Генетические циклы и обстановки формирования состава подземных вод.

Факторы и процессы формирования состава подземных вод проявляются по-разному в зависимости от генетического цикла формирования подземных вод. 1947 год Каменский выделил 3 генетических цикла формирования состава подземных вод.

1. Инфильтрационный- инфильтрация вод, образуются инфильтрационные воды.

2. Осадочный – захоронение морских вод и дальнейшее их преобразование.

3. Метаморфогенномагматический.

Выделяется в настоящее время:

1. Инфильтрационный цикл

2. Седиментационный цикл

3. Вулканогенно-гидротермальный цикл

Формирование состава инфильтрационных вод

Формируются в обстановке гипергенеза(процессы преобразования горных пород под действием атмосферы, биосферы, гидросферы). Частично формирование состава подземных вод происходит в обстановке термометаморфизма и гидротермальной деятельности. Выделили следующие этапы:

1. Атмогенный этап: минерализация атмосферных осадков от 4-5 мг/л до 1 г/л. Зональность минерализации осадков минимальная в северных зонах, максимальна в жарком климате. Чем больше осадков тем меньше минерализация. На 1 км² за год поступает от 12 до 44 тонн растворённых веществ. Роль антропогенного фактора возрастает. Пермский край: 21 мг/л вне населённых пунктов, в Перми до 80 мг/л до 250 мг /л. Соли континентального происхождения. В составе осадков есть газы: кислород, углекислый газ.

2. Биогенный этап: растительность оказывает влияние на состав подземных вод. На участках развития хвойных деревьев – повышенное содержание Ca в 3 раза. Разнообразные почвы определяют многообразие минерального состава. Кремний, алюминий, органические кислоты. Чернозём- органическое вещество. Общие черты: все почвенные воды содержат значительное содержание угольной кислоты, неравновесные относительно содержания алюмосиликатов.

3. Литогенный этап. Среди инфильтрационных вод развиты 2 химических типа: карбонатный и сульфатный. Карбонатные воды формируются при отсутствии в разрезе сульфатных. Минерализация от менее 1 грамма на литр до 60-100 г/л. В горных областях минерализация невысокая до 0,5 г/л. В платформенных условиях во влажном климате минерализация от менее 1 г/л до 5-10 г/л. В платформенных условиях в аридном климате минерализация до 100г/л.Воды сульфатного типа: к осадочным, магматическим метаморфичелским типам. Сульфатно-нитриевый тип, хлоридно-магниевый п/тип. Сульфатно-нитриевый развиты в водоносных горизонтах в основном сульфатными породами, тип минерализации измеряется от 1 до 300г/л. хлоридно-магниевый п/тип характерны для аридных областей до 160 г/л. Редко имеют минерализацию невысокую в районах влажного климата, развиты редко.

4. Испарение. До глубины 15-20 километров. Определённая последовательность осаждения химических элементов из раствора. Окислы Al, Fe, Mn. SiO2 – соли органических кислот, Al, Fe, Mn, фосфаты- карбонаты кальция, магния- сульфаты- хлориды натрия и калия- хлориды кальция, магния- нитраты. Наиболее важен в районах сухого климата.

5. Инфильтрогенные воды. Особенности: воды этого генезиса формируются в окислительных(газовый состав преобладает кислород, углерод, бедны микроорганизмами EH+ , отношение гелия к карбону менее 0,01) и восстановительных(кислород отсутствует, есть сероводород, метан, азот, EH -, анаэробные микроорганизмы, низкая концентрация микроэлементов: бром 40-50 мг/л, динамичны, большое практическое значение.) обстановках.

6. Формирование химического состава седиментогенных(оседание) вод. Воды накопившиеся в горных породах за счёт иловых вод(в бассейнах где идёт накопление осадков). Повышенная минерализация до 700 г/л, пониженная концентрация сульфатов. Химический состав хлоридно-кальциевый, магниевый, натриевый. 4 гипотезы:

   1. Седиментогенная вода. Возникли за счёт иловых вод.

   2. А

   3. А

   4. Эндогенная гипотеза. Воды образовались в результате поступления глубинных минерализованных растворы. Преимущества: установлена тесная зависимость степени минерализации от литологичского состава структур. Установлена зависимость химического состава от степени минерализации воды тех бассейнов в которых происходило образование этих подземных вод.

Моря были хлоридно-кальциевые. Основная причина отличия седиментогенных вод от морских- длительные процессы метаморфизации морской воды.

Этапы формирования седиментогенных вод. Кирюхин В.А.

1. Этап солнечного концентрирования в поверхностном водоёме.

2. Этап диагенетического преобразования иловых вод.

3. Литогенная метаморфизация воды.

А.П. Виноградов отличие седиментогенных вод и инфильтрогенных. хлор/брому больше 300 – инфильтрогенная.

Шварцев различает среди седиментогенных воды погребённые(свободные воды которые находились в порах горной породы с момента формирования до момента формирования данного осадка), элизионные(отжатые, воды выдавленные под действием веса вышележащих пород глинистых образований), возрождённые(образовавшиеся из физиески связанной воды в результате разрушения структуры минералов). Особенности седиментогенных вод: восстановительные условия среды, наименее динамичны, содержат значительное количество микрокомпонентов. Лечебные и промышленные воды. Седиментогенные воды формируются в обстановке метагенеза(формирование при невысокой температуре и давлении), катогенеза(высокая температура и давление), галогенеза(формирование легко растворимых горных пород).

Формирование вулканогенно-гидротермальных вод. Выделяют: метаморфогенные воды, магматогенные воды, воды ювенильные.

1. Метаморфогенные воды- воды формирующиеся за счёт перехода в свободное состояние химически связанной воды. Переход в свободное состояние на разных стадиях метаморфизма. Температурные условия от 200 градусов до 700 градусов. Кристаллизационная и конституционная. Глинистые минералы подвергаются процессам гидрослюдизации. Более 5-10 метров.

2. Магматогенные, связанные с магматической деятельностью. Отличается содержанием воды. Основные 1% воды в кислых до 10%.

3. Ювенильные воды. Выделившиеся из мантии и впервые поступившие в литосферу. Формирование первичной литосферы.

Химический состав вулканогенно-гидротермальных вод: разнообразный газовый состав, невысокая минералоизация менее 1 до 20 г/л, термальные воды более 25 градусов, обогащены микрокомпонентами, формируются в обстановках высоких температур. Используются в качестве лечебных и термальных вод.