32. Типы подземных вод. Химический состав поверхностных и подземных вод.

Исходя из условий залегания и по гидравлическим признакам подземные воды в верхней части земной коры разделяются на два типа: 1) безнапорные, к которым относятся почвенные воды, вер-ховодка, межпластовые воды и грунтовые воды; 2) напорные или артезианские.

Почвенные воды распространены в почвенном слое. Они возник¬ли в результате инфильтрации атмосферных осадков, талых вод и конденсации атмосферной влаги. Качество почвенных вод и их со стояние определяются тремя основными факторами: увлажненностью почвы, толщиной зоны аэрации и текстурно-структурными особенностями и составом почвенного горизонта. На территориях, где толщина зоны аэрации большая, а грунтовые воды располагаются глубоко, в почвенном горизонте возникают капиллярные воды, которые заполняют пространства между зернами. Толщина таких ка пиллярных вод составляет первые десятки сантиметров, и они в свою очередь зависят от мощности самого почвенного горизонта. При не глубоком залегании грунтовых вод возможна подпитка почвенного горизонта за счет таких вод. В этом случае почвенные воды поднимаются вверх по капиллярам.

Верховодка возникает в пределах зоны аэрации на сравнительно небольшой глубине от поверхности земли в результате инфильтрации атмосферных осадков. Вода временно накапливается в виде отделанных линз на толще водонепроницаемых пород, залегающих среди водопроницаемых. Водой оказываются насыщенными линзы суглин¬ков или глин, которые линзообразно распространены среди песча¬ных толщ. Подземные воды верховодки образуются на сравнительно небольших глубинах, а мощность водонасыщенных слоев колеблется от 0,5 м до 3 м. Это зависит от размера водоупорных линз и выпадающего количества атмосферных осадков. Наибольшее насыщение ха¬рактерно для верховодки в весенний период, во время интенсивного снеготаяния и осенью, когда происходит обильное выпадение атмос¬ферных осадков. В засушливые годы и в летний сезон толщина верхо-водки и насыщенность ее водой уменьшаются. Временами верховод¬ ка полностью истощается. В южных степных и полупустынных районах, где постоянные водоносные горизонты располагаются на значи¬тельных глубинах, воды верховодки в сельских местностях использу¬ется для питьевого водоснабжения и полива садов и огородов. Одна¬ ко с экологической точки зрения это в корне ошибочно, так как в во¬ дах верховодки оказываются в растворенном состоянии химикаты, ис-пользуемые для удобрения почв, и ядовитые пестициды.

Межпластовые безнапорные воды обычно располагаются в водо¬проницаемых породах, которые сверху и снизу ограничены водонепроницаемыми слоями. Наиболее часто они приурочены к при¬ поднятым пластам междуречных массивов в условиях расчлененно¬го горельефа. Обычно они выходят в береговых склонах оврагов, рек и других водоемов в виде нисходящих источников.

В процессе движения подземные воды выщелачивают и частично растворяют химические соединения, находящиеся в горных породах. По количеству растворенных в подземных водах химических соединений они весьма разнообразны — от существенно пресных до рассолов (рапы). Суммарное содержание растворенных солей в подземных водах принято называть общей минерализацией.

Принадлежность к пресным водам регламентируется соответствующим ГОСТом. Солоноватые воды могут использоваться для технического водоснабжения, орошения, а соленые воды и рассолы — в лечебных и бальнеологических целях.

Гидрохимический тип подземных вод определяется по содержанию преобладающих анионов и катионов и их сочетанию. Из анионов наиболее распространенными являются Н С 03", S042-,СГ, а из катионов — Са2+, Mg2+, Na+. Сочетания вышеперечисленных анионов и катионов определяют основные свойства подземных вод — щелочность, соленость и жесткость (табл. 12.3).

В природе установлена закономерная широтная зональность подземных вод, обусловленная климатическими условиями. Для областей избыточного увлажнения характерна изменяющаяся минерализация (в зависимости от местных условий) от ультрапресных до слабоминерализованных. В сухих степях, полупустынях и пустынях, Т.е. в областях сухого (аридного) климата, распространены воды с повышенной минерализацией.

Вертикальная зональность наблюдается в артезианских бассейнах, которая связана с различными условиями водообмена. В зоне активного водообмена, где воды движутся от областей питания к областям разгрузки и выходят в виде источников, происходит быстрое обновление подземных вод за счет большого количества поступающих атмосферных осадков. Такие воды характеризуются невысокой минерализацией и обладают гидрокарбонатно-кальциевыми режим гидрокарбонатно-сульфатным составами. В зоне слабого или замедленного водообмена, которая располагается глубже, обновление воды растягивается на тысячи и сотни тысяч лег. Постепенно степень их минерализации увеличивается, и состав становится гидрокарбонатно-сульфатным, сульфатным ихлоридно-сульфатным. На самых больших глубинах артезианских бассейнов покоятся воды весьма слабого водообмена. Здесь обмен вод осуществляется миллионы лет. Ввиду этого в этих областях имеются воды повышенной солености и рассолы, сохранившиеся с далеких геологических эпох.

Во всех крупных артезианских бассейнах наблюдается определенная зональность, вызванная изменением только мощности зон. Так, в Московском артезианском бассейне пресные воды встречаются до глубин 200 — 300 м, а в Днепровско-Донецком— до 500 м. Ниже располагается зона солоноватых и слабосоленых вод. На глубине 400 — 600 м в Московском артезианском бассейне буровыми скважинами вскрыты девонские отложения, которые насыщены сульфатными и кальциево-натриевыми водами с минерализацией до 4,5 г/л. Эти воды используют в качестве лечебных.

По мере увеличения глубины минерализация возрастает и в хлоридно-натриевых рассолах наблюдается увеличение количества ионов кальция. В самых погруженных частях артезианских бассейнов встречаются хлоридно-кальциевые или хлоридно-кальциево-магниево-натриевые рассолы. Такие воды имеют большое значение для нефтяной гидрогеологии. В глубоких водоносных горизонтах кроме основных анионов и катионов нередко содержатся йод, бром, бор, стронций, литий и радиоактивные элементы. Некоторые воды, содержащие повышенные количества этих элементов, являются ценным сырьем и служат объектом промышленной добычи.