Гидрогеохимия / СМЕШЕНИЕ

СМЕШЕНИЕ И КОНЦЕНТРИРОВАНИЕ ВОД II ИХ ГЕОХИМИЧЕСКИЕ СЛЕДСТВИЯ

Большинство природных вод представляет собой сложные смес:: по минерализации, составу, температуре, плотности и другим харак­теристикам. Еще А. Н. Огильви [1909] показал, что для таких смесе,: между содержанием отдельных компонентов С и общей минерализа­цией М существует линейная зависимость

С = аМ\-Ъ, (V-12

где а и Ъ — постоянные параметры (а — угловой коэффициент. b — отрезок на оси ординат).

Если под минерализацией понимать сумму отдельных компонен­тов, определяющих состав воды (М = SQi ^т0 очевидно, что при М = 0 величина С также должна равняться нулю. В то же время в воде определенной минерализации какой-то компонент может отсутствовать. В этом случае зависимость (V-12) будет выглядеть следующим образом:

аМ + b^O, (V-13)

что возможно при b < 0.

Таким образом, исходя из смыслового взаимоотношения концен­трации отдельных составляющих и общей минерализации, видно, что свободный член уравнения (V-12) b ^ 0. Обычно уравнением сме­шения пользуются для основных шести компонентов, которые в тех или иных количествах присутствуют практически во всех природных водах. Это дает основание зависимость (V-12) переписать как уравне­ние прямой, исходящей из начала координат: ¹

С = аМ. (V-14)

Последнее уравнение дает право составить равенство

C,-₊i Mi+i

(V-15)

Это равенство позволяет провести анализ довольно сложных геохимических процессов, протекающих при смешении вод, их раз­бавлении или концентрировании в результате испарения, в состав которых входят неустойчивые компоненты, в условиях, когда вме­щающие горные породы являются геохимически активными. Возмож­ность такого анализа покажем на конкретных примерах.

Пример 1. Как известно, минеральные воды Мацесты на значительную глубппу разбавлены пресными водами метеорного происхождения. Основная масса пресных вод поступает в недра месторождения с северо-востока, из зопы хребтов Ахштырь, Ахун и Быхта, по системе открытых трещин и карстовых ходов в известняках мела.

Процессы разбавления на Мацесте захватили водовмещающую толщу известняков до глубины примерно 900 м. Динамика этого процесса изучена весьма детально, а гидрохимия до сих пор недостаточно ясна и понятна.

'ассмотренные примеры показывают, что процесс смешения при-[ых вод представляет собой сложное физико-химическое явление, молинейная зависимость (V-12), предложенная А. Н. Огильви, идпмому, описывает довольно редкие случаи и может исполь-ться лишь как методический прием при анализе результатов сме­ни, показывая, насколько естественный процесс отклоняется аеального.

3 общем случае смешение приводит к нарушению физико-химп-ого равновесия между подземными водами и вмещающими поро-1. При этом наиболее вероятными процессами являются либо ■ход растворенных компонентов в твердую фазу, либо переход понентов твердой фазы в раствор, либо обменные реакции. Зыпаденне из раствора тех или иных составляющих, по существу, яется началом процесса минералообразования, который может исходить как в поверхностных бассейнах, так и в подземных водах. 1ависпмостп от конкретных условий минералообразование при пении различных природных вод может приводить к возникно-ню некоторых типов осадочных пород (известняки, мергели, ■аники с цементом химического происхождения и т. д.), цемента-[ ранее сформировавшихся пород, появлению рудных месторожде-!. Умение прогнозировать результаты смешения имеет важное логическое значение.

Выпадение солей в осадок может наблюдаться и при повышении шрализации воды в результате упаривания. Несмотря на то, что [арение и смешение как физические процессы отличаются, с мате-ической точки зрения у них есть некоторые общие черты. Если вставить, что вода с какой-то минерализацией С\ разбавлена тпллпрованной водой до минерализации С, то очевидно, что доля той воды в этой смеси

*V-^-,, , (V-24)

доля дистиллированной воды

r,-i-F_t» ?^Х~^С ■ . (V-25)

|в этом С₁ > С, а Со = 0. Если такого рода смешение заменить парением, то С_х < С при С₂, также равном нулю. В этом случае выражения (V-25) получим отрицательную величину F₂, что будет казывать наличие процесса испарения.

Процесс упаривания в открытых водоемах был достаточно де­льно исследован М. Г. Валяшко [1962] на примере морских вод. тя подземных вод этот процесс изучен еще слабо. Приведем при-:ры анализа результатов концентрирования вод.

Пример 1. В 1962 г. на Черноморском побережье Кавказа А. Н. Павло-щ [Романпка, Павлов, 1964] с целью исследования этого явления были орга-зоваиы режимные наблюдения за изменением химического состава вод источ-ка, дренирующего отложения карангатской террасы. На рис. V-4 показана впсимость .между составом н общей минерализацией вод источника на протя-мшп летнего периода, когда питание подземных вод атмосферными осадками

121

1 Это уравнение показывает, что теоретически в основе разбавления должна лежать вода, не содержащая никаких растворенных компонентов, М = 0.

116