Формирование химического состава подземных вод надмерзлотно-межмерзлотного типа

В водоносных таликовых зонах происходит активное взаимодействие подземных вод с мерзлыми породами. Теплообменные процессы, циркуляция подземных вод и сложные физико–химические процессы в совокупности приводят к качественному и количественному перераспределению компонентов химического состава между раствором, льдом и породой. Происходящие при этом ионный обмен, адсорбция и другие химические процессы сопровождаются осаждением, кристаллизацией или выделением в газообразной форме одних веществ и концентрацией в растворе других. При формировании химического состава подземных вод таликов важную роль играют процессы вымораживания, катионный обмен, десульфатизация, растворимости солей и гравитационной дифференциации (Анисимова, 1981).

Многолетние гидрохимические изменения межмерзлотных вод могут быть вызваны промерзанием отдельных участков таликов или изменением условий разгрузки подземных вод. Такие изменения часто вызваны переотложением вынесенного подземными водами мелкозема или обрушением песчаных склонов и последующим промерзанием таликов на подобных участках. Примером изменения условий разгрузки подземных вод в течение длительного периода является распадок источника Булуус, где в настоящее время разгрузка происходит не в его верховье, а в средней части по правому борту. Перемещение очагов разгрузки вызвано постепенным выполаживанием, заболачиванием и залесением верхней части распадка, что привело к промерзанию горных пород в таликовой зоне.

Зимой, в связи с образованием наледи, на участках разгрузки в межмерзлотных водоносных таликах создается гидростатический подпор воды, под воздействием которого она внедряется в залегающую выше толщу мерзлых песков, что значительно увеличивает их льдистость. В процессе формирования сильнольдистых песков минерализация раствора увеличивается за счет повышения концентрации гидрокарбонатов натрия и магния, а карбонаты кальция и магния выпадают из раствора в осадок (Анисимова, 1981). Такие сезонные криогенные изменения химического состава подземных вод характерны для источника Улахан – Тарын. В период интенсивного снеготаяния минерализация воды источника снижается за счет смешивания с талыми водами.

Повышение минерализации подземных вод в таликах песчаных массивов бестяхской террасы связано с криогенным изменением ионного стока. В процессе промерзания водоносных отложений гидрокарбонаты кальция и магния переходят в нормальные карбонаты, которые образуют эвтектики со льдом и остаются в породе, а в воде повышается содержание гидрокарбонатов натрия, причем тем интенсивнее, чем значительнее промерзание и слабее водообмен (Анисимова, 1971;Пигузова и др., 1977).

Анализ химического состава воды разных родников, расположенных на одной территории, позволяет охарактеризовать интенсивность водообмена и степень криогенных изменений химического состава воды и, следовательно, степень промерзания водоносного талика (Пигузова и др., 1977; Анисимова, 1981, 1983).

Главное значение в формировании ионного состава имеют гидрокарбонатные соли, вынос которых подземными водами источников значительно превышает их содержание в атмосферных осадках. Соотношения катионов для воды разных источников не одинаковы. Там, где подземные воды циркулируют в песчано-галечниковых отложениях и подстилающих их трещиноватых доломитизированных известняков нижнего кембрия преобладают процессы выщелачивания карбонатов.

По мнению Анисимовой Н. П. и других исследователей, занимавшихся вопросами формирования химического состава подземных вод криолитозоны, гидрокарбонатный натриевый состав слабоминерализованных подземных вод таликовой зоны, распространенной в песчаных отложениях служит признаком криогенного изменения их состава, то есть является индикатором промерзания талика.

С промерзанием водоносных таликов связаны повышенные концентрации содержащейся в их водах кремнекислоты.Растворимые соединения кремния образуются главным образом в процессе выветривания при гидролитическом расщеплении силикатов и жизнедеятельности микроорганизмов. Содержание кремнекислоты в надмерзлотных водах песчаных сезоннопротаивающих слоев изменяется от 10 до 25 мг/л, достигая максимальных значений в период промерзания. Обогащение надмерзлотных подземных вод кремнекислотой в период их промерзания возможно связано с криогенным концентрированием и за счет углекислого газа, выделяющегося при кристаллизации воды.

В процессе промерзания подозерных таликов также происходит увеличение концентраций кремнекислоты. Так, в подземных водах межмерзлотных таликов бестяхской террасы содержание кремнекислоты варьирует от 15-20 до 40-60 мг/л. На тех участках, где таликовая зона не перекрыта мерзлой кровлей, могут происходить сезонные колебания ее концентрации за счет миграции подземных вод при промерзании зимой или при инфильтрации атмосферных осадков и протаивании горных пород летом. Следует отметить, что подземные воды межмерзлотных таликов бестяхской террасы характеризуются высоким содержанием кремнекислоты, по сравнению с другими типами подземных и поверхностных вод, распространенных на территории Центральной Якутии.

Поиск по сайту: