Формирование железистых подземных вод - Труфанов А.И.
Скачать (прямая ссылка):
31
(исключением являются крупные водотоки бассейнов рек Уссури и Амур, служащих региональными зонами субаквальной разгрузки горизонтов железистых вод); б) в прибортовых частях артезианского бассейна с благоприятными гидродинамическими условиями, т.е. при отсутствии застойного режима подземных вод; особь.й интерес в этих районах представляют линзы безжелезистых вод в трещиноватых и пористых потоках базальтов, далеко вклинивающихся в рыхлые отложения чехла бассейна и имеющих отдельную область питания в выступах или горном обрамлении фундамента; в) в междуречных пространствах с маломощным почвенным покровом, отсутствием торфяников и мощных толщ аллювиаль-но-озерных глин, перекрывающих водоносные горизонты; при таких условиях безжелезистые воды могут быть развиты лишь в верхней части водоносного комплекса при интенсивном питании метеорными водами; обычно боковой подток железистых вод со стороны соседних участков, а также региональный подпор подземных вод создают благоприятные условия для сохранения и накопления высоких концентраций железа в водах, что препятствует распространению безжелезистых вод на глубину.
На участках с различными литологическими и гидродинамическими условиями гидрохимические профили отличаются друг от друга по особенностям взаимоотношений железистых и безжелезистых вод. Для водоносных горизонтов и комплексов с застойным режимом подземных вод, перекрытых мощными озерно-аллювиальными глинами, характерны высокие концентрации железа по всему профилю. На участках региональной разгрузки, характерной для островов и пойм крупных водотоков, гидрохимический профиль концентраций железа отличается незначительным содержанием или полным его отсутствием в верхней части разреза, т.е. в зоне наибольшего влияния поверхностных и атмосферных вод, с резким увеличением концентраций железа с глубиной. Иной тип гидрохимического профиля концентраций железа, отличающийся крайней неустойчивостью содержаний его по глубине, характерен для предгорных участков, где линзовидные потоки безжелезистых вод далеко внедряются в водоносные горизонты с высоким содержанием железа. Образование подобного типа гидрохимического разреза на других участках возможно при благоприятных гидродинамических условиях.
Своеобразный тип гидрохимического профиля с крайне неустойчивыми концентрациями железа в верхней части водоносных горизонтов устанавливается на участках междуречий с зоной аэрации из грунтов легкого состава. Эксплуатация безжелезистых вод на таких участках возможна мелкими (индивидуальными) водозаборами, не нарушающими естественный режим подземных вод.
В целом для района характерна достаточно хорошо выраженная вертикальная зональность в изменении содерж&ния железа в водоносном горизонте с убыванием его концентраций с возрастом водовмеща-ющих пород (исключение составляют воды эффузивов разного возраста) .
ГЛАВАЗ
ГЕОХИМИЯ ЖЕЛЕЗА В ЗОНЕ ГИПЕРГЕНЕЗА
И ИСТОЧНИКИ ЕГО НАКОПЛЕНИЯ В ПОДЗЕМНЫХ ВОДАХ
ОБЩИЕ ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ЖЕЛЕЗА
Содержание железа в земной коре составляет 4,65 вес.% [23], и по распространенности оно занимает четвертое место после кислорода, кремния и алюминия. Известно свыше 180 типичных железистых минералов, не считая тех, в которые железо входит в виде изоморфных примесей. Железо практически присутствует во всех горных породах, почвах, растениях, живом веществе и природных водах.
Обогащение природных вод железом определяется его способностью к геохимической миграции, которая обусловливается внешними и внутренними факторами. Геохимическую обстановку, в которой активно происходят процессы накопления железа в водах, формируют внешние факторы — геолого-литологические, гидрогеологические, метеорологические и др.
Внутренние факторы миграции определяются геохимическими параметрами железа и связаны со строением электронной оболочки и его местом в периодической системе. Железо с порядковым номером 26 входит в восьмую группу Периодической системы и с титаном, ванадием, хромом, марганцем, кобальтом и никелем образует "семейство" элементов, сходных по геохимическим свойствам. В зависимости от внешних условий железо и элементы его "семейства" изменяют валентность, определяющую основные их химические свойства. Железо может иметь нулевую валентность, быть двух- и трехвалентным. Величина заряда иона непосредственно влияет на прочность связей в разновалентных соединениях, а следовательно, оказывает существенное влияние и на миграционные свойства ионов. Как отмечает СП. Албул [4], чем выше валентность элемента в соединении, тем меньше его растворимость, поскольку с ростом валентности энергия решетки возрастает значительно быстрее, чем энергия гидратации. Уменьшение растворимости при увеличении валентности усиливается параллельным увеличением ковалентности связи. По этой причине окислы, силикаты и другие кислородные соединения трехвалентного железа являются почти нерастворимыми минералами. От величины и знака заряда зависит явление полярной сорбции. Из раствора сорбируются ионы противоположного с сорбентом заряда, и при этом энергичнее сорбируются катионы трехвалентного железа, поскольку энергия поглощения у него больше, чем у двухвалентного железа.
