1. Задачи гидрогеохимии. Методология гидрогеохимических исследований

Главной целью методологии является изучение тех средств, методов и приемов с помощью которых могут быть получены новые данные в данной области науки. Все задачи, решаемые гидрогеохимией, можно подразделить на три класса: статические, генетические и ретроспективные (исторические).

При статическом подходе изучаются явления, составляющие предмет исследования.

Генетическое направление сводится к выявлению природы, механизма, закономерностей возникновения и развития объектов на основе полученных данных статического направления. Эти исследования учитывают и временные параметры гидрогеохимических систем.

Ретроспективное направление – синтезирующее. Исходным материалом служат как результаты статического изучения, так и их функциональные модели и генетические построения. Главной задачей этого направления является выяснение пространственно-временной локализации событий, взаимосвязей и причинно-следственных отношений между разобщенными в пространстве и времени событиями, а также общих закономерностей исторического развития гидрогеохимических систем. Анализ гидрогеохимических систем показывает, что область их существования практически всегда удовлетворяет основным требованиям системного подхода, т.е. представлений о процессе как о системе.

Несмотря на широкое развитие в последнее время идеи о разложимости гидрогеохимических процессов на механические, физические, химические и другие составляющие, следует признать, что причины, обуславливающие их нельзя целиком свести к физико-химическому моделированию. Нужны историко-генетические реконструкции.

Таким образом, методологией исследования в гидрогеохимии следует считать региональный и историко-процессуальный анализ закономерностей развития объектов в единой системе пространства и времени.

2. Аспекты или структура гидрогеохимии как науки

Как и многие естественные науки, гидрогеохимия занимается исследованиями в рамках двух основных аспектов: теоретического и прикладного. Однако особенностью наук о Земле, появляется ещё и региональный аспект. Это совершенно естественно, так как, несмотря на то, что в пределах разных геологических регионов находятся общие черты, все регионы различны, и по–своему уникальны.

Разделы гидрогеохимии:

1 Теоретическая гидрогеохимия изучает особенности состава и строения подземных вод, факторы, процессы и обстановки их формирования, взаимодействие в системе вода – порода – газ – органическое вещество, геохимию отдельных химических элементов в подземных водах (Общая гидрогеохимия); исследует формирование состава различных генетических типов подземных вод (Генетическая гидрогеохимия); изучает  эволюцию водной миграции элементов и роль воды в геологической истории (Историческая гидрогеохими, или палеогидрогеохимия).

2 Региональная гидрогеохимия, в задачи исследований которой входят:

–выяснение пространственных закономерностей водной миграции элементов

–формирование состава подземных вод

–выявление гидрогеохимической зональности в пределах определённой территории. Региональная гидрогеохимия создаёт базу фактического материала как для теоретических построений, так и для решения прикладных проблем

3 Прикладная гидрогеохимия включает исследование: 

–пресных питьевых и технических подземных вод, т.е. проводит оценку качества воды. Далеко не везде ситуация с пресной водой такая благоприятная, как в Беларуси. Например, на некоторых островам Бахрейна пресную, или вернее, почти пресную воду добывают так. Ныряльщики, снабжённые кожаными мешками, погружаются в определённых местам на дно моря и набирают там почти пресную воду, наличие которой связано с разгрузкой водоносных горизонтов, питающихся в прилегающей горной местности. В некоторых странах, например в Индии, пресную воду разливают и продают в бутылках, и стоит она дороже прохладительных напитков;

–минеральных лечебных вод, концентрирующееся на выявлении в подземных водах физиологически активных компонентов химического и газового состава и в существенной степени связана с медициной. Большие запасы минеральных вод имеются в разных частях Беларуси, но, к сожалению, ассортимент этих вод неширокий. В основном, это хлоридные натриевые воды.

–промышленных вод, с целью комплексного использования вод и рассолов и извлечения из них ценных компонентов. Из вод добывают йод и бόльшую часть брома, возможна добыча лития, рубидия, цезия, стронция, бора и других компонентов. В Беларуси в Припятском прогибе промышленные рассолы залегают в подсолевых и межсолевых девонских отложениях. По подсчётам, общая масса химических элементов в подземных рассолах Припятского бассейна оценивается такими цифрами: йод — 40 млн т, бор — 100 млн т, стронций — 3,4 млрд т, бром — 6,5 млрд т. Использование этих рассолов, к сожалению, пока невозможно из–за отсутствия экологически приемлемой технологии извлечения этих химических элементов.

Результаты гидрогеохимических исследований широко используются при поиске полезных ископаемых залежей руд, нефти и газа. Так как подземные воды, контактирующие с полезным ископаемым, могут накапливать в себе продукты его разрушения или каким–то другим образом изменять свой состав. Например, в Беларуси подземные воды вблизи залежей нефти обогащены аммонием и обеднены сульфатами.

В настоящее время нашли развитие такие разделы как экологическая гидрогеохимия и геотехнологическая гидрогеохимия. Экологическая гидрогеохимия занимается оценкой и прогнозом изменения вещественного состава воды как главного компонента окружающей среды при вмешательстве в неё человека. Такие оценки и прогноз крайне важны, при изучении качества питьевых и технических вод, для решения задач, связанных со строительством инженерных сооружений, разработкой месторождений полезных ископаемых, при мелиоративных работах, при изысканиях для подземных хранилищ газа и для проектирования участков подземного захоронения промышленных отходов.

В последние годы в связи с аварией на Чернобыльской АЭС получила развитие радиогидрогеохимия, занимающаяся изучением миграции в подземных водах радионуклидов.

Геотехнологическая гидрогеохимия лежит в основе разработки технологии нового прогрессивного метода разработки месторождений полезных ископаемых — подземного выщелачивания. Смысл этого метода состоит в том, что в одни скважины закачивается вода или другая жидкость, агрессивная по отношению к полезному ископаемому, а другими скважинами на поверхность подаётся раствор полезного компонента. В Беларуси геотехнологические методы добычи применены на Мозырском месторождении каменной соли (Мозырский сользавод), где реагентом выщелачивания каменной соли является обычная вода. При подобном способе разработки урановых месторождений в мире применяется сернокислотное выщелачивание. И важно предвидеть, к каким изменениям в химическом составе вод водоносного комплекса, содержащего залежь полезного ископаемого, приведут эти геотехнологические мероприятия.