Изотопы кислорода и водорода природных вод СССР
Методическое пособие - Геодезия и Геология
Другие методички по предмету Геодезия и Геология
няться для решения различных задач гидрологии и гидрогеологии, в частности вопросов водоснабжения крупных населенных пунктов и промышленных центров, мелиорации и т. п. Здесь они могут быть использованы для установления источников питания отдельных водоносных горизонтов и их взаимосвязи между собой и с поверхностью, для определения площади водосбора и т. п. В этой связи изучение распределения изотопов водорода и кислорода в метеоинфильтрогенных водах зоны активного водообмена носит не только важный теоретический интерес, но и не менее значимый - прикладной. Обзор работ в этом направлении дан в Справочном руководстве по применению ядерных методов в гидрогеологии [1971 г.]. трудах всесоюзных и международных симпозиумов и конференций, а также в других изданиях.
Поведение изотопов в процессе движения инфильтрационных вод исследовалось нами путем отбора проб из разных водопритоков верхней части гидрогеологического разреза европейской и азиатской частей территории СССР.
содержание дейтерия и кислорода-18 в исследуемых водах изменяется от -136 до -42 и от -18,9 до - 6,7‰ соответственно. Распределение изотопов водорода и кислорода в 34 образцах метеоинфильтрогенных вод (19 из европейской части, интервал опробования 0-208 м, минерализация 0,16-2,60 г/л и 15 из азиатской части, интервал опробования 0-83 м, минерализация 0,19-126 г/л) позволяет выявить следующие общие закономерности, свойственные этому типу вод.
Воды европейской части по исследуемым группам водопритоков, так же как и атмосферные осадки, речные и озерные воды, несколько обогащены тяжелыми изотопами водорода и кислорода по сравнению с водами азиатской части. Для обеих частей в пределах одного участка заметно обогащение вод легкими изотопами в ряду колодцы - родники - скважины, хотя в целом практически все они имеют взаимоперекрывающиеся значения. Определенной закономерности между изотопным составом вод и минерализацией даже в пределах одного района не отмечается. На рис.18 в координатах D и все точки, за редким исключением вод Средней Азии, ложатся вблизи прямой Крейга, что доказывает их преимущественно метеогенную природу. С другой стороны, полученный фактический материал для обеих исследуемых частей территории СССР показывает, что фракционирование изотопов, во всяком случае до отметок 250-430 м, за счет изотопно-обменных и других процессов практически отсутствует. Это означает, что состав вмещающих пород, газов и других компонентов не влияет заметно на содержание изотопов и косвенно указывает на относительно быструю сменяемость вод. Минерализация вод, изменяющаяся в широком интервале значений (от 0,16 до 126 г/л), в основном контролируется составом вмещающих пород и взаимосвязью вод между отдельными горизонтами. Наиболее низкие значения и наблюдаются в воде из самоизливающейся скважины курорта Усть-Кут, юг Сибирской платформы (-136 и -18,9‰ соответственно). Несмотря на относительно высокую минерализацию (126 г/л), эту воду по изотопным данным следует отнести к метеоинфильтрогенной.
Максимальные значения и установлены в водах, вскрытых скважинами в четвертичных и палеогеновых отложениях вблизи деревень Цикуны и Хомлеч, расположенных в пределах субширотных разломов в районе Брестской и Оршанской впадин. Можно полагать, что повышенная концентрация изотопов в этих водах и = ) обязана, с одной стороны, притоку нижележащих вод по зонам разломов с более высокими значениями и , частично вытеснивших инфильтрационные воды и смешавшихся при этом с ними. Метеорные воды этого района должны были бы удовлетворять уровню значений, близкому к уровню значений этих величин вод г.Тетерева Киевской области (-70‰ по и -10,7‰ по ) или быть еще ниже вследствие влияния широтного эффекта. С другой стороны, с проникновением метеоинфильтрогенных вод в более глубокие горизонты степень изотопного обогащения в верхних слоях и сезонные вариации будут сглаживаться по экспоненциальному закону [Rsler Н. I., 1967 г. и др.]. При этом к интегральной части кривой будут тяготеть метеогенные воды осеннего, зимнего и весеннего формирования, преобладающие количественно и обедненные тяжелыми изотопами. Именно этим обстоятельством, видимо, можно объяснить обогащение легкими изотопами вод из скважин и родников относительно колодезных, а также подпиткой их водами снего- и ледотаяния в предгорных районах. Например, для ряда родников Туркменской ССР (родник Гумбулак, Кара-Тепе, Хозраты-Башир, Щурасан) установлены относительно низкие значения и соответственно). Колодезные воды могут обогащаться тяжелыми изотопами за счет испарения влаги из приповерхностного слоя почвы.
Суммарный изотопный эффект в процессе инфильтрации поверхностных вод в глубокие горизонты изучался путем сопоставления данных о распределении изотопов в среднегодовых осадках и поверхностных водах (р. Днепр, оз. Оболонь) с содержанием изотопов в инфильтрационных водах, отобранных в разные периоды и из различных водоносных комплексов (табл. 18). Как из нее следует, подземные воды, отобранные в районе пгт Пуховки (сеноман-келловейский горизонт - 150 и 180 м, байосский - 320 м и пермский - 430 м), пгт Бровары (сеноманский горизонт - 100м и байосский - 320 м) и оз.Оболонь (сеноманский горизонт скв. 120-г), характеризуются изменением от -10,5 до -11,2‰. Эти значения близки к среднему содержанию кислорода-18 в атмосферных осадках (- 10,7‰).
Изотопный состав воды из скважины, вскрывшей аллювиально-бучакский горизонт в районе Оболони ( = - 8,8‰), близок к содержанию кислорода-18 в воде р. Днепра (-9,0‰) и близлежащего