книги из ГПНТБ / Федорова Т.К. Закономерности формирования химического состава линз пресных вод пустынь

сменяются водами, близкими к насыщению, произведение актив­ ностей ионов Са2+ и СОз2- в них составляет 10~8'43— 10—ѳ*13, мине­ рализация 0,67—2,69 г/л, состав гидрокарбонатнын натриевый и сульфатный кальциевый или натриевый.

Пересыщенные карбонатом кальция воды в верхней части во­ доносного горизонта широко распространены в северо-восточной окраине лнизы, вдоль долины р. Чу. Произведение активностей ионов Са2+ и С 032”- в них составляет ІО-8'03— 10 °-7в, минерализа­ ция 1,5—3,22 г/л, глубина залегания 2,6—14,5 м, состав в основном сульфатный и хлориднып натриевый, реже гидрокарбонатнын нат­ риевый. На северо-западе, на востоке и юге линзы в ряде пунктов отмечено изменение величины произведения активностей Са2+ и СОз2-ігрунтовых вод по мере углубления в водоносный горизонт. В восточной части линзы проба воды, взятая с глубины 388 м из водопункта Зе, оказалась близкой к насыщению карбонатом каль­ ция. Минерализация этой воды всего 0,11 г/л. Мощность ненасы­ щенных вод в восточной и центральной частях линзы превышает

300м.

Пр е д г о р н ы е линз ы. На стыке подгорной глинистой пролю­ виальной Прикопетдагской равнины с песками Каракумы южнее Ясханской линзы среди вод, близких к состоянию насыщения СаСОз, на отдельных участках имеются ненасыщенные карбонатом каль­ ция воды (табл. 21).

Ненасыщенные воды вскрыты на глубине 16,2—22,1 м, минера­

лизация их 0,68—2,31 г/л, состав в скв. 44 сульфатно-хлоридиый натриевый, в скв. 42 хлоридно-гидрокарбонатно-сульфатный нат­ риевый. В вертикальном разрезе ненасыщенные воды подстилаются близкими к состоянию насыщения водами (скв. 42).

92

Л и н з ы з а п а д н о й ч а с т и Кр а е м о в о д е к ог о п о л у ­ о с т р о в а . В верхней части водоносного горизонта в морских чет­ вертичных отложениях распространены не насыщенные карбонатом кальция воды. Произведение активностей ионов Са2+ и С02з~ в них составляет ю - 10-29— 10~8-86, глубина залегания 2,3—16,75 м, мине­ рализация 0,44—2,40 г/л, состав сульфатно-хлоридный и хлоридносульфатный иатриевый.

Таким образом, в результате расчетов карбонатно-кальциевого равновесия между водой и водоносными породами выявлено, что в песчаных пустынях Туркмении и Казахстана развиты ненасыщен­ ные (неравновесные с твердым СаСОз), насыщенные и пересыщен­ ные воды.

Не насыщенные С а С О з грунтовые воды имеются в пределах линз пресных вод: Ясханской, песков Черкезли, западной части Красноводского полуострова, Юго-Восточной Туркмении, Восточных Кы­ зылкумов и Восточного Муюнкума. Кроме того, не насыщенные С а С О з грунтовые воды имеются на границе предгорной равнины Копет-Дага с песками Каракумы.

Не насыщенные СаСОз грунтовые воды подпесчаных и предгор­ ных линз приурочены к верхней части водоносного горизонта, в разрезе имеют линзообразную форму и плавают на насыщенных и пересыщенных С аС О з водах. Состав ненасыщенных вод гидрокар­ бонатный, сульфатно- и хлоридио-гидрокарбонатный, гидрокарбо- иатно-хлоридный, хлоридно-сульфатный, хлоридиый кальциевый, магниево-кальциевый и натриевый, минерализация 0,2—4,9 г/л.

Не насыщены также поверхностные воды рек Амударья, Теджен, Мургаб, Курагаты., Чу, озер в Муюнкуме и воды атмосферных осад­ ков.

Насыщенные и пересыщенные СаСОз грунтовые воды широко распространены в пределах глинистых и песчаных равнин. Мине­ рализация их 0,5—5 г/л, состав сульфатно-натриевый, хлориднонатриевый, реже гидрокарбонатный натриевый н гидрокарбонатнохлоридный магниевоили кальциево-натриевый. Глубина залега­ ния 1,3—176,0 м.

93

ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЙ ПРОИ ЗВЕДЕН ИЙ АКТИВНОСТЕЙ ИОНОВ Са2+ и С 0 32 -

И КОНЦЕНТРАЦИЙ ОТДЕЛЬНЫ Х ИОНОВ

На основании расчетов карбонатно-кальциевого равновесия систе­ мы природная вода ^ порода ^ газы для статистических

расчетов мы выделили три группы совокупностей.

В первую группу входят не насыщенные СаСОз воды семи линз: Ясхаиской, песков Черкезли, междуречий Теджен—Мургаб и Мургаб — Амударья, Восточных Кызылкумов, Восточного Муюнкума, Красноводских. Ко второй группе относятся близкие к состоянию насыщения СаС03 воды трех линз: Ясхаиской, междуречья Мур­ габ — Амударья, Восточного Муюнкума. Третья группа включает пе­ ресыщенные СаС03 грунтовые воды Восточного Муюнкума.

Воды, не н а с ы щ е и ные к а р б о н а т о м к а л ь ц и я. Ста­ тистическая проверка гипотезы согласия распределений эмпириче­ ских рядов произведений активностей ионов Са2+ и С 032~ и от­ дельных ионов в водах линзы междуречья Мургаб—Амударья илин­ зы Восточного Муюнкума теоретическому логнормальному закону выполнена при помощи критерия Пирсона %2- Расчетами установ­ лено, что теоретическое значение х2о-о5 пpin уровне значимости Р = 0,05 и соответствующих степенях свободы для большинства ря­ дов больше, чем эмпирическое значение %2- Следовательно, распре­ деления этих рядов удовлетворяют теоретическому распределе­ нию вероятностей. В водах линз междуречья Мургаб — Амударья и Восточного Муюнкума эмпирические распределения частот произ­ ведения активностей ионов Са2+ и С 032 и частот концентраций ионов гидрокарбоната, сульфата, хлора, кальция, магния, натрия и водорода удовлетворяют логнормальному закону.

Ряды распределений произведений активностей ионов Са2+ и С032_и отдельных ионов в не насыщенных карбонатом кальция грун­ товых водах линз Ясхаиской, песков Черкезли, Красноводского полу­ острова, междуречья Теджен—Мургаб и Восточных Кызылкумов относятся к числу выборок малого объема. Проверка согласия рас­ пределений этих эмпирических рядов теоретическим законам рас­ пределений вероятностей показала, что на подавляющем большин­ стве графиков все эмпирические точки располагаются близ теоре­ тической прямой и находятся в пределах доверительных границ. Следовательно, эти распределения логарифмов произведения ионов Са2+ и СОз2- и логарифмов концентраций отдельных ионов не про­ тиворечат нормальному закону. Отклоняются от нормального зако­ на ряды распределений частот логарифмов произведения активнос­ тей ионов Са2+ и С023~ в водах Ясхаиской линзы и линзы Восточ­ ных Кызылкумов, а также ряды распределений частот логарифмов концентраций ионов хлора, магния и натрия в водах Ясхаиской линзы и иона хлора в водах линзы междуречья Теджен — Мургаб.

Распределения хлора, магния и натрия в водах Ясхаиской лин­ зы весьма значительно отклоняются как от логиормалы-юго, так и

94

От нормального законов распределения вероятностен. Концентра­ ция хлора в ненасыщенных карбонатом кальция водах Ясханскоп линзы изменяется от 30 до 2500 мг/л, магния — от 10 до ПО, нат­ рия — от 10 до 1700 мг/л. В водах линзы междуречья Теджеи—Мур- габ концентрация хлора изменяется от 114,54 до 1659,8 мг/л. Такие резкие увеличения концентрации хлора* магния и натрия, по-види- мсму, могли быть вызваны подтоком более минерализованных вод в процессе откачек. Смешение пресных вод с солеными, вероятно, и обусловило неоднородность рядов распределений этих ионов и произведений активностей ионов Са2+ и СОз2~ в водах указанных линз.

Разграничение неоднородных рядов на более однородные пред­ ставляет значительные трудности и особенно усложняется, когда границу нужно проводить по изменению комплекса признаков. Та­ кое разграничение при наличии соответствующих вычислительных средств можно провести, пользуясь уравнениями, предложенными Д. А. Родионовым (1965) для мультивацнонного дисперсионного анализа.

Оценки параметров распределений логарифмов произведения активностей ионов Са2+ и СОз2~ в водах линз приведены в табл. 22.

Т а б л и ц а 22

Оценки параметров распределений логарифмов произведения активностей ионов Са2 и СО|— в грунтовых водах

ци я. В водах группы во всех трех линзах (Ясханская, междуречья Мургаб—Амударья, Восточного Муюнкума) распределение произ­ ведения активностей ионов Са2+ и С032~ согласуется с нормальным законом распределения вероятностей. Оценки параметров распре­ делений даны в табл. 23.

Нормально распределены ионы сульфата, гидрокарбоната и хло­ ра в водах междуречья Мургаб—Амударья, а также ионы кальция и натрия в водах Восточного Муюнкума. Остальные ионы в водах

95

Т а б л и ц а 23

Оценки параметров распределений произведения активностей Ионов Са2+ и СО в водах, близких к насыщению СаСОл

этой группы распределены по логнормальному закону. При этом распределения ионов гидрокарбоиата и сульфата в водах между­ речья Мургаб— Амударья и распределения ионов кальция в водах Восточного Муюнкума согласуются и с нормальным и с логнор­ мальным законами при уровне значимости Р = 0,05.

Распределения гидрокарбоиата в водах Ясханской линзы, маг­ ния в водах междуречья Мургаб—Амударья и хлора в водах Вос­ точного Муюнкума не согласуются ни с нормальным, ни с логнор­ мальным законами. Однако отклонения от этих законов незначи­ тельны, а для распределения НС03 в водах Ясханской линзы тяго­ тение к нормальному закону очевидно.

В о д ы , п е р е с ы щ е н н ы е к а р б о н а т о м к а л ь ц и я ,

имеются на периферии линзы в Восточном Муюнкуме. Произведе­ ние активностей ионов Са2+ и СОз2~ в этих водах распределено по логнормальному закону. Распределения ионов гидрокарбоиата, сульфата, хлора, кальция, магния и натрия также не противоречат логнормальному закону. Распределение концентрации водорода не­ сколько отклоняется от этого закона.

В табл. 24 приведена классификация распределения частот про­ изведений активностей ионов Са2+ и СОз2- и концентраций отдель­ ных ионов в грунтовых водах по законам распределения вероят­ ностей. Из табл. 24 видно, что в ненасыщенных карбонатом кальция водах линз Красноводских, Ясханской, песков Черкезли, междуре­ чий Теджен—Мургаб и Мургаб—Амударья, а также Восточного Муюнкума распределения частот произведений активностей ионов Са2+ и С032~не противоречат логнормальному законуРаспределе­ ния частот концентраций отдельных ионов в ненасыщенных СаСОз водах также описываются логнормальным законом.

В водах, близких к состоянию насыщения СаС03 в линзах Яс­ ханской, междуречья Мургаб—Амударья и Восточного Муюнкума, распределения частот произведения активностей ионов Са2+ и С 032_ удовлетворяют нормальному закону. Однако распределения самих этих ионов отдельно имеют и нормальный, и логнормальный вид. Так, в близких к насыщению карбонатом кальция водах линзы Яс-

96

Т а б л и ц а 24

Классификация распределения частот произведения активностей ионов Са2+

и С(Ѵ— и отдельных ионов в грунтовых водах по законам распределения

Мургаб

HCO-, SO|~ Ca2+,

Mg2-1-, Na*

a Ca2+-aco^“ ,H+, H C 0^ ,

Восточного Муюнкума

SO2“ CI” Ca2+ Mg2*,

Na*

Воды, близкие (к 1насьицению карбонатом кальция

Ясханская

йСа2+ 'flC02- H+ , SO2- CI-, Ca2*, HCOjf

Mg2+,Na+

102

щими оценками генеральной дисперсии и центра распределения. В водах линз песков Черкезли, междуречья Теджен-Мургаб и Красноводских статистически однородны оценки параметров распреде­ лении логарифмов концентраций ионов S 042~ и Са+2. Таким обра­ зом, в водах линз Красноводских и песков Черкезли распределения всех одноименных ионов (кроме иона ИС03~) попарно тождест­ венны.

Оценки параметров этих распределении для ионов:

Приведенные оценки параметров распределений ионов SO42- н Са2+ в водах линз Красноводских и песков Черкезли являются и оценками параметров распределений соответствующих ионов в во­ дах трех линз: Красноводских, песков Черкезли и междуречья Теджен —Мургаб.

Дальнейшее сравнение распределений показало, что статистиче­ ски однородны оценки параметров распределений ионов НСОз~, S 0 42- и Mg2+ в водах двух линз, все остальные распределения ста­ тистически различны. Для близко расположенных линз песков

103