Файл: Сыдыков, Ж. С. Гидрохимические классификации и графики.pdf

элементами вторую соленость (S2). Условия принадлежности

вод к этому классу и их характеристики следующие:

стоянной жесткостью и содержат преимущественно хлориды

исульфаты щелочей. В этом случае щелочи и щелочные земли, полностью насыщаясь сильными кислотами, в избыт­ ке не остаются и поэтому в водах отсутствует первая (Ai) и вторая (А2) щелочность. Принадлежность вод к этому классу

иих характеристики следующие:

сульфаты железа, алюминия и тяжелых металлов. В этом случае образуется избыток сильных кислот, который опреде­ ляет наличие в воде свободных сильных кислот и, следова­ тельно, кислотность воды. Условия принадлежности вод к этому классу и их характеристики следующие:

(гСГ + гSO" + rNO') > [(rNa’ + rK-) + (rCa" + rMg")];

S], = rNa" + rK"; S2=rCa"+rM g"; S3= (rC r+ rS 0 "+rN0 3)—

— (rNa* + rK') — (rCa" + rMg").

Основными классами вод, по Ч. Пальмеру, являются первый (щелочные воды), третий (жесткие) и пятый (кислые). Второй и четвертый классы занимают промежуточное по­ ложение, редко встречаются в природе и обычно быстро переходят в соседние классы. В этой классификации к основ­ ным свойствам отнесены щелочность (первая), первая, вто­ рая и третья соленость. Причем щелочность (первая), жест­ кость (вторая соленость) и кислотность (третья соленость) характерны только для определенных типов подземных вод и поэтому являются их основными показателями. Первая

57

соленость, вторая и третья щелочности обычно присущи большинству вод и поэтому их коррелятивное значение в распознавании состава вод не велико. Третья щелочность, характеризуя в составе вод наличие тяжелых металлов, может присутствовать во всех пяти классах. Таким образом, каждый из описанных классов характеризует не более четы­ рех свойств воды (табл. 14).

Таблица 14

Свойства воды в каждом классе, по Ч. Пальмеру К л а с с

Приведенные в таблице 9 воды А и Б соответственно относятся к III и I классам, по Ч. Пальмеру, и имеют следу­ ющие гидрохимические показатели:

Классификация Ч. Пальмера позволяет объединить мно­ гочисленные и разнообразные по химическому составу под­ земные воды в небольшое число групп. Вместе с тем она в значительной степени схематична. Основные ее недостатки: а) не учитывается общая минерализация воды; б) объединя­ ются в одну группу компоненты, характеризующие различ­ ную геохимическую обстановку формирования подземных вод (например, хлориды и сульфаты, кальций и магний); в) крайне недостаточно расчленение вод по химическому сос­ таву, ибо из пяти выделенных классов реальны только три. К тому же СОз и НСОз не учтены в четвертом классе, между

тем они, безусловно, присутствуют в морских водах, относи­ мых к этому классу. Кроме того, принадлежность вод к тому или иному классу определяется в основном соотношением натрия к другим ионам. В то же время содержание самого натрия в анализах обычно устанавливается по разности, и все погрешности определений всех других компонентов от­ ражаются на нем. Поэтому классификация Ч. Пальмера в гидрогеологии в настоящее время не применяется, но в от­ дельных классификациях используются его характеристики.

58

Классификация Р. Штумпера (1935). Указанные недо­ статки классификации Ч. Пальмера были замечены Р. Штумпером, который и предложил классифицировать во­ ды не по соотношению ионов Na' и SO" -f СГ, а по соотноше­

нию ионов C a"+ M g” H НС03. В результате автор выделил семь классов природных вод:

I класс — гНС03 > rCa” +rM g”;

II класс — rHCOg =rO a”+rMg";

III класс — rHC03<rCa”+rM'g” < 7^ C 0 3+ r S 0 ";

IV класс — гНС03 + rSO^ = rMg" -j- rCa";

V класс — rHC03 + rSO^ < rCa" -j- rMg";

VI класс — гНСОд -j- rSO" + rCl' = rNa‘ 4- rMg” + rCa”;

VII класс — rSO" + гСГ > rNa’ + rCa” + rMg”.

Вприроде реально существуют не все семь классов; три класса (II, IV и VI) встречаются крайне редко или почти не встречаются.

Вклассификации Е. Бартоу (1927) в отличие от классифи­

кации Р. Штумпера оценивается самостоятельная роль иона SO I в составе первой солености путем разделения III класса

Ч. Пальмера на два самостоятельных (II и III). Е. Бартоу, исходя из процент-эквивалентной формы анализа, также раз­ деляет воды на три класса.

К первому классу он относит те воды, в которых сум­ ма эквивалентов щелочных радикалов больше суммы экви­ валентов нитратного, хлоридного и сульфатного радикалов. Это в точности соответствует первому классу Ч. Пальмера.

Ко второму классу автор относит воды, в химическом составе которых сумма эквивалентов щелочей больше суммы эквивалентов нитратного и хлоридного радикалов, но меньше суммы эквивалентов сильных кислот. Этот класс представля­ ет собой часть третьего класса Ч. Пальмера, здесь сульфаты входят в состав первой солености.

К третьему классу относятся воды, в которых сумма эквивалентов щелочей меньше суммы эквивалентов нитрат­ ного и хлоридного радикалов, поэтому в составе первой со­ лености отсутствуют сульфаты. Но этот класс также отно­ сится к III классу Ч. Пальмера.

59

В классификации Е. Бартоу отсутствует один из важных классов — кислые воды.

Классификация В. А. Сулина (1935) представляет собой дальнейшее развитие классификаций Ч. Пальмера. При разработке учтена преобладающая значимость главнейших компонентов (основных «пальмеровских характеристик») в составе подземных вод: сульфатов и хлоридов щелочей, суль­ фатов и хлоридов щелочных земель, карбонатов и гидрокар­ бонатов щелочных земель, карбонатов и гидрокарбонатов щелочей.

Все воды подразделяются на группы по основным их свойствам (щелочные, жесткие и кислые), на классы в зави­ симости от того, какая характеристика вод имеет максималь­ ную величину, а также на подклассы исходя из того, какая характеристика вод занимает по величине второе место (по процент-эквивалентной форме анализов).

Щелочные воды

Первый класс — в составе воды доминирует Аг, т. е. гид­ рокарбонаты щелочных земель. Подклассы A2S 1A 1 и A2A 1S 1.

Второй класс — в составе воды преобладает Si, т. е. хло­ риды и сульфаты щелочей. Подклассы S 1A 1A2 и S 1A2A 1.

Третий класс — в составе воды доминирует А ь т. е. гид­ рокарбонаты и карбонаты щелочей. Подклассы A!A2S i и

A 1S 1A2.

Четвертый класс — в составе воды присутствуют А2 и Ai,

т. е. гидрокарбонаты и карбонаты щелочных земель (Аг) и щелочей (Ai) (в природе встречается редко). Подклассы Ai Аг и A2A i.

Пятый класс (редко встречается в природе) — в составе воды присутствуют Si и А], т. е. сульфаты и хлориды (Si), карбонаты и гидрокарбонаты (Ai) щелочей. Подклассы S 1A 1и

AjSi.

Жесткие воды

Шестой клас — в составе воды преобладает Аг. Подклас­ сы A2S 1S2 и A 2S2S 1.

Седьмой класс — преобладает S2 (хлориды и сульфаты щелочных земель). Подклассы S2S 1A 1 и S2A 2S 1.

Восьмой класс — основное место в составе вод занимает

Si. Подклассы S 1S2A 2 и S 1A2S2.

Девятый класс (редко встречается в природе) — в составе вод содержатся только Аг и S2, т. е. они освобождены при

дренаже от хлоридов и сульфатов щелочей (Si). Подклассы

A2S2 и S2A2.

60

Десятый класс (редко встречается в природе) — в составе воды присутствуют Si и А2. Временное появление вод этого класса обусловленно смешением щелочных и жестких вод или выщелачиванием из пород щелочными водами сульфа­ тов кальция. Подклассы S iA2 и A2S|.

Одиннадцатый класс — в составе воды (обычно соляных озер) присутствуют Si и S2. Подклассы SiS2 и S2S[.

Кислые воды

Двенадцатый класс — в составе воды присутствует S 3,

т. е. сульфаты и хлориды железа, алюминия и других тяже­ лых металлов, а также свободные сильные кислоты. Под­ классы SiS2S3; S2S 1S3; S3SiS2; SiSaS2; S2S3S 1; S3S2S 1.

Как уже показано, принадлежность вод к тому или ино­ му классу и подклассу определяется их формулой, включаю­ щей перечни «пальмеровских характеристик», расположен­ ных в порядке убывания их величины. Эти формулы в изве­ стной мере определяют и условия образования вод.

Пробы вод А к Б, приведенные в таблице 9, имеют, по В. А. Сулину, формулы S iS2A 2 (вода А) и A2S iA i (вода Б) и

относятся соответственно к первым подклассам восьмого (жесткие воды) и первого (щелочные воды) классов.

Позже эта классификация была несколько упрощена (Сулин, 1946, 1948) выделением восьми классов природных вод, также исходя из величин «характеристик Пальмера» и с учетом наличия или отсутствия в воде гидрокарбонатов натрия (первой щелочности).

В водах сульфатнонатриевого, хлоридномагниевого и хлориднокальциевого типов (см. ниже) отсутствуют гидро­ карбонаты натрия. В этом случае в каждом из названных типов выделяются классы:

2. Класс S2— преобладает S2— вторая щелочность (суль­

фаты и хлориды щелочных земель).

3. Класс Si — основное место занимает первая соленость

В водах гидрокарбонатнонатриевого типа (см. ниже) со­ держатся гидрокарбонаты натрия. Здесь выделяются следу­ ющие классы:

61