О формировании состава подземных вод по данным изучения водных вытяжек

В формировании химического состава, как поверхностных, так и подземных вод (ПВ) играют роль многочисленные процессы, которые контролируются разнообразными факторами. Выделяют две основные группы таких факторов: природные и техногенные. Наиболее значимую роль в группе природных факторов имеют литолого-фациальные особенности гидрогеологических разрезов. Подземные воды первого от поверхности водоносного горизонта, в дальнейшем именуемые грунтовыми водами, подвергаются сорбционным и капиллярным силам.

Для количественной оценки влияния литологии на состав содержащихся в них вод нами были изучены гидрогеологические условия верхней части разреза Предволжского региона Республики Татарстан (РТ), общая площадь которого составляет ~ 10000 км². Верхняя часть разреза Предволжского региона представлена комплексами полифациальных пермских, юрско-меловых и плиоцен-четвертичных отложений. В этой неоднородной слоистой толще выделяется ряд водоносных и слабоводоносных комплексов, связанных межпластовым взаимодействием по схеме Мятиева.

Пермским отложениям соответствуют карбонатно-терригенные образования уржумского яруса, характеризующиеся незакономерным чередованием в разрезе слабо выдержанных по латерали прослоев с резко варьирующей водопроницаемостью. Мезозойские отложения представлены морскими, преимущественно глинистыми образованиями в стратиграфическом интервале от батского яруса средней юры до кампанского яруса верхнего мела. Проницаемые породы в виде песчаников и мергелей отмечаются в виде маломощных часто невыдержанных по простиранию прослоев. Толщина их редко превышает 1м, и в большинстве случаев эти прослои разъединены толщами глин мощностью до 10 – 20 м и более.

Химические составы подземных вод уржумских и верхней части казанских отложений, а также поверхностных вод небольших водотоков на основной части территории, вне пределов населенных пунктов, практически идентичны. [3, с. 494]. Это гидрокарбонатные, реже сульфатно-гидрокарбонатные, кальциевые или магниево-кальциевые воды питьевого качества с минерализацией, преимущественно, 0,25-0,5 г/дм³ и преобладающей общей жесткостью – до 5-6 ммоль/дм³. Химический состав подземных вод юрских и меловых отложений отличается более высокими концентрациями веществ. Состав воды в основном гидрокарбонатный, реже сульфатно-гидрокарбонатный, магниево-кальциевый с минерализацией, преимущественно 0,6-0,8 г/дм³ и преобладающей общей жесткостью – 7-8 ммоль/дм³.

Гидрогеохимические особенности зоны активного водообмена определяются, прежде всего, литолого-фациальными характеристиками водовмещающих пород. Отложения юры и мела, выполняющие Ульяновско-Саратовский прогиб, в основном пользуются распространением на территории Ульяновской области и Республики Чувашии. В Татарстан заходит лишь северо-восточная бортовая часть прогиба. Для структурно-геологических подзон Ульяновско-Самарского и Чебоксарского Поволжья Ульяновско-Саратовского прогиба приняты различные унифицированные стратиграфические схемы юрских и нижнемеловых отложений.

Характерной особенностью данных образований является резкое преобладание в разрезе глин. Коллекторами подземных вод служат редкие невыдержанные маломощные (до 1-1,5 м, реже более) прослои песчаников и мергелей. Проницаемость последних обычно не превышает 3-4 м/сут, преобладающие дебиты родников – до 0,5 л/с, удельные дебиты скважин – в основном менее 0,3 л/с*м.

Были проанализированы водные вытяжки с основных разновидностей водовмещающих образований и пород зоны аэрации (при подготовке водных вытяжек использовалась вода варьирующего состава – дистиллированная; талая снеговая вода с минерализацией 0,06 г/л и родниковая вода с солесодержанием 0,4 г/л). (табл.1). Локализованные в них грунтовые воды вне пределов населенных пунктов и другого типа источников загрязнения обычно имеют гидрокарбонатный магниево-кальциевый состав с минерализацией 0,15-0,4 г/л и общей жесткостью до 5-7 ммоль/л.

Таблица 1

Характеристика водных вытяжек на основе талой снеговой воды

Литотипы	Индекс возраста	Минерализация (мг/л)	Жесткость (ммоль/л)
Почва	Q	237 (168)	2,1 (1,8)
Суглинок	Q	208-266 (139-197)	0,6-1 (0,3-0,7)
Глина	J3-K2	140-350 (71-281)	1,3-3,0 (1,0-2,7)
Мергель	J3-K2	152-323 (83-254)	1,3-3,2 (1,0-2,9)
Песчаник	P3sd	95-123 (26-54)	0,5-0,6 (0,2-0,3)
Алевролит	P2ur	186 (117)	1,4 (1,1)
Глина	P2ur-P3sd	132-281 (63-212)	1,2-2,4 (0,9-2,1)
Глин.-карб. мука	P2ur	132 (63)	0,9 (0,6)
Мергель	P2ur-P2kz2	148-228 (79-159)	1,1-1,2 (0,8-0,9)
Известняк	P2ur	141-285 (72-216)	1,4-2,8 (1,1-2,5)
Доломит	P2kz2	174-227 (105-158)	2,4-3,0 (2,1-2,7)

Примечание. В двух последних графах первые цифры отражают абсолютные значения, а цифры в скобках – приращения соответствующих параметров относительно характеристик первичной (снеговой) воды.

Вариации состава ПВ в первую очередь определяются особенностями строения разрезов и длительностью взаимодействия в системе «вода-порода».

Выводы. Природные факторы доминируют в формировании состава ПВ в Предволжском регионе. Выщелачивающая активность атмосферных осадков зависит от уровня их рН. Более высокая минерализующая роль мезозойских отложений определяется их морским генезисом и относительно слабой промытостью. Важной особенностью последних является обогащенность органическим веществом, что определяет потенциальную возможность выявления в поле развития мезозойских отложений минеральных лечебных вод типа «Волжанка».

Работа выполнена за счет средств субсидии, выделенной в рамках государственной поддержки Казанского (Приволжского) федерального университета в целях повышения его конкурентоспособности среди ведущих мировых научно-образовательных центров.