Земная толща как источник воды составляет ощутимую долю в общем ее используемом количестве. Но при этом мало что может сравниться с грунтовой водой по непониманию ее природы.
Почему в стоящих рядом колодцах вода может столь сильно различаться по составу? Почему в одном колодце она пересыхает в жару, а в другом - нет? Почему так сильно может различаться глубина рядом стоящих колодцев?...
Согласно представлениям гидрогеологов, грунтовые воды находятся в так называемых водоносных породных слоях. Они представлены песчаниками, песками... Словом, не содержащими глину породами. Некоторым водоносным слоям присвоили названия - Гдовский, Ломоносовский и т.д. Поступление воды в водоносные горизонты, согласно представлениям гидрогеологов, происходят за счет осадков и из водоемов. Однако наши экспериментальные исследования эту модель не подтвердили.
Так сложилось, что, начав исследовать в начале 90-х годов свойства зон тектонических нарушений (ЗТН) с помощью нового геофизического метода спектрально-сейсморазведочного профилирования (ССП), мы обнаружили, что эти зоны активно участвуют в процессах миграции жидких фракций в земной толще.
Было замечено, что если в ЗТН поставить колодец или пробурить скважину, то в этом месте будет приток воды, причем ровный, непересыхающий в сухое лето. Вода в этом случае по составу аналогична составу воды в близлежащем природном роднике.
Есть и еще некоторые закономерности, связанные с отбором воды в ЗТН.
При строительстве колодца в ЗТН вода появляется тотчас же, как только при заглублении проходят слой глины. При бурении скважины глубина ее всегда существенно меньше, чем скважин, пробуренных вне ЗТН.
Неоднократно встречались случаи, когда скважина пробуривалась до кристаллического фундамента, и при этом не давала воду. То есть, по данным гидрогеологических карт, эта скважина перебуривала известные водоносные горизонты. А вместе с тем, при бурении в ЗТН, выявленной в непосредственной близости от такой скважины, вода поступала со сравнительно небольшой глубины.
Кроме того, во многих случаях, вода из скважин, пробуренных в ЗТН, вода идет без помощи насосов, самоизливом. На сегодняшний день, функционирует множество скважин, пробуренных в ЗТН, которые имеют весьма значительный дебет, который не уменьшается вот уже более 10 лет.
Понятно, что миграция воды вдоль проницаемых породных слоев не смогла бы обеспечить такой дебет.
Предположение о том, что же на самом деле представляет собой источник воды в ЗТН, возникло в результате бурения на воду воды в условиях отсутствия или чрезвычайно малого значения мощности осадочного чехла. На рис.1 приведен ССП-разрез, полученный (в 1997 году) при поисках ЗТН в пос. Советск Выборгского р-на.
Рис. 1
Глубина залегания кровли гранита составляла там всего 10м, что наиболее четко видно с 1-го по 11-й м профиля. На глубине 28м в граните на участке профиля 4,5 -7,5м также видна какая-то очень четкая субгоризонтальная граница. На участке профиля 11,5 - 28,5м видна щель в граните глубиной до 100м, заполненная дробленым гранитом.
Скважина, пробуренная около 22-го м профиля, дала воду с 10м. Вода пошла самоизливом, с дебетом 100 м3 в сутки, и идет с таким же напором до сегодняшнего дня.
По мнению гидрогеологов, в данном случае речь идет об использовании месторождения воды, как они говорят, трещинного типа. Если прикинуть, сколько воды излилось за прошедшие 9 лет, то нельзя не прийти к выводу, что выявленная трещина в граните имеет прямую связь с каким-то гигантским резервуаром.
На основании многократных подобных измерений был сделан вывод о том, что в зонах тектонических нарушений есть доступ к месторождению воды трещинного типа. Вода эта поднимается вверх и достигает приповерхностной зоны независимо от глубины залегания кровли кристаллических пород или, иначе говоря, от мощности осадочных пород.
Физика этого подъема воды стала понятна в результате дальнейшего исследования свойств пород в ЗТН. Как оказалось, в этих зонах осадочные породы на всю свою мощность находятся в абсолютно разрушенном состоянии. Причина этого заключается в том, что они залегают на трещиноватом кристаллическом фундаменте. Там, где кристаллические породы не нарушены трещинами, осадочные породы, залегающие на них, уплотняются и тем самым, упрочняются под давлением вышележащих пород. Лежащие на трещиноватом основании породы под давлением вышележащего материала не уплотняются, а разрушаются, залечивая собой трещины в кристаллических породах. Процесс залечивания захватывает весь столб осадочных пород над зоной трещиноватости кристаллических пород и представляет собой микроперемещения породных частиц сверху вниз. В результате, весь этот столб осадочных пород оказывается весьма проницаемым, и вода от источника, находящегося как угодно глубоко, под действием гидростатического давления поднимается вверх. Эта вода либо выходит на дневную поверхность в виде родников, либо, если на ее пути встречается слой водоупора (глины), растекается под ним в разные стороны в зависимости от проницаемости находящегося под глиной породного слоя.
Таким образом, водоносные (а точнее, водонапорные) структуры залегают в земной толще не горизонтально, а вертикально, имея своим основанием трещиноватые кристаллические породы. Это объясняет очень много давно наблюдаемых явлений.
Во-первых, становится понятным, почему стоящие рядом колодцы могут иметь столь различающиеся свойства. А также почему даже очень глубокие колодцы и скважины могут оказаться сухими.
Вместе с тем, буровики, берущие воду из гранита (это Карелия, Финляндия...) почти всегда получают воду. Правда, им для этого порой приходится бурить на очень большие глубины. Они бурят до тех пор, пока скважина не пересечет какую-нибудь трещину в граните. А трещины в граните почти наверняка связаны с самим месторождением. Но понятно, что на большой дебет при этом рассчитывать не приходится.
Использование метода ССП для поиска воды могло бы быть решением проблемы водоснабжения. Однако, к сожалению, это произойдет не скоро. Дело в том, что в данном случае у геофизиков с буровиками оказались противоположные интересы. Если с помощью ССП мы стремимся найти воду как можно ближе к поверхности, то у буровиков задача - пробурить как можно глубже. Гонять машину с дорогостоящим оборудованием ради какой-нибудь 30-метровой скважины (а пробуренные в ЗТН, они редко бывают глубже) экономически нецелесообразно.
Здесь, видимо, необходимо сообщить, что гидрогеологических карт как таковых нет. Их просто не существует. Во всяком случае, таких, которые отражают истинное положение дел при поисках воды. На сегодняшний день, упоминание гидрогеологических карт используется только как элемент лохотрона при вышибании денег из граждан, испытывающих жажду.
Однако использование глубинной, напорной, по сути, родниковой воды оказалось связанным с весьма специфическими трудностями. Дело в том, что будучи проницаемыми, породы в ЗТН, не только пропускают снизу вверх чистую воду, но и сверху вниз - разного рода отходы и прочие продукты человеческой деятельности.
Наблюдательные люди заметили, что иногда встречаются такие участки - на даче или на другой территории, где если что-то вылить на землю, то эта жидкость очень быстро как бы даже засасывается в грунт. Зачастую эти зоны используются для слива разного рода отходов. Как удалось установить, эти зоны повышенной проницаемости есть не что иное, как ЗТН.
Получается, что поток, проникающий в ЗТН сверху, смешивается с глубинной напорной водой. При этом заражение первоначально чистой воды может оказаться очень обширным. Так, например, мы обнаружили, что в округе более чем 1 км от небольшой животноводческой фермы оказалось невозможным пользоваться водой из ЗТН.
Это явление было изложено (без понимания его) при описании железнодорожной аварии под Ржевом в 2005 году, когда нефть из перевернувшейся цистерны буквально засасывалась в разрушенный участок насыпи, а уже день спустя эта нефть появилась в колодцах более чем в километре от места аварии.
Использование возможностей метода ССП при поисках воды резко увеличивает уровень водоснабжения людей, и это весьма положительно скажется на условиях проживания в самых удаленных от центров цивилизации точках. Однако при этом возникает новая проблема. Увеличение потребления воды неизбежно приводит к увеличению сброса сточных вод. Необходимо исключить попадание сточных вод и прочих отходов в месторождение воды трещинного типа. Категорически неприемлемо устройство обычных выгребных ям и т.п. В настоящее время существуют довольно простые, недорогие и эффективные очистные системы, к эксплуатации которых должны придти все, кто эксплуатирует колодцы и скважины.
И еще одна проблема. В состав глубинной воды входит много микроэлементов, и превышение любого из них может привести к тому, что вода станет непригодной для употребления. Нам встречались случаи, когда добываемая в ЗТН вода имела повышенное содержание фтора, различных солей, в том числе, и тяжелых металлов. Встречалась и повышенная радиоактивность. Необходимо любую добываемую из земли воду сдавать на анализ.
