Формирование состава подземных вод.

1. Источники вещества в подземных водах

2. Факторы формирования химического состава подземных вод

3. Процессы формирования химического состава подземных вод

4. Генетические циклы и обстановки химического состава подземных вод

5. Этапы формирования химического состава подземных вод

Источники вещества в подземных водах

1. Мантия(летучие компоненты)

2. Литосфера

3. Биосфера

4. Наземная гидросфера

5. Атмосфера

Факторы формирования химического состава подземных вод

Причины вызывающие изменение минерализации и химического состава подземных вод. Посохов в 1969г. предложил классификацию подземных вод. Её дополнил Пинекер в 1986г. Группы: 1. Физико- географические факторы для грунтовых вод.

А) рельеф оказывает влияния на условия водообмена, чем расчленённее рельеф тем интенсивнее водообмен и более благоприятные условия для образования мало минеральных вод. Особенно чётко роль рельефа проявляется в горных районах. Здесь теснее связь химического состава подземных вод с породами через которые они проходят. На равнинах выявлена значительная изменчивость химического состава, минерализации- незначительная интенсивность водообмена.

Б) гидрография: густая гидрологическая сеть способствует интенсивному водообмену и формированию менее минерализованных вод

В) климат. Метеорологические осадки ведут к снижению минерализации в подземных водах. Минерализация изменяется от 10мг/л до 60мг/л.

Г) температура воздуха: при отрицательной температуре минерализация подземных вод возрастает. Испарение увеличивает минерализацию вод.

Д) выветривание. Химическое выветривание(вода, кислород) гидролиз, растворение, гидратация и окисление(растворимы: соли, сульфаты, карбонатные породы). Гидролиз- преобразование силикатов в другие породы. Гидратация- добавление гидроксильной группы. Окисление- пирит- FeSO₄. До 20- 30 метров. В зоне разломов до глубины 500 метров. Биологическое выветривание(агенты выветривания-растительность(гумусовые кислоты)). Результатом биологического выветривания является образование CO₂- повышается агрессивность подземных вод.

Е) цементация- окремнение пород, кальцитизация, перекристаллизация- она приводит к повышению минерализации.

2. геологические(геологические структуры, тектуры движения, вещественный состав пород, магматизм, газовый фактор)

А) геологические структуры(синклинали, антиклинали) от них зависит динамичность подземных вод; минерализация в антиклинали меньше.

Б) тектонические движения. Если территория испытывает длительное поднятие- минерализация уменьшается; если опускается, то минерализация увеличивается.

В) вещественный состав пород- основной фактор в формировании химического состава. Мономинеральная порода- известняк, гипс- химический состав вод находящихся в соответствующем химическом составе породы. В полиминеральных- химический состав воды отражает наиболее растворимые породы.

Г) магматизм- резкое изменение компонентов микроскопического состава(литий, рубидий, цезий)

Д) газовый фактор- наиболее химически активный в подземной воде- O₂, CO₂, сероводород, водород. Содержание кислорода от 1 до 20мг/л, с глубиной уменьшается. CO₂- от нескольких мг до 40г/л(горноскладчатые районы).

3. физико- химические факторы(химические свойства элементов, растворимость химических соединений, pH и EH условия).

А) химические свойства элементов- содержание химических элементов в воде зависит от валентности и от способности к перемещению. Чем больше валентность тем менее растворимые соединения образуются. Способность к перемещению зависит от физико-химических констант данного района и от условий среды.

Б) растворимость химических соединений. Различные сочетания главнейших компонентов состава подземных вод имеют неодинаковую растворимость и как следствие для разной по степени минерализации вод характерен определённый химический состав. В солёной воде- натриевая и хлоидная. В пресной воде CaCO₃, гидрокарбонатная.

В) pH и EH: pH- от 1 до 14(водородные ионы) в зависимости от pH химическое содержание элементов разное. Цинка до 50г/л при pH 1-4, а в щелочной среде до 100г/л.

EH(вольт) влияет на перемещение химических элементов. При EH > 0,8 вольт образуется железо трёхвалентное, при EH < 0,8 вольт – только 2 валентное, железо.

4. Физические факторы. Температура, давление, время, длина пути циркуляции.

А) от температуры зависят свойства воды как растворителя. Отсутствие гидрокарбонатно-кальциевой воды на глубине связано с тем что с повышением температуры выпадают из раствора.

Б) давление. С увеличением глубины давление растёт. С повышением давление растворяющая способность воды увеличивается. С увеличением давления на 100 кг/см³ растворимость гипса увеличивается на 6 %; флюорит на 4%.

В) время. Все процессы во времени. Время как фактор влияющий на изменения химического состава вод(расслоения геологических структур). Южные районы России развития углекислые в зависимости молодая или старая.

Г) длина пути циркуляции. От длины области стока зависит химический состав. Чем длиннее путь, тем более минерализованные воды. Зависит от литологического состава пород.

5. биологические факторы. Влияние растительности на химический состав подземных вод, влияние микроорганизмов, т.е. живого вещества. Влияние растительности на химический состав подземных вод прослеживается в условиях аридного климата. Избирательная способность поглощать из раствора и накапливать химические элементы. Ель и листвиницы поглощают избыток кальция из подземных вод. Растворимость влияет на величину pH подземных вод. Смена хвойных лесов лиственными определяется сменой pH. Влияние микроорганизмов на химический состав подземных вод. От нескольких градусов ниже 0 до 90-95 существуют наиболее благоприятные условия: невысокая минерализация и средняя температура. По состоянию микроорганизмов определяется нефть. Наличие десульфатизирующих бактерий. Если низкое содержание сульфатов то может быть содержание нефти. В разрезе земной коры выделяют зоны существования микроорганизмов:

1. зона почвенная(глубина до 1,5 метров) преобладают аэробные бактерии.

2. зона выветривания характеризуется разнообразными микроорганизмами (глубина от 10 до первых 100 метров).

3 зона глубинная характеризующаяся бедностью микроорганизмов. Преобладают анаэробные(от нескольких сотен метров и глубже).

Основная роль в формировании гидрокарбоната кальция принадлежит органическому веществу. Главный элемент С. Живое вещество превращается в ряд химических элементов с помощью бактерий: кальций, фосфор, железо, азот.

6. Искусственные факторы. Эксплуатация подземных вод. При откачке уровень подземных вод снижается. В результате увеличения минерализации, изменяется химический состав. В результате возрождения процессов окисления в зоне аэрации происходит рост минерализации подземных вод(сульфиды в сульфаты). При эксплуатации горизонта пресных подземных вод, которые дренируются морем или солёным озером, в результате понижения уровня подземных вод, будет увеличиваться минерализация воды за счёт подтока поверхностных вод. Водозабор в 1 километре от берега Чёрного моря, за 10 лет изменился от 0,5 до 2 г/л. Наличие гидрофильной связи между водоносными горизонтами, минерализация подземных вод эксплуатационного потока может вырасти за счёт подтока их нижележащих. Содержание . при интенсивной откачке подземных вод вследствие обращения депрессионной воронки возможно подток из нижележащей воронки. В результате эксплуатации подземные воды ухудшаются. Сброс в подземные горизонты промышленных стоков. Гидротехнические сооружения – происходит изменения уровня поверхностных вод, их подъём, и разгрузка в водоносные горизонты. Минерализация понижается. Увеличение карстовых процессов. Гидротехнические сооружения нарушают режим подземных вод.Мелиорация земли. Чаще можно ожидать увеличение минерализации земли. Изменяется химический состав подземных вод.Разработка полезных ископаемых. Открытым способом- увеличение минерализации. Глубина окисленного воздействия достигает нескольких километров. При добыче нефти закачивают речную воду, что приводит к изменению минерализации.Внесение сельхоз удобрений( азотные)- увеличение в подземных водах нитратов. Производственно-бытовая деятельность человека: ухудшение химического состава подземных вод. Происходит увеличение соединений азота (нитраты, нитриты, аммоний), возрастает содержание хлора, HCO₃. Факторы разделяют на прямые и косвенные. Прямые – непосредственно воздействуют на состав природных вод: физико-химические, физические, биологические, климат, процессы выветривания.Косвенные: гидрографическая сеть, тектонические движения, магматические процессы, рельеф.