Богатства, плавающие в воде

Чего только в воде нет! Мы уже отмечали, что в ней есть все элементы периодической системы Д. И. Менделеева. А что если использовать подземные воды как жидкую руду для добычи нужных нам веществ? Оказывается, что это вполне возможно.

Использование подземных вод в этих целях уже имеет длинную историю. Еще в IX — XI веках начали использовать соленые воды и рассолы из-под земли для выпаривания из них поваренной соли. Такие промыслы существовали в Польше, Германии, Италии, России и в других странах. В древней Руси соли извлекались на территориях теперешних Кировской, Ярославской, Пермской и других областей. Некоторые населенные пункты в своих названиях сохранили память о тех далеких временах, например — Соликамск, Сольвычегодск и др.

На пользующемся мировой известностью курорте Карловы Вары (ЧССР) из подземных источников с XIX века добываются тысячи тонн глауберовой соли и соды. Во время Великой Отечественной войны москвичи также приспособились получать соль из подземных вод.

В XX веке использование подземных вод как «жидкой руды» с каждым годом стало неуклонно расти. Теперь гидрогеологи ищут воду не только для питья и технических нужд, но и как промышленное сырье.

В подземных водах в высоких концентрациях находятся такие элементы, как йод, мышьяк, бор, калий, никель, вольфрам, литий, медь, свинец, цинк, германий и др. Однако использование огромных минеральных богатств подземных вод находится пока еще на недостаточном уровне. Расширение его — вопрос ближайшего будущего.

Пожалуй, наиболее широко в настоящее время осуществляется добыча из подземных источников йода и брома. Достаточно сказать, что йод и значительную долю брома в СССР получают из подземной воды.

Пригодными для экономического использования йода считаются подземные воды, содержащие в литре 20 мг йода. Во многих скважинах содержание йода оказывается от 70 до 200 мг/л и даже более. Иодо-бромные подземные воды встречаются во многих областях СССР: в Предкавказье, Средней Азии, Азербайджане, Пермской области, Сибири. Построен и работает целый ряд йодо-бромных заводов.

О количественном содержании некоторых веществ в подземных водах можно судить по данным анализов воды. Так, например, в 1 л воды из скважины, пройденной в Западном Предкавказье, содержание йода оказалось равным 42 мг и брома 241 мг.

Специалисты подсчитали, что только из одной скважины в течение года при имеющейся производительности можно получить до 400 т йода и около 5 000 т брома.

Часто йодо-бромные воды связаны с нефтяными месторождениями, что обусловлено образованием нефти из морских растений и организмов, содержащих также бром и йод. В ряде стран за рубежом из подземных вод осуществляется добыча бора, лития, германия, мышьяка. Но все это пока в сравнительно малых количествах.

В литературе имеются описания скважин, выдающих горячие рассолы, в составе которых много разных металлов. Так, по данным шведских ученых, в районе Красного моря в горячих рассолах присутствуют железо, марганец, цинк, свинец, медь и другие металлы. Все это открывает возможность использования термальных вод, содержащих металлы, как жидкой руды. Таким образом, сокровища подземных вод ждут человека.

Чтобы завершить наш рассказ о растворенных в воде веществах, нельзя не отметить, что они часто тесно связаны с месторождениями существующих руд. Поэтому для геологов возрастание концентрации какого-либо элемента в водоносном горизонте является указанием на соответствующее месторождение руд. Опираясь на эту закономерность, ученые разработали так называемый гидрохимический метод поисков полезных ископаемых. Так, подземные воды помогают искать рудные месторождения.

ЖАРА И МОРОЗ

Город будущего

Сибирь зимой — горы снега, бураны, морозы. Но вот представьте себе, что вы входите в город. Снега не видно — чистые тротуары. Вы идете вдоль зеленеющих деревьев. Кое-где их ветви согнулись под весом спелых плодов. По улицам движутся автомашины, но ни гари, ни дыма, ни копоти. Тепло, люди ходят в легких костюмах. Заходите в дома, всюду тепло и уютно. Город залит электрическим светом. Вы устали после дальней дороги. И вам предлагают искупаться в бассейне-озере, которое здесь же рядом. Вокруг веселое оживление купающихся, а вне купален сидят любители-рыболовы с удочками.

Конечно, это пока только фантазия, но она вполне реальна. Город будущего покрыт легким совершенно прозрачным пластмассовым куполом. Воздух внутри купола кондиционируется. Под тротуарами и мостовыми проложены трубы, по которым движется горячая вода, поступающая из скважины.

Энергию для работы кондиционеров, электроосвещения, заводов получают от ТЭЦ, работающей на горячей подземной воде. Автотранспорт и некоторые двигатели используют в качестве горючего воду методом ее разложения, поэтому выхлопные газы обогащают атмосферу под куполом водяным паром и кислородом. Плодовые деревья и ягодники, оранжереи и теплицы круглый год дают фрукты, плоды и цветы благодаря подогреву почвы горячими подземными водами, текущими по трубам, проложенным на небольшой глубине.

Купальные бассейны-озера наполнены опять той же горячей водой, поступающей из скважин.

Заметьте, что чудеса города будущего имеют реальную основу. Они могут быть созданы использованием горячих подземных вод. Применение этих вод и вывод их на поверхность для современной техники вполне возможны. Более того, получаемая таким образом тепловая энергия наиболее дешевая.

В нашей стране горячие воды встречаются во многих районах. Задачей ближайшего будущего является освоение этого энергетического океана.

Кипяток под ногами

Венгрия — страна, бедная энергетическими ресурсами. И вдруг все изменилось. Во многих газетах и журналах появились статьи, сопровождаемые картами, на которых размещались кружки разных размеров. Число и размеры кружков все увеличивались. Наконец, выяснилось, что почти под всей территорией страны находится грандиозный бассейн подземной воды — кипятка.

Если мы начнем углубляться в землю, то через каждые 33 м температура будет повышаться на 1°С (рис. 28). На глубине 3300 м она достигнет 100° С. Но в Венгрии повышение температуры на 1°С происходит через каждые 18 м, и на глубине 1 км температура достигает 60 — 70° С, а в ряде мест и все 100°С.

Вот и решение энергетической проблемы для Венгрии. Сейчас в Солноке заканчивается сооружение электростанции, которая будет работать на подземной горячей воде. Такие ТЭЦ назвали «геотермальными». В 15 городах Венгрии завершен переход отопления домов на горячую подземную воду. В Будапеште построен ряд купальных бассейнов с горячей естественной водой.

Советский Союз также богат термальными (горячими подземными) водами. Мы уже упоминали об артезианских бассейнах. Глубинные этажи этих бассейнов в большинстве случаев содержат горячие воды, температура которых достигает 45 — 150° С. Специалисты называют воды с температурой от 42 до 100° С гипотермальными (или просто горячими), а свыше 100° С — перегретыми.

Рис. 28. Так изменяется температура пород с увеличением глубины проникновения в землю

В настоящее время можно говорить о многих десятках подземных водоносных артезианских горизонтах с термальными водами, обнаруженных в Белоруссии, в центральных областях европейской части СССР, на Украине, на Кавказе, в Средней Азии, в Сибири, Забайкалье, на Камчатке.

Наиболее значительным источником горячих вод является артезианский бассейн Западной Сибири. Многочисленными буровыми скважинами вскрыты горячие воды на глубинах от 1000 до 3000 м.

На больших глубинах (5000 — 6000 м) температура воды при высоком давлении достигает 200 — 300° С. Сейчас еще трудно ответить на вопрос о том, сколько горячей воды хранится в недрах нашей страны. Можно лишь говорить, что она далеко превосходит по запасам 0,5 млрд. м³. Этот могучий источник тепла ждет своего использования.

Ю. М. Васильев подсчитал, что хранящиеся энергетические ресурсы только в одной Прикаспийской впадине содержат в 840 раз больше энергии, чем мы получаем за счет сжигания угля, нефти, газа, сланцев и дров.

Примером использования термальных вод может служить город Махачкала, расположенный на берегу Каспийского моря над подземным термальным морем. Часть города еще в 1967 году была переведена на отопление подземной горячей водой, получаемой из пробуренных скважин. Ее направили в бани, прачечные, детские сады и ясли. И вот результат — полмиллиона рублей экономии.

Кто не слышал, а может быть даже и посетил знаменитые тбилисские бани. В них используется горячая вода источников, бьющих в долине р. Куры. Да и само название города Тбилиси, что в переводе означает «теплый», произошло от этих горячих ключей.

Предание гласит, что в далекие времена (примерно около V века н. э.) грузинский царь Вахтанг Горгасали во время охоты поразил своей стрелой куропатку, которая упала в воду. Когда его свита достала куропатку из воды, то она оказалась сваренной. На этом месте Вахтанг Горгасали и заложил город, названный в честь источников — Тбилиси.