Факторы формирования химического состава природных вод

Факторы, определяющие формирования химического состава природных вод, могут быть разделены на 2 основные группы.

К первой группе следует отнести прямые факторы, непосредственно воздействующие на воду:

горные породы почвы живые организмы деятельность человека.

Ко второй группе относятся косвенные факторы, определяющие условия, в которых протекает взаимодействие веществ с водой: климат, рельеф, водный режим, растительность, гидрогеологическое и гидродинамические и прочие условия.

Горные породы и минералы

Горные породы и минералы как источники солей для минерализации природных вод целесообразно разделить на 3 группы:

Изверженные

Магматические породы, образующие растворимые соли при их разложении

Соли, рассеянные в сухом, растворенном или адсорбированном состоянии в различных осадочных породах Минералы и растворимые соли, находящиеся в виде скоплений или залежей (известняк, доломиты, гипсы, каменная соль и прочее) Роль этих источников для минерализации природных вод в современных условиях различна. Наименьшее значение имеет процесс разложения изверженных пород, протекающий медленно, хотя именно с ним в истории Земли связано образование большей части солевой массы в океане и на континенте. Роль же остальных видов источников зависит от местных условий.

Изверженные, магматические породы.

Хотя земная кора на 95% составлена именно этими породами (граниты, андезиты, базальты, гранодиориты и др), в коре выветривания они представлены главным образом в виде отдельного обломочного материала различной степени измельченности. Кажущаяся стойкость к воде этих твердых кристаллических пород объясняется образованием на их поверхности весьма прочной корки (пленки) толщиной от 0.014−0,16 мм. Впервые эта порода была обнаружена А. Д. Кушманом и П. Хубартом (1908), а затем изучена К. В. Корренсом и И. В. Энгельгардтом (1938). Она состоит из продуктов выветривания — сложных алюмосиликатов, образовавшихся при взаимодействии породы с водой, обладает большой прочностью и предохраняет породу от дальнейшего воздействия на нее воды. Опыты показывают, что мелко измельченный порошок любой изверженной породы, помещенный в дистиллированную воду, создает в растворе даже через несколько минут щелочную реакцию. Одновременно в растворе повышается концентрации гидроксильных ионов, в связи с чем эту реакцию часто называют гидролизом алюмосиликатов, а явление в целом — выщелачиванием породы.

Скорость взаимодействия алюмосиликатов с водой быстро уменьшается во времени. В первые момент в раствор переходит значительное количество растворимых веществ, затем реакция замедляется. Образуется корка, препятствующая непосредственному воздействию воды на породу, скорость реакции лимитируется медленностью диффузии ионов через образовавшуюся корку твердых продуктов выветривания. Спустя некоторый промежуток времени (измеряемый, повидимому, десятками лет), скорость реакции становится столь малой, что порода может существовать неизменной долго, пока поверхностная корка не будет нарушена.

Соли, рассеянные в осадочных породах

Из многочисленных типов осадочных пород, различающихся по степени цементации, минералогическому составу и происхождению, остановимся на 2 основных группах — глинах и песках, измельченность которых представляет наибольшее значение для минерализации воды. Глинистые породы составляющие большую часть осадочных пород, по минералогическому и химическому составу представляют собой очень сложные системы, по степени своей дисперсности близкие к коллоидным. Основная их масса состоит из глинистых минералов, а в менее тонких фракциях — из различных обломочных зерен, входящих в алюмосиликатную породу (кварц, полевые шпаты, слюды).

Континентальные особенно аллювиальные и делювиальные глинистые отложения, хорошо перемыты, но глины морского происхождения и особенно связаны с лагунами древних морей могут быть сильно засолены. Глины характеризуются чрезвычайно плохой проницаемостью воды, поэтому вымывание из них солей всецело связаны с условиями контакта породы с водой. Вымывание солей при непосредственной фильтрации через глину практически ничтожно, но оно возрастает при переходе к суглинкам и супесям.

Большое значение для ионного состава природных вод имеет способность глин удерживать значительное количество поглощенных ими ионов. Эта способность является следствием сильно развитой поверхности высокодисперсных глинистых минералов.

Песчаные породы обладают лучшей фильтруемостью, поэтому содержание в них солей, и, следовательно, способность минерализовать воду зависят от их происхождения и климатических условий. Пески морского происхождения, особенно в засушливых условиях, содержат много сухих солей и естественно сильно минерализуют воду, так же как и пески в засушливых условиях при наличии близких грунтовых вод или находящиеся в аллювиальных отложениях. В условия избыточного увлажнения, хорошо фильтрующееся пески, особенно кварцевые, мало минерализуют воду. Наличие в песках повышенного количества полевых шпатов (аркозы, граувакки) должно влияет на состав воды. В условиях переносимого реками аллювия подобные пески подвергаются выветриванию аналогично изверженным породам.