Природа и мы. А.П. Моисеев


«САМЫЙ ВАЖНЫЙ МИНЕРАЛ»

Идет дождь или снег, течет речка или бьет из земли родник, плещется море или клубится туман — мы знаем,что во всех этих процессах участвует вода. По мнению выдающегося геохимика А. Е. Ферсмана, она является «самым важным минералом на Земле, без которого нетжизни».

Человек давно обратил внимание на механическую и . физико-химическую энергию подземных и поверхностных вод. Однако вода обладает не только механической, но ифизико-химической энергией. Одновременно она проявляетсебя и главным санитаром геологической среды и биосферы, и титаническим ваятелем разнообразных геологических форм, а также основным исполнителем геологических иинженерно-геологических процессов и явлений. Санитарная роль воды особенно заметна в периоды паводков и ливневых дождей. Воздух при этом очищается от газов и пыли,интенсивно вымываются и выносятся компоненты-загрязнители с поверхности земли, из почвы, почвогрунтов и русловых отложений, из поверхностных водоемов и горизонтов грунтовых вод. Попадая на поверхность суши и просачиваясь под землю, вода растворяет соли, совершает огромную геологическую работу. Только в химически растворенно мвиде она выносит из районов Южного Урала и Приуралья10 миллионов тонн разнообразных веществ в год, а из районов всего Урала и Приуралья более 50, что составляет,по данным Е. А. Лушникова, 13,4 процента от химического стока с территории СССР. Эту деятельность вод именуют химической денудацией.

Наиболее активно работают воды в пределах хорошо растворимых известняков, гипсов и солей, залегающих вформе вытянутой полосы вдоль западного склона Урала и отдельных горных массивов. Здесь с каждого квадратного километра выносится ежегодно до 50—100 тонн минеральных веществ, благодаря чему происходит понижение земной поверхности до 10 метров за 1 миллион лет и развиваются карстовые явления и формы в виде гигантских воронок, экзотических подземных пещер, естественных шахт,колодцев, причудливых стенок трещин и полостей.

Вода порождает или ускоряет практически все инженерно-геологические процессы. Благодаря деятельности человека изменяются водный и солевой режимы, происходят основные преобразования геологической среды. Процессы

9

растворения пород резко усиливаются в районах, где есть горнодобывающие предприятия. Так называемые осадочные обломочные породы: песчаники, алевролиты и другие— разрушаются с участием воды более сложным путем. Цемент в них растворяется, а частицы породы выносятся благодаря гидродинамическому давлению. Такое комбинированное химическое и механическое воздействиевод на горные породы называют суффозией. Иногда под ее влиянием мелкозернистые песчаники и пылеватые породы превращаются в подвижную жидкую массу — плывун.Карст, суффозия и плывуны очень опасны. Они служат серьезным препятствием при строительстве дорог, подземных переходов, шахт, зданий и сооружений. С деятельностьюводы связаны и другие инженерно-геологические процессы, осложняющие строительство на Урале: оползни, явлениянабухания, усадки, просадки, пучения, оседания земнойповерхности.

Ученые убедились, что вода может создавать и разрушать рудные и нефтегазовые месторождения.

Руды гидротермальные, цветных и редких металлов формировались на Южном Урале преимущественно наглубинах 1—5 километров при температурах вод100—400° С.Руды залегают в виде линз, жил,

пластов, штоков. Холодные трещинно-грунтовые воды, смывая рудные тела, окисляют сульфидные минералыв самой верхней части залежей. Так, на Гайскомместорождении меди в результате окислительной деятельности подземных вод сформировалась так называемая железная шляпа, состоящая из окисных минераловжелеза (лимонита, гематита, гетита и др.). Железнаяшляпа содержала много золота и серебра. Часть меди и других компонентов была вынесена водными растворамиза пределы месторождения, а часть меди — переотложена ниже по разрезу в виде вторичных медных минералов(борнита,ковеллина, халькозина и др.).Под железной шляпой образовалась зона вторичного обогащения с наиболее богатыми металлом рудами.

Поскольку воды, омывающие месторождение, обогащались сульфат-ионами, медью и другими металлами, они стали служить показателем рудных месторождений. Так,задолго до открытия Гайского месторождения геологи обратили внимание на своеобразный состав воды купоросного озера вблизи деревни Калиновки. Именно благодаря озеру и были открыты залежи Гайского медноколчеданного месторождения. Родившийся при этом гидрогеохими

10

ческий метод поисков руд получил широкое распространение во всем мире. Его пионерами на Урале были А. А. Бродский и Г. А. Вострокнутов.

В настоящее время хорошо разработан и метод гидрогеохимических поисков нефти и газа. Глубокие скважины нередко проходят рядом с залежами углеводородов, и многие сотни тысяч рублей, затраченные на проходку каждойтакой скважины, не дали бы эффекта, если бы геологи не научились узнавать о присутствии в пласте жидкого и газообразного топлива по гидрогеохимическим признакам(нафтеновым кислотам, бензолу, метану и др.). Таким образом, вода превратилась в хорошего помощника длянефтяников и газовиков.

Кроме того, продуктивный пласт, содержащий нефть, газ и воду, представляет собой единую гидродинамическую систему. При добыче нефти и газа падает давление впласте. Чтобы поддержать его на высоком уровне и темсамым повысить нефтегазоотдачу скважин, в пласт закачивают воду. В последнее время пресную воду нефтяники стали заменять сточными и солеными водами. Применениев системах заводнения месторождений нефти и газа сточных вод содового и других производств одновременно является наиболее рациональным способом утилизации иобезвреживания последних.

Мы до сих пор с трудом представляем себе работу воды в недрах Земли. Ученые доказали, что именно благодаря сверхвысокому давлению глубинных подземных вод возможно тектоническое смещение гигантских блоков земной коры. На западном склоне Урала установлены крупные надвиги древних слоев земли на более молодые самплитудой перемещения свыше 10 километров. Глубокиескважины здесь на глубинах 2—3 километра под древнейшими породами вскрывают более молодые слои. Экспериментально доказано, что вода при тектонических перемещениях играет роль смазки и без давления поровой водытакие смещения были бы невозможны.

Южный Урал пережил длительную историю геологического развития. Страницы ее геологи прочитывают в глубь веков — на 1 миллиард лет. И в этой истории водаиграла исключительную роль в образовании осадочныхпород, в вулканических процессах, при землетрясенияхи т. д. Однако в настоящее время перед нами наиболее остро стоит проблема дефицита пресной воды.

По сравнению со Средним и Северным Уралом запасы воды на Южном невелики. Объясняется это более сухим

11