Подземная гидросфера

Если в архее, то есть 2 и более миллиарда лет тому назад, вода из мантии «просачивалась» равномерно сквозь земную кору, участвуя в ее преобразовании, то в последующее время восходящий поток все больше приурочивался к ослабленным зонам — разломам и интрузиям. Полтора миллиарда лет назад, на рубеже архея и протерозоя, породы благодаря воздействию воды достигли близкой к современной плотности, сочетающейся с хрупкостью. Кроме ювенильных вод вес большее значение в верхних горизонтах стали приобретать так называемые вадозные (дословно «блуждающие») воды, которые обязаны своим появлением процессам осадконакопления в морских бассейнах, инфильтрации и регулярному круговороту воды в природе. Объем высвобождаемой воды в послеархейское время заметно снизился. Скорее всего, уже в протерозое он не превышал количества ювенильных вод, поступающих из недр в настоящее время, то есть 0,1–1,0 кубических километров в год.

Облик подземной гидросферы создавался постепенно. О составе первичного водного раствора известно мало. Тем не менее есть основания полагать, что в нем было гораздо больше углерода и некоторых металлов, чем в современном Мировом океане. Количество хлора и брома не изменилось, а вот содержание сульфатов резко возросло. Сущность изменения заключалась в сохранении солей с повышенной растворимостью и удалении элементов, переходящих в труднорастворимые соединения.

На эволюцию состава подземных вод большое влияние оказал Мирбвой океан. При наступлениях и отступлениях моря очень много солей морской воды оставалось в породах. Недаром некоторые исследователи, в том числе известные советские ученые В. А. Сулин и Е. В. Посохов, высокую минерализацию и специфический хлоридный кальциевый состав рассолов глубоких горизонтов бассейнов пластовых вод считают наследием прошлых геологических эпох, когда в морской воде кальций доминировал над натрием. В свою очередь, подземный и поверхностный сток выносили в Мировой океан не меньше солей. Так начал функционировать солеобмен между океаном и подземной гидросферой.

Колоссальная водная масса Мирового океана слабо реагирует на воздействие окружающей среды. Он длительное время остается инертным, отражая в своем составе геологические условия предыдущих эпох. Правда, во второй половине XX века на его составе начинает заметно сказываться загрязнение.

Механизм транспортировки воды из мантии в верхние горизонты и на поверхность Земли еще окончательно не известен. Многое здесь проясняет система взглядов, получившая название «новой глобальной тектоники» и очень быстро завоевавшая популярность. Остановимся на ее гидрогеологической интерпретации.

Вследствие растягивающих усилий на дне океанов и поверхности Земли образуются рифты — глубокие ослабленные зоны, которые уходят «корнями» в мантию. Наиболее протяженные рифтовые зоны отмечаются в срединно-океанических хребтах (рис. 7). По ним поднимается вверх вещество мантии. Поскольку в результате раздвижения дна океана литосферные плиты погружаются под континент, в местах погружения (их называют зонами Беньофа — Заварицкого) происходит обезвоживание серпентинитов с высвобождением громадного количества воды. Эта вода частично поступает через вулканы на поверхность или в океан. При обезвоживании на больших глубинах она выжимается вверх сквозь континентальную кору, участвуя в формировании гранитного слоя и образовании минеральных ассоциаций. Наконец, какая-то ее часть возвращается обратно в мантию.

Рис. 7. Принципиальная схема появления воды из мантии с  позиций новой глобальной тектоники.

1 — поток ювенильных флюидов, обеспечивающий серпентинизацию основания океанической коры; 2 — движение ювенильных флюидов при дегазации вещества мантии в срединно-океанических рифтовых зонах; 3 — поток Н₂О из зон Беньофа — Заварицкого, появляющийся при расплавлении и дегидратации океанической коры; 4– конвекционные токи вещества астеносферы; 5 — направление движения океанических плит.