Подземная гидросфера

Как-то мне пришлось выступать перед весьма представительной аудиторией, рассказывая о только что выполненной оценке естественных ресурсов подземных вод юга Восточной Сибири. В зале находились ученые различных специальностей — физики, энергетики, геологи, биологи, географы и многие другие. Раньше такой оценки не было. А цифры впечатляли: в недрах юга Восточной Сибири мы установили значительные количества воды, обеспечивающие отбор в среднем 2, а местами 5–10 литров в секунду с каждого квадратного километра. Вообще же подземный сток составлял 30 % общего стока. Это не просто много, а очень много. Парадокс?

Нет, в действительности одна треть водных ресурсов, при этом ресурсов первоочередного использования, спрятана у нас под ногами. Присутствовавшие выслушали это известие кто с интересом и одобрением, кто настороженно и с недоверием. Особенно недоумевал один видный ученый-энергетик. Почему-то у него, имеющего дело с энергией ГЭС крупных сибирских рек, такая высокая доля подземных вод в общем водном балансе суши вызывала сомнение. Напрасно я приводил сведения, что для суши в целом получена даже большая цифра, не убедили его геологи и географы, которые приводили примеры использования ресурсов подземных вод для водоснабжения крупных городов и обводнения громадных земельных массивов.

Этот ученый-энергетик вспоминается, когда заходит речь о количестве воды в недрах Земли. Его, как правило, занижают. Даже на вопрос «Что у нас под ногами?» ответ стереотипен: «почва», реже — «горные породы» или «Земля». Про воду забывают. А ведь земная твердь буквально заполнена водой, представляет настоящий «невидимый океан»! Насколько громадна масса подземной гидросферы, многие даже и не подозревают.

Сколько воды в земной коре.

Любое исследование начинается с оценки того, что будет предметом изучения. Недаром говорят: «Изучить — значит измерить». Прежде всего — о глубине распространения подземной гидросферы. Вода прослеживается от поверхности Земли до верхней мантии; ниже водородные связи рвутся и молекула Н₂О, как правило, не существует. Иначе говоря, подземная гидросфера пронизывает всю земную кору, мощность которой — от 4,5–7 километров на дне океанов до 35–70 километров на суше. Величина немалая! Однако все познается в сравнении. Чтобы иметь представление о толщине земной коры, принято сравнивать земной шар с яйцом. Тогда яичная скорлупа будет аналогом земной коры.

К сожалению, в большинстве оценок объема гидросферы из совокупной массы подземной ее части в расчет принимается только «жидкая» свободная вода, да и то обычно не вся, а на какую-то небольшую глубину земной коры.

Сошлюсь, например, на цифру, приведенную в монографии «Мировой водный баланс и водные ресурсы Земли», подготовленной в СССР по итогам Международного гидрогеологического десятилетия (1965–1974 годы). Авторы ее учитывали лишь воду в самом верхнем слое, до абсолютной отметки минус 2000 метров, то есть на глубину 2,5–3 километра. Количество подземных вод получилось равным 23,4 миллиона кубических километров, что составляет от суммы других водных ресурсов (океаны, озера, ледники, реки и т. д.) только 1,69 %. Несколько больший (60 миллионов кубических километров) объем приводится в расчете советского гидролога М. С. Львовича, который к подземным водам относит свободную и физически связанную воду в верхней толще земной коры мощностью 5 километров. Тогда подземные воды (табл. 1) составят 4 % общего объема гидросферы.

На самом деле воды в земных недрах гораздо больше. В последнее время при бурении Кольской и других сверхглубоких скважин установлено, что даже так называемая «жидкая» вода обнаруживается на глубине, намного превышающей 5 километров. Если же учесть воду в других состояниях и фазах, которая, как мы уже отмечали, прослеживается до слоя Мохоровичича (раздел между земной корой и мантией), то она должна возрасти более чем на порядок по сравнению с приведенными расчетами.

Количественная оценка водных ресурсов подземной гидросферы — проблема, имеющая несколько подходов и несколько решений. В зависимости от характера принимаемых в расчет исходных данных (объем земной коры и содержание в породах воды) ответы получаются самые разные. Одним из первых полную оценку массы подземной гидросферы попытался дать в начале XX века И. Д. Лукашевич: он принял ее равной объему океанической воды, то есть 1370 миллионов кубических километров, или 1420×10⁹ миллионов тонн. Примерно в три раза меньшую величину по содержанию водорода для 16-километровой толщи литосферы получил- в 20-х годах академик В. И. Вернадский.