Історія розвитку гідрогеології

Гідрогеологія, як окрема галузь наук про Землю, що вивчає підземну гідросферу, виділилася свого часу з геології. Коли це відбулося? Існують різні думки, алетермін „гідрогеологія” в науку був введений Ж. Ламарком ще у 1802 р.

Відокремлення гідрогеології в самостійну галузь природознавства було обумовлено потребами людства у все більших кількостях води для споживання у побутових і господарських цілях, а також у зв'язку зі спорудженням різноманітних будівельних комплексів, так або інакше пов'язаних із впливом ґрунтових і підземних вод.

Перші здогадки про походження підземної гідросфери з'являються ще за 2-3 тис. р. до н. е. Вже шумери Дворіччя знали, де і як шукати підземну воду. А 3-4 тис. років тому у Китаї, Індії та Середній Азії почали використовувати підземну воду для водопостачання і зрошування.

Античні мислителі Фолес і Платон вважали, що підземні води, це - морські води, що проникли у гірські породи. Аристотель і Пліній Старший (4 ст. до н.е.) дотримувалися думки, що вони утворюються шляхом охолодження у надрах повітряних мас.

Вітрувій (1 ст. до н. е.) пояснював походження води шляхом проникнення всередину гірських порід дощових і талих вод.

Погляди древніх греків та римлян отримали розвиток у працях натурфілософів Близького Сходу та Середньої Азії.

У 1001 р. уродженець Хорезма Аль-Біруні на 6-7 сторіч раніше європейців пояснив причини гідростатичного напору і відкрив роль останнього у появі джерел.

Зовсім недавно став відомим трактат перського (Іран) вченого М. Караді (помер у 1016 р.) „Пошуки захованих під землею вод”. У ньому подане перше систематизоване викладення вчення про підземні води, в якому розроблено основи кругообігу води в природі, виділено напірні води та названо рослини - індикатори пошуків підземних вод.

Слід зазначити, що як теорія, так і практичні навички видобутку підземної води набагато швидше розвивалися у посушливих регіонах, де було мало поверхневих вод. Окрім того, із історії відомо, що центри древньої цивілізації найчастіше були розташовані там, де відносно легко можна було видобути не лише поверхневу, але і підземну воду. І були випадки, коли розвиток цивілізації припинявся, якщо вичерпувалися запаси водних ресурсів.

При кочовому способі життя прісну підземну воду видобували для побутових потреб, а з розвитком осілості її стали використовувати і для зрошення земель. Там, де були солоні води, з них випаровували сіль. Пізніше на підземні розсоли стали закладатися копані колодязі і розсолопідйомні свердловини.

Так, Китай ще декілька тисяч років тому став батьківщиною буровогостанка для спорудження колодязів. У Європі буріння застосовується з кінця 16 - початку 17 століття. Тут, на півночі Франції у провінції Артуа (лат.-Артезія) було розкрито горизонт напірних вод, що виливалися із свердловини (звідки і назва - „артезіанські води”).

Розсоловидобувні свердловини за допомогою „крутіння” споруджувалися з 11-12 століття і в Росії. На цьому фактично і закінчується перший етап розвитку уявлень про підземні води, який можна охарактеризувати, як практично-пізнавальний.

З початку 11 і до середини 16 ст. вивчення підземних загальмувалося.

Другий етап розвитку знань про підземні води (етап закладаннятеоретичних основ гідрогеології) ознаменувався виданням трактатів Георга Агріколи (1545-1549 рр.), у яких було сформульовано принципи шахтної гідрогеології і пояснено походження підземних рудничних вод за рахунок інфільтрації і конденсації.

У 1677 р. П. Перро було видано першу наукову працю про основи кругообігу води в природі, яку вважають започаткуванням наукової гідрогеології. Разом з Е. Маріоттом (1686 р.) вони обґрунтували теорію водного балансу та інфільтраційного походження підземних вод.

У Росії цю теорію підтримав М. Ломоносов, який у різних наукових працях, включно з дисертацією (1744 р.), писав про підземні води, як водні розчини. Трохи раніше, у 1738 р., Д. Бернулі видав монографію з гідродинаміки.

У 19 ст. пізнання підземної гідродинаміки суттєво розширилося.

В 1802 р. у Парижі було опубліковано монографію відомого природознавця Жана Ламарка „Гідрогеологія ”. Вперше в історії науки вчення про підземні води було названо терміном, який згодом визначатиме окрему велику галузь наук про Землю.

Французькій науці належать і перші дослідження з теорії фільтрації, основи якої опубліковано А. Дюпюі (1848 р.), і встановлення А. Дарсі основного закону фільтрації (1856 р.).

Розвиток економіки міст у Західній Європі, Північній Америці і Росії поклав початок широкому використанню підземних вод. Вони забезпечували водопостачання Парижа і Відня, Берліна і Чікаго, Москви і Варшави, Києва і Львова. Вивчення підземних вод у 70-80 роках 18 століття стає головною задачею у більшості розвинених країн світу. В цей період (1862 р.) російським дослідником А. Міддендорфом було закладено основи розуміння ролі підземних вод у термічному режимі земної кори. Німецький хімік Б. Лерш виконав перше гідрогеохімічне дослідження (1864 р.). А американський геолог Т. Чемберлен у журналі „U. S. Geological Survey” опублікував у 1885 році статтю з гідрогеології, яка і зараз вважається класичною. В 1887 році француз А. Добре заклав основи палеогідрогеології, а російський геолог І. Мушкетов вперше всебічно оцінив роль води у геологічних процесах в капітальній праці „Фізична геологія” (1888 р.).

Слід зазначити, що суттєвий внесок у розвиток гідрогеології зробили професори Харківського університету Гуров, Борисяк, Леваківський, які досліджували підземні води різних регіонів України, в тому числі Слобожанщини. Кожен з них був би прикрасою будь-якого університету Європи.

Гідрогеологія, як наука, зароджувалася і розвивалася у той період на стику геології (науки про Землю) і гідрології (науки про природні води).

У кінці 19 - початку 20 ст. широкого розвитку набули цілеспрямовані гідрогеологічні дослідження. Систематизовані положення вчення про підземні води дають у цей час І. Гааз (Німеччина), К. Сліхтер (США), С. Нікітін (Росія).

Велике зацікавлення викликала робота С. Нікітіна (1900) „Грунтовые и артезианския воды на Русской равнине”, яка стала основою для створення регіональної гідрогеології.

Починаючи з останньої чверті 19 ст. виникає різка суперечка між прихильниками і противниками різних шляхів проникнення води у земні надра. Так, австрійський геолог О. Фольгер, різко критикуючи інфільтраційну теорію, запропонував конденсаційну гіпотезу формування підземних вод. Цю суперечку вгамував російський вчений О. Лебедєв, який виявив механізм просування вологи у ґрунтах і характер переходу води з одного стану в інший.

У 1902 р. австрійський гідрогеолог Е. Зюсс висунув революційну гіпотезу ювенільних вод. На одному із з'їздів природознавців він заявив, що води є ювенільними (первинними) і мають внутрішньопланетне походження. Ця гіпотеза стала „каменем спотикання” для багатьох поколінь гідрогеологів.

Що стосується солоних вод і розсолів, які зустрічаються у зонах глибинних розломів та при бурінні глибоких нафтогазових свердловин, то більшість дослідників вважають їх викопними водами морського походження. Гіпотези ювенільних і викопних розсолів „зіштовхнулися”, маючи своїх прихильників і противників. Але зараз на підставі вивчення великого фактичного матеріалу обидві концепції зазнали значних змін, залишившись в основі наших знань про походження підземних вод. Компромісний погляд на суперечливу проблему виказав свого часу відомий український гідрогеолог, член-кореспондент АН України А.Є. Бабінець: „у кожній краплі води є частка ювенільної”.

Так поступово відбувалося формування і становлення гідрогеології, як науки.

Третій етап розвитку гідрогеології (етап планомірного вивчення підземних вод) розпочався у 20-ті роки 20 ст. На цей час була суттєво зміцнена теоретична база гідрогеології, розроблено принципи класифікації підземних вод, гідрогеологічного картування і районування, вивчено закономірності формування хімічного складу підземних вод, напрацьовано основні методичні прийоми гідрогеологічних досліджень. Почався випуск спеціалістів - гідрогеологів в багатьох вузах світу. Гідрогеологічні кадри в Україні готували у Києві, Дніпропетровську, Одесі, Харкові. Попри те, що гідрогеологія вже давно стала окремою наукою, формування її у самостійну галузь могло відбутися лише за умови злиття трьох компонентів:

1. Наукових знань про підземні води;

2. Гідрогеологічних методів досліджень (гідрогеологічна зйомка, пошуки підземних вод, режимні спостереження, лабораторні роботи і т. ін);

3. Створення освітніх центрів з випуску професіональних гідрогеологів.

Стали утворюватися цілі школи гідрогеологів (у СРСР - Саваренський, Каменський, Овчинніков, Толстихін; у США - Робінсон, Д. Уайт). У 1920-1947 рр. сформувався напрямок „Мінеральні води” (О.Овчинніков). А в 1923 р. німецький дослідник О. Мейнцер видав першу узагальнюючу роботу з гідрогеологічної термінології.

Надзвичайно великий внесок у розуміння наукових проблем гідрогеології зробив академік В.І. Вернадський. Ним вперше було поставлено проблему вивчення складу капілярних вод (1929), сформульовано поняття гідрогеохімії (1929), створено капітальну працю „Історія природних вод”.

За час існування гідрогеології, як самостійної галузі природознавства, вона пройшла шлях спочатку диференціації на різні напрямки (фундаментальні і прикладні), а потім інтеграції з іншими науками.

Фундаментальні напрямки. Першою була „Динаміка підземних вод”. З'явилися праці з теорії фільтрації ґрунтових вод (Полубарінова-Кочина, Каменський). Невдовзі виникла регіональна гідрогеологія (Толстіхін, Плотніков та ін.).

Загальна гідрогеологія остаточно оформилася у окрему наукову дисципліну на початку 1980-х років. Тоді ж остаточно сформувалися гідрогеохімія та гідрогеотермія.

Прикладні напрямки розвивалися швидше:

-у 20-30-ті роки було розроблено методики пошуків і розвідки підземних вод, визначення гідрогеологічних параметрів, методи оцінки їхніх природних та експлуатаційних запасів, математичного моделювання (Біндеман, Плотніков, Бочевер та ін.);

- мерзлотознавство виникло у 40-і роки;

- шахтна (або руднична) гідрогеологія сформувалася у 40-50-і роки;

- мінеральні води, як окремий напрямок гідрогеології, почав розвиватися з кінця 40-х років.

Диференціація гідрогеології супроводжувалася її інтеграцією з іншими науками, внаслідок чого виникли - „Радіогідрогеологія”, „Гідрогеомеханіка”, „Меліоративна гідрогеологія” та ін.

Четвертий етап розвитку гідрогеології припадає на період науково-технічної революції в суспільстві.

Комплексна потреба у підземних водах, як найважливішому виді корисних копалин та проблема охорони ресурсів підземної гідросфери, що обумовлена глобальною дією на неї людини - основні фактори стимуляції швидкого розвитку гідрогеології.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: