Материал: Общая гидрогеология Кирюхин В.А..docx101

обязанностей входит также экспертная оценка гидрогеологической обстановки территории, эколого-гидрогеологические исследова­ния, прогнозирование изменений гидрогеологических условий, проведение поисковых и разведочных гидрогеологических работ. От успешного решения указанных задач зависит в той или иной степени жизнеобеспеченность и нормальное функционирование различных сфер человеческой деятельности.

Г идрогеотермия занимается изучением закономерностей распределения температур в подземной гидросфере, процессами те- цпопереноса, влияния эндогенных и экзогенных факторов на фор­мирование температурного поля, генезисом и условиями эксплуата­ции месторождений парогидротерм. Амплитуда колебаний темпера­туры подземных вод весьма велика. Воды могут находиться в над­критическом состоянии при температуре 350-400 °С и давлении в несколько десятков мегапаскалей. Такие условия возникают в маг­матических очагах и в глубоких слоях земной коры. В областях раз­вития многолетней мерзлоты отмечаются отрицательные темпера­турные воды, так называемые криопеги - это насыщенные солями воды, которые замерзают при температуре на несколько десятков градусов ниже 0 °С.

Гидрогеохимия изучает химический состав вод, закономер­ности его формирования и пространственно-временных изменений. В ее задачу входит также типизация и классификация подземных вод по химическому составу, выявление гидрогеохимической зо­нальности, определение пригодности подземных вод по различным гидрогеохимическим показателям для практического использования водоснабжения, в качестве лечебных вод или химического сырья. В составе подземных вод могут находиться различные химические соединения, взвеси, газы, микроорганизмы. В последние годы воз­росла роль эколого-гидрогеохимических исследований, с помощью которых устанавливаются причины и степень загрязненности под­земных вод.

Региональная гидрогеология исследует региональные зако­номерности распространения и формирования подземных вод. Для этой цели проводится структурное гидрогеологическое районирова­ние территорий, выполняется гидрогеологическая стратификация разреза, типизируется скопление подземных вод по различным при­знакам, устанавливается гидрогеологическая (гидрогеодинамиче- ская, гидрогеохимическая, температурная, изотопная и др.) зональ­ность, строятся схемы и поля гидрогеологических реконструкций древних эпох и делаются прогностические оценки изменения гидро­геологических условий в будущем, намечаются пути практического использования подземных вод и дальнейшего их изучения.

Все фундаментальные разделы гидрогеологии тесно связа­ны между собой и образуют теоретическое ядро гидрогеологии. Их содержание дополняется и усиливается другими разделами теоре­тической гидрогеологии: учением о минеральных водах, учением о подземных водах мерзлой зоны литосферы, палеогидрогеологией, гидрогеологией дна Мирового океана (морской или океанской гид­рогеологией), экологической гидрогеологией. Каждое из перечис­ленных направлений заметно уступает по своему значению и со­держанию фундаментальным разделам, но они занимают свою нишу в объеме знаний теоретической гидрогеологии. Каждое из перечис­ленных направлений обогащает теоретическую науку и делает ее развитие более гармоничным.

Методологические и прикладные разделы гидрогеологии связаны с реализацией теоретических знаний по изучению, исполь­зованию, регулированию и охране подземных вод. В перечень этих направлений входят поиски и разведка подземных вод, горно­промышленная гидрогеология, мелиоративная гидрогеология, неф­тяная гидрогеология, гидрогеохимические методы поисков, радио­гидрогеология, изотопная гидрогеология, охрана подземных вод, гидрогеология соляных месторождений. Каждый из перечисленных выше разделов решает свои практические задачи. Круг этих задач постоянно растет, поэтому регулярно возникают новые разделы практической гидрогеологии. Например, гидрогеологические пред­вестники землетрясений, гидрогеологические условия захоронения радиоактивных отходов, гидрогеология мегаполисов, гидрогеология рекультивируемых территорий.

Жестко определить полный перечень всех разделов гидро­геологии весьма трудно, они постоянно обновляются и модерни­зируются. В этом, видимо, и заключается одна из основных осо­бенностей гидрогеологии, которая является молодой и перспек­тивной наукой.

Связь гидрогеологии со смежными науками, из которых она черпает необходимую и полезную информацию, показана на схеме (рис.1). В центре этой схемы находится гидрогеология, а вокруг нее по радиусам разной величины располагаются пять блоков смежных наук. Ближе всего к гидрогеологии расположен блок гео-

Блок географических наук характеризует влияние географи­ческой оболочки на подземную гидросферу. В спектр этих наук по­падают климатология, метеорология, гидрология, гидрография, океанология, гидрохимия (химия вод над- и подземных гидросфер), почвоведение, ландшафтоведение, геоботаника, геоэкология. Гео­графическая оболочка Земли оказывает наиболее сильное воздейст­вие на верхние горизонты подземной гидросферы. Речь идет, прежде всего, о водах зоны аэрации и грунтовых водах. В историческом разрезе, если учитывать влияние прежних климатических эпох, та­кое воздействие сказывается на глубине нескольких сотен метров и, возможно, нескольких километров.

Блок смежных дисциплин экологического профиля характе­ризует те или иные свойства биосферы. Биосфера, как известно, пронизывает все оболочки Земли, в том числе и подземную гидро­сферу, оказывая на их функции огромное влияние. Среди наук эко­логического профиля наибольшее значение для гидрогеологии име­ют экология, биология, микробиология, медицина, химия, биофизи­ка, природоведение, природопользование, медицинская география. Спектр наук, изучающих биосферу, постоянно расширяется, поэто­му ставить точку в приводимом выше перечне еще рано.

В блок фундаментальных наук входят математика, физика, химия. На базе этих наук гидрогеология формулирует свои общие и частные законы, изучает процессы формирования подземных вод, разрабатывает методы гидрогеологических исследований и прогно­зирования качества и количества подземных вод. Фундаментальные науки обусловили зарождение и развитие наук о Земле, в том числе и гидрогеологии. С течением времени их краеугольный камень, ба­зовое начало несколько затушевывается в потоках новой информа­ции, в сложных переплетениях отраслевых знаний и решении спе­циализированных задач. Это нисколько не преуменьшает роль и значение фундаментальных наук. Их использование осталось осно­вополагающим в гидрогеологии, поскольку ее образование и разви­тие было с ними связано.

Блок социально-философских наук определяет мировоззрен­ческое начало гидрогеологии, так как многие проблемы, которые она разрабатывает, являются общепланетарными. Это проблемы

происхождения воды и жизни на Земле, геологические формы дви­жения материи, которые в значительной степени определяются кру­говоротами воды на нашей планете; пространственно-временные закономерности, наблюдаемые в подземной гидросфере и при взаи­модействии с другими оболочками Земли. Альтернативой «фило­софскому камню», который на протяжении многих веков мыслители разных стран пытаются изучить-разгадать, может быть «сосуд» с подземными водами, из которого можно черпать множество фило­софских идей и размышлений. В таком качестве может быть рас­смотрена подземная гидросфера. Необходимый и достаточный уро­вень потребления воды всегда был показателем цивилизованности общества. Дефицит потребления воды всегда являлся причиной конфликтных ситуаций, как во внутригосударственных, так и меж­государственных отношениях. Поэтому социально-философские науки, так или иначе, сталкиваются с проблемами водообеспечения, поскольку без воды жизни не бывает. Гидрогеология поддерживает наиболее тесные отношения с диалектическим материализмом, фи­лософией и социологией.

В заключение обратим внимание на еще одну важную осо­бенность гидрогеологии: она, как и другие науки естественного цик­ла, использует для изучения гидрогеологических объектов два ос­новных подхода: наблюдение и измерение. Если результаты наблю­дений зависят от индивидуальных возможностей человека, его ква­лификации и опыта, то измерения проводятся с помощью различного рода технических средств, а поскольку они постоянно совершенствуются и обновляются, то все их возможности трудно предугадать. Назовем, прежде всего, стандартные виды исследова­ний: гидрогеологическую съемку, опытно-фильтрационные и опыт­но-миграционные работы, режимные наблюдения, геологические, геохимические, геофизические, географические и другие виды ис­следований, а также лабораторные работы. Обратим внимание на то, что масштаб исследований может быть разным: подземная гидро­сфера - гидрогеологическая структура - водоносный комплекс, го­ризонт, пласт - водопункт (скважина, источник, колодец, водопро- явление) - точка опробования (образцы пород, пробы воды, газа и др.), т.е. их результатом становятся параметры и характеристики от

глобального (подземная гидросфера) до точечного (породного, ми­нерального, молекулярного, атомарного) уровней. Для каждого уровня исследований необходимо обеспечить оптимальное соотно­шение применяемых техники и технологии для получения достовер­ных и надежных результатов при обеспечении экономической эф­фективности выполняемых работ. Осмысление и анализ получаемой информации является необходимым условием проведения исследо­ваний на всех его стадиях. Девиз геолога звучит так: «Умом и мо­лотком!» Как видно из сказанного, ум стоит на первом месте. Твор­ческое начало должно главенствовать в деятельности геологов. Гео­лог принадлежит к числу тех немногих профессий, которые счита­ются романтическими. Такая их особенность стимулирует эмоциональную заряженность, использование каких-то дополни­тельных резервов в восприятии человеком окружающего мира. У геологов есть седьмое чувство, которого нет у специалистов других профессий: «щемящее чувство дороги» (из гимна Московского го­сударственного геолого-разведочного университета). Это дорога к познанию природы, земных недр и подземных вод.

3. Краткие сведения из истории развития гидрогеологии

Человечество начало знакомиться и использовать подзем­ные воды для различных практических целей с незапамятных времен. Осознание того, как эти воды образуются и как их надо использовать, пришло гораздо позже. Наука может считаться со­стоявшейся и самостоятельной при соблюдении трех основных условий: 1) создание собственной понятийно-смысловой базы; 2) разработка методов, техники и технологии изучения предмета ис­следования науки; 3) подготовка специалистов соответствующего профиля. Все указанные условия созрели в полной мере к 30-м гг. XX в. К этому времени появилась структура гидрогеологической науки, основные ее направления, в разных странах вышли моногра­фии, посвященные подземным водам, завершился определенный круг в гидрогеологических исследованиях (съемка, опытно-фильтра­ционные работы, режимные наблюдения, лабораторные исследова­

19