Гідрогеохімія (геохімія підземних вод): Навчальний посібник, страница 35

Формування гідрогеохімічної зональності як і самого хімічного складу підземних вод є наслідком геологічно довготривалих процесів масопереносу, що протікають у водній фазі басейнів, з одного боку, і процесів масопередачі між водною та твердою фазами гірських порід – з іншого.

Серед багатьох факторів, що впливають як на формування хімічного складу підземних вод так і на розподіл їх у розрізі, однім з найважливіших є динаміка підземних вод. Експериментально встановлено, що мінералізація води по вертикалі є зворотно пропорційною швидкості руху води у водоносних пластах. Таким чином, можна вважати гідрогеодинамічну зональність первинною, а гідрогеохімічну – вторинною.

Розглянемо формування гідрогеохімічної зональності на прикладі Дніпровсько-Донецького водонапірного басейну.

В процесі довготривалого геологічного формування басейну у його гідрогеологічному розрізі сформувалися підземні води різного хімічного складу – від гідрокарбонатних кальцієвих до хлоридних натрієвих величина рН яких коливається від 4,5 до 9,2, а мінералізація змінюється від 0,1 до 320,0 г/дм³. Серед них виділяються такі основні геохімічні типи вод:

1. Гідрокарбонатний (кальцієвий, магнієвий, кальцієво-магнієво-натрієвий) з мінералізацією 1,0-3,0 г/дм³ і рН 6,8-7,2.

2. Гідрокарбонатно-сульфатний, сульфатно-гідрокарбонатний (різного катіонного складу) з мінералізацією 1,0-3,5 г/дм³ і рН 6,7-7,4.

3. Сульфатний (кальцієвий, натрієвий, магнієвий) з мінералізацією 3,0-7,0 г/дм³ і рН 5,4-7,6.

4. Сульфатно-хлоридний, хлоридно-сульфатний (натрієвий, кальцієвий, магнієвий) з мінералізацією 3,0-8,0 г/дм³ і рН 6,5-7,8.

5. Гідрокарбонатно-натрієвий (гідрокарбонатно-хлоридний натрієвий) з мінералізацією 0,1-2,0 г/л і рН 7,8-9,0.

6. Хлоридно-натрієвий (кальцієвий) з мінералізацією до 320-340 г/дм³ і рН до 9,5.

В інфільтраційних гідродинамічних системах переважають води перших трьох типів. Лужні води гідрокарбонатно-натрієвого і хлоридно-натрієвого  складу є характерними для елізійних та термогідродинамічних систем. Їхнє розвантаження у верхні водоносні горизонти спостерігається в зонах розломів і фіксується по гідрогеохімічних, гідротермічних та гідродинамічних аномаліях, що вказують на глибоке формування цих вод.

Верхня частина гідрогеодинамічного розрізу – зона вільного водообміну (до глибини 300-400 м), за геохімічними ознаками відповідає зоні гіпергенезу. Для неї характерними є: максимальна розкритість, багаторазова промитість гідрогеологічних структур та постійні зміни фізико-хімічних рівноваг в системі "порода-вода". Останні відбуваються, головним чином, під дією екзогенних (поверхневих) факторів, роль яких зі збільшенням глибини залягання водоносних комплексів зменшується.

Підземні води елізійних систем, що формуються на глибинах більше за 800-1000 м, знаходяться в умовах, які майже повністю виключають вплив зовнішніх факторів. Для них характерними ознаками є підвищена мінералізація (до 10-30 г/дм³), значна збагаченість іонами хлору, натрію, кальцію та сульфат – іону, висока лужність. Часто в них присутні вільні і розчинені гази – двоокис вуглецю, водень, гелій та інші, які по розломах мігрують разом з глибинними водами горизонтів термогідродинамічної системи.

Певна закономірність спостерігається і у стратиграфічному розподілі геохімічних типів вод.

У четвертинних та палеоген-неогенових комплексах переважають гідрокарбонатні кальцієві (магнієві) та гідрокарбонатно-сульфатні води різного катіонного складу з мінералізацією до 1,0-2,0 г/дм³ і рН 6,8-7,2. Поблизу розривних тектонічних порушень, по яких відбувається розвантаження вод мезозойських та палеозойських відкладів, підземні води кайнозойських комплексів нерідко відрізняються аномальним, найчастіше хлоридно-сульфатним, складом. Мікроелементи і гази, що містяться в цих водах мають в основному гіпергенне (у т. ч. техногенне) і біогенне походження.