28. Углекислотное выщелачивание, его значение в ггх

Углекислота— важнейший компонент подземных вод, определяющий их способность растворять первичные минералы и породы, особенно минералы и породы карбонатного состава. Растворение таких минералов и пород происходит ло обобщенной схеме: CaCО₃+н₂О + CO₂ = Са²⁺+2НСО^-₃.

В условиях равновесия для существования в растворе определенных концентраций НСО^-₃ необходимо присутствие определенного количества свободной углекислоты, называемой равновесной. Если содержание свободной углекислоты в воде больше, чем нужно для равновесия, то при соприкосновении такой воды сCaCО₃ (тв) произойдет его растворение, т. е. реакция пойдет слева направо. Процесс растворения будет продолжаться до тех пор пока не наступит равновесие. Если же содержание свободной углекислоты в воде окажется меньшим, чем нужно для равновесия, то, наоборот, из воды будет выделяться CaCО₃(тв), т. е. показанная реакция будет идти справа налево до тех пор пока не наступит равновесие.

Избыточную (над равновесной) часть свободной углекислоты, которая расходуется на реакцию с СаСОз и обеспечивает его растворение, называют агрессивной углекислотой. Иными словами — это углекислота, способная переводить в раствор карбонат кальция. Существуют различные качественные и ко­личественные расчетные методы установления количества агрессивной углекислоты в подземных водах.

Максимальной способностью растворять карбонаты обладают маломинерализованные подземные воды гумидной зоны.Рост концентраций НСО3- в подземных водах с переходом от гумидной зоны к аридной определяет смену их способности растворять CaCО₃ на способность осаждать это соединение.

Если имеется более мощный источник С0₂ (например, эндогенные и термометаморфические процессы), то концентрации углекислоты в подземных водах оказываются гораздо большими и это определяет возможность нахождения более высоких равновесных с ней содержаний НСО₃^- в подземных водах. При содержаниях СО₂ несколько граммов на литр равновесные концентрации НС0₃- увеличиваются до десятков граммов на литр. Такая ситуация характерна для формирования углекислых минеральных вод. Эти подземные воды обладают способностью растворять СаС0₃ в гораздо большем диапазоне гидрогеохимических условий.

29.Горизонтальная зональность хим.Сост. Гв

Широтные зоны грунтовых вод, различающихся между собой глубиной залегания и минерализации: 1) неглубоких, переходящих в поверхностные, слабоминерализованных, богатых органическими веществами, грунтовых вод (полярно-тундровая полоса); 2) неглубоких, умеренно минерализованных вод (лесная полоса); 3) местами глубоких, в различной степени минерализованных вод (степная полоса); 4) глубоких значительно минерализованных вод (южнее степной полосы).

Теоретическое рассмотрение вопроса зональности грунтовых вод привело В. С. Ильина к выводу, что грунтовые воды являются функцией климата, рельефа, геологического строения района и глубины вреза эрозионной дренирующей сети. Помимо зональных (семь зон), он выделил и азональные воды.

Генетическое обоснование широтного распределения грунтовых вод различного химического состава дано Г.Н.Каменским. В 1949 г, он выделил две зоны грунтовых вод по генетическим типам, т, е. по условиям их формирования: грунтовые воды выщелачивания и континентального засоления. Первый тип вод формируется в областях избыточного увлажнения или в недостаточно увлажненных районах, но с хорошо проницаемыми породами или с хорошим естественным дренажем. Второй тип вод формируется, на равнинах сухих степей, полупустынь и пустынь. В первой зоне с севера на юг минерализация вод увеличивается от нескольких десятков миллиграммов на литр до 1 г/л и более. Во второй зоне могут быть встречены воды различных минерализации и состава от пресных до соленых в зависимости от литологии пород и геоморфологических факторов. Кроме того, для морских побережий им выделена вертикальная микрозональность—увеличение минерализации вод с глубиной.

Е.В.Пиннекер выделил три макрозоны грунтовых вод: 1) ледовую (мерзлую); 2) гу-мидную (влажную) и 3) аридную (сухую). 1 - воды полностью или частично проморожены, в жидкой фазе существуют лишь летом; 2-я - характеризуется избыточным увлажнением и интенсивным вымыванием солей из пород, а в 3-ей зоне испарение преобладает над осадками н происходит засоление грунтовых вод.

С.Л.Шварцев, обобщил анализы подземных вод зоны гипергенеза по 73 районам земного шара, вычислил средний химический состав грунтовых вод зоны выщелачивания и континентального засоления. Им вычислена также средняя формула химического состава грунтовых вод зон выщелачивания и континентального засоления.

Зональное распределение характерно к для органических веществ грунтовых вод. Так, например, для северных и северо-восточных районов территории СССР характерны более высокие содержания органических веществ в грунтовых водах (Сорг около 35 мг/л) по сравнению с южными и юго-западными районами (Сорг 20—25 мг/л). Это обусловлено более низкими среднегодовыми температурами, обилием влаги, богатой наземной растительностью, тесной связью поверхностных (в том числе болотных) и грунтовых вод. В этих условиях не происходит полного разложения остатков наземной растительности, что и ведет к обогащению грунтовых вод органическим веществом гумусового характера. Во многих северных районах эти воды имеют желтый и бурый цвет из-за высокого содержания фульво- и гуминовых кислот. В аридных условиях, наоборот, климатические условия способствуют более полному разложению растительных и животных остатков и обеднению ими грунтовых вод. В горных районах расчлененный рельеф, активный поверхностный сток и водообмен также не благоприятствуют обогащению грунтовых вод органическим веществом.

На зональное распределение грунтовых вод влияет состав почв и горных пород.