Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
18. Природа термальных вод
Общепринято источники термальных вод приурочивать к областям активного вулканизма.Первое сомнения в этом у меня возникло в 1957 г., когда приехал учиться на 4-5 курсах Софийского горно-геологического (минно-геоложкия) института в Болгарию. Естественно, после длительной поездке на поезде из Москвы до Софии пойти в баню, лучше в центральную. А горячая вода в ней, оказывается, подземная. Но действующих вулканов в Болгарии нет.
Приехав на работу на Сахалин, узнал, что на острове много источников горячих вод, но также отсутствуют действующие вулканы. Сомнения, возросли. Пришлось ознакомиться с картой распространения источников термальных вод тогда еще Советского Союза. Оказалось вблизи Магадана есть санаторий Талая, Хабаровска - Кульдур, использующие природные гидротермы. Однако вулканов там нет.
Окончательное прояснение пришло, когда руководил разведкой месторождения парогидротерм Горячий пляж на острове Кунашир у подножья вулкана Менделеева. В течение двух лет каждый кратный трем день (3, 6, 9 и т. д.) измерялись дебиты (количество вытекающей воды в л/сек) гидротерм из источников, их температура и раз в декаду - химический состав вод. Работа эта трудная, потому что бывают тайфуны, туманы, снегопады, подходы к источникам не асфальтированные, да и дорог нет. И зачем такие подвиги, если и так понятно, что гидротермы исходят из остывающей на глубине магмы, а потому дебиты источников в течение года будут постоянными, как и химический состав. Но работы были выполнены, а результаты их оказались необычными.
Для дебитов кривая получилась синусоидой, как и для химических составов, но последняя - как бы зеркальное отображение первой. Следовательно, в изменениях количеств вытекающих горячих вод и их химсостава отмечается цикличность. Решили проверить, не связана ли она с количеством выпавших атмосферных осадков. Совпадение оказалось почти полным, но со сдвигом на 1-2 месяца увеличения дебитов после выпадения максимума дождей. Чем больше выпадало дождей, тем больше вытекало горячей воды, а минерализация ее, наоборот, уменьшалась.
Имевшиеся сомнения позволили без особых стрессов принять, что большую часть гидротерм составляют просочившиеся в почву выпавшие атмосферные осадки. Различий в изотопном составе водорода и кислорода вод атмосферных осадков, поверхностных вод (ручьев) и гидротерм не оказалось. Получалось, что влияние магматического очага на формирование гидротерм района вулкана Менделеева отсутствует.
Возник вопрос: А могут ли из магматического очага вообще выделяться гидротермы? На экзаменах в институте отвечал, что после внедрения в окружающие горные породы магма начинает остывать. В химический состав породообразующих минералов: полевых шпатов, кварца, пироксенов и других вода не входит. Пары воды накапливаются в верхней (апикальной) части магматического очага. Когда давление их превысит литостатическое (массу вышележащих слоев), пары устремляются к поверхности, вблизи которой конденсируются и делается гидротермами. Поэтому природа термальных вод постмагматическая.
Если перейти в мир реальной природы, то получается, пусть магма и есть, но она внедряется в горные породы не сухие, а содержащие подземные воды. Эти подземные воды нагревались бы, поднимались к поверхности и давали источники горячих вод. Из магмы же до охлаждения ничего бы не уходило.
Вокруг магматического очага из подземных вод образовалась бы паровая шапка, за ней область из пара с водой. При охлаждении магмы давление паров в ней уменьшалось бы, и пар с подземными водами устремились бы в магматический очаг, остудив его.
Получается, термальные воды из магматического очага выделиться теоретически не могут. Это придуманный человеком чувственно-наглядный образ, отсутствующий в реальности, а имеющийся только в мозгу головы человека, или симулякр - копия, не имеющая оригинала.
В чем тогда причина формирования термальных вод? Если пробурить в любом месте земного шара скважину глубиной 2-3 км, то при достаточной обводненности горных пород получим гидротермы температурой 500С и больше. С глубиной температура горных пород, пусть и регрессивно - замедляясь, но возрастает, нагревая подземные инфильтрационные воды - просочившиеся с поверхности воды из атмосферных осадков. Регрессивный характер геотермического градиента указывает на отсутствие глубинной (эндогенной) тепловой энергии, и, как следствия его, наличия магмы, ее очагов.
Температура горных пород с глубиной возрастает, потому что происходит их перекристаллизация с увеличением размера кристаллов. Накопленная в глине солнечная энергия в виде потенциальной свободной поверхностной, внутренней, затраченной на раздвижение атомов, при перекристаллизации в гранит переходит в кинетическую тепловую, нагревающую подземные воды.
Если же горные породы содержат органическое вещество (битумы), то при окислении его возникают горячие источники. Примером служит район горы Янгантау в Башкиртостане в 150 км к востоку от Уфы, где на базе термальных вод функционирует санаторий с водолечебницей. Термальные источники расположены на правом плоском берегу реки Юрюзань, спускающимся к ней 160-метровым крутым склоном. Сама гора Янгантау сложена битуминозными мергелями пермского возраста со средним содержанием органического вещества в них 4,3%. Из трещин в горе выделяются водяные пары и сухие газы с температурой 40-1200С.
При бурении гидротермального участка был установлен быстрый рост температуры, которая на глубине 80 м достигла 4000С. Однако затем при достижении уровня реки Юрюзань встречен горизонт холодных слабоминерализованных вод. Тем самым было установлено, что тепловая газогидротермальная аномалия горы Янгантау образовалась в результате окисления органического вещества горных пород в приповерхностных условиях. Ранее же предполагалось нахождение на глубине магматического очага.
Таким образом, природа гидротерм в нагреве подземных инфильтрационных атмосферных или седиментационных вод солнечной энергией в виде кинетической тепловой энергии, выделяющейся при перекристаллизации горных пород с увеличением размера кристаллов. Солнечная энергия, накопившаяся в глине и других продуктах гипергенеза на поверхности литосферы в виде потенциальной свободной поверхностной, внутренней, геохимической, с глубиной при перекристаллизации переходить в кинетическую тепловую, которая и нагревает подземные воды.
Поэтому, термальные источники на земном шаре распространены повсеместно, независимо от того, есть там вулканы или нет.