This volume was stimulated by a Pardee Symposium titled “Evolution of the Early Atmosphere, Hydrosphere, and Biosphere: Constraints from Ore Deposits,” which we convened in 2002 at the national meeting of the Geological Society of America. The history of Earth’s early atmosphere, hydrosphere, and biosphere, from Hadean through Archean and into Proterozoic time, is one of the enduring puzzles in the geological sciences. When did the oceans appear, and did they remain liquid throughout Earth’s history? What was the composition of the early atmosphere, and how did it affect climate? How did the atmosphere and ocean compositions change through time, and why? When, where, and how did life emerge on Earth? When did cyanobacteria, sulfate reducers, methanogens, and eukarya appear, and how did they affect their geologic environments? How did changes in the atmosphere, hydrosphere, and biosphere affect the lithosphere, and vice versa?

The results of experimental and theoretical studies of isotopic composition of natural waters of the Earth’s hydrosphere are analyzed and summarized in this book. These studies represent a modern direction of science of the natural waters actively developed in hydrology, hydrogeology, oceanography, and climatology starting from the middle of last century. The book is a further development and improvement of the earlier published author’s works: Cosmogenic Isotopes of the Hydrosphere, Nauka, Moscow, 1984; Isotopy of the Hydrosphere, Nauka, Moscow, 1983; Environmental Isotopes in the Hydrosphere, Nedra, Moscow, 1975 and Environmental Isotopes in the Hydrosphere, Wiley, Chichester–New York, 1982.

Книга посвящена двум проблемам современной региональной гидрогеологии, связанным с использованием представлений и методов физической кинетики для анализа и интерпретации региональных эмпирических данных и обобщений. В главе 1 детально рассматриваются физическая сущность релаксационных процессов и особенности их проявления в подземных водах.

Подземная гидросфера включает воду земных недр в жидком, твердом, газообразном и других состояниях. Сколько ее там? Какова родословная внутриземной воды и как появились растворенные в ней вещества? Как она влияет на месторождения полезных ископаемых? На эти и многие другие вопросы читатель найдет ответы в предлагаемой книге. Особое внимание уделено роли воды в геологических процессах и ее значению как комплексного полезного ископаемого.
Для всех, кто интересуется жизнью воды земных недр.

В глубоких водоносных горизонтах ряда артезианских бассейнов нередко наблюдаются чрезвычайно большие напоры вод, значительно превышающие гипсометрические отметки областей питания и создания напоров соответствующих горизонтов. Подобные гидродинамические аномалии оказывают существенное влияние на условия движения и формирования подземных вод. В районах таких аномалий часто встречаются крупные залежи нефти и газа.

В книге рассматриваются условия развития гидродинамических аномалий. На обширном фактическом материале по Восточно-Предкавказскому артезианскому бассейну, с использованием данных глубокого бурения до 4-5 км., характеризуются зоны гидродинамических аномалий и особенности их формирования, связь с региональной гидрогеологической обстановкой. Анализируются взаимоотношения гидродинамических, геотермических и гидрохимических аномалий. Уделяется внимание значению гидродинамических аномалий в геологической теории и практике, их влиянию на условия глубокого бурения скважин, эксплуатацию подземных вод, нефти и газа.

Систематизированы разрозненные литературные данные и многолетние экспериментальные исследования автора, описывается поведение брома и йода в атмосфере, биосфере, гидросфере и литосфере. Впервые накопление и рассеивание брома и йода в природных условиях рассматривается не только с геохимических, но и физико-химических позиций.

В монографии рассмотрены основные теоретические положения ионообменной концепции в гидрогеохимии На базе натурных и экспериментальных ли-толого-гидрогеохимических исследований выдвинут ряд принципиальных положений, касающихся кинетики обменно-адсорбционных процессов и их роли в формировании отдельных геохимических типов подземных вод Показана направленность и геохимическая значимость катионного обмена между твердой и жидкой фазами в зонах гипергенеза и катагенеза седиментационных бассейнов Освещена специфика обменно-адсорбционных явлений в системе вода— порода в техногенно нарушенных условиях

В работе рассмотрены возможные изменения химического состава гидросферы от начальных до современных этапов ее существования. Доказывается, что эти изменения носили направленный необратимый характер. Рассмотрена эволюция литосферы, атмосферы и биосферы как факторов химической эволюции гидросферы. Особое внимание уделено круговороту солей в природе, а также галогеиезу, поскольку состав соленосных отложений и парагенетически связанных с ними рассолов дает надежную информацию о химических типах некогда существовавших морей. Доказывается, что в истории соленакоплеиия происходили не только изменения интенсивности солеобразования, но и направленные изменения вещественного состава соленосных отложений.
Монография предназначена для гидрохимиков, гидрологов, гидрогеологов, геологов, географов и работников смежных специальностей.

В работе приведены фактические данные о содержанки стабильных и радиоактивных изотопов космогенного и радиогенного происхождения, оценены закономерности их распределения в природных водах; рассмотрены физико-химические основы фракционирования изотопов и основные процессы, приводящие к разделению изотопов водорода и кислорода в природных водах, условия изучения движения воды в океане, взаимосвязи океана с поверхностными водами континентов, формирования и генезиса подземных вод на основе использования данных об изотопном составе.

Рассмотрено происхождение хлоридов в атмосферных осадках, речных, озерных, морских водах, а также в подземных водах, в частности в гидротермах. Освещаются вопросы химической эволюции гидросферы, происхождения и распространения гидрохимической хлоридной зоны.
Предназначена для гидрогеологов, гидрохимиков, геологов, географов.