Процессы формирования химического состава подземных вод.

Пиннекер Е.И. и Шварцев С.Л. выделили группы: перенос вещества водой; перевод вещества в раствор; вывод вещества из раствора; одновременный перевод и вывод вещества из раствора; добавление или удаление молекул воды.

1. Массоперенос вещества водой - направленное перемещение вещества в растворе. Термодинамическое неравновесие - причина. Массоперенос осуществляется диффузией и конвекцией. Диффузия – процесс, при котором перенос вещества осуществляется молекулярными потоками. Конвекция- процесс переноса вещества массовыми потоками. Причина конвекции- разность плотности, температуры. В природе преобладает конвективно-диффузионный принцип.

2. Перевод вещества в раствор: растворение, выщелачивание, гидролиз. Растворение- процесс разрушения кристаллической решётки минералов, переход всех минералов в раствор. Выщелачивание- процесс избирательного растворения отдельных минералов с сохранением основного каркаса породы. Стимуляторы- кислород, углекислый газ. 2FeS₂+7O₂+2H₂O-2FeSO₄+2H₂SO₄. Ионно-солевой комплекс- часть состава осадочных горных пород, представленная легко растворимыми минералами и растворы, пропитывающие осадочную горную породу. Овчинников А.М. выделил 3 стадии преобразования ионно-солевого комплекса, при внедрении пресных вод в осадочные толщи морского происхождения. 1. Вытеснение растворов пропитывающие растворы. 2. Смешение пресных и солёных вод. 3. Выщелачивание. Гидролиз – реакции ионного обмена между различными веществами и водой. Гидролиз аллюмо-силикатов. Из ортоклаза образуется коалинит. Результат гидролиза появление глинистых минералов.

3. Процессы вывода вещества из растворов: кристаллизация солей. Галогенез. Сорбция это процесс поглощения растворённых веществ из подземных вод различными твёрдыми веществами. Интенсивность зависит от состава воды ионного комплекса пород

Окисление это реакция при которой атом отдаёт электроны и повышает валентность. 4Fe(HCO₃)₂+2H₂O+O₂=Fe(OH)₃+8CO₂.

Восстановление- реакция при которой атом присоединяет электрон и понижает валентность. Na₂SO₄+C_орг+H₂O=NaHCO₃+H₂S.

Радиоактивный распад, характерен для долгоживущих радиоактивных элементов(U, Th). В результате распада урана образуется радон и гелий. Высокая температура. Меняется газовый состав.

4. Процесс добавления или удаления молекул воды. Гидратация, дегидратация, подземное испарение, вымораживание, мембранные эффекты.

Гидратация- присоединение молекул воды. CaSO₄+2H₂O= CaSO₄*2H₂O. мирабилит(Na₂SO₄*10H₂O).

Дегидратация- увеличение температуры и давления. Гипс при температуре более 100 градусов превращается в ангидрит.

Подземное испарение и вымораживание. До глубины 15- 20 метров присутствует испарение. Вымораживание- изменяется химический состав подземных вод- криогенная метаморфизация. На первой стадии осаждаются карбонаты, сульфаты, хлориды.

Мембранный эффект проявляется при фильтрации воды через породы с различной проницаемостью. Выделяют фильтрационный эффект и осмотический. Суть: при движении подземных вод через толщу горных пород происходит отставание растворенного вещества от растворителя. Причины: сорбция ионов на поверхности частиц, гидролиз ионов большего размера. Осмотический: два раствора разной концентрации разделены полупроницаемой перегородкой, пропускающие молекулы растворителя, но препятствующие прохождению частиц растворенного вещества.