г. Санкт-Петербург,
Ленинский пр.,
114 лит. А, оф. 170 Н
Бальнеологи по химическому составу различают пять классов натуральных лечебных (минеральных) вод (Александров, 1956):
Кроме названных пяти классов, различающихся по ионному составу, классификация предусматривает одновременное разделение вод по особым свойствами.
А. М. Овчинников считает, что в земной коре различается три типа геотермического или, правильнее, гидротермального (так как все горные породы заключают воду) режима: нормальный, магматогенный и криогенный.
Нормальный режим соответствует тем платформенным областям, в которых тепловой баланс не нарушен ни глубоким многолетним промерзанием, ни внедрением магмы. В этом типе режима, кроме теплового потока земли, большую роль играет солнечное тепло, ибо каждый сантиметр земной поверхности получает в год из глубоких слоев в пять тысяч раз меньше того тепла, которое тот же квадратный сантиметр получает в год от солнца. Можно подсчитать, что тепловой поток, идущий снизу, повышает температуру поверхности земли максимум на 0,1° С. Величина геотермической ступени в пределах распространения нормального режима зависит от особенностей и возраста геологической структуры.
Многие минеральные воды источников платформенных областей имеют температуру, близкую к среднегодовой температуре воздуха, и только отдельные источники, приуроченные к тектоническим разломам или резким поднятиям слоев, отличаются повышенной температурой.
Магматогенный режим создается на участках действующих или недавно прекративших свою деятельность магматических очагов в том случае, если эти очаги приближены к поверхности земли, а тепловой поток вокруг этих очагов вызывает термические аномалии. Примеров таких очагов можно привести много (Камчатка, Кавказ, Аляска, Италия и т. д.). В Северной Осетии на высоте почти 2400 м над уровнем моря, вблизи горы Казбек, представляющей сравнительно недавно прекративший свою деятельность вулкан, имеются минеральные воды Кармадон с температурой 58° С при средней температуре воздуха около 1° С. Теплые нарзаны (Джили-су) появляются у северного подножья горы Эльбрус. Как показали исследования вулканологов, Казбек и Эльбрус последний раз извергались 10 000 — 25 000 лет назад.
Криогенный режим, т. е. режим холода, наблюдается в области вечной мерзлоты. В этой области встречаются длительно и глубоко переохлажденные породы, имеющие отрицательную температуру до глубин, измеряемых сотнями метров. Здесь весьма характерно падение температуры ниже слоя постоянных годовых температур, свидетельствующее о весьма глубоком промерзании в более суровые холодные периоды, а также о том, что «вековые» колебания климатических условий поверхности земли отражаются на сравнительно глубоко залегающих подземных водах.
Температура минеральных вод бывает весьма различной, начиная от сильно охлажденных соленых вод (ниже 0°) в полярных странах и кончая перегретыми водами (более 100° С) в районах вулканов и гейзеров. Перегретые воды могут быть вскрыты также буровыми скважинами в глубоких водоносных горизонтах артезианских бассейнов и вне вулканических областей.
Ниже приводится условная градация минеральных вод по температурам.
Очень холодные воды — от 0 до 4° С — свойственны области вечной мерзлоты, т. е. большинству районов Сибири; среди них можно указать известные углекислые воды на курортах Забайкалья: Дарасун, Шиванда, Ямаровка и др.
Холодные воды — от 4 до 20° С — широко развиты в средних широтах. Такую температуру обычно имеют пресные неглубокие воды, используемые для водоснабжения. К холодным минеральным водам относятся: кисло- водский нарзан, ессентуки № 4 и № 17 и др.
Теплые воды — от 20 до 37° С — широко представлены на Кавказе: источники курортов Боржоми
Горячие воды — от 37 до 42° С — представляют большую лечебную ценность, так как не требуют подогрева. Среди этих вод выделяются пятигорские, железноводские, талгинские и др.
Горячие «гипертермальные» воды — от 42 до 100° С. Эти воды приходится перед употреблением охлаждать. К числу их относятся замечательные горячие углекислые воды курортов Карловы Вари (Чехословакия), Джермук (Армения), Истису (Азербайджан) и др.
Весьма горячие, или перегретые воды (более 100° С), гейзеров, они могут быть использованы для энергетических целей.
Между температурой, газовым и химическим составом существует определенная зависимость. Большинство холодных вод — кальциевые, большая часть теплых и горячих — натриевые. Наиболее горячие воды часто бывают насыщены азотом, среди углекислых вод много холодных и т. д. Сероводородные воды бывают как холодные, так и теплые, реже горячие. Железистые воды равнинных областей обычно холодные. Наблюдается зависимость между температурой и содержанием радона в водах. Чем выше температура воды, тем большее количество радона переходит из раствора в газ, т. е. обычно воздух содержит больше радона, чем вода.
Месторождения минеральных вод охватывают обширные территории, получившие наименование гидрогеохимических полей или, лучше сказать, областей. Широко известна схема районирования минеральных вод, предложенная Н. И. Толстихиным . Он выделил три главные группы вод: а) щелочно-земельные бикарбонатные воды, газирующие углекислотой, б) натриевые термальные воды, газирующие азотом, и в) соленые и гипсовые воды. Районы распространения групп вод он назвал провинциями минеральных вед.
Наиболее характерные комплексы, с которыми связаны минеральные воды, следующие: а) толщи карбонатных, известняковых или доломитовых пород, разбитых трещинами и осложненных на выходах карстом (с этими толщами связаны такие известные минеральные воды, как нарзан, мацеста и др.); б) толщи чередующихся песчано-глинистых отложений, образующие так называемый флиш (с этими толщами связано формирование вод типа Боржоми, Виши и др.); в) толщи вулканогенных, туфогенных пород, представляющие накопления туфов, туфобрекчий и туфопесча- ников, часто перемежающихся с покровами и потоками лав; с этими толщами связаны многие гидросульфидные термальные воды Кавказа (Тбилиси, Абастумани и др.), а также некоторых других областей; г) массивы изверженных пород, начиная от небольших даек, лакколитов и кончая крупными батолитообразными телами; в таких массивах, разбитых трещинами^ развиты слабоминерализованные азотные термы, местами с повышенной радиоактивностью.
Радиоактивность подземных вод связана с содержанием в горных породах первичных или вторичных радиоактивных минералов. Обычно она наблюдается на участках некоторых гидротермальных месторождений, пегматитов, массивов кислых изверженных пород, заключающих аксцессорные минералы с небольшим количеством урана и тория (например, ортит) или с их весьма рассеянным содержанием в породе. Более повышенное содержание радиоэлементов в водах обычно связано со скоплениями вторичных радиоактивных минералов в трещинах изверженных и осадочных пород, в осадках источников, где они образовались за счет разложения первичных урановых минералов и миграции гидротермальных растворов. Следует учесть, что условия миграции урана, радия и радона различны.