Особенности формирование химического состава наледей

Источники, приуроченные к подножию бестяхской террасы р. Лены в зимний период образуют крупные наледи. Самая мощная наледь, в отдельные годы достигающая высоты 4,5 м, формируется источником Булуус. В долине руч. Улахан-Тарын площадь наледи достигает 2,5 км² при мощности 3-4 м (Чистотинова, Толстихин, 1969). Подземными водами источника Ерюю образуется наледь площадью около 0,77 м², которая выходит далеко на пойму р. Таммы. Наледи в зимний период аккумулируют значительные запасы солей, выносимых подземными водами. В период таяния наледного льда часть солей, вовлеченная в ледовую фазу, вновь переходит в раствор, другая оседает на поверхности наледной поляны в виде порошкообразного или мелкокристаллического налета.

Вопросы формирования химического состава льда при послойном его намораживании и перераспредения солей в теле наледи Улахан-Тарын изучались Л.Т. Чистотиновой, О.Н. Толстихиным (1969, 1974), Н.П. Анисимовой (1969, 1975, 1981). В результате анализа данных, полученных в природных условиях и при лабораторных экспериментах, ими были установлены основные физико-химические процессы, определяющие минерализацию и химический состав наледного льда по площади и в разрезе. Главными из них являются: а) криогенная метаморфизация состава воды, формирующей наледь, б) выщелачивание солей из поверхностного слоя льда, в) миграция компонентов минерализации в ее толще.

Формирование наледей на бестяхской террасе р. Лены начинается обычно в октябре. Вначале образуются забереги и ледовый покров на ручьях и только затем начинается рост наледи, площадь которой постепенно увеличивается. При излиянии воды в слой снега, лежащий на поверхности, минерализация образующегося льда значительно ниже, чем исходной воды.

В зимний период формирование химического состава наледи во многом определяется скоростью замерзания излившейся воды и длины потока: чем больше скорость замерзания воды и короче путь, тем меньше изменяется ее минерализация и состав. В начале зимы при незначительной скорости кристаллизации воды при сравнительно высоких температурах воздуха лед маломинерализован, поскольку имеется возможность для непрерывного оттока концентрирующегося раствора. Химический состав льда в этот период близок к составу образующей его воды.

В период интенсивной кристаллизации воды при низких температурах воздуха образуется лед с более высокой минерализацией. При быстром росте кристаллов значительная часть солей захватывается льдом. В то же время кристаллизация льда вызывает повышение остаточного раствора. По мере движения от точки излияния в лед вовлекается все большее количество солей, его минерализация возрастает, достигая максимальных значений в конце потока, когда весь концентрированный раствор переходит в лед. Так, на источнике Улахан-Тарын, в конце марта при минерализации воды 200 мг/л минерализация остаточного раствора в нижних частях потока достигала 1200 мг/л, а льда – более 5 г/л при его минерализации в начале потока равной всего 13 мг/л.

С увеличением минерализации кристаллизующейся воды существенно изменяется солевой состав наледного льда. Снижение температуры раствора одновременно с его концентрированием влечет за собой последовательное выпадение из раствора сначала гидрокарбонатов кальция, далее гидрокарбонатов магния и натрия, затем хлоридов натрия.

Изменение химического состава наледи прослеживается и по ее разрезу. Менее минерализованы нижние слои, образовавшиеся при более высоких отрицательных температурах. Повышенная минерализация верхних слоев наледи связана с выборочным растворением и выщелачиванием солей разливающейся водой из поверхностного слоя. При этом вымываются и подтягивающиеся к верхним отепляющимся слоям ионы гидрокарбонатов, натрий и магний.

К участкам наиболее минерализованного льда приурочены налеты солей. Часть солей образуется в результате вымерзания при кристаллизации льда. В дальнейшем выделению солей на поверхности наледи может способствовать испарение льда в комплексе с подтягиванием легко растворимых ионов к поверхности наледи. В зимнее время накапливаются соли разной растворимости. При переходе температур воздуха к положительным значениям, соли хорошо растворимых соединений натрия выносятся. В составе солевых налетов, образующихся на поверхности наледей преобладают труднорастворимые соединения – карбонаты и сульфаты магния, гидроокислы железа, окислы кремния и алюминия.

Химический состав наледного льда продолжает изменяться вплоть до полного его стаивания. Весной (в марте – апреле) при сравнительно высоких температурах воздуха происходят наибольшие разливы воды по поверхности наледи. В этот период минерализация текущей по наледи воды возрастает наиболее интенсивно, что обусловлено медленной ее кристаллизацией, процессами выщелачивания солей из верхних слоев наледи, растворением солей, образующихся на ее поверхности. Из этого следует, что лед, образующийся из такой воды, значительно засолен.

Подобную гидрохимическую закономерность может нарушать образование бугров пучения, взрывы которых приводят к излияниям больших объемов воды. В результате замерзания такой воды лед имеет более высокую минерализацию. Во второй половине зимы, когда очаги разгрузки воды перемещаются на средние или нижние участки площади наледи, происходит опреснение льда и формируются слабоминерализованные его слои.

Изучение механизма перераспределения химических компонентов наледного льда в процессе его метаморфизма дает возможность оценить состав исходной воды по химическому анализу наледного льда.

Поиск по сайту: