ГЕОЭКОЛОГИЯ. ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ. ГИДРОГЕОЛОГИЯ. ГЕОКРИОЛОГИЯ, 2007, № 2, с. 185-186
РЕЦЕНЗИИ
О МОНОГРАФИИ В.П. ЗВЕРЕВА "ПОДЗЕМНЫЕ ВОДЫ ЗЕМНОЙ КОРЫ И ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ"1
Рецензируемая монография, состоящая из введения, двенадцати глав, заключения и списка цитированной литературы из 295 наименований, посвящена одному из важнейших направлений фундаментальных наук о Земле - изучению роли подземных вод в эволюции и преобразовании земной коры, понимание которой в развитии геологических процессов по мере получения новых данных глубоководного и сверхглубокого бурения, а также развития представлений глобальной тектоники плит, объяснения механизмов рифто-генеза и субдукции в последние десятилетия все возрастает. В отличие от существовавшего ранее по существу феноменологического подхода к изучению роли подземных вод в ее основу положены количественная оценка масс всех форм воды в основных оболочках земной коры и массопотоков подземных вод важнейших глобальных циклов их круговорота, а также изучение механизмов, направленности и кинетики преобразования вещества горных пород при взаимодействии с подземными водами в ходе реализации экзогенных и эндогенных геологических процессов.
В первой главе монографии приведены новые, полученные автором данные о массах подземных вод, содержащихся в основных оболочках земной коры: осадочной, гранитной и базальтовой. Показано, что суммарное количество всех типов воды, содержащейся в земной коре, находится в пределах 0.64-0.75 х 1024 г, что несколько более половины массы воды в поверхностной гидросфере, из которых 0.276 х 1024 г приходится на осадочную оболочку.
Во второй главе количественно оценен водообмен земной коры, включающий гидрогеологический массопоток свободных вод в зоне активного водообмена; литогенетический, освобождающихся физически связанных вод; геологический, выделяющихся химически связанных вод; а также суммарный вулканогенно-гидротермальный массопоток подземных вод, реализуемый в пределах островодужных систем и активных континентальных окраин. Показано, что последний формируется примерно на 30% за счет дегидратации пород земной коры океанического типа и на 70%
1 В.П. Зверев. "Подземные воды земной коры и геологиче-
ские процессы". М.: Научный мир, 2006. 256 с.
за счет восходящей ветви круговорота подземных вод метеорного происхождения.
Количественная модель массопотоков подземной гидросферы земной коры позволила установить, что масса подземных вод, участвующая в ее круговороте в масштабах геологического времени, превышает более чем на три порядка массу современной поверхностной гидросферы и на два порядка - массу горных пород земной коры, что говорит об огромном значении подземных вод в ее эволюции. Две последующие главы посвящены рассмотрению теоретических основ строения природных водных растворов и механизма, направленности и кинетике их взаимодействия с минеральным веществом горных пород.
В пятой главе монографии дана количественная оценка массопотоков химических элементов в подземных водах на локальных, региональных и глобальных уровнях гидросферы. Количественно показано, что основная масса химических элементов, содержащихся в подземных водах, поступает в них в результате взаимодействия с горными породами. Отдельный раздел главы посвящен изучению массопотоков микроэлементов в подземных водах зоны активного водообмена на примере центральной части Московского артезианского бассейна.
В шестой главе рассмотрена роль подземных вод в развитии экзогенных геологических процессов и прежде всего химического выветривания, которое, по мнению автора, является их начальным этапом, подготавливая горную породу к последующему, в том числе к механическому преобразованию и таким процессам, как оползни, обвалы, суффозия и т.п., полностью обусловливая карст. Используя метод стехиометрического баланса масс, автором выполнена количественная оценка интенсивности химического выветривания на региональном (на примере Европейской России) и глобальном уровнях, экстраполяция которой на время существования Земли (4 х 109 лет), показала, что за этот период в результате взаимодействия воды и породы могла быть преобразована масса горных пород в пять раз большая массы современной осадочной оболочки и сопоставимая с массой земной коры в целом.
Седьмая глава посвящена рассмотрению роли подземных вод в развитии осадочного процесса,
186
ШВЕЦ
которые постоянно взаимодействуют с горными породами, начиная с момента осадконакопления. Количественно оценены массы подземных вод, участвующих на всех этапах осадочного процесса: диагенеза, катагенеза и метагенеза.
Особенности баланса подземных вод отдельного осадочного бассейна рассмотрены на примере осадочного чехла Каспийской впадины. Установлено, что за 185 млн. лет ее эволюции в процессе осадконакопления было захвачено 40.7 х х 1020 г седиментационных вод, из них выделилось 33.3 х 1020 г свободных и физически связных вод. В современную эпоху в осадочном чехле содержится 7.4 х 1020 г физически связанных и свободных вод, что на порядок больше массы воды в акватории Каспия.
Большое внимание в главе уделено геохимии подземных вод, контролирующих процессы литогенеза, а также направленности и кинетике процессов взаимодействия их с горными породами на отдельных его этапах.
Показано, что процессы взаимодействия седиментационных вод с минеральным веществом горных пород во многом определяются соотношением между массами твердой и жидкой фаз, изменяясь от 3 в осадочных породах океанов, до более 70 на этапах метаморфизма.
В восьмой главе рассмотрен режим воды при метаморфизме. Показано, что существуют два основных противоположно направленных массо-потока воды: из вышележащих осадочных толщ и из зон высоких степеней метаморфизма. В зоне перехода от океана к континенту источником воды являются связанные воды, освобождающиеся в процессе погружения плит под континентальную кору. На континенте источником воды, контролирующим гидратацию, являются глинистые толщи, изменение которых в условиях повышающихся Р и Т сопровождается выделением значительных объемов воды, достаточных для образования минеральных ассоциаций цеолитовой и других низкотемпературных фаций метаморфизма.
Реакции дегидратации пород при переходе от зеленокаменной к амфиболитовой и гранулито-вой фациям сопровождаются выделением в среднем 2% воды, определяющих процессы разуплотнения пород и приводящих к образованию вертикальных трещин гидравлического разрыва, которые могут способствовать восходящей миграции освобождающихся вод.
Девятая глава монографии посвящена рассмотрению роли воды в процессах магматизма, вулканизма и гидротермальной деятельности. В магматических расплавах вода входит в состав летучих, во многом определяя их вязкость. Выделяясь при кристаллизации, водные растворы во многом определяют процессы метасоматоза. Подчеркивается, что вулканизм сопровождается
мощным выделением воды как непосредственно во время извержений, так и на поствулканических этапах, контролируя гидротермальную деятельность.
В десятой главе установлено, что конвективное перераспределение тепла с подземными водами несколько больше, чем считалась ранее, достигая примерно 20% от общих теплопотерь Земли.
В одиннадцатой главе, не вдаваясь в многообразие процессов формирования месторождений полезных ископаемых, автор показывает роль подземных вод в перераспределении химических элементов в земной коре и накоплению их на геохимических барьерах, привел наиболее характерные примеры состава вероятных рудообразую-щих растворов.
Наконец, в двенадцатой, последней главе рассмотрены антропогенные изменения подземных вод, которые автор подразделяет на гидродинамические и гидрогеохимические. Показано, что на различных гидросферных уровнях эти изменения далеко неодинаковы, составляя доли процента на глобальном и возрастая до 1000% на отдельных локальных участках.
Проведенный в монографии анализ участия подземных вод в развитии основных геологических процессов, контролирующих эволюцию земной коры, показал, что все они, без исключения, реализуются в присутствии воды. Показано, что подземные воды находятся, в масштабе геологического времени, в постоянном круговороте, интенсивность которого меняется в пределах четырех порядков (от максимальных в подземных водах гидрогеологического цикла в верхних частях земной коры до минимальных - для геологического цикла водообмена гранитно-метаморфической оболочки).
Необходимо подчеркнуть, что в ходе эволюции земной коры подземные воды осуществляют целый ряд разнообразных функций, в том числе мобилизацию, перенос и осаждение химических элементов, включая выветривание и формирование месторождений полезных ископаемых, гидратацию и дегидратацию минерального вещества, во многом определяя плавление горных пород и образование магм, являются существенным механизмом перераспределения тепла земной коры и многих других.
Хочется надеяться, что исследование роли и участия подземных вод земной коры в геологических процессах найдет свое дальнейшее развитие как одна из важнейших проблем фундаментальных наук о Земле, а монография В.П. Зверева будет полезна широкому кругу геологов: гидрогеологам, геохимикам, литологам, геофизикам, инженер-геологам, геоэкологам.
В.М. Швец
ГЕОЭКОЛОГИЯ. ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ. ГИДРОГЕОЛОГИЯ. ГЕОКРИОЛОГИЯ < 2 2007
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.