Подземный цветок

- Не тот нарзан пошел,- сказал старожил курорта и не допил свой ежедневный стакан.

- Не тот нарзан пошел,- встревожилась лаборантка и понесла руководителю лаборатории листок с анализами.

- Не тот нарзан пошел,- доложил в курортное управление руководитель, вкладывая в слово "пошел" его первоначальный смысл. Из скважин на поверхность - в санатории, лечебницы, на разливочные заводы - неожиданно стала поступать минеральная вода слегка измененного состава.

Неприятная эстафета проследовала по всем положенным инстанциям и достигла геологов. Дальше ей некуда было двигаться - кто же, кроме разведчиков недр, поможет этому делу?

Помощь действительно была оказана, но не вдруг, не сразу. Гидрогеология, ответственная за все подземные воды, была полна сомнений относительно минеральных вод. Что представляет собой месторождение этого целебного напитка, любимого, впрочем, и многими здоровыми людьми? Как рождается чудесная жидкость, в каких условиях, глубоко ли?

Доктор геолого-минералогических наук, профессор Г. Вартанян рассказывал, что еще молодым специалистом он интересовался, в чем секрет лечебного действия минеральных вод. С тех пор прошло много лет - выпускник института стал известным гидрогеологом, однако определенного ответа он так и не получил. Известны попытки сотворить в лаборатории воду с такими же свойствами. Из этого ничего не получилось. Что-то неуловимое содержат боржоми, нарзан, джермук, оно ускальзывает при выпаривании, химическом анализе, теряется в колонках цифр, улетучивается из колб и пробирок и вместе с ним бесследно исчезает лечебный эффект. Может быть, он скрыт в закоулках молекулярного строения, на этом уровне следует исследовать его? Секрет пока до конца не известен, но конечный результат не вызывает сомнений - сколько людей оздоровили минеральные источники!

Все это приводит к мысли о сложности механизма, рождающего целебные воды. Поэтому неудивительно, что он легко может разладиться. Причин тому, наверное, не счесть. Изменилась температура, понизилось или выросло давление, что-то сместилось в недрах - у них своя жизнь, своя динамика. И наконец, повлиять может человеческая деятельность.

Изменение состава лечебных вод случается на многих источниках. Но, как правило, механизм на глубине быстро восстанавливается и вновь из скважины изливается прежняя вода. Хуже, если подобные сбои учащаются, становясь хроническими. Представьте себе крупный, сложившийся за десятилетия курорт. И вдруг поступает некондиционное сырье?!

Как долго будут "капризничать" недра? Может статься, что их терпение лопнуло и любимая вода никогда не приобретет былой вкус? Одним словом, эксплуатация месторождений минеральных вод тревожит многих людей, большой круг специалистов.

Волна сомнений и тревог докатилась до Подмосковья - до Всесоюзного научно-исследовательского института гидрогеологии и инженерной геологии Министерства геологии СССР.

Директор института Г. Вартанян и его коллеги сумели дать ответ на главный вопрос проблемы и объяснить конструкцию месторождений минеральных вод в горно-складчатых областях страны: на Кавказе, Памире, Тянь-Шане, в Карпатах, Забайкалье - там, где сейчас расположены или еще появятся курорты и лечебницы, использующие минеральные воды. Новая модель отличается от прежних представлений современностью, на ней лежит печать наших дней - печать передовых достижений науки и не только геологической. Главные отличия - динамизм модели, изменчивое постоянство. Присмотритесь к фонтану или водопаду! - они как бы застыли, приняв определенную форму, но внутри нее - вечное движение. Нечто подобное, согласно новой гипотезе, происходит в недрах.

Новая гидродинамическая модель представляет месторождение минеральных вод в горно-складчатой области как купол, образованный током воды из глубин наверх. Гидрогеологи сравнивают с куполом, но мы сравним с грибом. Ножка гриба - это вертикальная трещина, по которой недра поставляют в верхние горизонты чудесный напиток. Выйдя из трещины, он не разливается лужей, не бьет фонтаном. Рыхлые отложения всегда насыщены пресной водой, она не дает глубинной жидкости растечься, обжимает ее, но прекратить ей совсем доступ не может - поток снизу идет под напором. Воды верхнего и нижнего этажей не смешиваются - этому мешает минерализация, лишь незначительная пограничная кайма появляется между ними. Их встреча кончается равновесием сил, гидродинамической устойчивостью, придающими потоку минеральной воды форму грибной шляпки или, по терминологии гидрогеологов, форму купола.

Купол существует в недрах геологически долго, пульсирует, слегка колеблется, если равновесие нарушают какие-то новые факторы, но придерживается вполне определенных границ. Их нетрудно установить. Бурится линия скважин, из каждой берут для анализа пробу воды и узнают, где кончается то содержание полезных компонентов, которое и делает воду минеральной. Внутри установленного контура - месторождение, за его пределами - просто вода.

Такая, казалось бы, зыбкая модель сильно стабилизирует разведку месторождений в горно-складчатых областях. Прежде гидрогеологи такую твердую позицию не имели. Месторождение минеральных вод считали частью водоносного горизонта без ясного представления о месте их поступления, границах распространения и т. п. И когда вдруг дебит скважин снижался, то сказать точно - в чем причина? - было трудно.

Практика подтверждает ее близость к действительности, и самая главная организация в стране по приемке всех месторождений полезных ископаемых - Государственная комиссия по запасам - признала доказательство Г. Вартаняна. На его основе теперь разрабатываются рекомендации по эксплуатации нарзана и боржоми, вод Армении, где сегодня известно около 700 проявлений различных минеральных источников.

Купол, этот "подземный цветок", придал определенность месторождению. Он вывел из нерезкости негатив прежних представлений, и гидрогеологи получили четкий позитив подземной картины. Например, история с "не той водой" получила недвусмысленное объяснение. Купол минеральной воды живет в окружении не минеральных, а пресных вод. Постоянство напора тех и других рождает вековые границы: пресная обтекает минеральную, не смешиваясь, между ними всегда строго соблюдается нейтральная полоса. Но если из купола начинают забирать больше, чем обычно, то он, словно купол парашюта, слегка опадает, теряя прежнюю упругость. Нейтральная полоса смещается, и пресная вода вторгается в расположение минеральной. Естественно, что последняя разбавляется и об этом сразу узнают по результатам анализа. Поэтому не следует качать "минводу" из двух рядом расположенных скважин, "уткнувшихся" почти в вершину купола, следует разнести их на некоторые расстояния - тогда даже пиковый забор минеральной воды не повлияет на его контуры.

На Малом Кавказе гидродинамический механизм помог по- новому оценить уже разведанные месторождения и эксплуатируемые,- выявить новые перспективные районы. Доказано, что "подземные цветки" распускаются главным образом в узких ящикообразных впадинах, которые возникли в древних породах, а затем были засыпаны рыхлым материалом. И эти природные емкости предпочли всем другим структурам минеральные воды. Гидрогеологи очертили зону распространения желобов и в ней выделили более 20 участков, где следует искать месторождения. На одном из них гидрогеологическая экспедиция подтвердила смелый прогноз.

"Цветок недр" заставляет специалистов иначе взглянуть на охрану подземных вод. Минеральный купол, как уже говорилось, существует в окружении пресных вод. Они обтекают его сверху, с боков, образуя кайму нейтральной полосы, могут влиять на форму купола - вытягивать его, расплющивать. Если скважина бурится для подъема наверх пресной воды, то следует точно установить границу купола и ни в коем случае не переступать ее. Потому что, качая пресную воду, следом невольно потянется в небольших дозах и минеральная - и вот уже испорчено месторождение, обещанное для снабжения населенного пункта. Напротив, имея целью добыть целебный напиток, необходимо пройти скважину вовнутрь купола и хорошенько изолировать ее от горизонтов простой воды.