Файл: Федорова Т.К. Закономерности формирования химического состава линз пресных вод пустынь.pdf

ской структуре и формах рельефа. Именно в результате этих дви­ жений произошли очень значительное расчленение рельефа и су­ щественные различия в других физико-географических, а также гео­ логических и гидрогеологических факторах формирования грунто­ вых вод.

Г е о л о г и ч е с к о е с т р о е н и е осадочных толщ, их генезис н состав имеют важное значение при исследовании образования грун­ товых вод пустынь. В пределах отдельных районов генезис осадоч­ ных пород будет определять и происхождение приуроченных к ним грунтовых вод того или иного состава и минерализации. На других участках такая зависимость будет отсутствовать. При изучении линз пресных вод выяснение условий отложения тех или иных по­ род способствует и установлению генезиса линз.

Литолого-минералогический состав пород может влиять на со­ став вод, т. е. на состав вод могут влиять и водонасыщенные поро­ ды и породы зоны аэрации, через которые происходит влагообмеи грунтовых вод с атмосферой. Влияние состава пород зоны аэрации на состав грунтовых вод не изучено. На зависимость состава водонасыщенных песков от химического состава грунтовых вод указы­ вают многие исследователи (Горбов, 1950, Страхов, 1956; Посо­ хов, 1960, 1964, 1969 и др.). При этом ведущим фактором форми­ рования содовых вод считается наличие полимиктовых песков, бо­ гатых полевыми шпатами, роговой обманкой и другими алюмоси­ ликатами, содержащими большое количество натрия.

На состав и минерализацию грунтовых вод может влиять так­ же гранулометрический состав пород зоны аэрации и водоносного горизонта. Различный гранулометрический состав пород зоны аэра­

их пески («Линзы пресных вод пустыни», 1963). Изменения грану­ лометрического состава водонасыщенных пород вызывают измене­ ния в фильтрации и в скорости движения грунтовых вод.

Гидрогеологические факторы

При изучении химического состава грунтовых вод пустынь сущест­ венную помощь может оказать знание динамических и палеогидрогеологических условий.

Г и д р о д и н а м и ч е с к и й ф а к т о р обычно рассматривается как характеристика интенсивности водообмена. С. И. Смирновым (1963) показано, что величина концентрации вещества в условиях стационарного растворения в фиксированной обстановке находит­ ся в обратной зависимости от скорости фильтрации и варьирует только под влиянием ее изменения. Гидродинамический фактор (т. е. скорость движения воды и время ее взаимодействия с поро-

1S

дой) играет основную роль в создании асимметричных распреде­ лений частот концентраций вещества в природных водах.

Е. В. Посохов (1964, 1969) указывает, что причину высокой ми­ нерализации грунтовых вод с интенсивным водообменом следует искать не в составе пород водоносного горизонта, а в условиях его питания. Сам по себе слабый водообмен при отсутствии испаре­ ния или растворимых солей в породах водоносного горизонта нс может быть причиной засоления грунтовых вод. При больших ско­ ростях фильтрации вод процессы растворения не успевают за­ вершиться и формирующиеся при этом весьма пресные воды почти не отражают литологических особенностей водоносных пород.

Линзы пресных вод и соленые воды песчаных пустынь находят­ ся' в едином грунтовом горизонте и движутся с одинаковой ско­ ростью. Наличие пресных и соленых грунтовых вод могло явиться следствием различий в ранее существовавших гидродинамических условиях. Приток маломинерализоваиных поверхностных и подрус­ ловых, вод в аридную область мог привести на отдельных участках к образованию пресных грунтовых вод. При этом соленые грунто­ вые воды пустынь, вероятно, были вытеснены потоками пресных вод, вторгшимися из высокогорных районов или сформировавших­ ся на местных возвышенностях.

П а л е о г и д р о г е о л о г и ч е с к и й ф а к т о р . Восстановление гидрогеологических условий песчаных пустынь и прилежащих гор­ ных районов в течение неоген-четвертичного времени может ока­ зать существенную помощь в выяснении условий формирования грунтовых вод различного состава.

Основой для реконструкций гидрогеологических обстановок ми­ нувших эпох являются палеогеография, палеотектоника, палеокли­ мат территорий песчаных пустынь и смежных гумидных зон. Выяв­ ление Н. Г. Шевченко палеогидрогеологических условий на терри­ тории Приузбойских Каракумов («Линзы пресных вод пустыни», 1963) и Северных Каракумов (Животовская, Калдаров, 1965) по­ казало важность таких исследований при установлении генезиса подпесчаных линз пресных вод пустынь.

сматривая общие закономерности формирования химического со­ става природных вод, М. Г. Валяшко (1954) отмечает, что в прес­ ных водах с минерализацией до 1 г/л преобладание ионов СОз2- (НСОз- ) обусловлено растворимостью кальциевых и магниевых карбонатов и бикарбонатов. Поведение ионов кальция во многом аналогично поведению ионов С032~ (НС03_). Таким образом, ионы карбонатов и ионы кальция — антагонисты: присутствие в растворе одних ограничивает накопление других. Большое распро­ странение ионов кальция, как указывает М. іГГ~Вж^шр^.ццрцез-"

«ГАЛЬКОГО ЗАЛА

статистического распределения частот концентраций. Математикостатистической моделью химических равновесий является нормаль­ ное распределение вероятностей. Аналогичной моделью диффузи­ онно-динамических равновесий является логарифмическн-пормаль- ное распределение вероятностей. Асимметрия распределений, соответствующих диффузионно-динамическим равновесиям, порож­ дается главным образом гидродинамическим фактором.

Д и ф ф у з и я . В последние годы значительная роль диффузион­ ных процессов в формировании состава подземных вод признает­ ся рядом исследователей (Огильви, 1959; Приклонский и др., 1960: Смирнов, 1963, 1965, 1966, 1971 и др.) - Состав природных вод рас­ сматривается как материальное выражение динамического равно­ весия между молекулярно-диффузионным и конвективно-диффузи­ онным потоками растворяющегося вещества. В пределе это равновесие переходит в химическое, вследствие чего в системе ми­

неральное вещество природная вода можно выделить два вида физико-химического равновесия: диффузионно-динамическое и химическое. Это разделение имеет химическое и термодинамиче­ ское обоснование (Смирнов, 1963, 1971). В результате изучения диффузионных процессов массопереиоса С. И. Смирнов (1965, 1966) оценил направление изменения состава природных вод и установил, что соленость грунтовых вод четвертичных отложений Каракумов генетически связана с юрскими галлоидными солями и обусловлена диффузионным выщелачиванием и рассеянием этих солей, которое привело к засолению нижней части вод Ясханской линзы и вод грунтового каракумского потока.

К а т и о н н ы й о б ме н между природной водой и горной поро­ дой, по-видимому, не играет существенной роли в изменении кати­ онного состава фильтрующейся воды, когда ее состав и состав по­ глощенных катионов породы близки. Процессы катионного обмена являются важным фактором изменения состава фильтрующейся воды при условии различного состава катионов в воде и в породе, например при фильтрации хлоридного кальциевого раствора че­ рез натриевые грунты (Лазарев, 1958).

С м е ш е н и е п р и р о д н ы х в од может существенно влиять на изменение состава природных вод. Опытными лабораторными рабо­ тами показано (Балашов, 1961), что при внедрении пресных гидрокарбонатных кальциевых вод в горизонты хлоридно-кальциево-нат- риевых соленых вод, широко распространенных в осадочных тол­ щах, совершенно не обязательно образование «переходной» зоны сульфатных вод. При смешении сульфатных и хлоридных вод мо­ гут формироваться воды различного состава в зависимости от со­ става исходных вод и пропорций их смешения.

Искусственные факторы

В результате хозяйственной деятельности и вмешательства чело­ века в природу естественные условия нарушаются, что может со­

21