СОПОСТАВЛЕНИЕ ГИДРОГЕОХИМИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ ОЗЕРА ЭЛЬТОН И МЁРТВОГО МОРЯ Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

УДК 556.55:615.838

СОПОСТАВЛЕНИЕ ГИДРОГЕОХИМИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ ОЗЕРА ЭЛЬТОН И МЕРТВОГО МОРЯ

© 2013 г. Н.Г. Мязина

ООО «Технопроект НВ ТИСИЗ», г. Волгоград

Ключевые слова: озеро Эльтон, Мёртвое море, гидроминеральные ресурсы, лечебная грязь.

Выполнен гидрогеохимический анализ рапы и грязей минерального оз. Эльтон, приведены сведения о природных особенностях и механизме формирования озера. Проведена сравнительная оценка гидроминеральных ресурсов оз. Эльтон и Мёртвого моря. Обоснована перспективность развития лечебной зоны оз. Эльтон, возможность комплексного использования его гидроминеральной базы.

Введение

Волгоградская область располагает уникальным грязелечебным курортом Эльтон, расположенным на территории Эльтонского природного парка в районе одноименного озера. Исследования оз. Эльтон связаны с первыми академическими экспедициями И.И. Лепехина (1769), П.С. Палласа (1773), профессора Казанского университета И. Эрдмана (1815), профессора Московского технического училища Г.П. Федченко (1863), профессора П.А. Православлева (1951). Название озера происходит от тюрско-монголь-ских слов Алтан-Нор, что в переводе означает Золотое озеро. В ХУШ-Х1Х вв. оз. Эльтон являлось одним из основных источников самосадочной поваренной соли в России; добыча соли осуществлялась до 1882 г. На Эльтоне в 1909 г. создана грязелечебница провизора Харченко и было доказано (И. А. Можайкиным, Н.В. Розе, А. Д. Стопневичем) важное значение грязе- и климатолечения для больных с заболеваниями органов дыхания, с 1910 г. функционирует грязевой и бальнеологический курорт, основан санаторий «Эльтон». В 2001 г. озеро и прилегающие к нему территории целинных сте-

Водное хозяйство России № 1, 2013

Водное хозяйство России

пей (106 тыс. га) вошли в состав Государственного учреждения «Природный парк «Эльтонский».

Озеро Эльтон является самым крупным минеральным озером Европы (площадь 152 км2, наибольшая глубина 1,5 м) и одним из самых минерализованных в мире: в 1,5 раза более минерализованное по сравнению с Мёртвым морем. Красноватый оттенок воде в озере придают водоросли Dunaliella salina. Озеро относится к типу самосадочных бассейнов с огромными запасами соли в рапе; на дне озера залегают залежи солей, под ними слой минеральной сероводородной грязи. Минеральные грязи залегают также вдоль береговой кромки в непосредственной близости к коренному берегу в виде непрерывной полосы, имеющей широкое развитие в устьях водотоков. Лечебные грязи оз. Эльтон относятся к иловым высокосульфидным соле-насыщенным грязям материковых водоемов и характеризуются очень высоким содержанием сульфидов железа и водорастворимых солей, в т. ч. брома и бора. В настоящее время эльтонскую лечебную грязь используют во многих санаториях и профилакториях Волгоградской области.

Гидрогеохимическая характеристика минерального озера Эльтон и Мертвого моря

Озеро Эльтон. Озеро представляет собой бессточную впадину размерами 13 км с севера на юг, 18 км с запада на восток [1], образовавшуюся в результате экзогенных процессов на обнажившейся части крупного соляного купола. Уровень воды в озере на 15 м ниже уровня моря. В тектоническом отношении оз. Эльтон приурочено к Эльтонскому куполу Эльтонско-Джа-ныбекского вала Прикаспийской синеклизы.

Площадь водосбора озера составляет 1365 км2, в него впадает семь водотоков с суммарным расходом 10 360 тыс. м3 в год, пересыхающих местами в засушливый период года. Воды их имеют преимущественно сульфатно-хло-ридный, хлоридный натриевый состав и минерализацию от 4,9 до 22,2 г/дм3 (табл. 1). Питание осуществляется в значительной степени за счет разгрузки хазарского и апшеронского водоносных горизонтов. По классификациям В.А. Сулина и Е.Ф. Посохова [2], они относятся к хлормагниевому (111а), гипсовому (11б) и хлоркальциевому (111б) типам. Воды водотоков Солянка, Чернявка и Малая Сморогда имеют хлоридный натриевый состав и минерализацию 22,2-26,2 г/дм3 (см. табл. 1). Они относятся к хлоркальциевому типу 111б (по Е.Ф. Посохову), поскольку питание рек осуществляется за счет глубинных источников, выходы которых наблюдаются по р. Чернявке и в балке Родниковая.

Выходы родников приурочены к участкам пересечения нарушений, контролируемых долинами водотоков с оперяющими трещинами. На склонах

Водное хозяйство России № 1, 2013

Водное хозяйство России

Таблица 1. Геохимическая характеристика источников и рапы минеральных озер Волгоградской области и Мёртвого моря

Минерализация, Катионы, анионы, мг/дм-

Название мг-экв/дм3

г/л НСО3- S042- С1- Са2+ Mg2+ Ш++К+

р. Солянка 22,2 488 8,0 197 4,1 3298 374,6 802 40,0 669 55,0 6718 292,1

Родник, 2,2 км от устья р. Чернявки 22,72 531 8,7 557 11,61 13283 347,17 743 37,07 688 56,59 6919 300,82

оз. Эльтон 474,798 2562 39784 312400 Отс. 116736 2006

42,0 828,83 8800 - 9600 87,22

Мёртвое море 337,34 240 3,94 - 227500 6408,5 17130 556,5 45350 3729,44 47120 1906,19

Название рН уд. вес Вг В, мг/дм3 I, мг/ дм3 Н2Э, мг/ дм3 Формула химического состава

р. Солянка 7,0 33,3 0,38 22,1 С197 НСО^О,, 1 (№+К)75 Mg15Ca10

Родник, 2,2 км от устья р. Чернявки 7,6 1,012 Отс. Отс. Отс. С195 S043HC0-2 (К+Ыа)76 Mg14 Са10

оз. Эльтон 52 1,34 1311 Отс. 1,01 Отс. С191 S049 Mg99(К+Na)1

Мёртвое море 59 5360 Отс. Отс. С1100

1,24 Отс. Mg60 (Na+К)31Ca9

Примечание: Отс. - отсутствуют показатели.

долин водотоков и по балкам обнажаются дислоцированные породы апше-ронского и хвалынского горизонтов.

Наряду с водами хлоркальциевого типа (111б) в районе озера имеются родники сульфатно-хлоридного натриевого состава, воды которых относятся к типу 11б (по Е.Ф. Посохову). Это воды используют в качестве питьевых минеральных в санатории «Эльтон».

В долине р. Большая Сморогда расположен каптированный восходящий слабо газирующий источник, приуроченный к апшеронским отложениям неогена. Состав источника представлен формулой

(Ка+К)72Ые17Са11

В солевом составе вод присутствуют (%): КаС1 - 67; MgSO4 - 17; Са(НСО3)2 - 9; Ка^04 - 5; CaSO4 - 2. Степень метаморфизации вод родника

Водное хозяйство России № 1, 2013

одное хо

зяйство России

низкая (^а/гС1 = 1,07), вода по генезису инфильтрогенная (генетический коэффициент гКа/гС1 служит показателем степени метаморфизации вод; значение коэффициента гКа/гС1 > 0,87 дает основание считать воды инфиль-трогенными (инфильтрационными), гКа/гС1 < 0,87 - седиментогенными). Источник Сморогдинский относится к минеральным водам XIX группы Каспийского или Чартакского типа, лечебные свойства которых определяются повышенной минерализацией и общим ионно-солевым составом [4]. Минеральную воду Сморогдинского источника используют в санатории «Эльтон» при лечении заболеваний желудочно-кишечного тракта.

Рапа самосадочного оз. Эльтон континентального соленакопления, по химическому составу хлоридная магниевая с содержанием брома 1311 мг/дм3 и минерализацией 474,8 г/дм3. Химический тип рапы 111а - хлормагниевый (по Е.Ф. Посохову), она формируется на материке и не связана с морскими бассейнами. В самосадочных озерах MgCl2 появляется как продукт глубокой метаморфизации озерной воды. Главным фактором изменения ионно-солевого состава рапы является кристаллизация солей

С191ЯП 9 Вг1,3М474,8 С191^9 рН5,2.

Mg99(Na+K) 1

В солевом составе вод присутствуют (%): MgC12 - 91; MgSO4 - 9; №С1 - 1. Степень метаморфизации рапы очень высокая, при значениях г№/гС1 = 0,01; С1/Вг = 238 происходит садка солей - показатель континентального соленакопления.

Таким образом, оз. Эльтон, как месторождение природных самосадочных солей и рассолов, связано с разгрузкой в реки вод апшеронского водоносного горизонта и, главным образом, вод более глубоких горизонтов, размывающих древние пермские соляные отложения. Особенно отчетливо это отмечается для рек Чернявки и Солянки, питающихся хлоридными кальциево-натриевыми водами восходящих источников, сопровождающиеся выходами газов (район р. Чернявки). На северном берегу оз. Эльтон в районе р. Чернявки на глубине 340-350 м встречены отложения кунгурского яруса (каменная соль - галит), что подтверждает солянокупольное строение района.

Мёртвое море. Мёртвое море - это бессточное соленое озеро, расположенное на территории Израиля и Иордании в наиболее низкой части тектонической впадины Гхор на 425 м ниже уровня моря (самая глубокая депрессия на суше Земли), площадь его - около 810 км2, наибольшая глубина составляет 378 м. Промышленная разработка минералов, использование впадающих в Мёртвое море притоков, климатические изменения привели в течение последнего столетия к резкому падению уровня грунтовых вод и обмелению Мёртвого моря: уровень воды уже понизился на 25 м и продол-

Водное хозяйство России № 1, 2013

Водное хозяйство России

жает падать в среднем на один метр в год. Жаркий сухой климат (осадки 50-100 мм/год) способствует интенсивному испарению воды и повышению ее минерализации.

Состав воды Мёртвого моря [2]

Bг5,36M337,3-С1100-рН5,9 - 6,3.

Mg60(Na+K)31Ca9

В солевом составе вод присутствуют (%): MgC12 - 60; (№+К)С1 - 31; СаС12 - 9. Химический тип воды 111б (по Е.Ф. Посохову). Обращает на себя внимание очень высокое содержание брома (5360 мг/дм3) - считается, что это один из факторов успешного лечения псориаза и других заболеваний кожи. Содержание брома в 50 раз превышает его концентрацию в других морях и океанах, а магния - в 15 раз.

Рапа Мёртвого моря существенно отличается от других морей: она содержит преимущественно хлориды магния и натрия; в воде мало сульфатов, но относительно много бромидов. Иловые сульфидные грязи Мёртвого моря, которые добываются со дна, имеют высокую минерализацию (до 300 г/л), с высоким содержанием брома, йода, гормоноподобных веществ. Это позволило Мёртвому морю превратиться в уникальный лечебный курорт, созданный природой и привлекающий миллионы туристов со всех уголков Земного шара.

Гидрогеохимическая характеристика лечебных грязей озера Эльтон и Мёртвого моря

Лечебные грязи оз. Эльтон, согласно «Критериям оценки качества лечебных грязей при их разведке, использовании и охране» [3], относятся к иловым высокосульфидным соленасыщенным грязям материковых водоемов и характеризуются очень высоким содержанием сульфидов железа и водорастворимых солей, в т. ч. брома и бора (табл. 2). Запасы грязей в озере составляют 600 тыс. м3. Состав грязевого раствора представлен формулой

C193SO 7

Вг0,485М300,8-4-рН6,9.

(Na+K)68Mg32

Содержание терапевтически активных компонентов составляет (мг/дм3): сероводород - 50; бром - 485; бор - 41. Качественная и количественная характеристика грязей и состав отжима грязей оз. Эльтон представлена в табл. 2 и 3.

Грязь озера черная, с поверхности окисленная до желтовато-бурого цвета, разжиженная, с сильным запахом сероводорода. Физические свойс-

Водное хозяйство России № 1, 2013

Водное хо зяйство России

Таблица 2. Качественная и количественная характеристика грязей оз. Эльтон

Компоненты Содержание, %

Сырая грязь

Вода 53,60

Растворенные соли 15,08

Сумма 68,68

А. Кристаллический скелет

Гипс (СаS04) 0,07

Карбонат кальция (СаСО3) 3,24

Карбонат магния (MgСОз) 1,55

Глинистый остов 18,67

Сумма 23,53

Б. Гидрофильный коллоидный комплекс

Силикатные частицы диаметром <0,001 мм 2,68

Сульфид железа (Г^) 0,63

в т. ч. Н^ 0,25

Продукты разрушения НС1 2,85

в т. ч. Si02 0,07

Ре203 1,93

Л1203 0,85

Органическое вещество (по Кноппу) 1,55

в т. ч. углерод 0,90

Поглощенные ионы 0,08

Сумма 7,79

Общая сумма 100

Таблица 3. Состав отжима грязи оз. Эльтон

Компоненты Единицы измерения

г/дм3 г-экв/дм3 %-экв в дм3

Катионы:

Натрий и калий 83,426 36,3 67,5

Кальций 0,451 22,5 0,4

Магний 21,006 1727,5 32,1

Сумма катионов 104,88 5377,2 100

Анионы:

Хлор 177,08 4993,9 93

Бром 0,485 6,07 -

Сульфат 17,17 357,7 6,6

Гидрокарбонат 1,176 19,29 0,4

Гидросульфид-ион 0,007 0,21 -

Сумма анионов 195,918 5377,2 100

рН 6,7

Борная кислота (Н3ВО3) 0,041

Общая минерализация 300,84

Растворенный сероводород 0,026

в т. ч. свободный 0,019

Водное хозяйство России № 1, 2013

Водное хозяйство России

Таблица 4. Сопоставление составов грязевых растворов оз. Эльтон и Мёртвого моря

Озеро Эльтон

Вг0,485М300,8-

C193SO47 ' (№+К)68]^32

рН6,9

Мёртвое море

Вг4,2Ш80-

C198SO41HCO31 Mg54(Na+K)30Ca16

рН6,8.

тва пелоидов (плотность 1,56 г/см3, влажность - 41 %, теплоемкость -0,64 кал/г-град) соответствуют критериям пригодности грязей оз. Эльтон для лечебных процедур.

В составе микрофлоры эльтонской грязи содержатся все основные физиологические группы бактерий, свойственные высокосоленым пелоидам; актиномицеты и грибы в ней отсутствуют. Бактериальная активность грязи относительно невысокая, что обусловлено большим количеством солей, играющих тормозящую роль в микробиальной деятельности. Максимальную активность в раповых грязях проявляют маслянокислые бактерии (105), остальные обнаруживаются в количествах 10х-102, очень редко (сульфатреду-цирующие) в количествах 103.

Сравнение составов грязевых растворов оз. Эльтон и Мёртвого моря (табл. 4) показывает, что они относятся к иловым высокосульфидным соленасыщенным грязям материковых водоемов, близки по химическому составу и величине минерализации. Это хлоридные натриево-магниевые, магниево-натриевые растворы с минерализацией от 280 до 300 г/дм3. Грязевой раствор оз. Эльтон отличается от растворов грязей Мёртвого моря; минерализация раствора на 20 г/дм3 больше, а содержанием брома в 8,7 раза ниже. По ряду показателей (поглощению микробов, красок, содержанию железа, биологически активных компонентов сероводорода, брома, бора) грязь Эльтона не уступает грязям прославленных озер России (оз. Тинаки в Астраханской области) и Украины (оз. Саки на территории Крыма). В эльтонской грязи присутствует бор, который обладает антимикробными свойствами и способствует лечению кожных заболеваний.

Сопоставление гидрогеохимических, климатических и бальнеологических условий Мёртвого моря и озера Эльтон

Популяризация бальнеологической и климатической зоны оз. Эльтон в масштабах страны имеет актуальное значение. Курорт позволит многим больным избежать неблагоприятных проявлений адаптационного синдрома, неизбежного при переезде в другую климатическую зону. Комплексное использование грязей, рапы оз. Эльтон, минеральных источников в сочета-

Водное хозяйство России № 1, 2013

Водное хозяйство России

нии с сухим климатом дает возможность лечить и оздоравливать больных с различными заболеваниями.

Рапа и грязи оз. Эльтон и Мёртвого моря по химическому составу, величине минерализации, макро- и микрокомпонентам являются близкими аналогами и отличаются между собой концентрацией биологически активных компонентов. Сравнение составов рапы показывает, что минерализация рапы оз. Эльтон на 137 г/дм3 выше, чем в Мёртвом море, содержание магния в 2,6 раза выше, брома в 4 раза меньше.

Кроме того, в районе оз. Эльтон в бальнеологических целях могут быть использованы реки и родники (для ванн и купаний), соляная шахта (для лечения больных астмой). Родники являются близкими аналогами Красно-усольского, Усольского типов минеральных вод: без «специфических» компонентов и свойств, бромных - бальнеологического назначения, лечебное действие этих вод определяется величиной минерализации и ионно-соле-вым составом [4].

Гидроминеральные ресурсы оз. Эльтон по величине минерализации и биологически активным компонентам, сероводороду, брому, бору не уступают грязям и рапе прославленных курортов СНГ и Мёртвого моря.

Несмотря на уникальность гидроминеральных ресурсов Мёртвого моря, Волгоградская область обладает не меньшим потенциалом и возможностью популяризации круглогодичного бальнеологического и климатического курорта оз. Эльтон. В Заволжье кроме оз. Эльтон расположено еще несколько крупных горько-соленых озер (Боткуль и Булухта), которые могут служить как источниками для бальнеологии (грязи, рапа), так и гидроминерального сырья для минералогического химического производства (извлечение брома, оксида магния и производства косметических средств).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Гидрогеология СССР. Поволжье и Прикамье. Том XIII / под ред. Т.П. Афанасьева. М.:

Недра, 1970. 800 с.

2. ПосоховЕ.В. Общая гидрогеохимия. Л.: Недра, 1975. 208 с.

3. Критерии оценки качества лечебных грязей при их разведке, использовании и охране.

Минздрав СССР, 1987. 75 с.

4. ГОСТ 13273-88. Воды минеральные питьевые, лечебные и лечебно-столовые. М.: Изд-во

стандартов, 1988. 29 с.

Сведения об авторе:

Мязина Наталья Григорьевна, к. г.-м. н., главный геолог партии, ООО «Технопроект НВТИСИЗ», 400120, г Волгоград, ул. Елецкая, 108; e-mail: nvtisiz@list.ru

Водное хозяйство России № 1, 2013

Водное хозяйство России