CC BY
0УДК 556.551
DOI: 10.24412/cl-37200-2024-866-869
ГИДРОГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ РОДНИКОВ ЮЖНОЙ СТЕПНОЙ ЗОНЫ (НА ПРИМЕРЕ САРАКТАШСКОГО И СОЛЬ-ИЛЕЦКОГО
РАЙОНОВ) ОРЕНБУРГСКОЙ ОБЛАСТИ
HYDROGEOCHEMICAL FEATURES OF THE FORMATION OF I SPRINGS OF THE SOUTHERN STEPPE ZONE (ON THE EXAMPLE OF SARAKTASH AND SOL-ILETSKY
DISTRICTS) ORENBURG REGION
Мязина Н.Г.
Myazina N.G.
ФГБОУ ВО ОГУ, Оренбург, Россия
FGBOU VO OSU, Orenburg, Russia
E-mail: miazinanatalia@rambler.ru
Аннотация. Проведен анализ химического состава двух родников с пресной водой. Расположены родники на территории Предуральского и Сыртовского артезианских бассейнов. По составу вода гидрокарбонатно-хлоридная натриево-магниево-кальциевая, нейтральная, щелочная, гидрокарбонатная кальциевая щелочная с минерализацией 196-387 мг/л. Определена жесткость, воды мягкие и умеренно жесткие 2,2, 3,8 мг/экв. Вода родника № 13 является носителем морского генезиса. Вода в Чебендинском роднике инфильтрационного генезиса. Вода обладает хорошими органолептическими свойствами. В источниках происходит быстрый водообмен. Использовались различные классификации О.А. Алекина, Ч. Пальмера, В.А. Сулина для выявления происхождения воды. Выявили генетические коэффициенты, типы вод.
Ключевые слова: родник, минерализация, пресная вода, жесткость.
Abstract. The chemical composition of two separate freshwater springs was studied. The springs are located on the territory of the Preduralsky and Syrtovsky artesian basins. By composition, bicarbonate-chloride sodium-magnesium-calcium, neutral, alkaline, bicarbonate calcium alkaline water with a mineralization of 196387 mg/l. The hardness was determined, the waters are soft and moderately hard 2.2, 3.8 mg/eq. The water of spring No. 13 is a carrier of marine genesis. Water in the Chebendinsky spring of infiltration genesis. Water has good organoleptic properties. There is a rapid water exchange in the springs. Various classifications of O.A. Alekin, C. Palmer, and V.A. Sulin were used to identify the origin of water. Genetic coefficients and types of waters were revealed.
Key words: spring, mineralization, fresh water, hardness.
Введение. Район исследования единичных родников располагается на территории северных степных районов Евразии, Оренбургской области в зоне Предуральского и Сыртовского артезианских бассейнов пластовых напорно-безнапорных поровых вод. В бассейнах широко распространены выходы родников из терригенных песчаников верхнепермских отложений P3t, и трещиноватых карбонатных, сантонских верхнемеловых мергелей возраста (K2st). Родники с пресными водами которые используются местным населением, относятся к гидродинамической зоне активного водообмена.
Верхний (татарский) отдел (Р3). Среди пермских напластований отложения татарского возраста пользуются более широким распространением по сравнению с казанскими. В составе татарских отложений выделяются три яруса: уржумский, северодвинский и вятский. Татарский отдел сложен красноцветными конгломератами или конгломератовидными песчаниками. Мощность отложений татарского отдела на Мертвосольском куполе 230-280 м, а на севере территории достигает 650-670 м.
В разрезе татарского яруса снизу вверх наблюдается постепенное нарастание следов палеогипергенеза. Основная седиментация происходила сезонно и имела лавинный характер. Главным источником вещества служили местные водосборы. Образованные при этом эфемерные водоемы на какое-то время становились основным элементом ландшафта. Затем, в более продолжительный засушливый сезон наступила деградация озер, приближавшая ландшафты к «сухой саванне», с той лишь разницей, что в это время не существовало травянистой растительности. Последнее обстоятельство приводило к большой разрыхленности поверхности, интенсивной эрозии при паводках, большой мутности и динамике паводковых потоков, близкой к селевой. На общем
сухостепном фоне сохранились «оазисные» участки с увлажненным режимом. В разрезе они фиксируются линзами сероцветных пород с обильными остатками татариновой флоры. Отложения временных потоков и эфемерных водоемов, т.е. равнинный пролювий абсолютно преобладают в сложении разреза всего верхнетатарского подъяруса.
Водоносный татарский комплекс (Рз) пользуется ограниченным распространением на крайнем севере бассейна р. Илек Прикаспийского артезианского бассейна.
Питьевое водоснабжение основной части населенных пунктов Оренбургской области базируется на участках с утвержденными и неутвержденными запасами подземных вод водоносного татарского комплекса.
Отложения мелового возраста имеют морской генезис и пользуются распространением в пределах всех карстовых синклиналей оседания на территории района исследований. Верхний отдел меловой системы (К) сложен глинами с толщей слаботрещиноватого плотного белого писчего мела с прослоями известковистых глин внизу алевролитами и глинами, а вверху - мергелями, мелоподобными мергелями и глинами с прослоями писчего мела. Мощность верхнемеловых отложений достигает 109-145 м.
Относительно водоносный татарский комплекс (Рз) имеет повсеместное распространение на участке месторождения залегая на значительной глубине 170-230 м. Вскрытая мощность верхнетатарских отложений не превышает 28 м. В литологическом отношении комплекс представлен переслаиванием глин, алевролитов, песчаников и известняков. Преобладают глины и алевролиты, слагающие 75-80% разреза. Песчаники находятся в подчиненном положении (15-20%). Водосодержащими коллекторами являются линзы и прослои песчаников и алевролитов в толще глин, аргиллитов.
Водообильность комплекса по фондовым данным невысокая. В основном, формируются напорные воды. Величина напора составляет 0-29,0 м. Статические уровни подземных вод устанавливаются на глубинах 2,7-31,0 м. Коэффициенты фильтрации меняются от 0,38 до 2,0 м/сут, а водопроводимость пород составляет 10,0-81,2 м2/сут. Дебиты скважин меняются от 0,41 до 1,7 л/с при понижениях уровня на 3,0-12,0 м.
В описываемом комплексе распространены пресные и солоноватые воды с минерализацией от 0,3 до 1,1 г/дм3 с преобладанием гидрокарбонатного натриевого состава.
Питание водоносного комплекса осуществляется за счет инфильтрации атмосферных осадков, выпадающих в местах выхода водосодержащих пород на дневную поверхность далеко за пределами исследований. Большую роль играют перетоки подземных вод из смежных, подстилающих и перекрывающих гидрогеологических подразделений. Разгрузка возможна путем аналогичного перетока через гидравлические окна в кровле и в подошве комплекса.
Относительно водоносный верхнемеловой горизонт (К) распространен в юго-западной части участка в районе Старобелогорского грабена, где залегает первым от поверхности гидрогеологическим подразделением. По фондовым данным подземные воды горизонта содержатся в толще слаботрещиноватого плотного белого писчего мела, включающего прослои сильно известковистых глин, мощностью до 0,5 м. Мощность водоносного горизонта редко достигает 43,0 м. Уровень подземных вод залегает на глубине 42 м. Воды безнапорные. Фильтрационные свойства невысокие, коэффициент фильтрации по расчетным данным составляет 0,064 м/сут. Водообильность горизонта низкая, дебит составляет 0,5 л/с при понижении уровня на 34 м. По качеству воды пресные, гидрокарбонатно-сульфатные натриево-кальциевые с минерализацией 0,3 г/дм3.
Питание горизонта осуществляется за счет атмосферных осадков и напорных вод нижележащих отложений.
Подземные воды верхнемелового водоносного горизонта лучше защищены от загрязнения, по сравнению с водоносным четвертичным аллювиальным горизонтом и относительно водоносным плиоцен-четвертичным комплексом.
Материалы и методы исследования. Для изучения содержащихся пресных вод родников хозяйственно-питьевого, назначения были использованы следующие методы:
1) Анализ фондовых и литературных источников.
2) Для определения химического состава пресных вод был проведен сокращенный химический анализ с определением макрокомпонентного состава, общей и карбонатной жесткости, рН-среды, температуры.
3) Сравнительный анализ по ГОСТу Р 51232-98 «Вода питьевая».
Результаты исследования. В пределах территории исследования расположены естественные выходы подземных вод Предуральского артезианского бассейна (АБ) и Сыртовского
(АБ) [1-5]. Особую ценность имеют родники с пресной водой и с хорошими органолептическими свойствами.
Родник № 13 находится на абсолютной отметке 195 м в Саракташском районе, в зоне Предуральского краевого прогиба. Выход подземных вод вскрывает водоносный горизонт татарских песчаников верхней перми (Рэ1).
Химическая характеристика вод родника № 13 из терригенного коллектора татарского возраста (Р21) представлена в таблице 1.
Таблица 1
Химический состав воды родника № 13 [1, 2]
Ионы рН Cl- SO42- HCO3- Са2+ Mg2+ Na+ K+ IA- IK+ IA- +K+
7,0
мг/л 58,29 17,51 62 22,46 13 23 137,8 58,46 196,26
мг-экв/л 1,6 0,4 1,2 1,1 1,1 1 3,2 3,2 6,4
%-экв 53 12 35 36 34 32 100 100 200
Концентрация водородных ионов характеризует кислотно-щелочные свойства воды. Вода обладает нейтральной реакцией среды (рН = 7).
Химический состав воды отражен в формуле Курлова:
„ПЛС153НС03 3580412
М 0,196-3-рН 7,0
Са36Mg34Na30
По формуле Курлова вода гидрокарбонатно-хлоридная, по катионам смешанная натриево-магниево-кальциевая, пресная, мягкая, теплая. В солевом составе вод присутствуют (%): М§СЬ - 23, №С1 - 30; Ме804 - 11; Са(НСО3)2 - 35; Са804 - 1. По классификации Е.В. Посохова вода родника относится к типу 111а. Степень метаморфизации вод родника довольно высокая (г№/гС1=0,62<0,87). Воды родника отражают условия морского генезиса. По общей жесткости 2,2 мг/экв, воды мягкие.
Расчеты коэффициентов по Ч. Пальмеру и В.А. Сулина отражены в таблице 2. По Пальмеру вода относится к III классу.
Таблица 2
Характеристика коэффициентов по Ч. Пальмеру и В.А. Сулину
Характеристика по Пальмеру Генетические коэффициенты по В.А. Сулину
S1 S2 A1 A2 rNa rNa — rCl rCl — rNa rS04 rCa
rCl rS04 rMg rCl rMg
31,2 31,3 0 37,46 0,625 -1,5 0,545 0,25 1,0
Тип исследуемой воды относится к III классу по Ч. Пальмеру. По классификации В.А. Сулина данная вода относится к хлормагниевому типу.
Исследуем геохимические особенности родника Чебендинский на территории Сыртовского артезианского бассейна. Он расположен в Соль-Илецком районе в 2,3 км к ЮВ от с. Чибенда на абс. отметке 190 м, истекает из трещиноватых мергелей сантонского яруса верхнемелового возраста (K2st). Площадь родникового урочища 0,5 км2. Родник нисходящий с хорошими органолептическими свойствами воды (см. таблицу 3).
Таблица 3
Химический состав воды родника «Чибендинский»
Ионы Cl- SO42- HCO3- Cа2+ Mg2+ Na+ K+ IA- IK+ IA-+K+
мг/л 3,6 11,5 219,6 73,7 1,3 3,4 234,7 578,4 343,7
мг-экв/л 0,1 0,24 3,6 3,69 0,11 0,15 3,94 3,95 7,89
%-экв 2 6 92 93 3 4 100 100 200
Химический состав воды отражен в формуле Курлова:
HCO3 92SO4 16CZ 2
М0,347-3-pH 7,6
Ca93Na 4Mg 3
По формуле Курлова вода гидрокарбонатная, по катионам кальциевая, пресная, теплая, умеренно-жесткая.
В солевом составе вод присутствуют (%):NaCl - 2; Na2 SO4 -2, MgSÜ4 - 3; Са (НСОз)2 -92; CaSÜ4 - 1; rNa/rCl=1,5. По классификации Е.В. Посохова вода источника относится к типу 11а. Степень метаморфизации вод низкая (rNa/rCl=1,5>0,67), воды родника инфильтрационного генезиса. По классификации Пальмера вода относится к III классу (см. таблицу 4).
Таблица 4
Характеристика коэффициентов по Ч. Пальмеру и В.А. Сулину
Характеристика по Пальмеру Генетические коффициенты по В.А. Сулину
Si S2 Ai A2 rNa rNa — rCl rCl — rNa rS04 rCa
rCl rS04 rMg rCl rMg
3,6 5 0 88,6 1,5 0,21 0,454 2,4 33,54
Выводы
1. Родники исследуемой территории Саракташского, Соль-Илецкого районов разгружают пресные воды с минерализацией 196-347 мг/л хорошего качества с прекрасными органолептическими показателями и отрицательным показателем Eh, важным показателем для здоровья людей.
2. К основным формациям, в пределах которых происходит формирование пресных вод, отнесены карбонатные водоносные горизонты верхнепермского, основного татарского, сантонского ярусов. Воды рассматриваемых выходов подземных воды мягкие и умеренной жесткости от 2,2-3,8 мг-экв/л, пригодные для питья.
3. Выявлены типы воды в родниках О.А. Алекину Ша, 11а, по катионам натриево-магниево-кальциевые (Na-Mg-Ca), кальциевые (Ca). С целью просветительской деятельности источники должны быть оборудованным плакатами с данными химического состава и целями применения, и популярными объяснениями как с положительными, так и с отрицательными сторонами возможности использования воды из данного источника.
Список литературы
1. ГОСТ Р51232-98 «Вода питьевая». М.: Стандартинформ, 2002. 106 с.
2. Myazina N.G. Underground waters of salt-dome basins: a case study of the Caspian depression and its nothern surroundings (Volga-Ural Anteclise and Pre-ural foredeep) // IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science. 2021. Vol. 817. 012071. DOI: 10.1088/1755-1315/817/1/012071.
3. Myazina N.G., Savilova E.B. Hydrogeochemical characteristics of fresh waters in the springs of salt dome territories of the Cis-Urals region // IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science. 2022. 012007. DOI: 10.1088/1755-1315/1010/1/012007.
4. Мязина Н.Г., Гусь А.А. Геохимия родников с пресной водой в степях Евразии на примере Оренбургской области // Степи Северной Евразии: Материалы IX Междунар. симпозиума. Оренбург: ОГУ, 2021. С. 589-593.
5. Мязина Н.Г., Савилова Е.Б. Экологическое значение качества источников родниковых вод хозяйственно-питьевого назначения для человека на примере районов Оренбургской области // Вестник Пермского университета. Геология. 2023. Т. 22. № 3. С. 288-295.
