Как устроены горячие источники Тюмени? И есть ли в них «древнее море», которое рекламируют чиновники

Тюменская область в этом году официально стала термальной столицей. Такой статус присвоили региону в Ростуризме весной 2020 года. И теперь с помощью уникальных подводных горячих рек в первый город Сибири активно зазывают туристов. Причем как российских, так и иностранных. По прогнозам экспертов, Тюмень вполне может стать «морезаменителем» для всех, чьи отпуска на турецких курортах внезапно отменились.

В Тюменской области существует более 20 термальных источников и еще несколько десятков законсервированных скважин, на месте которых тоже могут открыть базы отдыха.

Как же устроены эти горячие источники? Все ли из них натуральные? Почему на одних вода темная, а на других — прозрачная? На самом ли деле бассейны на базах отдыха заполнены древнейшим морем?

Мы поговорили с геологами и владельцем самого крупного горячего источника в Тюмени, чтобы разобраться и рассказать, как всё устроено изнутри. В этой видеографике наглядно показано, почему вода под землей такая горячая и как она попадает в бассейны, где купаются люди. Конечно, в реальности всё намного сложнее, наша задача была продемонстрировать именно принцип работы (глазами геологов выглядит всё немного иначе).

Горячие источники нашли в регионе случайно, когда пытались добыть нефть и газ. Случилось это в далеких 50-х. Одна из первых таких скважин находится в Яру. После разведки ее переоборудовали для добычи минеральной воды, на ней сделали водолечебницу. А первая специально построенная бальнеологическая скважина находится в облбольнице на Котовского.

Самый большой по площади горячий источник на Урале находится под Тюменью — на базе отдыха «Советский». Его построили в 1977 году для отдыха и оздоровления людей.

— Температура термальной воды в нашем регионе от 36 °С до 48 °С круглый год. Источник «Советский» считается одним из самых горячих и самым большим по площади в УрФО (площадь бассейна — 600 квадратных метров, объем воды — более 900 кубических метров). Все природные термальные воды Тюмени по своему составу в разы превосходят аналогичные «островки здоровья» на курортах Франции, Италии, Болгарии и Чехии, — рассказали 72.RU представители базы отдыха.

Остальные горячие источники могут незначительно отличаться температурой воды и свойствами. Интересно, что на базах отдыха можно регулировать степень теплоты воды. Это нужно, чтобы люди могли купаться в их бассейнах в любое время года. Температура воды регулируется напором. Например, летом, когда на улице и так жара, воды подают меньше, поэтому она успевает остывать. В мороз всё наоборот. Работает принцип, как с набором воды дома в ванной. Если наполнить ее и выключить кран, то всё быстро охладится. А если оставить кран включенным, то вода медленнее будет остывать.

Такая циркуляция важна и для гигиены. Раз в месяц бассейны полностью осушают, чтобы провести уборку.

Чтобы более подробно объяснить, откуда в Тюменской области взялось море, почему кипящая вода не вырывается из-под земли и как отличить настоящие источники от искусственных или «разбавленных», мы поговорили с геологом Ольгой Павленко. Она изучает гидрогеологические проблемы Тюменской области, в том числе и из-за позиционирования региона как термальной столицы России.

Так и выяснилось, что никаких источников на самом деле в Тюменской области нет. Геолог объяснила, что наша минеральная вода не может сама пробить себе путь на поверхность и излиться, что характерно как раз для источников. А значит, и называться так не может. Добыть полезную воду можно, только если прорубить скважину. Причем неважно где. Залежи с ней есть в любой точке региона и находятся на глубинах от семисот метров до одного километра. Сама земля, если представить ее в разрезе, напоминает слоеный пирог, где начинки — разноцветные минералы и горные породы.

— Представьте себе огромную чашу размерами примерно с Тюменскую область и даже больше. Глубина этой чаши примерно 1500 метров на юге и примерно 6000 метров — на севере. Бортами чаши служат Уральские горы на западе, Алтай на юго-востоке, Сибирская платформа на востоке. И эта чаша заполнена почти горизонтально залегающими пластами песчано-алевритовых и глинистых пород. Эти породы отличаются размером слагающих их обломков. Зерна в песчаных породах крупнее, чем в глинистых. А значит, промежутки между этими зернами тоже больше. Геологи называют это пористостью. Пористость песчаника значительно больше, чем пористость глинистых пород. Поры не бывают пустыми, все они заполнены водой.

— А откуда взялась вода под землей?

Когда-то, 130 миллионов лет назад, на юге Тюменской области был влажный субтропический климат, плескалось море. Оно то отступало, то наступало, морское дно то поднималось, то опускалось. Всё это происходило спокойно (разумеется, в геологическом понимании), без каких-либо катаклизмов. Континентальный этап, который продолжается и сейчас, вновь наступил 30 миллионов лет назад. Природа стремится всё сгладить, привести к нулю. Гора разрушается под воздействием ветра, солнца, дождя. Обломки скатываются вниз, заполняют понижения в рельефе, переносятся реками на большие расстояния и попадают в море, где происходит интенсивное осадконакопление. Когда вы заходите в реку или в море, идете по дну, вы чувствуете под ногами мокрую жижу, ил. И вот представьте, на этот ил попадают всё новые и новые песчинки, и всё это происходит миллионы лет. Жившие в море рыбы, моллюски, прибрежные растения при отмирании падают на дно. В этой жиже размножаются различные бактерии, которые затем тоже отмирают. Осадки, которые когда-то лежали вблизи дневной поверхности, постепенно погружаются, уплотняются за счет того давления, которое оказывают на них накапливающиеся сверху пласты, ведь это не один десяток метров. Тем не менее в них сохраняется некоторое пористое пространство. И вот в этом-то пористом пространстве вместе с горными породами захоранивается морская вода. Помните — сколько бы мы в детстве ни копали ямку на морском пляже, там всегда будет вода?

— То есть вода, где сейчас купаются туристы, морская?

— Это не совсем та морская вода. Процессы взаимодействия в системе вода — порода — органическое вещество приводят к изменению состава воды, какие-то вещества она теряет. А еще в нее переходят какие-то молекулы из пород, в том числе молекулы воды из кристаллической решетки минералов, она обогащается различными компонентами, насыщается газом. Важно понять, что тюменская минеральная вода, как, собственно, и тюменская нефть, это результат длительного и сложного преобразования, происходящего в этой системе. Чем глубже, тем больше пластовое давление, ведь на пласт давят все породы, залегающие выше по разрезу. Давление в пласте может больше 100 атмосфер!

— Почему же вода не выходит на поверхность?

— Вот здесь пора вспомнить о глине. Так как глина — порода с крайне низкой пористостью, она играет роль покрышки, которая и запирает воду в песчанике. Переслаивание глинистых и песчаных пород создает тот самый «слоеный пирог», причем песчаные прослойки пропитаны водой, как торт пропитан, например, сиропом. Кстати, на наших нефтяных месторождениях глинистые пласты являются такими же покрышками для нефтяных залежей, без них залежей бы не было: нефть улетучивалась бы через поры всё выше и выше, до дневной поверхности… Именно благодаря высокому пластовому давлению мы можем не ставить насос для добычи воды. Она сама выходит на поверхность по стволу скважины (это называется самоизлив), избыточное давление на устье может составлять 3–5 атмосфер, а это значит, что вода поднимается выше уровня земли на 30–50 метров! Если эту воду не выпускать вверх, а пустить по трубе в бассейн, на выходе мы получим прекрасную гидромассажную струю. Вспомните: порой в бассейнах выстраиваются очереди на массаж спины!

— Почему наша минеральная вода такая горячая?

— Чем глубже в недра, тем горячее — сказывается приближение к раскаленному ядру нашей планеты. На глубине около 1000 метров температура в пласте составляет около 40–50 градусов Цельсия. При движении воды по стволу скважины происходят незначительные потери температуры, и на устье получаем воду с температурой 35–45 градусов, что обеспечивает нам комфорт даже в зимние холода. Такая вода наиболее ценна в бальнеологическом отношении, потому что при ее использовании нет необходимости в дополнительном подогреве или охлаждении, что может изменять лечебные свойства воды.

— А почему вода на базах отдыха с источниками отличается по цвету?

— Именно не очень прозрачная, рыжеватая вода — это и есть самая что ни на есть природная вода, она поступает в бассейн прямиком из подземного горизонта. На дневной поверхности некоторые растворенные в ней вещества выпадают в осадок. Например, железо взаимодействует с кислородом — и вы видите плавающие в воде рыжие хлопья. Некоторые принимают их за грязь, но это отнюдь не так! Если же вы предпочитаете не испортить купальник и погружаетесь исключительно в голубую прозрачную водичку, знайте, что эта вода находится в бассейне уже не один день, она несколько раз прошла через различные фильтры, остыла и была искусственно подогрета. И еще один момент. Многие знакомы с такой косметической продукцией, как термальная вода для орошения лица, крем на основе термальной воды и так далее. Но подумайте, какая же она термальная, если была налита в бутылочку несколько месяцев назад? Термальной, то есть имеющей температуру более 20 градусов Цельсия, она была в момент добычи из скважины, а потом ее температура сравнялась с температурой окружающей среды. Это просто минерализованная вода. Я не хочу умалить достоинств этой воды, благодаря своему составу она, конечно, оказывает определенное действие на организм. Но, на мой взгляд, не следует вводить потребителя в заблуждение, используя в рекламных целях неподходящий в данном случае термин «термальная вода».

— Может ли закончиться запас воды под землей?

— В отличие от нефти и газа вода считается возобновляемым ресурсом, но только если выкачиваемые объемы замещаются равным количеством поступающих осадков. Наша тюменская минеральная вода находится очень глубоко в так называемой зоне затрудненного водообмена. Поступление новых порций воды происходит по бортам нашей условной чаши за счет различных водопотоков, в том числе атмосферных осадков, выпадающих в горах, а разгрузка — в Северный Ледовитый океан и очень немного — через водозаборные скважины. Разумеется, добыча воды ведет к некоторому уменьшению ее эксплуатационных запасов. Это выражается в снижении того столба воды над устьем скважины, о котором мы с вами говорили выше, то есть в снижении избыточного давления. В 2002 году наш институт занимался региональной оценкой запасов тюменских минеральных вод. Мы подсчитали, что при том уровне водоотбора, который тогда существовал (а эта цифра составляла около 5 тысяч кубометров в сутки в Тюмени и окрестностях), в течение следующих 25 лет не произойдет значительного снижения давления, все скважины останутся в режиме фонтанной эксплуатации, то есть самоизлива.

— Почему именно 25 лет?

— Потому что по действующему законодательству это предельный срок подсчета запасов подземных вод. По истечении этого периода либо до его истечения, если изменились какие-то условия водоотбора, запасы должны пересчитываться. А какие это могут быть условия? Например, у недропользователя изменилась потребность: сначала у него был маленький бассейн, было достаточно 50 кубометров воды в сутки, потом появились деньги, недропользователь построил бассейн побольше, да еще решил бутилировать воду. Надо пересчитывать запасы — определять, что будет с напором воды, если он увеличит водоотбор, например, до 150 кубометров в сутки, и как это повлияет на соседние скважины. Если расчетный уровень понизится ниже устья, ему придется прибегать к насосной эксплуатации — а это означает, что и остальные недропользователи тоже должны будут подключать насосы, ведь все добывают воду из одного и того же горизонта, это система сообщающихся сосудов. Самоизлив экономически гораздо выгоднее насосной эксплуатации: вода без дополнительной подкачки дойдет по трубам туда, куда надо. С 2002 года Тюменская область сделала огромный рывок вперед в плане использования подземных минеральных вод. Пробурены новые скважины, оборудованы территории вокруг уже имеющихся, но по разным причинам заброшенных. Суммарный водоотбор увеличился и будет расти дальше, так как есть планы организации новых точек водопользования и, следовательно, бурения новых скважин. В этих условиях на повестке стоит вопрос новой региональной оценки запасов.

— Куда уходит использованная вода из бассейнов, где купаются люди?

— К сожалению, это и есть еще одна, не менее актуальная тема, которая никогда не затрагивается, когда власти раскручивают Тюмень под брендом «Термальная столица России». Мало кто задумывается, куда уходит добытая и использованная вода. Не забудьте, что это отнюдь не пресная вода, которой мы пользуемся в быту. Ее минерализация, то есть количество растворенных в ней веществ, составляет порядка 5–15 граммов на литр. Обычная вода из крана — пресная, то есть до 1 грамма на литр. Пить просто так, готовить пищу, стирать белье можно только в пресной водой. Выше 1 грамма на литр — это вода минерализованная, для ежедневного употребления не годится. Она оказывает влияние на организм уже за счет своей высокой минерализации. Вопрос с утилизацией воды с термальных баз может быть решен, если объект подключен к городской канализации. А как быть удаленным санаториям и базам отдыха? Сброс такой соленой воды в водоемы запрещен!

Напомним, не так давно мы уже писали, что около одной из баз отдыха засыхает лес. Местные люди думают, что это происходит из-за минеральной воды, которую сбрасывают из бассейнов. Но департаменты считают, что никаких проблем с этим нет.

Ранее мы рассказывали, как и для чего тюменские власти пытаются привлечь в регион большой поток туристов. Как изменится наша с вами жизнь после превращения первого сибирского города в курорт — читайте в нашем эксклюзивном интервью с главой департамента инвестполитики.