Качество подземных вод

Подземные воды, отобранные из осадочных пород, относятся к водам различного химического состава — от насыщенных рассолов в глубоко залегающих породах морского происхождения до вод с минерализацией менее 100 ч. на 1 млн. в песчаниках у поверхности. Вообще в осадочных породах соленые воды и рассолы гораздо более распространены, чем пресные. К счастью, пресные воды обычно находятся у поверхности или вблизи нее, а непригодная для питья вода распространена на больших глубинах. В целом минерализация воды с глубиной увеличивается, но во многих районах отмечаются исключения из этого правила. Например, на юго-востоке штата Канзас наиболее соленые воды содержатся в породах формации Чероки пенсильванского возраста (средний и верхний карбон), а питьевую воду отбирают из подстилающих отложений, главным образом из опесчаненных доломитов формации Рубидо ордовикского возраста.

Рис. 8.15. Постепенное вторжение соленых морских вод в районе города Майами с 1904 по 1950 г. Защитные сооружения, возведенные в 1944 г. в каналах, отводящих воду во время приливов, вначале снизили скорость вторжения морских вод, в результате чего в некоторых местах значительно улучшилось качество воды.

Происхождение рассолов многих древних осадочных пород — одна из интереснейших проблем геохимии подземных вод. Обычно в кайнозойских отложениях минерализация погребенной воды не превышает минерализации морской воды, если нет явной связи с древними или современными эвапоритами. Погребенная вода в палеозойских породах обычно имеет общую минерализацию от 100 000 до 350 000 ч. на 1 млн. Большинство этих рассолов содержится в слоях осадочных пород, в которых не обнаружено каких-либо признаков связи с эвапоритовыми отложениями. Высокую минерализацию погребенных вод, по-видимому, нельзя объяснить усиленным испарением морской воды в процессе накопления осадков или последующим растворением.

Одним из возможных источников высокой минерализации погребенных вод является миграция наиболее подвижных ионов в процессе уплотнения глинистых сланцев. Сходное и, пожалуй, более распространенное объяснение происхождения высокой минерализации погребенных вод заключается в том, что избирательное проникновение воды через слои глинистого сланца способствует накоплению солей в нижних слоях в ходе циркуляции воды. Глубоко погребенные зоны питаются циркулирующей водой в результате инфильтрации из обнажений или погребенной водой, отжимаемой из нижезалегающих слоев глинистых сланцев.

Непосредственный практический интерес для гидрогеолога представляет не знание точного механизма, определяющего первоначальную концентрацию рассолов, а последующая миграция рассолов, когда горизонты, содержащие рассолы, оказываются под влиянием эрозии. Дебиты источников с соленой или солоноватой водой повсюду в районах распространения морских осадочных пород свидетельствуют о медленном движении погребенных вод. В районах, где существуют мощные водоносные горизонты, сложенные осадочными породами, миграция подземных вод должна быть весьма активной, поскольку здесь широко распространены зоны пресных вод. Такой случай отмечается на севере штата Иллинойс, где развиты водоносные горизонты в нижнепалеозойских отложениях. Соленые воды, вероятно, уходят из многих водоносных горизонтов, которые рассекаются поперечными сбросами. В течение каждого эрозионного цикла некоторое количество рассола также удаляется из водоносных горизонтов. Тем не менее, если избирательная миграция воды через глинистые сланцы — важный фактор, минерализация подземных вод может возрастать и между периодами ускоренной циркуляции подземных вод. В третичных породах Береговых хребтов Калифорнии, в породах пенсильванского возраста центральной части США, а также во многих других районах, подстилаемых пачками, богатыми глинистыми сланцами, соленые воды вскрываются на глубинах лишь нескольких десятков футов ниже дна ближайших речных долин. Водопроницаемость пород в этих условиях, как правило, настолько низка, что препятствует активному проникновению метеорных вод даже в течение периодов, превышающих многие сотни тысяч лет.

Различия химического состава воды в трех наиболее распространенных группах осадочных пород — песчаниках, глинистых сланцах и карбонатах — обычно весьма значительны. Вода в сланцах нередко содержит повышенное количество железа, фторидов и имеет низкий рН — от 5,5 до 7,0. Вода в известняках имеет низкое содержание SiO2 и несколько повышенную концентрацию кальция и магния при рН обычно выше 7,0. Химический состав воды в песчаниках несколько более изменчив и зависит от характера прилегающих пород, вещественного состава песков и глубины залегания водоносного горизонта. Многие скважины, вскрывающие глубокие водоносные горизонты в песчаниках Приатлантической низменности и прибрежной равнины Мексиканского залива, дают пригодную для питья, очень мягкую воду с общим содержанием кальция и магния менее 20 ч. на 1 млн. Однако для этих вод типично высокое содержание натрия и бикарбонатов.

 
След. >