Картина четвертая. Опять сеть скважин, из которых беспрерывно ведется водоотлив. На сей раз скважины расположены по периферии осушаемых строительных объектов — шахтных стволов, карьеров, котлованов, тоннелей. Осушение, достигаемое с помощью водопонизительных скважин, облегчает и удешевляет строительство, а порой без него проходка горных выработок просто невозможна.
Картина пятая, шестая…
Какими же «молотками» пользуются гидрогеологи? У них на вооружении многие современные методы исследований. Сюда относятся широкое применение космо- и аэрофотоснимков (скажем, для выявления очагов разгрузки подземных вод на дне морей), математическое и термодинамическое моделирование гидрогеологических процессов, точный лабораторный эксперимент, основанный на последних достижениях физики и химии (атомная абсорбция, активационный и спектральный анализы, масс-спектрометрия, хроматография и так далее). Еще более разнообразны технические средства — от новейших буровых установок и откаченных агрегатов до миникомпьютеров и автоматических регистраторов режима подземных вод. Вот во что превратился у гидрогеолога традиционный геологический молоток!
Когда я в начале 50-х годов молодым специалистом приступил к изучению подземных вод, о перечисленных способах и технических средствах мы даже не мечтали. Сейчас же мои дочери — а они обе связали судьбу с гидрогеологией — без них не представляют своей работы: для одной ЭВМ систематизирует результаты гидрогеохимических поисков и рисует по ним карты, другая работает в лаборатории анализа воды, оснащенной современными приборами для быстрого и точного определения более ста растворенных компонентов, при этом для анализа достаточно небольшого количества воды, буквально капли.
Гидрогеологические работы сейчас обслуживают люди самых разнообразных специальностей. Среди них можно встретить буровиков и механиков, математиков и кибернетиков, физиков и химиков, биологов и санитарных врачей… Работу в гидрогеологии по душе могут найти и любители романтики, готовые уехать в тайгу или горы, и те, кому нравится лабораторный эксперимент со сложной аппаратурой, и, наконец, люди аналитического ума, способные систематизировать факты и на их основе выводить закономерности. О последних следует рассказать подробнее.
Гидрогеолог-исследователь. Всякое гидрогеологическое исследование начинается с составления проекта работ. Проектирование — весьма ответственный этап, именно в это время определяются концепция поиска, объемы съемочных или методика разведочных работ и подсчитывается их стоимость. Затем наступает так называемый полевой период, во время которого собственно и выполняются запроектированные виды исследований — съемка, бурение, опытные работы или режимные наблюдения. Одновременно проводятся лабораторные определения и эксперименты. После завершения полевых и лабораторных работ наступает самый ответственный этап, когда систематизируется полученный фактический материал и по результатам исследований составляется отчет.
Время, в течение которого ведутся проектирование и составление отчета, у геологов называется камеральным периодом. Это период творчества, рождения и обсуждения идей, обоснования гидрогеологических закономерностей и прогнозов. Участвующие в нем гидрогеологи представляют своего рода научно-исследовательскую группу.
Гидрогеолога-исследователя можно встретить в небольшой партии и в крупной экспедиции, в отраслевом и академическом институтах, на кафедре вуза. Независимо от того, где он работает, такой исследователь обязан видеть, что называемся, насквозь подземную гидросферу, ибо иначе нельзя грамотно вести изучение подземных вод или разрабатывать действенные рекомендации по борьбе с их вредным влиянием на строительство.
В одной северной экспедиции группа гидрогеологов предложила эффективный метод поиска месторождений подземных вод в толще глубокопромороженных пород. Оказывается, хороший индикатор таких месторождений — наледи. Вокруг них с помощью геофизических методов оконтуривают площади таликов, на которых затем проводится бурение. А в совершенно иной климатической зоне — среди пустынь Туркмении — гидрогеологи с применением сходных методов поиска научились обнаруживать под раскаленными песками крупные линзы пресных подземных вод. Эти открытия интересны сами по себе, но главное — они вдохнули жизнь в считавшиеся ранее бесперспективными для освоения территории.
Весьма разнообразен труд исследователей подземной гидросферы в отраслевых и академических институтах. Штабом гидрогеологической науки может быть назван Всесоюзный институт гидрогеологии и инженерной геологии Министерства геологии СССР. Он находится в Подмосковье. Его сотрудники разрабатывают методику проведения различных видов гидрогеологических исследований. Большая часть ранее названных лауреатов Государственной премии 1981 года — представители этого института. Есть НИИ с относительно узким профилем исследований, где работают, например, специалисты по минеральным лечебным водам, гидрогеологи-мерзлотоведы, гидрогеологи-нефтяники и т. д.
В Советском Союзе подготовка гидрогеологов ведется более чем на 30 кафедрах вузов, а также в нескольких техникумах. Почти при каждой кафедре существует научно-исследовательский сектор. Подчас там ведутся оригинальные исследования. Так, теория гидрогеологического моделирования успешно разрабатывается в Московском геологоразведочном институте под руководством профессора И. К. Гавич, а в Томском политехническом институте профессор П. А. Удодов и его ученики создали школу гидрогеохимиков, получившую мировое признание. Крупные научные достижения получены на кафедрах гидрогеологии Московского государственного университета и Ленинградского горного института.
За рубежом масштабы подготовки гидрогеологов и гидрогеологических исследований более скромные. Например, в ГДР имеется только одна кафедра гидрогеологии. Она находится при Фрейбергской горной академии. Возглавляет ее профессор П. Иордан — известный специалист в области изотопной гидрогеологии. Определенные успехи в изучении подземных вод имеют гидрогеологи США, Франции, Чехословакии, Польши, Канады, Австрии. В США издается единственный в своем роде гидрогеологический журнал с названием «Гидрология подземных вод».
ВЗГЛЯД В БУДУЩЕЕ
(вместо послесловия)
Подведем итоги. Представление о подземной гидросфере, которым автор поделился с читателем, конечно, не является полным и всесторонним. Во многом — это видение внутриземных вод через призму собственного восприятия. Важные проблемы затронуты в самом общем виде, а о некоторых и не говорилось. Но главное, думается, достигнуто — показана жизнь подземной гидросферы.
Мир подземной гидросферы постепенно раскрывается перед исследователем… Его познание дается нелегко, суть бывает скрыта под наслоением догадок и временных разочарований, но упорный труд неизбежно одаривает в конце концов открытиями. Порой удивительными. Такое, вероятно, хорошо знают и поэты, иначе бы А. Блок не написал:
Представление о подземной гидросфере отражает основные законы материалистической диалектики. Авторы шеститомной монографии «Основы гидрогеологии» следующим образом сформулировали движущие силы, формы и пути развития подземной гидросферы.
Во-первых, входящие в подземную гидросферу компоненты едины, но это единство полно противоречий. Вода здесь находится в различных фазах и состояниях, имеет разную минерализацию, температуру и т. д. Уже в этом видна противоречивость, хотя все разновидности Н2О связаны между собой. Будучи материальным образованием, подземная гидросфера отличается взаимодействием противоположно направленных тенденций, которые интегрируются в основном противоречии — противоборстве поверхностного и глубинного начал. Взаимодействие экзогенных и эндогенных факторов, таким образом, определяет устойчивость и изменчивость подземной гидросферы. В ходе геологического времени единство и борьба этих противоположностей как раз и составляют основу ее внутреннего развития, источник движения.
Во-вторых, составные компоненты подземной гидросферы подвержены изменениям как незначительным, количественным, так и коренным, качественным. Встречаются изменения только количественные (уменьшение скорости движения подземных вод с глубиной, увеличение их минерализации в этом же направлении и т. д.), но в целом для подземной гидросферы характерны скачкообразные переходы количественных изменений в качественные. Формы таких переходов многообразны, они бывают резкими (переход воды из жидкой фазы в твердую или газообразную) или постепенными (высвобождение химически связанной воды из минералов), нередко растягиваются на длительное геологическое время (изменение ионно-солевого или газового состава воды). Многообразие форм перехода количественных изменений в качественные отражает характер и пути развития подземной гидросферы.