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

Сульфатный тип подразделяется на два подтипа: суль­ фатнонатриевый и хлоридно(сульфатно)магниевый, кото­ рые могут переходить друг в друга при простом концентри­ ровании (или разбавлении) раствора. Для первого подтипа характерно наличие в солевом составе специфических ком­

с Са" и Mg" каждый из подтипов делится на две группы. В первой из них в виде специфических компонентов содержат­ ся гидрокарбонаты магния, во втором — сульфаты кальция.

Х л о р и д н ы й т и п характеризует водный раствор, в котором из анионов присутствует только хлор, а среди кати­ онов подвижными (при всех значениях минерализации) ста­ новятся все три — Na', Mg" и Са". В солевом составе специ­ фическим компонентом является хлорид кальция, обнару­ женный только в водах этого типа.

При сопоставлении можно легко заметить, что рассматри­ ваемая классификация имеет большое сходство с классифи­ кацией В. А. Сулина (1946). Карбонатный тип М. Г. Валяшко соответствует гидрокарбонатнонатриевому типу В. А. Су­ лина («щелочные» воды), сульфатнонатриевый и хлоридномагниевый подтипы сульфатного типа — соответственно одноименным типам В. А. Сулина, а хлоридный тип, по М. Г. Валяшко, определяет не что иное, как хлориднокальциевый тип В. А. Сулина.

Воды А и Б, состав которых дан в таблице 9, относятся, по М. Г. Валяшко, соответственно к сульфатному (подтип хлормагниевый) и карбонатному типам.

По своему принципу классификация М. Г. Валяшко явля­ ется как бы переходной от классификационной схемы В. А. Сулина к схеме О. А. Алекина.

Классификация О. А. Алекина (1946), так же как и клас­ сификация В. А. Сулина, Л. С. Балашова и других, сочетает принцип деления по преобладающим анионам и катионам с

вод. Каждый класс по преобладающему катиону подразделя­

т ы р е т и п а вод, определяемых, так же как у Р. Штумпера (1935), соотношением между ионами HCOj и Са" -f-Mg*':

I тип — rHCOg>rCa“ —-j-rMg";

II тип — rHC03>rC a'‘+^M g"<rH C 0 g+rS 0 ^;

77

III тип — ?'HCOg + rS O " < rC a " -f rMg” или /'C l^rN a'; IV тип — rHCOs' = 0 .

По этой классификации таким путем получается 27 видов природных вод (рис. 12), характерных для определенных

гидрогеологических обстановок. При этом воды I типа харак­ теризуют гидрогеологическую обстановку выщелачивания,.

Рис. 12. Графическое изображение классификации О. А. Алекина.

II типа — смешения вод различного генезиса, IV типа — кис­ лую обстановку (воды болотные, рудные, вулканические или: промышленного стока), а III тип — метаморфизованные во­ ды различного генезиса. Позже, учитывая генезис подземных вод, почти одновременно Е. В. Посохов (1965) и Ж. С. Сыдыков (1964, 1966) предложили выделить в рамке III типа два подтипа с соотношением ионов: Ша (?'Cl'<rNa'-}-rMg'') и Шб

(7'Cl^rNa* -j-rMg").

Для краткого обозначения выделенных 27 видов природ­ ных вод О. А. Алехиным предложены символы: класс обоз­ начается символом, выведенным из названия соответствую­ щего аниона (С, S, С1), группа — химическим символом, а тип вод — римской цифрой у индекса, обозначающей класс. Например, воды А и Б, приведеные в таблице 9, имеют со­ ответственно, по О. А. Алехину (с поправкой Е. В. Посохова и Ж. С. Сыдыкова), формулы Cl Ilia Na (хлоридный класс, груп­ па натрия, тип Ша) СШа (гидрокарбонатный класс, груп­ па натрия и тип I).

Позже О. А. Алекин (1970) дополнил индекс воды, обоз­ начая величину минерализации (у знака аниона внизу, с точ­ ностью до 0,1 г/кг) и общую жесткость (вверху, с точностью

до целых единиц миллиграмм-эквивалента). Например, ука­ занные выше воды А и Б имеют соответственно следующий полный индекс:

78

Cl Ilia N a (^)i f и c i N 30,6a (Б).

В тех случаях, когда второй по величине анион или кати­ он лишь немного (в пределах 10 %-экв) уступает преобладаю­

щему иону, в индекс вводится и этот второй ион. Например,, вода Амударьи осенью 1938 г. имела индекс SCI II Ca-j ь.

Для удобства и краткости устного произношения и напи­ сания сложного наименования вод нами (Сыдыков, 1966) предложено в этих случаях пропустить классификационные категории, внесенные О. А. Алекиным, «класс» и «группа» и называть их по убыванию преобладающих компонентов (самостоятельно, начиная с анионов). Например, вышепри­ веденная формула амударьииской воды может быть расшиф­ рована так: хлоридно-сульфатная натриевая II типа с мине­ рализацией 0,5 г/кг и общей жесткостью 5 мг-экв.

Классификация О. А. Алекина, как видно, во многом сходна с классификацией В. А. Сулина. Воды первого типа, по О. А. Алекину, отвечают водам гидрокарбонатнонатрие­ вого типа («щелочные» или содовые воды), по В. А. Сулину, воды второго типа, по О. А. Алекину, — водам сульфатно­ натриевого типа, по В. А. Сулину, воды третьего типа (с под­ типами Ша и Шб) О. А. Алекина — водам хлоридномагниевого и хлориднокальциевого типов В. А. Сулина и только во­ ды четвертого типа О. А. Алекина («кислые») не имеют ана­ логичного типа у В. А. Сулина, но характеризуются классом вод S3 в его классификации. Только в отличие от классифи­

кации В. А. Сулина, где делению вод по характерным соот­ ношениям (типам) отводится первостепенное место, в клас­ сификации О. А. Алекина подобное значение имеет деление вод по преобладающему аниону (класс), а затем и по преоб­ ладающему катиону (группа).

В первоначальном виде классификация О. А. Алекина имела два основных недостатка: а) в одном гидрохимиче­ ском типе оказались объединенными две генетически разные воды: хлоридномагниевого (воды выщелачивания морских отложений) и хлориднокальциевого (седиментационные и глубинные воды) типов (этот недостаток устранен позже вы­ делением в пределах III типа двух самостоятельных подти­ пов); б) она не имела своей графической формы изображе­ ния. И этот недостаток был устранен позже в результате представления Е. В. Посоховым (1957, 1961) и В. П. Доро­ шенко (1964) двух вариантов графической интерпретации классификации. В связи с указанным рассматриваемая клас­ сификация в настоящее время является наиболее рациональ­ ной.

79

Классификация С. Д. Четверикова (1957) в основном уточняет гидрохимические типы по методике, аналогичной методу Штумпера — Алекина. В зависимости от наличия в составе вод (по процент-эквивалентному содержанию) специ­ фических солей среди «минеральных молекул»— галита (NaCl), соды (NaHC03), гидрофилита (СаС12), кальцита (СаС03)> бишофита (MgCl2) и магнезита (MgC03)— автор выделяет три гидрохимических типа:

I тип («содовый») — 7-НС03 >rC a" +rMg" ;

II тип («гипсовый») — rH CO g+rSO ^rCa" > гН С 0 3; III тип («гйдрофилитовый») — 7'Са" >7'HC03+?'S0^.

Нетрудно заметить, что эти типы вод полностью сходны с генетическими типами О. А. Алекина в первоначальном виде его классификации и страдают теми же недостатками, что и последняя: в одном типе (III) объединены две разные по усло­ виям образования воды — хлоридномагниевые и хлориднокальциевые. Кроме того, здесь отсутствует гидрохимический тип, указывающий на наличие кислых вод.

Классификации по преобладающим и бальнеологически ценным компонентам и содержанию газов в составе вод

Помимо ионного состава и соотношений ионов большое генетическое значение имеет и состав растворенных или спонтанно выделяющихся из воды газов. Они позволяют вы­ яснить гидрогеологические обстановки, характеризующиеся определенным газовым составом своей подземной атмосфе­ ры и потому могут служить одним из важных признаков при гидрохимической классификации. К тому же состав газов помогает оценить фармаколого-бальнеологическое качество подземных минеральных вод. Такую же роль играет установ­ ление в подземных водах ряда физиологически активных микроэлементов.

Как уже отмечено, газовые компоненты были использо­ ваны в классификациях В. С. Садыкова (1916) и В. И. Вер­ надского (1929, 1933— 1936). В схеме первого учтено содер­ жание некоторых микроэлементов (например, железа) и «спе­ цифических», фармакологически активных веществ. К этой же группе классификаций относятся и схемы В. А. Алек­ сандрова (1932,1956), В. В. Иванова и Г. А. Невраева (1964), к разработке которых привлечены данные ряда бальнеологи­ чески ценных элементов и соединений, а также классифика­ ции А. М. Овчинникова (1947, 1954).

Классификация В. А. Александрова, построенная на ос­ нове принципов, принятых IV гидрогеологическим курорт­

80

ным совещанием, была опубликована в 1932 г. Позднее (1956 г.) она была значительно уточнена, частично изменена и опубликована в руководстве «Основы курортологии». В та­ ком виде она получила широкое распространение. Ею поль­ зуются для систематизации не только минеральных, но и подземных вод вообще.

По видоизмененной и дополненной классификации В. А. Александрова (1956) все воды по составу преобладаю­ щих анионов (более 25 %-экв при содержании остальных анионов каждый в отдельности менее 25%-экв) подразделя­ ются на пять классов: I — гидрокарбонатные, II — хлоридные, III — сульфатные, IV — нитратные и V — воды сложно­ го состава, комбинированные из предыдущих классов (когда содержание 2—3 анионов более 25%-экв): гидрокар- бонатно-хлоридные, гидрокарбонатно-сульфатные, хлоридносульфатные и т. д. В каждом из этих классов также по пре­ обладанию (более 25%-экв) выделяются воды: а) натриевые, б) кальциевые, в) магниевые и г) со сложным составом ка­ тионов. При наименовании полного состава вод название по катионам прибавляется к названию класса.

Одновременно с делением вод по ионному составу, все во­ ды по особым их свойствам представлены тремя группами.

1 мг/л; в) йодо-бромистые (брома более 25 и йода более 10 мг/л); г) кремнистые (кремнекислоты более 50 мг/л); д) с другими активными ионами (фтор, бор, литий, кобальт и др.).

Б. Г а з о в ы е воды: а) углекислые (свободной углекис­ лоты более 0,75 г/л); б) сероводородные (H2S более 10 мг/л); в) радоновые (Rn более 10 ед. Махе); г) другие (азотные, ме­ тановые и пр.).

B. Т е р м а л ь н ы е воды: а) теплые (температура 20— 37°) и б) горячие (свыше 37°).

Воды Александровско-Ермоловского источника в Пяти­ горске, состав которых приведен выше, по классификации В. А. Александрова будут горячие углекисло-сероводород­ ные хлоридно-гидрокарбонатные натриево-кальциевые.

Основные недостатки классификации следующие: а) в одном V классе объединены воды различного состава, генези­ са и лечебных свойств, в то же время в одном особом IV клас­ се самостоятельно выделяются редко встречающиеся в приро­ де нитратные воды; б) не учитывается минерализация вод, вследствие чего в один класс попадают воды, физиологиче­ ское действие которых резко различное; в) отдельные клас­

сификационные признаки (ионный и газовый состав, темпе­ ратура, наличие активных ионов) рассматриваются изолиро­ ванно, в результате чего теряется единство всех свойств воды,, воздействующих на организм. Поэтому у некоторых исследо­ вателей, пользующихся этой классификацией, можно встре­ тить указания об отнесении тех или иных вод к определен­ ному классу или группе на основании одного или двух приз­ наков без учета других.

Классификация подземных минеральных вод В. В. Ива­ нова и Г. А. Невраева (1964). В ней дается наиболее полная и комплексная оценка минеральных вод в зависимости от их состава, свойств и лечебных качеств путем выделения семи

ных (В г>25 мг/л), йодных (J > 1 ,5 мг/л) и с высоким содер­ жанием органических веществ; Е — радоновых (R n> 14 ед. Махе) и Ж — кремнистых термальных (H2Si03>50 мг/л и

Т>35°).

Вклассификационной схеме в результате пересечения вертикальных граф, характеризующих бальнеологические группы и газовый (азотный, углекислый, метановый) состав вод, с горизонтальными графами, показывающими их ион­ ный состав (ионы с содержанием более 20 % -же) и минерали­ зацию (до 2,2—5,5—15, 15—35, 35—150 и более 150 г/л),

определяются типы минеральных вод. Кроме указанных

трех групп воды подразделяются на сульфидные, мышьяко­ вистые и железистые по содержанию в них H2S, As и Fe.

В о д ы с у л ь ф и д н ы е : а) слабые (общий Н2 S —10—50 мг/л), б) средней концентрации (50— 100 мг/л), в) крепкие (100—250 мг/л) и г) очень крепкие (более 250 мг/л).

Во д ы м ы ш ь я к о в и с т ы е : а) слабые (As —0,7 — 5 мг/л), б) крепкие (5—10 мг/л) и в) очень крепкие (более 10

мг/л).

Во д ы ж е л е з и с т ы е : а) слабые (Fe — 20 — 40 мг/л),. б) крепкие (40—100 мг/л) и в) очень крепкие (более 100 мг/л).

Для более полной характеристики различных типов мине­ ральных вод в классификационной схеме дополнительными знаками (цветной окраской и обводкой) выделяются воды:

1. По температуре: а) холодные (менее 20°), б) холодные, теплые и горячие (в зависимости от глубины вскрытия), в) горячие (более 35°);

82