ВОДА ИЗ ВЕЛИКОЙ БЕЗДНЫ - ПРАВДА ИЛИ МИФ?

Библия является одной из наиболее древних книг человеческой цивилизации. Она содержит целый ряд ценных сведений о духовных, этнических, юридических и других особенностях древних народов. Она также является поучительной и пророческой книгой, содержит исторические ведомости о событиях, которые происходили до и в начале нашей эры. Рождение, жизнь и смерть Иисуса Христа, которые наиболее детально описаны именно в этой книге, и стали той эпохальной чертой, которая разделила историю человеческой цивилизации на две эпохи – до рождения Иисуса и после Него. Это нашло отображение в датировании времени. Поэтому описанные в Библии события ни в коем случае нельзя недооценивать. Эта книга также содержит сведения о природных процессах, в частности, о другом глобальном событии – природном катаклизме, который полностью изменил поверхность всей планеты – Всемирном Потопе. Так, в книге Бытие 7:11–12 написано следующее: «В шестисотый год жизни Ноевой, во второй месяц, в семнадцатый день месяца, в сей день разверзлись все источники великой бездны, и окна небесные отворились; и лился на землю дождь сорок дней и сорок ночей». Поэтому Библейский Потоп преимущественно ассоциируется с дождем, который лил на землю 40 суток. Но в цитате есть следующие слова: «… разверзлись все источники великой бездны ...» И дальше стих 7:24: «Вода же усиливалась на земле сто пятьдесят дней». То есть во время Потопа вода поднималась из земли даже дольше, чем лил дождь. Как известно, верхняя часть планеты – литосфера – является твердой оболочкой Земли. На первый взгляд кажется невероятным, что твердая планета может содержать такое количество жидкости, что полностью покроет ее поверхность. Итак, согласуются ли указанные данные исторической книги с современными геологическими и гидрогеологическими знаниями?

ОБЩИЕ ДАННЫЕ

Вода содержится в атмосфере, биосфере и гидросфере. Гидросферу образуют воды, которые находятся в жидком состоянии и накапливаются в океанах, морях, озерах, реках, болотах, а также в кристаллическом состоянии – это ледники и снег.

Наибольшую массу воды в гидросфере содержит Мировой океан (океаны и моря) – по разным оценкам 1 330–1 370 млн км3. На втором месте по объемам подземные воды – 461,4–1 300 млн км3, потом идут лед и снег – 24 млн км3, потом озёра – 176,4 тыс. км3, атмосферные воды – 12,9 тыс. км3, болота – 10,3 тыс. км3, речные воды – 2,1 тыс. км3 и вода в живых организмах – 0,05–1,1 тыс. км3.1,5,7 Таким образом, всего на планете (океанах, поверхности суши и в земной коре) содержится около 1,8 млрд км3 воды, а по некоторым данным1 до 2,5 млрд км3. Это составляет около 1% массы Земли.[2]

О мощности гидросферы можно судить по следующим данным: наибольшая глубина Мирового океана 11 022 м; подземные воды в жидкой фазе встречаются вероятно до глубины 10–12 км, глубже и выше вода существует в пароподобном и химически связанном состоянии; мощность ледяного покрова достигает 4 км (в Антарктиде).[2],[5]

ВОДА В ЗЕМНОЙ КОРЕ И ВЕРХНЕЙ МАНТИИ

В настоящее время выделяют следующие виды подземных вод: свободную, пароподобную, в твердом состоянии, физически и химически связанную.

Свободные воды. Среди свободных вод, которые образуют жидкую фазу пород, различают гравитационную, капиллярную и иммобилизированную.

Гравитационная вода находится в капельно-жидком состоянии в крупных, надкапиллярных порах проницаемых пород, она движется по порам и трещинам в горных породах под действием силы тяжести и способна передавать гидростатическое давление. Наиболее часто именно эта вода используется для пищевого и промышленного потребления.[2],[5],[7]

Капиллярная вода заполняет капиллярные пустоты и тонкие трещины в горных породах и под действием сил поверхностного натяжения на границе воды и воздуха поднимается выше уровня подземных вод, образуя, таким образом, зоны капиллярного насыщения. Ее формирование осуществляется не под действием гравитационных сил, а сил поверхностного натяжения. Как правило, чем меньше размер частиц пород, тем большая высота капиллярного поднятия.[7] Впрочем, при сплошном заполнении капиллярных пор эта вода может передавать гидростатическое давление.[2] По ряду свойств она существенно отличается от свободной гравитационной воды. Например, в наиболее мелких порах тонкодисперсных пород (глины, суглинки) замерзает только при температуре ниже –12?С.[1] В зависимости от расположения и связи капиллярной воды с гравитационной водой зоны насыщения выделяют следующие 3 их вида: подвешенные, стыковые и капиллярной каймы.[5]

Подвешенные капиллярные воды – это те, которые удерживаются в капиллярных порах и трещинах силами поверхностного натяжения при просачивании воды через поверхность земли. Они не достигают верхней границы грунтовых вод зоны полного насыщения. Стыковые капиллярные воды образуются в углах пор и на стыках частиц пород под влиянием капиллярных (менисковых) сил. Воды капиллярной каймы образуются при наличии грунтових вод в зоне насыщения путем капиллярного поднятия силами поверхностного натяжения в зоне аэрации. При этом верхняя поверхность капиллярных вод подвержена колебаниям вследствие смены уровня грунтовых вод.5

Иммобилизированная (вакуольная или сорбционно-замкнутая) вода образуется в замкнутых порах (вакуолях) пород в виде капельно-жидкой фазы. При механическом нарушении или разрушении каркаса горных пород эта вода преобразуется в гравитационную.[2],[7] По условиям формирования подобные изолированные пустоты могут быть разными: отдельные поры осадочных дисперсных горных пород, обособленные в результате цементации порового простора, отдельные микропустоты в кристаллах и минералах, закрытые (изолированные) непосредственно в процессе минералообразования, изолированные микропустоты, что формируються при остывании и уменьшении объёма магматических пород. Состав иммобилизированной воды может быть существенно разным, представленным газо-водными смесями, разными комплексами и концентрацией растворенных в воде веществ.[1]

Парообразная вода вместе с воздухом заполняет все не занятые водой поры и трещины в горных породах. Вода в форме пара является одной из составных частей газоподобной фазы горных пород. Водный пар, который содержится в воздухе, находится в состоянии, близком к насыщению, за исключением верхних слоев, которые претерпевают периодическое высыхание. При определенных условиях парообразная влага может конденсироваться и переходить в жидкое состояние, обуславливая увеличение влажности почв. Количество парообразной воды в горных породах обычно не превышает нескольких тысячных долей процента от массы породы.[5],[7] Движение молекул водного пара в зоне полного насыщения осуществляется от участков с большей к участкам с меньшей упругостью водного пара, которая зависит от влажности и температуры воздуха. При 100%-й относительной влажности воздуха, которая характерна для зоны неполного насыщения, движение водного пара осуществляется в соответствии со сменой температуры, то есть в направлении понижения температуры горных пород.[1]

Вода в твёрдом состоянии содержится в породах в виде рассеянных кристаллов льда или ледяных жил и прослоев, которые цементируют минеральные частицы пород превращая их в мерзлое состояние.[7] Распространена в зоне многолетней мерзлоты и за ее пределами в приповерхностных слоях сезонного промерзания.

Физически связанная вода называется также молекулярной водой. Она делится на крепкосвязанную и рыхлосвязанную. Существенно, что связанные воды содержатся как в водопроницаемых породах, так и в водоупорах (глины, плотные известняки). Даже в таких, в которых свободная вода отсутствует. Физически связанные воды находятся под большим давлением молекулярных и электростатических сил или удерживаются в порах и трещинах пород силами поверхностного натяжения и отличаются рядом свойств от капельно-жидкой воды.[1],[2],[7]

Крепкосвязанная (гигроскопическая или адсорбционная) вода образуется на поверхности минеральных частиц, которым свойственна поверхностная электростатическая энергия, нерушимым слоем в несколько диаметров молекул или долей микрометра. Содержание крепкосвязанной воды в осадочных породах увеличивается с уменьшением их зернистости. В песках ее содержание составляет до 1%, в лесах до 8%, в глинах до 18%.7 Её наличие в породе незаметно для глаза.2,5

Возле мелкодисперсных частиц породы, помимо гидратной оболочки из крепкосвязанной воды, образуется вторая гидратная оболочка, вода, которая называется рыхлосвязанной.[7] Рыхлосвязанная (пленочная) вода удерживается на частицах пород силами молекулярного сцепления, при этом наиболее крепко связывается слой воды, который прилегает к частице.[2] Наличие плёночной воды заметно невооружённым глазом, поскольку породы приобретают при этом более тёмный цвет. Она может двигаться как жидкость от более толстых плёнок к более тонким, не поддаётся силе гравитации и не передаёт гидростатическое давление, является малоподвижной. Максимальное содержание плёночной воды или максимальная молекулярная влагоемкость составляет для песков 1–7%, для супесей 9–13%, для суглинков 15–23% и для глин 25–45%. При увеличении толщины пленки к моменту, когда не обеспечивается удержание её верхних слоёв, плёночная вода может переходить в свободную, пополняя гравитационную.[5]

Химически связанная вода – это та, которая принимает участие в кристаллическом строении минералов в виде молекул Н2О или в строении более сложных минеральных соединений в виде ОН–, Н+ і Н3О+.[1] Она бывает цеолитной, кристаллизационной и конституционной.

Цеолитная вода входит в состав минералов в виде молекул. Может быть удалена незначительным нагреванием без их разрушения. Примерами минералов с такой водой является опал SiO2*nH2O, анальцим Na2Al2Si4O12*H2O, нонтролит Na2Al2Si3O10*2H2O и др. Удаление (дегидратация) молекул цеолитной воды осуществляется без разрушения алюмосиликатного каркаса минерала, часто даже без нагревания до высоких температур. Её содержание может восстанавливаться в структуре минерала при изменении термодинамических условий.[1],[5],[6]

Кристаллизационная вода входит в кристаллическую решетку минералов в виде молекул Н2О. Минералы, которые содержат такую воду, называются кристаллогидратами: диоптаз Cu6[Si6O18]*6H2O, гипс CaSO4*2H2O, мирабилит Na2SO4*10H2O, бишофит MgCl2*6H2O и др.[6] Содержание такой воды в некоторых минералах достигает 50% и больше. Удаление кристаллизационной воды преимущественно осуществляется при нагревании до 300–400?С и приводит к разрушению кристаллической решетки минералов и формирования безводных модификаций этих соединений.[1]

Конституционная вода содержится в минералах в виде гидроксида (ОН–).[1] Вода выделяется только при природном или искусственном нагревании гидроксидсодержащих минералов (топаз Al2(OH,F)2[SiO4], флогопит KMg3(OH,F)2[AlSi3O10] и др.) до температуры 400–1 300?С, что сопровождается сменой конституции минералов, например, за схемой: брусит-Mg(OH)2?MgO+H2O. Это вызывает частичное или полное разрушение первичной структуры минералов.[1],[6]

ВОДА В КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ПОРОДАХ

Источниками знаний о глубинном строении земной коры и верхней мантии являются геофизические данные, магматические породы, которые извергаются из глубин, обломки (ксенолиты) других горных пород, которые магма частично выносит в приповерхностную часть и которые не успевают переплавиться, а также экспериментальные данные. Например, эксперименты О. Татла и одного из основоположников современной петрологии Н. Боуэна (1956) с плавлением гранита показали, что гранит переходит в расплавленное состояние в условиях давления водного пара 4 000 кг/см2 и температуре 640 ?С. Чтобы произошло полное расплавление гранита необходимо более 9% воды. Для частичного плавления достаточно меньшего ее количества. При 2% воды около 20% гранита переходит в расплав при тех же температуре и давлении.8 Эксперименты показали возможность растворения значительного количества воды в гранитном расплаве.[9] Например, при давлении 9 000 атм и температуре 1 200? содержание воды в расплаве достигает 14,6%. Экспериментально обнаружены разные тенденции поведения воды при магматической деятельности. Например, в силикатных расплавах с ростом давления увеличивается растворимость воды, а температуры кристаллизации минералов с увеличением давления водного пара уменьшаются.[3] Экспериментальное изучение поведения ряда систем в присутствии Н2О в условиях разного давления паров воды помогает объяснять ряд явлений в области магматизма.[8]

Посредством химических анализов устанавливается наличие воды в магматических и метаморфических горных породах, она присутствует в летучих эндогенного происхождения, фумаролах (газовых струях) и вырывается из земли в виде гейзеров (водных струй).

Количество воды в глубинных магматических породах обычно колеблется в пределах 0,5–2,0% (весовых), хотя иногда может достигать 6 и даже 9%.8 Среднее содержание воды в разновидностях гранита составляет 0,48–0,80% (весовых), диоритах – 0,97–1,73%, габброидах – 1,37–1,83%, перидотитах – 3,54–7,29%, пикрите – 5,10%, кимберлите – 7,85%.8 В интрузивных породах наблюдается тенденция к увеличению содержания воды в тех разновидностях, которые имеют более глубинное происхождение. В то же время эффузивные (внедряются на поверхности) породы, в общем, содержат больше воды чем интрузивные (внедряются на глубине).

Считается, что наиболее глубинное происхождение имеют такие породы как пикриты, щелочные ультрабазиты и кимберлиты – их магматические расплавы рождаются в верхней мантии на глубинах 80–180 км. Очень часто и в значительном количестве эти породы содержат ксенолиты (обломки) других пород, которые в значительной степени или полностью состоят из серпентина (Mg,Fe,Ni)3(Si,Al)2O5(OH)4, минералом, который содержит воду в виде гидроксида. Серпентин считается вторичным минералом, он образуется по оливину и ромбическому пироксену. Конечно же, переход этих «сухих» минералов в гидроксидсодержащий серпентин требует присутствия воды.[8] Это одно из подтверждений присутствия воды в верхней мантии.

Считается, что источниками подземных вод являются: дегазация мантии, синтез воды в атмосфере с дальнейшей инфильтрацией в землю после выпадения осадков, попадание из космоса вместе с метеоритами5 и седиментационные воды. То есть очень глубинные части Земли рассматриваются учёными как один из вполне реальных её источников.

По разным данным среднее содержание воды в магматических горных породах составляет 1,15–1,4% (весовых).3,4 Если принять среднее содержание 1,25%, при значении средней плотности земной коры 2,77 г/см3 и воды 1 г/см3, то в одном см3 земной коры содержится 3,46% (объёмных) воды. Площадь земной поверхности составляет 510 млн км2.5 Если принять среднюю мощность земной коры за 30 км, то ее объем составит 15 300 млн км3, а объём воды, который в ней содержится, не считая гравитационных, поверхностных и атмосферных вод, – по разным данным 529,4–1 300,0 млн км3.[1],[7] То есть воды в земной коре достаточно, чтобы покрыть её поверхность слоем мощностью около 1,1–2,5 км. Площадь гор, высота которых превышает 1 км, занимает небольшой процент земной поверхности. Если предположить, что до Потопа не было гор выше 1 000 м, то этой воды было вполне достаточно, чтобы покрыть всю землю. Но ещё намного больше воды содержится в верхней мантии, мощность которой в десятки раз превышает мощность земной коры.[5]

ВЫВОДЫ

Вода является не только важным компонентом атмо- и биосферы, но и земной коры и верхней мантии. Она заполняет трещины, разного рода поры и пустоты среди осадочных, магматических и метаморфических горных пород, образует крепко связанные пленки, является важной составной микропустот и кристаллических решеток минералов. Принимает активное участие в превращениях минералов и горных пород, а также магматической деятельности. Её количества только в земной коре, а тем более в верхней мантии, было более чем достаточно, чтобы покрыть всю поверхность Земли. Приведенные данные в очередной раз подтверждают правдивость Библии – книги, которая, как никакая другая книга, способствовала развитию человеческой цивилизации. В частности, правдивость в той ее части, которая описывает Всемирный Потоп.

2. Всеволожский В.А. Основы гидрогеологии: Учебник / В.А. Всеволожский. – М.: Изд-во МГУ, 1991. – 351 с.

3. Гаттенбергер Ю.П. Гидрогеология и гидродинамика подземных вод / Ю.П. Гаттенбергер. – М.: Недра, 1971. – 184 с.

4. Даминова