5. Систематизация данных химического состава подземных вод

При любых геолого-гидрогеологических исследованиях гид­рохимическим характеристикам уделяется большое внимание. Они показываются па геологических, гидрогеологических кар­тах общего и специального назначения (для прикладных це­лей), на сопровождающих их разрезах, графиках, в текстовых записях.

При составлении названных документов большое внима­ние уделяется классификационным схемам, графическим по­строениям, условным записям химического состава подземных вод. Таких построений в гидрогеологии и гидрохимии боль­шое количество, но среди них нет универсальных, которые бы отвечали всем потребителям гидрогеохимической информации. Таких универсальных схем, видимо, ,и не может быть. Поэтому и графические построения, и классификационные схемы не стандартизованы. В качестве примера остановимся па не­которых из них, наиболее часто встречающихся, при система­тизации гидрогеологических материалов.

5.1. Химическая классификация природных вод

Большинство гидрохимических классификаций природных вод .построено на чисто химическом принципе. В основу их берутся:

общая минерализация лли сухой остаток,

содержание главных компонентов химического состава,

44

выраженное в миллиграмм-эквивалентной или процент-экви­валентной форме,

газы и микрокомпоненты,

абсолютное преобладание одного или нескольких главных компонентов, или их соотношение (коэффициенты).

Существуют общие и специальные схемы классификаций; Широко известны общие схемы В. И. Вернадского (1933 — 1936), И. К. Зайцева (1945, 1972), Н. И. Толстихина (1961), М. Г. Валяшко (1962), А. В. Щербакова (1962), Е. В. Пин-иекера (1966) и др. по степени минерализации. Приведем од­ну из последних таких схем классификации Ж. С. Садыкова, К. М. Давлетгалиевой (табл. 5.1.1), которая учитывает в зна­чительной степени содержание ранних классификаций, но бо--

Таблица 5.1.1 Классификация подземных вод по степени минерализации

(Ж. С- Садиков, К. М. Давлетгалнева, 1974)

Категория вод (классы, группы)	Общая мин г/л |	ерализация г/кг	Удельная масса, г/см3
1. Пресные а} ультрапрссные б) пресные в) умеренно пресные 2. Переходные (солоноватые) а) слабосолоноватые б) солоноватые в) сильносолоноваты 3. Соленые а) слабосоленые б) соленые 4. Переходные крепкосоленыс 5. Рассолы а) слабые б) средние в) крепкие г) весьма крепкие д) сверхкрепкие	<0,1 0,1—0,5 0,5—1,0 1,0—3,0 3,0—5,0 j 5,0—10,0 10,1—25,4 24,5-36,0 36,0—52,0 52,0—79,0 79,0—150,0 150—330,0 330—500,0 >500	<0,1 0,1-0,5 0,5- -1,0 1,0—3,0 3,0-5,0 5,0—10,0 10—25,0 25—35,0 35—50,0 50—75,0 75—135 135—270 270-370 >370	1,0000 1,0000—1,0001 1,0001 — 1,0005 1,0005—1,0015 1,0015—1,0025 1.0025—1,0055 1,0055—1,0155 1,0155—1,0260 1,0250—1.0350 1,0350—1,0550 1,0550—1,1050 1,1050—1,2250 1,2250—1,350 >1,3б

лее детальна по выделяемым типам и подробно обосновывает­ся показателями.

45

По химическим свойствам также имеется много классифи­каций (В. И. Вернадский, 1933; Г. А. Максимова, 1944; О. А. Алекин, 1945; С. А. Щукарев, 1934; В. А. Приклонскнй, 1949; В. А. Сулин, 1955; М. Г. Валяшко, 1958; и др.). Наи­более часто употребляется классификация О. А. Алекина (рис. 5.1.1). В ее основу положены шесть главных ионои, вы­раженных в процент-эквивалентной форме.

'"!

Все природные воды О. А. Алекин делит по преобладаю­щему аниону на три класса: I) гидрокарбонатные, 2) суль­фатные, 3) хлоридныс. К г п д р о к а р б о н а т п ы м относит­ся большая часть маломинерализованных вод рек, озер п не­которые подземные. К хлориднын — воды со значитель­ной минерализацией. Это воды океана, морей, соленых озер, некоторые подземные. С у л ь ф а т п ы е но минерализации являются промежуточными между гидрокарбонатными и хло-ридными. Каждый класс О. А. Алекин делит по преобладаю­щему катиону на группы кальциевых, магниевых и натрие­вых вод, а в пределах группы выделяет четыре тип а:^

I т и п характеризуется соотношением rMg'²⁺+''Ca^2f <гНСО₃-. Это щелочные, мягкие, образующиеся при растворе­нии продуктов выветривания изверженных пород, содержащих значительное количество Ка ' и К⁺. Возможно образование вод также за счет обменных реакций между кальцием вол и натрием поглощающего комплекса пород. Чаще всего эти воды маломинерализовапы.

II т и п характеризуется соотношением гНСО₃~ ОСа²⁺Н-+rMg²+<rHCO-+rS0²_!-. Воды этого типа —малой и уме-

46

репной минерализации, они связаны с осадочными породами и продуктами выветривания коренных пород.

III тип характеризуется соотношением гНСО₃~+гЗО₄< <CrCa+rMg^:+. Обычно это воды высокой минерализации, ге­нетически они являются смешанными.

IV т и п характеризуется простым соотношением гНСО₃ —0, то есть воды этого типа кислые.

Классы, группы и типы вод графически изображены па рис. 5.1.1, для их обозначения О. Л. Алекии ввел символы: класс обозначается символом соответствующего аниона. Класс гидрокарбонатных вод — символом С, сульфатных --5 я хлоридных вод— символом СУ; группы — символом катио­на Са, Mg, Na; тип воды — римской цифрой. К символу до­бавляется минерализация воды в граммах на литр. Например: гидрокарбонатно-кальциевые воды I типа с минерализацией 0,6 г/л будут обозначены символом С^^а—0,6.

Существуют классификации, подразделяющие йоды по со­ставу на основе коэффициентов, а также критериев пригодно­сти для определенных целей. Последние отличаются от клас­сификаций по генетическим признакам и максимально учиты­вают интересы потребителя (технология производства при из­влечении и вид минерального сырья, безвредность). Обычно они регламентируются специальными ГОСТами.

5.2. Графические способы выражения результатов химического анализа воды

При обобщении большого числа анализов воды для отдель­ных территорий, а также для изображения их результатов на гидрогеологических картах и разрезах широко применяют гра­фические способы. Их много. Одни иллюстрируют соответст­вующие классификационные схемы, другие служа-] лишь для наглядного изображения данных анализа.

Диаграммы-прямоугольники применяются для изображе­ния состава воды на картах, разрезах. Они могут быть верти­кальными и горизонтальными. Обычно в масштабе строят прямоугольник, разделенный па два по длинной стороне, ко­торая изображает 100 % мг-экв. По ней откладывается в масштабе процент миллиграмм-эквивалентов катионов _к+4_^_а + , Mg²⁺, Са²*и анионов С1~, SOJ-, HCO^ ,C0²_d" в по­рядке относительной активности .Под диаграммой записыва­ется общая минерализация воды в граммах на литр. На

47

рис. 5.2.1 показан пример вертикальной диаграммы-прямо­угольника.

Графики-треугольника катионного и анионного состава природных под удобны для систематизации массовых анали-

М = 3,3

Рис. 5.2.1. Графическое выражение анализа воды способом прямоугольника (М —3,3 г/л)

Диаграммы-круги (циклограммы) применяются в тех же случаях, что и диаграммы-прямоугольники, состоят из одного или нескольких концентрических кругов. В первом случае анализ воды изображают в двух половинах круга в виде сек­торов, соответствующих процентному содержанию анионов С1-, SO*-, НС0₃-+СО|~(в левой половине) и катионов Na + , К+, Mg² + , Са²-!- (в правой). Во втором случае круг делится на кольца, внутри которых выделяются секторы, соответствую­щие процентному содержанию ионов, отсчитываемому с т вер­тикального или горизонтального радиуса по часовой стрелке в той же последовательности.

В любом случае диаметр круга соответствует величин нерализации в граммах на литр. У диаграммы слева указы­вается общая минерализация, справа — дополнительные све­дения (рН, температура, газы, микроэлементы). На рис. Ь.2... показан один из вариантов диаграммы-круга,

м=з,з

зов (рис. 5.2.3). Процент миллиграмм-эквивалентов катионов и анионов откладывают на соответствующих высотах тре­угольника. Из точек, отвечающих значениям отдельных катио­нов и анионов, восстанавливают перпендикуляры до пересече­ния друг с другом. Точка пересечения и будет отражать кати-онный либо анионный состав воды. Недостаток способа — раз­деление катионов и анионов па две несвязанные части.

Рис. 5.2.3. Треугольники катионного и анионного состава

Наглядным изображением химического состава вод и их изменения в пространстве и времени является гидрохимиче­ский профиль и др. Подробно с ними можно ознакомиться в справочнике гидрогеолога и другой литературе [3, 1].

5.3. Формулы химического состава

Формулы представляют собой .краткую условную запись химического состава, выраженного в процент-эквива летной

4. Заказ 261 49

форме. Наиболее часто употребляемая форма записи--по М. Г. Курлову, предложенная им для «курортных вод». Она представляет собой псевдодробь, в числителе которой записы­вается содержание анионов в процент-эквивалентной форме, в знаменателе— катионов. Тс и другие располагают слева на­право в убывающем порядке по содержанию. При этом учи­тывают ионы, содержание которых в воде превышает 10 %. Слева от дроби записывают минерализацию воды (г/л) и со­став газов (л/л воды), если таковые имеются в значительных количествах. Справа записывают температуру (°С) и дебит (л/с).

Например:

_{сог м} C1_6IS0₂⁴,HCO?_{7 т} ^0.2^46 —~-_J:i-_—¹J- Т₁₈Д₀,<2. NaioCa₁₆MgH

При записи составов любых вод (исключая минеральные) ча­сто ограничиваются лишь главными компонентами, причем со­держание их округляют до целых процентов. Такое выраже­ние называют формулой солевого состава. Существуют и другие формы записи ионного состава.

Нет более драгоценного ископаемого, как подземная вода.

Академик А. П. Карпинский