подлинный скульптор земной коры.
Рис. 17. Схематическое изображение различных гипотез происхождения нефти и газа (по М. Е. Альтовскому).
А—«гидрогеологическая», Б — органическая (нефтепроизводящих свит), В — неорганическая; 1 — водоносные слои (коллекторы), 2 — водоупоры, 3 — нефтепроизводящие свиты, 4 — кристаллические породы, 5 — нефтегазовые залежи, 6 — места образований и пути миграции углеводородов.
ПОДЗЕМНЫЕ ВОДЫ —
КОМПЛЕКСНОЕ ПОЛЕЗНОЕ ИСКОПАЕМОЕ
[Подземная] вода есть самое главное полезное ископаемое.
Все подземные воды — воды возобновляемые.