Подземная гидросфера

Ежегодно на протяжении 10 лет он составлял «Отчеты гидрогеолога». Авторитет и популярность Головкинского среди всех слоев населения были так высоки, что, когда он скончался, Таврическое земство постановило соорудить на его могиле памятник и выделило средства Московскому обществу испытателей природы на премию его имени за лучшее сочинение по гидрогеологии Крыма. Участники Крымской экскурсии VII Международного геологического конгресса (1897 год), подготовку которой осуществил Головкинский и перед началом которой он внезапно умер, решили создать первому штатному гидрогеологу интернациональный памятник: каждый из них прислал на могилу свой камень. Эти камни (а их было несколько десятков) стали составной частью обелиска, воздвигнутого в 1900 году (рис. 3). Что касается премии имени Головкинского, то она так никому и не была присуждена: не нашлось достойных работ.

Рис. 3. Памятник Н. А. Головкинскому в Алуште. Рисунок П. К. Тыглиянца — правнука Н. А, Головкинского.  

Становление гидрогеологии.

Гидрогеология зародилась и развивается вплоть до настоящего времени на стыке геологии, то есть науки о Земле, и гидрологии — науки, занимающейся изучением гидросферы и природных вод.

Относительно времени возникновения гидрогеологии мнения расходятся: одни ведут отсчет от Ламарка или начала широкого использования подземных вод для водоснабжения в первой половине XIX века, другие, наоборот, относят его к 20–30-м годам XX века, к периоду оформления гидрогеологии как самостоятельной дисциплины, создания учреждений гидрогеологического профиля и соответствующих кафедр в вузах. Однако правильнее все-таки временем ее рождения считать последнюю треть XIX века: с того периода термин «гидрогеология» стал использоваться в современном понимании, тогда же формируются основы учения о подземных водах и, наконец, появляются первые представители этой науки — гидрогеологи.

Широкий размах в конце XIX века приобретают региональные гидрогеологические исследования. Систематизированное изложение учения о подземных водах дают в это время А. Дебре во Франции, И. В. Мушкетов в России, И. Гааз в Германии, Ч. Слихтер в США. Среди немногих региональных работ выделяется труд члена-корреспондента Санкт-Петербургской академии наук С. Н. Никитина «Грунтовые и артезианские воды на Русской равнине», содержащий изложение методов изучения подземных вод и ставший образцом региональных обобщений. В начале XX века появляются работы по методике гидрогеологических исследований.

С самого зарождения гидрогеология была не только учением о подземных водах. Уже в первые десятилетия в ее поле зрения находились пары воды и газово-жидкие растворы магмы, в частности когда дело касалось происхождения или состава подземных вод. Иначе говоря, гидрогеологию интересовала жизнь всех видов воды, заключенных в недрах Земли. С этих позиций весьма оригинальное определение дал ей еще в 1900 году С. Н. Никитин: это наука «о подземной ветви общего природного круговорота воды на Земле». Широко привлекала гидрогеология достижения других наук, в первую очередь математики, физики, химии, смежных геологических дисциплин.

Почти полстолетия — последнюю четверть XIX и первую четверть XX века — длился диспут о путях проникновения влаги в земные недра. Инициатором его был австрийский инженер О. Фольгер. Он обрушился на инфильтрационную теорию, заявив: «Нет подземной воды из дождевой». По его мнению, вода не просачивается, а попадает внутрь Земли в виде влажного воздуха: конденсирующаяся влага и питает подземные воды. Яростный спор вокруг гипотезы Фольгера разрешил русский ученый А. Ф. Лебедев. Точными замерами ему удалось установить, что сравнительно с просачиванием конденсация дает гораздо меньше подземных вод. Он же выявил механизм перемещения влаги в почвогрунтах и характер перехода воды из одного состояния в другое.

А как появляются глубокие воды — термы и рассолы? Эти вопросы стали волновать ученых уже в начале XX века, но и сейчас они окончательно не решены.

Крупнейший геолог и знаток «лика» Земли Э. Зюсс в 1902 году на одном из съездов естествоиспытателей смело заявил: «Термы — продукт магмы, они ювенильны». Под ювенильными (то есть девственными) Зюсс понимал воды, которые отщепляются в виде пара от магмы и впервые вступают в круговорот воды на Земле. Синтез этих вод из водорода и кислорода происходит на больших глубинах.

Что касается соленых вод и рассолов, которые повсеместно встречаются на нефтегазовых промыслах и соляных месторождениях, то их считали ископаемыми водами морского происхождения. Эти воды попадают в недра Земли при осадконакоплении и отжимаются из илов в пористые коллекторы, сохраняясь в них как реликты бассейнов осадконакопления прошлых геологических эпох. К такому выводу пришли почти одновременно, изучая воды глубоких горизонтов с разных позиций, австрийский геолог Г. Гефер, русский академик Н. И. Андрусов и американский гидролог А. Лейн.