Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Геохимия подземных вод Балхашского сегмента земной коры Центрального Казахстана

ВАК РФ 04.00.06, Гидрогеология

Автореферат диссертации по теме "Геохимия подземных вод Балхашского сегмента земной коры Центрального Казахстана"

У

МИНИСТЕРСТВО ГЕОЛОГИИ СССР

УЗБЕКСКОЕ ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ «УЗБЕКГИДРОГЕОЛОГИЯ»

ИНСТИТУТ ГИДРОГЕОЛОГИИ И ИНЖЕНЕРНОЙ ГЕОЛОГИИ им. О. К. ЛАНГЕ

На правах рукописи

АБСАМЕТОВ Малис Кудысович

ГЕОХИМИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД БАЛХАШСКОГО СЕГМЕНТА

ЗЕМНОЙ КОРЫ ЦЕНТРАЛЬНОГО КАЗАХСТАНА

Специальность 04.00.06 — гидрогеология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук

Ташкент — 1991

Работа выполнена в Институте гидрогеологии и гидрофизики им. У. М. Ахмедсафинй АН Казахской ССР. •

Научный консультант —академик АН КазССР, доктор геолого-мднера-

логическнх наук, профессор Ж. С. Сыдыков

Официальные оппоненты — доктор геолого-минералогических наук, про' фесс'ор А. С.,Хасанов

_ ' —доктор геолого-минералогичесКих 'наук, про-

-фессор С. Л. Шварцев — доктор гсолого-минералогичсСких наук '•■... В. Н. Островский

Ведущая организация —Институт геологических наук им. К. И. Сат-

паева АН КазССР

Защита состоится .. с19. , .¿ХЛ'&сЖ^ 199 г. в

даини специализированного Совета Д.071.01.01 по защите диссертации на соискание ученой степени доктора наук при Институте гидрогеологии и инженерной геологии им. О. К- Ланге ПО «Узбекгидрогеология».

Адрес института: 700041, Ташкент, ГСП, ул. Морозова, 64. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института ГИДРОИНГЕО.

Автореферат разослан .. ,. ^^^¿¿Х^г^ 199./ г.

Ученый секретарь

специализированного Совета • Л. 3. ШЕРФЕДИНОВ

час на засе-

I

*

| -ВВЕДЕНИЕ

л I Балхашский сегмент Земной коры (БСЗК) имеет огромную терри-~торню, включающую Л^унгаро-Балхшпскуп и отдельные площади Кокче-тав -Севере Тянь-Шанской и Чингиз-Тарбагатайской складчатых систем, и располокэн в области сочленения меридиальной (Уральской) и широтной (Центрально-Азиатской) Еетвей Урало-1'.окгольского сгаадчатого пояса. В работе рассматривается лишь Центрально-Казахстанская часть БСЗК с Северо-Балхашской металлогенической провинцией и Чу-Илийским рудным поясом. Исследуемый регион в силу исключительного. разнообразия и сложности гидрогеологических и физико-географических. условий,геологического строения,геохимических и кеталлогенических особенностей является весьма благоприятным для решения многих теоретических вопросов геохимии подземных вод. В' нем формируются различные по ишералкзации и химическому составу подзеюше воды, а микроэлементный состаз вод отражает большое разнообразие рудных полезных ископаемых.

В основу диссертационной работы положены результаты исследования автора по проблеме' формирования химического состава подземных еод и подземного гидрохимического стока, проведенных на территории Балхашского сегмента земной коры Центрального Казахстана. Исследования проводились с 1975-1991 гг и продолжаются в настоящее время в Институте гидрогеологии и гидрофизгаси АН КазССР в соответствии с планами научных исследований Института.

Актуальность темы обусловлена тем, что подземные воды,как самый активный компонент земной коры, участвуют практически во всех геологических процессах,протекающих в зоне гипергенеза -разрушение и переотломэние горных пород и минералов, образование, различных генетических типов месторождений полезных ископаемых, создание большой массы органического веществз биосферы, формирование ресурсов и химичеасого состава самих подземных вод, широко используемых в народном хозяйстве. Познание этих процессов мояет быть положено в основу- выяснения условий образования коры выветривания,почвообразования,установления геохимической подвижности и дифференциации химических элементов, их рассеяния и концентрирования, выявления ореолов и потоков рассеяния рудных месторождений, являвшихся основой геохимических методов поискоь. К тому ле в настоян*?? время, когда происходит мощная техногенная нагрузка на гидросферу,весьма ваяно знание наиболее полных характеристик геохимических, в том числе и гвдрогеохимичэских по-

лей,возникающих под влиянием естественных факторов. Эти поля представляют тот естественный фон,на который накладывается техногенное воздействие и изучение этого фона несомненно актуально для охраны природной среды.

Поскольку все это происходит в сложной динамической обстановке, где подземные воды играют особую роль, в развитие физико-химических процессов в системе вода-порода-газ,то необходимость количественного прогноза изменения их химического состава вполне очевидна. Такой прогноз возможен на.основе моделирования.гидрогеохимических процессов и явлений путем использования методов ТОЧ7 -.них' фундаментальных наук и прежде всего химической термодинамики и физико-химической кинетики. В этих условиях важное место занимает разработка и использование автоматизированных систем обработки информации гидрогеохимических исследований проводимых при поисках,в частности, рудных полезных ископаемых. В настоящее время при достаточно детальной геологической изученности многих территорий, включая освещаемый регион, возможность открытия месторождений, выходящих на дневную поверхность практически исчерпана. Следовательно,минер ...хьно-сырьевая база действующих горнопромышленных объектов может быть расширена только путем освоения глубоких горизонтов и участков, перекрытых чехлом рыхлых отложений значительной мощности. В решении этой проблемы основную роль призваны сыграть научные прогнозы с использованием глубинных методов, е том числе гидрогеохимического.

Из всего отмеченного вытекает актуальность постановки подобных исследований и обобщения их результатов,выполненных в настоящей работе.

Цель исследований - установление закономерностей формирования химического состава 'подземных вод и количественная оценка физико -химически* процессов, контролирующих развитие гидрогеохимической системы,• обоснование рационального комплекса поисковых критериев рудных полезных ископаемых.

Для достиже! ля этой цели решены следующие задачи:

- изучены особенности распределения химических элементов в подземных водах по основным ландшафтным зонам региона;

- проведен" физико-химическое моделирование системы вода-порода-газ, вода-почва-газ; ' '

- дана количественная оценка миграции химических элементов в подземных водах;

- установлены объемы подземного химического выноса и масштабы выЕетривания подземными водами горных пород;

- проанализированы условия формирования водных потоков рассеяния микроэлементов,характеризующих-рудные формации;

- разработаны новые и усовершенствованы существующие методы гидрогеохимических поисков в условиях континентального засоления.

Методика исследований -по изучению миграции химических элементов в подземных водах,отражающих есю совокупность явлений природы,их многообразие и специфические особенности,складывалась в основном из двух этапов: 1)полевых и эксперемекталъных исследований, 2)обработки полученных данных с применением автоматизированной системы и физико-химического моделирования.

Полевые исследования проводились нами с 1975 по 1391гг по методике гидрогеохимических поисков мелкого и среднего масштабов, изложенных в специальных работах (Методическое руководство. .. . 1973; Белякова и др. , 1962;Колотое, Киселева, 1975 и др.). Кроме того в зависимости от направленности исследований экспериментальные работы включали: выщелачивание пород и руд в различных средах с одноразовым и режимным опробованием компонентов; отбор проб воды с месторождений для определения форм нахождения эле-м-'тов,разрушения комплексных соединений в-растворах и сорбирование их на глинах и взвесях при различных кислотно-щеточных условиях; изучение продуктов выветривания горных пород,различных новообразований,почв, кор выветриваний.

• Отобранные пробы подземных вод анализировались химическим, спектральным,атомно-атсорбционным,нейтронно-активационным и плагменно-спектрометрическим методами. При этом содержание значительной части металов (Си,2п,РЬ,Г,Мо.Со и др.) определялись химическими и спектр;ильными методами. Лшь в случае детальных исследований на участках проводился анализ Аи и нийтрсчно-акти-вационным методом, а У.Зп, Аз, и ,Си, 1п, РЬ и др. - пла::ме:1-но-спектрометрическим. Определение основных компонентов воды проанализированы химическим путем по традиционной методике г Резников и др. , 1970). Для решения поставленных задач гирокг. попользовались также фондовые и литературные данные. При с-гП^п их ул:-

тьзадась.методика проводимых исследований,количество анализируемых элементов и примененный метод анализа.

Физико-химическое моделирование . гидрогеохимических систем выполнено на программном комплексе "Селектор" (Карпоз,1981). При полкой статистической обработке гидрогеохимической информации использован программный комплекс "STAT-GRAF", а прогнозная гидрогеохимическая оценка проведена на автоматизированной системе по обработке информации, разработанной сотрудниками Института математики и механики АН, КазССР с участием автора, которая включает алгоритмы 'распознавания образов и факторного анализа."

При систематизации многочисленных данных нами использован принцип зональности подземных вод зоны 'гипергенеза, детально рассмотренный и обоснованный С. JL Кварцевым (Шзарцев,1978) и другими исследователями: Б основу классификации 'подземных вед по химическому составу положена методика разработанная О. А. Алекиным с добавлением Я. С. Сьщыкова.

Закисаемые положения включают в основном:

1. Научное обобщение данных по геохимии подземных вод региона на основе принципов зональности и обработка гидрогеохимической информации методами математической статистики показали, что распределение компонентов в водах контролируется степенью испарительной концентрации, масштабами взаимодействия воды с горными породами, интенсивностью водообмена и глубиной залегания подземных вод.

2.Применение физико-химического моделирования системы вода-порода-газ, базирующегося на принципе минимизации свободной энергии Гиббса составляет осноеу обоснования концептуальной модели неравновесной саморазвиваюсейся системы, которая в результате растворения горных пород природными ведами и избирательного концентрирования одних химических элементов и рассеивания других вследствие связывания их в виде вторичных минеральных Фаз, приводит к формированию разнообразных геохимических типов подземных вод.

3. Изучение межфагового перехода химических элементов е системе вода-порода, включая рудные микераты, и анализ особенности миграции микроэлементов в водах региона позволили устан следужее: формы миграции макро- и микрокемпон-нгоь спр^дс.'^^^я

анионным составом раствора :г характером геохимической среды: при групповой миграции металлов в водном растЕоре поведение кадцого элемента зависит не столько от его индивидуальных химических свойсте, сколько от ссстаЗа формируемой вторичной минеральной фазы; в кислых водах рудных ;.:есторо:эдений по форма?,f миграции шкроэлементы могут быть разделены на металлы с преобладающим! простыми катионами (кедь,цинк,свинец,серебро,золото,барий) и элементы, мигрирующие преимущественно в виде комплексных анионов и кислот (!":п>я:с, олово, молибден).

4. На основе выделения поверхностной, подземной и атмосферной составляющих полного Химического выкоса, а такгэ расчленения подземной на литогенну» н атмогенную впервые для региона произведена количественная оценка химической денудации земной поверхности и скорости химического выветривания. При этом выявлено, что подземная составляющая выноса в регионе резко доминирует над другим! и составляет 70%.

5. Разработка автоматизированной системы анализа гидрогеохимической информации с использованием алгоритмов распознавания образов, кластерного и факторного анализов позволила выявить специфический комплекс гидрогеохимических индикаторов для различных типов оруденения, усовершенствовать методику выявления и оценки аномалий при прогнозных гидрогеохимических поисках.

Научная новизна работы. В условиях- .резкоконтинентального климата,освещаемой нами территории впервые использованы количественные методы прогноза изменения химического состава подземных вод под действием различных природных факторов. На этой ос-' нове установлены ряд новых положений, имеющих научное и прикладное значение,в том числе:

- определены средние содержания главных и рассеянных элементов в подземных водах основных ландшафтных зон и водовмешзю-щих пород региона;

- установлено, что на формирование химического состава подЗемных вод существенную роль играет тип и засоленность почв;

- выялена закономерность эволюции состава водовмешающих пород и изменение химического состава подземных вод на различных этапах развития системы вода-порода-газ;

- оценены генетические составляющие химического вьшсса.

- б -

позволившие.количественно определить интенсивность денудации,соотношения вынесенных и накопленных элементов, 'а также объем выветренных пород;

- установлений влияние гидрогеохимических условий на миграцию элементов при их кежфазовом переходе в системе Еода-рудные минералы-газ;

- создан программный комплекс автоматизированной системы обработки гидрогеохимической информации на основе метода распознавания образов по обучающей выборке. .

Практическая значимость и реализация результатов исследова- . кий направлены на расширение минерально-сырьевых ресурсов рассматриваемой территории. Изучение формирования химического и микрокомпонентного состава подземных вод позволили выделить прогнозные участки,перспективные на различные типы рудных полезных ископаемых. Применение математических методов обработки гидрогеохимической информации, полученной в процессе полевых и экспериментальных исследований,« их сопостовление с результатами опытных работ в предела--' известных месторождений, обеспечило достоверность полученных результатов. Всего на исследованной территории выявлено около 180 аномалий, часть из которых полозкена в основу проведения в дальнейшем более детальных поисковых работ геологическими организациями. Методические рекомендации и общие закономерности распространения микроэлементов в подземных волах были использованы геологами при составлении структурно-металлр--генических и геохимических карт региона. Экономический эффект о;т внедрения рекомендации на проведение геологоразведочных исследований в пределах одного Чу-Илийского рудного пояса составил 7$ тыс. руб. Аномальные участки на площади Айгыржальского рудного поля приняты в ПГО "Степгеология" и включены в проект деталь-ных геологоразведочных работ.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на Всесоюзных конференциях "Применение математических методов в гидрогеологии" (Москва,1987)."Проблемы изучения, охраны и рационального использования водных ресурсов" ' ;.':с::ва,1985), "Генезис подземных вод" (Иркутск, 1983), на 2-ой гтсг.убливанской конференции "Проблемы вычислительной математики автоматизации научных исследований" (Алма-Ата, 1988),в ПГО "to-

казгеология", "Центрказгеология", а также на Ученом совете Института гидрогеологии и гидрофизики им. У. М. Ахмедсафина АН Каз ССР.

По теме диссертации составлено 29 научных работ, из которых 23 опубликовано, в том числе 3 коллективных монографий.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоят из введения, семи глав и заключения, наложенных на 320 страницах машинописного текста, иллюстрируется 48 рисунками и 52 таблицами. Список литературы в!слю«ает 270 наименований.

В процессе работы над диссертацией автор постоянно пользовался советами и консультациями доктора геолого-минералогических наук К. М. Давлетгалиевой, кандидата химических наук К С. Дементьева, кандидатов физико-математических наук А. Ф. Мухамедгалиева и М. Б. Айдарханова. Всем названным товарищам, а также сотрудникам лаборатории гидрогеохимии, участвовавшим при оформлении работы автор глубоко благодарен. Особую признательность автор вырагает научному консультанту, акдемику АН КазССР, профессору, доктору геолого-минералогических наук Ж,С,Сыдыкову, оказавшему йсемерную помощь на всех этапах проводимых наш исследований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Формирование химического состава подземных вод территории БС5Й й П'риле?ашл? к ним районов происходит при их сложных динамических связях с природно-геологическими и гидрогеологическими условиями. Всестороний учет и сценка- интенсивности, продолжительности И направленности каздогс из них, с установлением их взаимодействия позволяет наиболее достоверно осветить и понять сложные ¿'идрогеохтатески'е процессы,- происходящее в подземных водах'.

Рельеф региона имеет ступенчатое строение. Самая высокая ступень представлена среднегорьем и низкогорьем, которые по направлению к оз. Балхаш и р. Чу постепенно выполажваются и принимают облик сначала всхолмленного рельефа отметками 900-500м, а затем переходят в широкие, изобилующие солончаками цокольные равнины и речные долины.

Климат региона определяется внутриматериковым положением тл свободным доступом в его пределы теплого сухого воздуха пустынь Средней Азии в летнее время года и холодного бедного влагой арктического йоздуха - в зимнее. Абсолютная величина температур в

течении года ' колеблется от -39 до 42°С С метеостанция Бетпак-Да-ла). Среднегодовое количество атмосферных осадков, в основном, определяется гипсометрическим положением местности. Наибольшее годовое количество их отмечено в пределах возвышенных водоразделов 250- 500мм, а в мелкосопочной и- равнинной частях территории снижается до 120 -200мы.

Ландшафты представлены зоной сухих степей с темно-каштано-выми,светло-каштановыми и пустынными степями и пустынями с бурыми и серо- бурыми почвами. Контрастность физико-географических условий определяет разнообразие классов геохимических ландшафтов: карбонатный,карбонатно-глеевый, кислый-глеевый,солонцовый и солончаковый. Отсюда и многообразие геохимических барьеров- механический, восстановительный, испарительный, адсорбционный и др.

Геолого-структурные, геохимические и металлогенические условия. Регион охватывает юго-восточную половину Казахской сладча-той страны и в палеотектоническом плане по глубинным разломам выделяется Джунгаро-Балхашская область герцинской стабилизации (Северное Прибалхашье).которую окаймляют выступы каледонского основания (Чу-Илийский рудный пояс). Каледониды представлены 'сильнодислоцированными метаморфизованными породами: гнейсы, кристаллические сланцы, мраморы, кварциты. Герцинский разрез начинается верхнеордовикскими терригенными отложениями,которые перекрываются нижйесилурийскими морскими осадками,главным образом терригенными и терригенно-карбонатными. На границе силура и девона регион испытывает складкообразование,вздымается и причленяется к каледонской суше,всплывает андезитовый вулканизм и к концу франского яруса угасает. В послефранское время на территории накапливаются исключительно осадочные формации, представленные карбонатными, терригенными и кремнистыми осадка ми.

В регионе широко представлены свинцово-цинковые,полиметаллические ,медно-молибденовые,редкометальные месторождения,открыты. промышленные проявления золота и установлена повышенная золотоносность полиметаллических месторождений. Спорадически отмечаются железо-марганцевые,медноколчедачные, медно- никеливые оруде-нения. В подавляющем большинстве месторождения и рудопроявления региона, являются эндогенными,тесно связанными с интрузивными и вулкано-плутоническими комплексами. Поэтому региональные законо-

мерности распределения и последовательности развития зон тектонической активизации в равной мере относится и к проявлениям эндогенной минерализации,образующим сравнительно узкие, ясно выраженные структурно-металогени'ческие зоны, совпадающие пространс-. твенно с зонами магматической активизации.

Гидрогеологические условия. Подземные воды в исследуемом регионе установлены во всех литолого-стратиграфических подразделениях. Поскольку освещаемая нами территория относится к горноскладчатым областям, то подземные воды преимущественно связаны с трещиноватыми кристаллическими породами,залегают на небольпих глубинах и имеют свободную поверхность. Поэтому их формирование происходит под активным воздействием современных физико-географических и геолого-структурных условий региона. Места, где преобладает среднегорный и низкогорный рельеф, сложенные хорошо обнаженных«! трещиноватыми эффузивно-осадочными и интрузивными породами, представляют собой региональные области питания подземных вод,где основным источником питания их яеляются атмосферные осадки. Наличие региональных разломов,являющихся дренами трещинных вод,предопределяет значительный подземный сток в сопредельные районы. Следует отметить, что поскольку долины рек, выполненные мощными мезозой-кайнозойскими отложениями и приурачивалтся к крупным разломам,то они в значительной мере подпитываются за счет трещинных вод и формируют региональный подземный сток.

Мелкосопочная часть региона,сложенная осадочно-зффузивнкми отложениями,- местами покрытыми рыхлыми кайнозойскими образованиями, является областью транзита и частичной разгрузки подземных вод, движущихся со среднегорной и низкогорной частей. На плосддях выхода скальных пород на поверхность происходит местное питание подземных вод за счет инфильтрации атмосферных осадков, разгрузка их осуществляется путем родникового стока,испарения и транс-пирации.

Формирование подземных вод цокольных равнин и речных долин происходит,как путем инфильтрации поверхностного стока в паводковый период и местного питания за счет атмосферных осадков,так и скрытым дренированием трещинных вод по региональным разломам, играющим роль водоподводящих каналов. Снилэния уровня подземных вод связано с расходованием воды на подземный сток з рй-

гиональные области разгрузки (оз. Балхаш,реки Иртыш, Чу, Сарысу) и особенно на испарение. '

Глава II. НАУЧНО-ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ И МАТЕМАТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ МОДЕЖРОВАНШ В ГИДРОГЕОХИМИИ

На современном уровне научного познания проблемные ситуации возникают всякий раз,когда мы становимся перед необходимостью исследования закономерностей возникновения и развития сложных динамических систем,пытаемся установить характер структур-'но-функциональных связей, присущих исследуемому явлению. Такое положение возникло и в современной гидрогеохимии,когда поиск новых методов установления процессов формирования химического состава подземных вод стал необходимостью. К тому же широкое развитие компьютерной техники,позволяющие умножить интеллектуальные возможности исследователя,настоятельно требуют привлечения при гидрогеохимичес;шх исследованиях математических методов моделирования.

Весьма активно в настоящее время развивается физико-хим}1-ческое'моделирование на основе равновесной термодинамики с использованием ЭВМ. Этому способствует интенсивное накопление термодинамической информации для различных природных соединений,а также появление быстродействующих ЭВМ и создание высокоэффективных вычислительных программ для расчета сложных природных систем.

При расчетах равновесного состава многокомпонентных систем' используются два подхода - метод минимизации свободной энергии Гиббса и метод констант равновесия. Детальный анализ положительных и отрицательных качеств этих методов приведены в работах И. К Карпова( 1981), С. Р. Крайнова( 1988). Нами же при изучении формирования химического состава водных растворов использован метод минимизации свободной энергии,в частности,програмный комплекс "Селектор",разработанный И. К Карповым в Институте геохимии СО АН СССР.

В изобарно-изотермических условиях многокомпонентная система находится в равновесии,когда функция свободной энергии ее будет иметь минимальное значение. Свободная анергия системы как Функция состава в векторной форме имеет вид:'

- И -X" С 1п х/Х)+х'1пу,

ет

где С л е Ь)-вектор (штрих обозначает операцию транспонирования, элемент которого ^^ является изобарно-изотермическим потенциалом 1 моля компонента з при данной температуре,давлении и соответствующем выборе стандартного состояния для коэффициента активности этого же компонента; Я-универсальная газовая постоянная; Т-температура К; и;х'гх,(з£ 1;о1 £ Ф); х' -х^С с* £ Ф) - условие нормировки,которым задается структура системы относительно ее фазового и компонентного состава

В расчетах используется функция (©р. .заменяющая значения д. и не влияющая на конечный результат,вычисленный методами оптн мального програмирования. Система уравнения бачанса масс может быть записана в виде: Ах-В

Здесь Ага. (¿-ГГп; ]=1"7т) -матрица коэффицентов, показывающих число молей ст^хиометрической единицы 1 в компоненте к Ь'=ЫП-1"7п)-вектор исходного химического состава системы, элемент которого Ы есть число молей стехиометрической единицы ! в системе. Предполагается, что исходные данные задаются так, что п(Сл>п и система Ах=В всегда совместна. Ранг А равен числу уравнений, т. е. равен числу п. В систему уравнений баланса масс можно включать дополнительные уравнения,например,если ао условиям задачи требуется сохранение постоянства объема системы-при данной температуре и давлении. Для этого дополнительного уравнения в матрице А кооффицентами при х будут значения парциальных объемов компонентов системы; а Ьу будет представлять общий молекулярный объем с>.-:-темы. Для уравнения электронейтральности,если око входит в систему уравнений баланса масс Ье-О,когда система в целом электронейтральна,а коэффиценти в матрице А при х^ будут заряды компонентов.

Таким образом,для расчёта равновесного состава изобар-но-изотермической системы требуется найти такие мольные количества зависимых компонентов,которые удовлетворяли бы уравнениям баланса масс и в то же время обеспечивали минимальное значение изобарно-изотермическому потенциалу системы. При этом отметим важнейшее свойство функции 6(х) -свойство,на котором собственно строится весь вывод необходимых и достаточных условий разноге-

■ - 12 -

сия-системы с их явным аналитическим представлением в виде система равенств и неравенств, как дифференциальных условий Ку-на-Таккера, задачи выпуклого программирования.

Не останавливаясь подробно на статистических методах,по которым имеется обширная литература по применению их при геологических и гидрогеологических исследованиях, отметим лишь,при проведении статистического анализа гидрогеохимических данных нами определялись: закон распределения.средние значения,дисперсия, мода, медиана, квартилий верхний и нижний,ассиметрия,эксцесса и встречаемость. Для проверки гипотезы о законе распределения элемента использовался критерий Колмогорова-Смирнова.

Сложность интерпретации данных гидрогеохимических исследований, связанная с особенностями миграции микроэлементов в подземных водах,настоятельно требует' разработки совершенных информационных систем. Нами при создании автоматизированной системы обработки гидрогеохимической информации использованы методы распознавания образов,кластерного и факторного анализов.

Сущность метода распознавания образов сводится к оценке соответствия исходных данных тому или иному известному множеству статистических совокупностей,установленных прошлым опытом исследований и представляющих ориентиры и априорную информацию для распознавания. Таким образом,задачу распознавания образов можно рассматривать как задачу установления различий между исходными данными, причем не посредством отождествления с отдельными образами, а с их совокупностями-, последняя осуществляется при помощи поиска признаков (инвариантных свойств) на множестве объектов, образующих определённую совокупность.

Ео многих случаях при проведении гидрогеохимических исследований устанавливаются репрезентативные образы, в виде гидрогеохимической информации по известным рудным месторождениям. При этом можно воспользоваться методами распознавания с обучением. В схеме обучения с учителем система "обучается" распознавать образы с помощью разного рода адаптивных схем. Ключевыми элементами такого подхода являются обучающие множества образов,классификация которых известна и реализована соответвтвующими процедурами обучения.

Содержательная сущность математической интерпретации задачи

распознавания гидрогеохимической информацш! заключается в следующем. Представив каждую пробу в виде вектора с п-координатами (признаками) получим совокупность векторов определённей размерности, допустим -М. Пусть задано множество элементов, которые предстовляют п -мерные векторы; назовем их допустимыми объектами и для каждого определено его описание КБ}. Допустим известно, что К] представлено в виде совокупности конечного числа подмножеств:

где К4,... ,К[_-классы Заданной начальной информацией 1о(К1,..., Кь ) и имеющих набор информационных матриц Ц&с,} }

При этом гидрогеохимическая задача разбивается на ряд подзадач: а) выделение наиболее информативных признаков,характеризующих данный класс,которые можно представить в виде вектора ^ ,... ,^),где

. /1,если 1- признак информативен для данного разбиения \0,в противном случае, б) выявление внутренней структуры классов^ где фиксированные классы Щ определяются подмножеством Ш,^- у Ш,характеризуются', своим радиусом г^ и центральным объектом Б^бИКу, в) используя результаты предыдущих признаков, произвести классификацию для произвольного объекта т. е. определить принадлежность его к одному из классов К},

При выявлении и выборе наиболее информативных признаков в зависимости-от типа информации нами предложено два подхода обработки: методами минимизации энтропии и разложения по системам ' ортогональных функций с применением разложения Карунена-Лоэва В методе минимизации энтропии объекты рассматриваются как случайные величины и предполагается,что каждый из К] классов характеризуете плотностью нормального распределения Р(З^ЬМОт^ ,СО , где и С1 соответственно вектора математического ожидания- и ковариционные матрицы ¡-го класса. Основной процедурой выделения информативных признаков является определение матрицы линейного преобразования А,переводящая заданные вектора образов в новые с меньшей размерностью.

Для окончательного решения прогнозной гидрогеохимической задачи при поисках полезных ископаемых необходимо построить ?Л~

фективный распознающий алгоритм. Для • этого каждый классу,

j=l,..... L разбивается на области 0(St,r^), где St является.

центральным объектом класса с радиусом г^. В процессе работы выяснилось, что таким способом можно выявить и структуру класса; каждый класс разбивается на ряд подклассов Ш, t=l,Q, преде- . тавляющих интерес с двух позиций. Во- первых,, группа объектов объединяющихся радиусом удаленности от центра класса по контрастности информативных признаков могут быть оценены ■ по степени перспективности каждого объекта на то или.иное полезное ископаемое. Во- вторых,это дает возможность для устойчивой работы алгоритма распознавания образов.

Глава III. ГЕОХИМИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД РЕГИОНА.

Изучению геохимии пресных и соленных вод, современных гидротерм и поровых вод посвящены обобщающие работы А. Н. Букеева, Е.' В. Пиннекера, М- Г. Валяшко, К. С. Сыдыкова, А. В. Щербакова, К. Е. Гшть-егой, Е. Е Посохова, С. Р. Крайнова, С. JL Шварцева, ,Г. А. ГолеЕой, А. 0. Хасанова, С. М. Шапиро, Е. А. Баскова, В. Е Островского, С. К.Су-ллкова, К. М. Давлетгалис„ой и многих других исследователей. Отличительной особенностью химического состава подземных вод ЕСЗК Центрального Казахстана является широкое распространение' пресных, солоноватых и соленых вод, а также тесная связь минерализации и состава вод с ландшафтно-геохимическими условиями региона.

На основе принципа зональности подземных вод зоны гиперге-неза (1Гварцев,1978), проведена систематизация данных по химическому составу: 1) сухих степей с темно-каштановыми и светло-каштановыми почвами; и 2) пустынных степей и пустынь с бурыми и серо-бурыми почвами (табл.1).

Сухие степи с темно-каштановыми почвами находятся на сеЕере региона в предела"-; низкогорий. Относительно болыдое количество атмосферных осадков, затяжное снеготаяние и значительная расчлененность рельефа в целом создают благоприятные условия питания и , формирования малсм..нерализованных подземных вод со .средним значением минерализации 0,4г/л и модальным 0,3г/л. В анионной составляющей преобладает гидрокарбонат (модальное значение. 171 мг/л), а из ка: юнов - кальций со'значением 4бмг/л (табл.1).

В Солее широких диапазонах изменяется минерализация подзем- " н::>: вод, приуроченных к сухим степям'со све1--.»-каштановыми поч-

Таблица I, Химический состав подзеглких вод ЕСЗК Центрального Казахстана по типам ландшафтс^ (шг/л)

Коми о венты

I'-

Сухие степи

темно-каштановые почву

§ С1

I о

О Р1

Дуопшые степи и пустани

светло-каштановие почвы

серо-б.урне почвы

щ.

а ен

СОК. '

НСО" 211,2 Ш.6 С1 57,5

Са

52,8

:: н Си

2,6

¿0^3

0,3 3,1

1£5 5

17 Г 739

54 3

16 1813

21 3

14 790

.44 1,2

46 520

13 0;5

6 296

30-. 0,2

17 894

7 .5

6,4

I 0,1

"X ХОД

185,6 174,6 39,1 92,2

0,5

6,9 ,6 17,1

0,3 0,0?

0,4 19,6

183 5

171 1159

40 I

3 6318

23, 3

14 7384

, 46 7

49 1066

12 0,5

7 2554

33 <к§

I 1ЕЛ

7 5,6

7 " 8,8

3 0,4

I 2000

вами, где минимальное значение суммы солей составляет 0,07г/л, а максимальное - 19,6г/л при среднем 0,7г/л. Разнообразие рельефа (низкогорье, мелкосопочник, цокольные равнины) приводят к пестрому химическому составу подъемных вод и значительную роль начинают играть ионы сульфата и хлора с дисперсиями 511 и 441,6 соответственно. В катионной составляющей наряду с кальцием преобладают ионы натрия со средним значением 102,4мг/л при дисперсии 440,5 (табл.1).

Таким образом, зона оухих степей является областью питания и частичной разгрузки подземных вод региона. Здесь формируются преимущественно пресные гидрокарбонаткые и гидрокарбонатно-суль-фатные кальциево-натриевые воды. Рост минерализации происходит за счет продуктов разрушения горных пород и почв.-

Пустынные степи и пустыни отличаются недостаточным ест-ственным дренажем, преобладанием испарения над осадками и охватывают цокольные равнины, осложненные мелкосспочными грядами на юге региона. Минерализация подземных вед в пределах распространения бурых почв варьирует от 0,3 до 22г/л при среднем значении 2г/л. Изучение миграции ведущих элементов района показывает о неодинаковой степени их концентрирования (табл.1). Так, высокие значения дисперсии натрия, сульфата и хлора относительно кальция и гидрокарбоната свидетельствует о наличии геохимического барьера и содержания кальция в воде контролируется карбонатным равновесием. В дальнейшем на более поздних стадиях континентального засоления прекращается рост и концентрации сульфат-ионов, вследствии образования гипса

Наиболее интенсивно процессам испарительной концентрации подвержены подземные воды' пустынных степей и пустынь с серо-бурыми почвами. Особенностью их является то, что полностью отсутствуют постоянно и временно действующие водотоки: сравнительно однообразный рельеф - всолмленная цокольная равнина с отдельными грядами мелкосопочника. Аридность климата, со скудным количеством атмосферных осадков, не превышающих 120мм и сложность геолого-гидрогеологических условий наложили специфические черты и ка химический состав подземных вод (табл.1). Минерализация их меняется от 0,4 до 155г/л, а среднее значение равно 5г/л при сульфатном натриевом составе.

' - 18 -

Анализ поведения микроэлементов в подземных водах региона (табл. 1) свидетельствует, что содержания их в водах определяется не только процессами, испарительной концентрации, но и другими - разрушения первичных алюмосиликатов и сульфидов, образова'-ния вторичных минералов, геохимическими условиями миграции и пр. На содержание микроэлементов в подземных водах играет роль тип водовмещаюших пород, ыеталлогеническая и геохимическая специализация их, что обусловливает большой разброс содержания элементов даже в одних ландшафтных зонах.

Нами для выяснения 'особенности миграции микроэлементов в подземных водах региона проведена статистическая обработка их как по ландшафтным зонам, так и по водоносным комплексам, а также для изучения межфазового перехода в системе вода-порода-газ с .включением рудных минералов выполнено физико-химическое моделирование. При моделировании взаимодействия подземных сод с рудными минералами в открытой системе при температуре 25°С и давлении 1атм, использовался минералогический состав месторождений: Са-як1У - золоторудный, Шакшагайлы - редкометальный, Коунрад - медный и Кайракты - свинцово-цинковый; газовый состав атмосферы и химический состав дождевых осадков, характерных для этих месторождений.

Проведенные исследования позволили обосновать поисковые значения анализируемых элементов, а также выяеить закономерности распределения микроэлементов в подземых водах региона.

Медь в водах региона имеет широкое распространение. Встречаемость ее во всех водоносных комплексах составляет 100%, с содержанием 0,2-1200мкг/л, при дисперсиях 49-135. Средние значения в зависимости от состава водовмещаюших пород меняется от 4 (С5-Р) до 9,9мкг/д-;с4.3).

Медь относится к числу' металлов с ярко выраженной тенденцией к комплексообразовашго. В кислых сульфатных водах рудных месторождений преобладают сульфатные комплексы (СиЗО^) и свободные двухвалентные ионы (Си1*). Карбонатные комплексы являются слаборастворимыми и концентрация меди в ьодах контролируется присутствием карбонатой.

Цинк имеет также 100% встречаемость в подземных водах реги-ска и содержание его колеСлятся от 2 до 10000:.кг/л. Максимальные

концентрации отмечены'для водоносных комплексов С,-Р и

Рг интрузивов основного и среднего состава Модальные значения 2п в водах различных водоносных комплексов изменяется от 27 до 43мкг/л при дисперсиях 84-124.

В рудничных водах месторождений цинк мигрирует преимущественно в виде сульфата цинка и в меньшей степени в форме свободных катионов Ж Присутствие в подземных водах гидрокарбонатных, гидроксидных и фтористых лигандов способствует образованию комплексов гпон*, гпнсо* и гпг!.

Свинец в подземных водах БСЗК Центрального Казахстана по водоносным комлексам имеет дисперсию 17-37 при встречаемости 38-87Х. Содержание РЬ в водах изменяется от 0,8 до 150мкг/л. Высокие средние значения характерна п /1- р итп гпигртрлт,-

комплексов.

В подземных водах свинец мигрирует лишь в двухвалентной форме, так как потенциал его перехода в четырехвалентную очень высок С Ео =1,861. Поэтому основными формами нахождения являются свободные ионы, гидроксидные, сульфатные, хлсриднке, карбонатные и фтористые соединения.

Золото установлена во всех пробах Акбакайского и Саяк!\' рудных полей. При этом максимальные содержание (16мкг/л) обнаружено в рудничной воде месторождения Акбакай, при среднем содержании по региону 0,001мкг/л.

Мигрирует золото в водах преимущественно в виде свободных одновалентных и лишь в небольших количествах трехвалентных иг.-нов, а также образует комлексы с ионами хлора и гидроксида (АиСЦ, АиСЮН* Аи(ОН),, И АиоЛ.

Серебро при встречаемости по водоносным комплексам 7-63%, имеет максимальные содержания 32мкг/л в палеозойских интрузивных образованиях. Распределения серебра в подземных водах.подчиняется логнормальному закону распределения и средние значения колеблются от 0,2 до 0,7мкг/л, при минимальных 0,015-0,09мкг/л.

Серебро с законченным электронным внешним слоем в вопных растворах образует не только гидроксидные формы, но и прочные сульфатные и галогенные комлексы. Устойчивость их увеличивается с возрастанием атомного веса лигандов. В кислых сульфатных ведах

ствует об обогащенности этих

. - 20 -

месторождений А^ мигрирует в виде свободных ионов и сульфатов серебра.

Олово имеет в подземных водах различных комлексов пород встречаемость 10-44%. Содержания его коблется от 0,05 до ЗОмкг/л и максимальные значения отмечены в -водах интрузивных порд Сары-тумской металлогенической зоны при среднем по региону 1мкг/л.

Б условиях месторождения Шакшагайлы, содержащих в рудах небольшое количество сульфидных минералов, формируются воды преимущественно гидрокарбонатного кальциевого состава. Основными формами нахождения олова являются сложные кислородсодержащие соединения. По мере роста сульфатов в воде Бп начинает мигрировать в виде ЗпСЗО^)".

Вольфрам обнаружен в подземных водах редкометальных 'месторождений и отдельных аномальных участков. Встречаемость его по региону составляет около 30% и содержание коблется от 20-50мкг/л, чаще 20мкг/л. Миграция вольфрама в водах возможно в виде мономерных (вольфрамовая кислота и ее анионы), полимерных (поливольфрамовые кислоты и их анионы) и комплексных соединений (Крайнов,1973). Среди состояний V в водах месторождений резко преобладают мономерные соединения.

Таким образом, на основе проведенного физико-химического моделирования и анализа распространенности микроэлементов в подземных водах региона можно сделать следующие выводы:

1. Микроэлементы в подземных водах мигрируют преимущественно в виде комплексных соединений и формы их нахождения во многом определяются анионным составом и щелочно-кислотным показателем водного раствора;

2. При групповой миграции металлов в водном растворе, таких как медь, свинец,цинк,серебро и др. , поведение каждого из них зависит не столько от его индивидуальных химических свойств, сколько от свойств тех элементов, коллоидными формами которых они сорбируются;

3. В кислых водах рудных месторождений по формам миграции микроэлементы делятся:' на металлы с пеобладающими простыми и комплексными катионами С медь, цинк, серебро, барий) и элементы, мигрируюсле преимущественно в виде комплексных анионов и кислот (мышьяк, олово,молибден);

4. В рудных месторождениях в зависимости от характера вмещающих геологических тел формируются различные гидрогеохимические ореолы, обладающие в цело«.зональным распределением рудооб-разуюших элементов.

Глава IV. <К)Р1МР0ВАНИЯ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ПОДЗЕМНЫХ ВОД РЕГИОНА

Формирование химического состава подземных вод происходит в сложной динамической системе, в составе которой в известной м^ре отражаются процессы, происходящие под влиянием элементов системы. Развитие этой системы определяется разнообразными факторами, процессами и обстановкой, рассмотренные в работах Е. В. Посохо-ва, Ж. С. Сыдыкова, К Е. Питьевой, А. М. Овчинникова, Е. В. Пиннекера, С. Л. Шварцева.А. И. Перельмана и др. и особенно обстоятельно обобщенные в "Основах гидрогеологии", том "Гидрогеохимия"(1982г. ).

Значения физико-географических,геологических,физико-химических, биологических и искусственных факторов в изменении химического состава подземных вод в различных условиях далеко равноценны. Поскольку они состоят из бесчисленного множества подсистем и каждой свойственна своя специфика: типы связей и пространственно-временных отношений,особенности процессов саморазвития и саморегуляции,т. е. основных противоречий и стремлений к равновесному устойчивому состоянию,обеспечивающие длительность существования системы. Познать это сложное явление возможно лишь при дифференцированном подходе к изучению влияния факторов на целостную систему. Для этого было проведено физико-химическое моделирование системы имитирующей процесс испарительной концентрации, взаимодействия подземных вод с различными типами водовмеша-юших.пород и почв. При этом мы пытались приблизить модель к естественным условиям, т.е. все составляющие системы (твердая, жидкая и газовая) соответствуют минералогическому и химическому' составу горных пород, природных вод и газовому составу атмосферы. В условиях аридного климата химический состав подземных вод, наряду с взаимодействием вода-пйрода-газ,определяется испарительной концентрацией и засоленностью перекрывающих отложений. В связи с этим,при моделировании процессов химического выветрива- ■ ния горных пород, нами изучалось взаймодействие вод гидрокарбонатного, сульфатного и хлоридного состава с породами различного

петрохимического сотава.

Механизм межфазового перехода в системе вода-порода-газ во многом определяется минералогическим составом водовмещащих пород. В случае,когда породы представлены карбонатными и некоторыми силикатными минералами происходит конгруэнтное растворение и количество химических элементов в подземных водах определяется степенью растворимости этих минералов. ' Картина усложняется в алюмосиликатных породах, растворение которых обусловлено инконг-руэнтным гидролизом, с возникновением новых минеральных образований, более устойчивых в данной обстановке, что подтверждается и экстремальными исследованиями (Huang-, Keller, 1970,1972),'

Результатами моделирования по изучению формирования химического состава подземных вод при инконгруэнтном растворении щелочных и ультраосновных пород в открытой и закрытой системе установлено:

1. Преимущественными формами нахождения элементов в подземных водах являются гидрокарбонатные и карбонатные соединения, концентрация которых в растворе контролируется карбонатным равновесием. Наиболее интенсивно из катионов в воде концентрируются ионы натрия;

2.Взаимодействие анионов с водой приводит к образованию вторичных продуктов, в частности глинистых минералов,растворимость которых ниже исходных. Это определяет постоянную ненасыщенность воды относительно первичных минералов;

3. Продукты гидролиза участвуют в реакции нейтрализации и способствуют поддержанию неравновесного состояния системы вода-порода В нашем случае реакция нейтрализации в подземных водах протекает при участии углекислого газа;

4. Даже высокоминерализованные подземные воды (сульфатные и хлоридные) оказываются ненасыщенными к первичным минералам (альбит,анортит,ортоклаз,форстерит,энстатит) и поэтому способны к непрерывному выщелачиванию последних;

5. В закрытой системе переход породообразующих элементов из твердой фазы в жидкую проходит менее интенсивно,чем в открытой системе. Так,содержание калия в воде при отсутствии' доступа кислорода и углекислого газа в систему на 3 порядка,а натрия на 2 порядка ниже, по сравнению с системой,где газовая составляющая

постоянно присутствует. .

6. Отличительной особенностью взаимодействия подземных вод с ультраосновными породами является то, что его основные породообразующие минералы (форстерит и энстатит) имеш^реакционную способность по отношению к полевым.шпатам, кварцу, слюдам и другим силикатным минералам. При этом формируются воды гидрокарбонатного магниевого состава с повышенной минерализацией (до 1,5г/л).

7. Первыми соединениями которыми насыщаются подземные воды являются гидроксиды железа и алюминия.

8. При существующих гидрогеохимических условиях региона в современном профиле выветривания щелочных пород преобладает монтморилонитовая минеральная зона, а на ультраосновных породах устанавливается тесная связь между составом подземных вод и направленностью выветривания горных пород. В частности, при увеличении минерализации подземных вод и соответственно по мере роста магния в растворе образуются глинистые минералы в следующей последовательности: каолинит, монтмориллонит и при высоких содержания М? в' воде хлорит.

Система вода-карбонатные породы характеризуется относительно высокими скоростями растворения последних в природных условиях. Это определяет, с одной стороны, быстрое насыщение подземных вод карбонатами, а сдругой, резкое нарушение этого равновесия при изменении температуры, парциального давления угл:кислого газа, щелочно-кислотного показателя. Практически в этой системе постоянно происходит либо растворение, либо осаждение карбонатов.

Для моделирования этой системы использован минералогический состав известняков нижнего ордовика и доломитизированных известняков верхнего девона и нижнего ' карбона, позволившие сделать следующие выводы:

-растворимость карбонатных пород в воде зависит от начальной концентрации и скорости восполнения углекислого газа воды, вседствии обмена жидкой фазы с газовой. Если СО,не восполняется (система закрыта),то количество растворенных карбонатных соединений и катионов,по существу лимитируются первоначальным количеством этого газа, что приводит к резкому возрастанию щелоч-но-кислотного показателя;

-при взаимодействии подземных вод с карбонатными обрагова-

ннями в их химическом составе преобладают ионы гидрокарбоната, кальция и магния;

-коцентрация кальция в подземных водах системы вода-карбонатные породы контролируется карбонатным равновесием. В растворе при достижении предела насыщения относительно карбонатных соединений, дальнейший рост его содержания возможен лишь при образовании комплексов с анионами сильных кислот (хлор,сульфат);

-в процессе гипергенного преобразования карбонатных пород в открытой системе формируется гетит-каолинит-монтмориллонитовый минеральный комплекс, а в условиях закрытой системы при высоких значениях шелочно-кислотного показателя образуется гетит-хлори-товый.

Важным разделом формирования химического состава подземных вод региона является выяснения природы гидрогеохимической зо-кал:мости,обусловленной воздействием многих физико-географических , геологических и гидрогеологических факторов. Поэтому не случайно. что этому вопросу в гидрогеологической литературе уделялось большое внимание и посвящено много исследований. Среди них 'лис отметить работы В. И. Вернадского, Г. Е Каменского, Ф. А. Макало икс , И. X. Зайцева, Е И. Толстихина, А. М. Овчинникова Ж. С. Сыдыкова, Е. В. Пиннекера, Е. В. Посохова, К Е. Питьевой, А. И. Перельмана, С. Л. Шварце ва, А. С. Хасанова, С. М. Шапиро, В. Е Островского, А. И. Короткова, К Ы ДавлетгалиеЕой и др.

Нами при выделении гидрогеохимической зональности использована методика предложенная И. К Зайцевым, М. С. Гуревичем, Е. Е. Беляковой с добавлением Ж. С. Сыдыкова и в регионе Еыделено три гидрогеохимические ■ зоны: зона А-пресные подземные воды с минерализацией до I г/л, по составу гидрокарбонатные,сульфатно -гидрокарбонатные и сульфатные натриево-кальциевые преимущественно II типа;зона Е-солоноватые подземные еоды с минерализацией I-10 г/ л, по составу сульфатно -гидрокарбонатные,сульфатные,суль-.фатно-хлоридные и хлоридные преимущественно натриевые II и III типов с подзонами 1-3,3- 5 и 5-10 г/л;зона В - солёные подземные воды с минерализацией более Юг/л, по составу сульфатные,хлорид-но-сульфатные и хлоридные натриевые II и III типов.

Зона пресных подземных вод (А) имеет широкое распростроне-ние в регионе,слагая систему низких гор и нагорий, а также от-

дельные горные массивы. Подземные воды связаны преимущественно о зффузивно-осадочными и интрузивными породами допалеозоя и полчо-зоя,которые почти повсеместно ©Одажены или перекрыты маломощными образованиями и темно-[каштановыми почвами. Коренные породы характеризуются интенсивной трещиноватостью с относительно хорошей промытостью до глубины 30-50 м.

В формировании химического состава трещинных вод зоны в областях их питания играет существенную роль привнес солей атмосферными осадками, петрохимический состав водоемещаюжих пород и почв. При малой минерализации дождевых и снеговых вод их химический состав заметно отличается. Если снеготалые воды характеризуются преимущественно гидрокарбонатно-сульфатным состаьом и минерализацией 0,02-0,С5г/л, в то время как дождевые воды гидрокарбонатно- хлоридные при общей минерализации 0,05-0,9 г/л. Повышенное концентрация в снеговых водах сульфатов,вероятно,объясняется неустойчивостью снежного покрова с перевеванием его ¡'.месте с пылью, содержащей гипс. Обогащение дождевых осадков ионам;' хлора происходит за счёт циркуляции воздушных масс, приносящих влагу в Валхаш-Тенизский водораздела через территорию Северного Казахстана, где происходит активная дефляция хлористого натрия >.■ поверхности многочисленных пересекающихся озер (Посохов,1969,Островский, 1976).

Для изучения влияния почв на химический состав подземных . вод проведено моделирование системы, содержащей дождевые осадки, газы атмосферы и темно-каштановых почвы гранитного массива Кара-гайлы. Особенностью взаимодействия подземных вод с почвами являются: высокое парциальное давление углекислого газа,наличие минералов растворяющихся конгруэнтно-(засоленные горизонты) и минералов инкогруэнтного растворения (главным образом алюмосиликаты и силикаты крупной фракции почвы). При этом в модель включено 13 независимых компонентов с общим числом зависимых в водной Фа-зе-38; в газовой-б и з твердой-13; в зависимости от мощности засоленного горизонта рассмотрены три варианта: 1) засоленный горизонт отсутствует; 2) карбонатный горизонт составляет О,22,гипсовый-0,6%; 3) карбонатный-О,3%, гипсовый-0,8%.

В случае,когда темно-каштановые почвы имеют мачую мощность засоленных горизонтов'(модель 1) химический состав подземных ре,-

Нормируется за счет инконгрузнтного растворения крупных фракций почв. В анионной составляющей преобладают карбонатные соединения.

По формам нахождения в кислых водах с малой минерализацией высокие концентрации характерны для угольной кислоты (1дш=-2,95 г. моль/кг), а по мере увеличения минерализации воды происходит пропорциональный рост содержания гидрокарбоната (1дт ) от -4,63 до 0,75 г. моль/кг и соответственно меняется щелочно-кислотный показатель от кислого до щелочного. Содержания сульфата в воде контролируется мощностью гипсового слоя и насыщения сульфат-ионов раствора, при заданных мощностях засоленного горизонта (вариант 2 и 3) не происходит.

Немаловажную роль почвенный слой играет и при формировании катионного состава инфнльтрующихся вод. Если в начальной стадии гваимодействия в ^ подземных водах катионный состав примерно одинаков, то по мере^минерализации заметно повышается содержание натрия, что связано с преобладанием в системе натрий-содержаших минералов. Основными фермами нахождения натрия ь подземных водах яклямтся ( г. моль/кг): Ма+ с максимальным содержанием в системе 1 етл — 0, 07, ¡■¡аНС05 ( 1бгп=- 1,71) , МаС0"5 (1еп=-2, 1), Ка50~( 1(т:п=-3.24) . МаЧло10ч(1дш = -4,7). По мере роста минерализации раствора закономерно возрастает содержание соединений натрия, характеризуя его как хорошо мигрирующий элемент.

По условиям ¿армирования химического состава подземных вод в зоне А выделяются три гидрогесхимические группы: а) гидрокарбонатные кальциево-натриевые, местами натриевые воды 1 и И типов, развитые, главным образом, в горных частях региона, где основными формирующими факторами их химического состав?, выступают атмосферные осадки и состав водоЕмещающих пород; б) гидрокарбо-натно-сульфатные кальциево-натриевые воды. II типа, слагающие низкогорные части региона как на севере, так и на востоке, где на формирование их химического состава оказывают влияние растворимые соли покровных образований зоны аэрации и почв; в) сульфатные натриево-кальциевые воды II типа, которые имеют ограниченную площадь распространения и связаны с палеозойскими породами, обогащенными сульфидными минералами рудных регионов.

Зона солоноватых вод (Б) развита почти на всей площади региона в толще самых различных генетических типов скальных пород,

~ /

на поверхности которых нередко развиты светло-каштановы? и буры-почвы с различным типом й мощностью засоленного горизонта.

Широкое распространение в регионе имеет подзона с минерализацией подземных вод 1-3 г/л. Она характерна как для мелкосопочной части региона, так и для предгорий по периферии горных гряд. Воды этой подзоны формируются в результате выщелачивания растворимых солей водовиеваюэих пород и перекрывающих отложений, при сравнительно небольших значениях водообменных процессов. В периферийных частях .зоны, обращенных в сторону областей питания (горы Кзылрай, Каркаралы, Кендыктас, Хантау и др.), подземные воды в' основном сульфатные-гидрокарбонатные натриево-кальциевые. По мере удаления от областей питания и с увеличением засоленности почв они становятся сульфатными натриево-кальциевыми и сульфатно -хлоридными II и III типов.

Изучение поведения ведущих элементов состава подземных вод свидетельствует о неодинаковой степени их концентрирования по мере роста общего содержания солей в растворе. Так, содержание кальция в воде контролируется прежде всего растворимостью его карбонатов. Все воды исследуемого региона, имеющие минерализацию выше 1 г/л насыщены относительно кальцита. Следовательно, рс минерализации подземных вод подзоны 1-3 г/л происходит за счет соединений сульфат-ионов, повышение концентраций которых в воде объясняется как растворением сульфатных солей перекрывающих отложений, так и продуктов окисления сульфидных минералов коренных пород, имеющих широкое распространение практически во. всех комплексах пород региона и нередко образующих рудопроявления и месторождения.

Подзоны подземных вод с минерализацией 3-5 и 5-10 г/л охватывают . региональные областий их разгрузки и замкну-

тыв депрессий. По химическому составу среди них выделяются сульфатные натриевые воды II типа сульфатно -хлоридные натриевые II и III типов, -связанные преимущестенно с осадочно-вулканогенными и интрузивными образованиями силура, девона и карбона, слагающих .слабовсхолмленные поверхности с бурыми почвами, а высокоминерализованные. хлоридные натриевые воды III типа распространены в соровых понижениях.

На формирование химического состава подземных вод отмечен-

ных подзон большую роль оказываеу засоленность почвенного слоя. При содержании в нем гипса - 1,4% и галита - 0,1% в водоносных горизонтах образуются сульфатные натриевые воды, а при более высоких значениях галита (0,4%) в системе уже преобладают сульфат-но-хлоридные и хлоридные натриевые соединения. К тому же высокая степень испарения' неглубоко залегающих подземных вод приводит к еще большему концентрированию солей в растворе и образованию хлоридных натриевых вод III типа.

Зона соленных вод ( В ) формируется в районах, охватывающих небольшие плошали и приуроченных к прибрежной части оз.Балхаш, а также локальных солончаковых участков. Водовмещающими породами являются эффузивно-осадочные и интрузивные образования палеозоя, перекрытые кайнозойскими отложениями. Подземные воды данной зоны связаны со слабовсхолмленным рельефом и множеством соровых и солончаковых понижений. По химическому составу они хлоридно-суль-фатные и хлоридные натриевые III типа.

Увеличение минерализации подземных вод зоны и формирование их компонентного состава происходит, главным образом, в результате интенсивной испарительной концентрации, выщелачивания водо-. растворимых соединений засоленных покровных рыхлых отложений и водовмещающих пород в условиях замедленного подземного стока при незначительных атмосферных осадках. О процессах интенсивного испарения свидетельствует наличие соленасьпценных слоев в наиболее верхних горизонтах (Шапиро,1974). При этом устанавливается следующая закономерность: с поверхности до глубины 0,5-0,6м наблюдается увеличение солей, достигающих максимальной концентрации; происходит резкое сокращение солей и минимальное количество фиксируется на глубине 3-3,5м.

Нами для изучения вопроса формирования состава вод в условиях континетального засоления проведено моделирование процесса, имитирующего испарительную концентрацию. Для этого использован химический анализ воды двух родников, имеющих гидрокарбонат-но-сульфатный кальциеЕо -натриевый и гидрокарбонатный натриевый состав.

Естественно, что в природных условиях процесс испарительной концентрации подземных вод идет в более сложной форме, когда наряду с расходованием воды на испарение происходит и взаимодейс-

твие раствора с водовмещавдими породами (растворение и выщелачивание, ионный обмен, адсорбщм и др.). Тем не менее, основную тенденцию изменения химического состава подземных вод можно проследить и на модели: во-первых, формирование химического состава раствора,особенно в начальной стадии определяется составом той первичной маломинерализованной воды, которая подвержена испарительной концентрации; во-вторых, по мере увеличения минерализации воды количество химических элементов, концентрация которых пропорционально возрастает, неуклонно уменьшается за счет образования вторичных минералов.

Из описания гидрогеохимических зон виден общий характер закономерного изменения степени минерализации и химического состава подземных вод от областей питания к бассейнам разгрузки. Наиболее четко она Еыражена на участках близкого соседства горных массивов и примыкающих к ним равнинных областей, например: горы Буржур-тау - урочище Чубар-Как, горы Ушоба - урочище Каракабы.

Глава V.. ГИДРОХИМИЧЕСКИЙ ЕЫНОС И РОЛЬ ЕГО В РАЗВИТИИ ЭКЗОГЕННЫХ ПРОЦЕССОВ На огромную роль природных вод в перераспределении химических элементов в земной коре указывали В. И. Вернадский, М. Е. Ферсман, Ф. В. Кларк, В. Ы Гольшмидт, А. П. Виноградов, Е М. Страхов. Оценке химичекого выноса природными водами посвящены работы О. А. Алекина, Р. Гаррелса, В. П. Зверева, И. С. Зекиера, Ф. А. Макаренко, Ф. Маккензи, Ф. П. Саваренского, Ж. С. Сыдыкова, А. С. Хасанова, С. М. Иа-пиро, С. Л Шварцева и многих других исследователей.

Нами для изучения химического выноса компонентов подземными водами проведено районирование региона по структурно-геоморфологическому принципу. Всего в пределах исследуемой территории выделено 14 районов, относящихся к бассейнам Карского моря и озер Арат, Балхаш и Сасыкколь.

Количесвенная оценка атмосферной, подземной и поверхностной составляющих химического выноса элементов элементов позволила нам определить полный вынос .с . региона, составляющий 14,3 т/год. км* растворенных солей. При этом преобладает вынос среди анионов (т/год. кмг): сульфат - 4,8, гидрокарбонат - 2,3, хлор -2, а среди катионов (т/год.км ): натрий - 3, кальций - 1.8 и магний - СГ, 5.

Доли отдельных составляющих .полного химического выноса элементов названных по бассейнам морей и внутренних озер далёко не равноценны. Соотношение между ниш: подчиняется определенным закономерностям, обусловленным особенностями формирования химического сотава подземных вод. В среднем атмосферная составляющая химического выноса в регионе равна 4,2 т/год км', изменяясь от 3,3 т/год км-в низкогорной части бассейна Карского моря до 6,8 т /год КМ'у подножия Чингизских гор. Значение её обычно достигает 26-43% (бассейн Карского моря и оз.Сасыкколь)от полного химического выноса,причём наибольшее процентное соотношение характерно для бассейна оз. Сасыкколь,в котором недостаточно изучен поверхностный сток малых рек. В целом же,при относительно равных значениях количества выпадающих атмосферных осадков,величина привноса солей по бассейнам стока зависит от особенностей формирования химического состава атмосферных осадков,определяющихся в основном деятельностью ветра при денудации поверхности литосферы.

Во всех бассейнах региона преобладает подземный химический вынос элементов который является основной составляющей полного химического выноса. При этом наибольшие его значения характерны для бассейнов Карского моря и оз. Балхаш(70-71 % от общего химического выкоса),где отмечается повышенная величина модуля подземного водного стока или минерализации подземных вод. Более сложная картина в его распределении наблюдается в бассейне озера Сасыкколь при примерно равных величинах подземной (45%) и атмосферной (43%) составляющих стока. Однако количество ионов,участвующих в общем выносе, неодинаково: в подземном химическом выносе преобладают сульфат и хлор,а в атмосферной -гидрокарбонат-ион.

В условиях,когда атмосферные осадки теплого периода расходуются, главным образом на испарение, что приводит к интенсивной аккумуляции солей этих осадков и количество последних составляет довольно солидную величину в- общем солевом балансе бассейнов, достигая 26% от полного ионного выноса В абсолютном значении аккумуляция солей,отнесённая к единице площади, также весьма существенна и составляет около 5,4 т/год км?

Собственно поверхностный химический вынос элементов с региона во много раз меньше подземной составляющей и равен 1-4% от полного выноса. Тем самым,поверхностные воды не определяют вынос

раствореных соединений из региона. Однако они играют большую роль в стоке взвешенных частиц. Так,если поверхностными водами в бас: сейне озера Балхаш выносится в виде растворённых соединений 0,8 т/год. км:, то в виде взвешенных частиц 1,7 т/год. км.'

При выносе химических элементов из зоны гипергенеза происходит денудация земной поверхности величина которой определяется интенсивной выноса растворённых соединений лишь с водовмешающих пород. В связи с этим, важно выделить отдельные составляющие выноса в зависимости от генетической особенности химического состава подземных вод, т. е. отделить соединения принесённые атмосферными осадками и синтезированные из воды и углекислого газа от химических элементов, выщелоченных из вмещающих пород (Шварцев 1978).

Величина химической денудации за счёт выноса растворенных соединений подземными водами в регионе- меняется в значительных пределах от 0,03 (денудационная равнина в зоне пустынь) до 0,9 мм/1000лет (среднегорье сухих степей) и в целом определяется ландшафтной зональностью. Однако, в отдельных случаях с закономерным увеличением подземного стока мы не наблюдаем последовательного роста величины химической денудации. Так, максимальные значения денудации установлены в среднегорной части сухих степей .с темно-каштановыми почвами, а • также в более аридных условиях низкогорных районов сухих степей со ?тло-каштановыми почвами. И это впойе закономерно, так как степень обогащения подземных вод химическими элементами наряду с величиной подземного стока определяется и временем взаимодействия воды с вмещающими породами.

Мобилизация вещества природными водами приводит к механическому и химическому выветриванию горных пород и эти два процесса тесно связаны между собой. При згом химическое выветривание готовит субстрат для механической денудации пород, а г случае, когда скорость механической эрозии меньше скорости химического выветривания происходит формирования коры выветривания.

Для определения скорости химического выветривания нами рассмотрена модель взаимодействия горных пород с подземными водами при температуре £5°С и давлении 1атм, с изменением' процентного содержания элементов системы. Рассчитанное соотношение, взнесенных элементов к количеству накопленных в продукт^;-:

выветривания для различных типов пород (сиениты, гранодиориты, перидотиты и др.) и принятое для всего региона равным 7, 'позволила определить объём выветренных пород для зоны сухих степей -12,8т/год. кмг и пустынных степей и пустынь - Зт/год. км.*

Глава VI. ПРОГНОЗНАЯ ГИДРОГЕОХИЫИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА РЕГИОНА НА РУДНЫЕ ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ Вопрос повышения эффективности геологоразведочных работ во многом может быть решён на основе научного прогнозирования перспективности территории на поиски месторождений полезных ископаемы:;. Применение гидрогеохимических исследований наряду с традиционными геологическими методами значительно повысят достоверность прогнозных оценок рудоносности территории и выявят дополнительные перспективные участки и зоны. Однако сложность формирования водных потоков рассеяния,определяющихся целым рядом природных Факторов,не позволяет надёжно интерпретировать результаты гидрогеохимических поисков. К тому же гидрогеохимические исследования сопровождается набором большого количества информации (тысячи "'-."^-ментов-определений). В этих условиях разработка автоматизированных систем по обработке гидрогеохимической информации является одной кз главных задач для прикладной гидрогеохимии.

Нами при создании автоматизированной системы (АС) обработки полученной информации использованы методы распознавания образов, кластерного и факторного анализов. Архитектура АС следующая:

1. Классификация гидрогеохимической информации по известным рудным месторождениям, для создания обучающих классов;

2. Установление инфо$.тивных признаков' для выделенных классов;

о. Прогнозная оценка территории по гидрогеихимической информации на основе выделенных классов,характеризующих гидрогео-хпмлческие условия различных типов месторождений (обучающие классы).

Методологической основой автоматизированной системы обработки информации явилось положение о выделении гидрогеохимических ассоциаций, обоснованный в работах A.A. Бродского. IL А. Удо-дови, £. Е. Беляковой. С. Р. Крайнова. Ж. С. Сыдыкова, Г. А. Голевой, Б. А. Колотоьа, С. Л. Шварцепз, В. А. Кирюхина, К. М- Давлетгалиеъой и

др. Сущность метода заключается в том, что подземные воды соприкасаясь с рудными телами, первичными и вторичным: ореолами рассеяния, обогащаются воднорастЕ.?римыми компонентами, качественно отличающиеся в различных рудных формациях. Значит множество типов месторождений образуют определенные классы, характеризующие элементный состав" рудного тела и они могут быть использованы как обучающая информация для прогнозных поисковых оценок территорий.

Для подготовки обучающей выборки нами проведена классификация гидрогеохимической информации типовых месторождений рудных формаций Северного Прибалхашья, Чу-Илийского и Каратауского регионов. Всего выделено шесть классов (табл.2 ): I.Редкометальньгй (мест. Караоба, Акчатау, Коктенколь, Шалгия, Восточный Ксунрад, Верхний Кайракты.Байназар); ■II. Олово-вольфрамовый (мест. Щакша-гайлы);111. Медный (мес-ния Коунрад, Шатырколь);- IV. йэлезомарган-цевый (мест. Акжал.Саяк 1-1II); V.Свинцово-цинковкя (мест. Мир-галимсай,Байджансай,Кайракты,Аксуран,Узынсу); VI. Золото-сульфидна (мест. Акбакай.Саяк IV).

Табл. 2. Классификация обучающей выборки по содержанию элементов в подземных Еодах рудных формаций Северного Прибалхашья, Чу-Илийского и Каратауского регионов.

Номер ! Тип класса

класса !

I ! Редкометальный

II ! Олово-вольфрамовый

III ! Медный

IV . ! Еелезо-марганцевый

V ! Свинцово-цинковый

VI ! Золото-сульфидный

- ! Информационные признаки ! класса*

! W,Bi,L.i,Be(F,Sn,Cu,Zn,Ni,Ag)

! Sn,F,Ga(Fe,W,Mo,Pb,Cu,As)

! Cu( Mo, Mn, Zn, Pb, Fe, Ba, Ag, T i)

I Fe,Mn(Zn,Cu,Pb,As,Ag,Ba,Mo)

! Zn, Pb( Cu, Ba, Fe, Mn. Sr)

! Au, As, Sb, Ag(Cu, Zn, Mo, Fe)

*В скобках указаны элементы,способствующие перекрыванию класса.

На базе установленных классов обучающей выборки проведена идентификация гидрогеохимической информации ЕСЗК Центрального Казахстана алгоритмами распознавания образов с выделением участков гидрогеохимических аномалий. При этом учитывалось:

1.Степень тождественности идентифицируемого объекта с оОу-

чающим классом, на основе которого по радиусу удаления объекта (г.) от центра'класса с радиусом покрытия г, , выделяются высо-ксенсгалъные (г.-4 г.) и аномальные ( г. >£г.);

о т, ' 1 I '

2. Возможность образования данного класса по металлогеничес-кой и геохимической специализации водоЕмещаювдх пород;

3. Гидродинамические особенности региона, интенсивность и направленность подземного стока,величина гидравлической связи между водоносными комплексами,проявления термальных вод и др.

С учётом отмеченного построена прогнозная гидрогеохимическая карта, региона отражающая различную степень распространения гидрогеохимических полей микроэлементов обучающих классов с выделением контрастности информативных признаков.

Всего БСЗК Центрального Казахстана установлено 180 перспективных участков с высокоаномальными и аномальными содержаниями рудообразующих элементов,встречающихся во всех структурно-метал-логенических зонах региона. Наибольшее количество гидрогеохимических аномалий установлено в Ваканасской( 17) и Токрауской(12) впадинах, Сасырлыкском(17) и Чубартау-Урджарском(16) синклинори-ях, в Севере-Балхашском(16) и Кендыктасском(15) антиклинориях. Преобладающая часть аномальных участков относится к полиметаллическим медным и редкометальным классам и в целом соответствует металлогенической специализации отдельных рудных зон.

В настоящее время.многие специалисты развивают представления о полигенности и' полихронности формирования рудных месторождений и наличия в ряде случаев исходной рассеянной стратиформной минерализации,благоприятной для неоднократного перераспределения ювенильными гидротермами Ч вадозными водами. Всё больше устанавливается роль обычных подземных вод в латеральной мобилизации, перемещении К пёрейложении рудного1 вещества1 с' его концентрацией на различных структурно-геохимических барьерах.

Для изучения гидрогеохимических условий по формированию рудных месторождений нами проведен термодинамический анализ изменения вещественного состава руд и образования вторичных минералов месторождения Шэтырколь. Исследования показали, что некоторая часть гидрогеохимических аномалий является актуалистичес-кими моделями современного рудообразования, если сохраняется барьерно-аккумулирующйе структурно-гидрогеохимические условия.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Результаты проведенных исследований позволили сформулировать следующие научные, методические и прикладные положении работы:

1. Особенностью формирования химического состава подземных вод Центрально-Казахстанской части Балхашского сегмента земной коры являются: а)сложная картина распространение пресных, солоноватых и соленых вод; б)тесная связь минерализации и химического состава подземных вод с ландшафтно-геохимическими условиями региона; в) развитие наряду с выщелачиванием и растворение!.) во-довмещающих и перекрывающих образований, процесса испарительной концентрации. Наиболее контрастно эти особенности выражены в химическом составе подземных вод пустынных степей и пустынь,где минерализация их меняется от 0,4 до 155 г/л. При этом слабоминерализованные подземные воды формируются на возвышенных участках, сложенных трещиноватыми породами,а высокоминералйзованные связаны с отрицательными структурами.

. 2. Проведёное физико-химическое моделирование системы вода-рудные минералы-газ позволило установить: а)микроэлементы з подземных водах региона мигрируют преимущественно в виде комплексных соединений,формы нахождения которых во многом определяются анионным составом и щёлочно-кислотным показателем;б) при групповой миграции металлов в водном растворе поведение каждого элемента зависит не столько от его индивидуальных химических свойств,сколько от свойств тех элементов, сорбирующими галоидными формам^' в) в кислых подземных водах рудньн месторождений по формам миграции микроэлементы разделяются на металлы с преобладающими простыми и комплексными катионами (медь,цинк,свинец,серебро, золото, барий) и на элементы,мигрирующие преимущественно в виде комплексных анионов и кислот (мышьяк, олово,молибден).

3. Проведенная полная статистическая обработка полученного материала позволила установить особенности миграции микроэлементов в подземных водах региона. Определены региональная встречаемость. элементов, закон распределения каждого из них, их средние и аномальные содержания,среднеквадртическое отклонение и дисперсия, что дало возможность: а)систематизировать гидрогеохимическую

информацию по каэдому рудообрззуадему элементу, содержащихся в

подземных водах различных водоносных комплексов;б) обосновать поисковое значение каэдого из анализируемых элементов, а такие установить особенности шграции микроэлементов в подземных водах.

с-

4. Формирование химического состава подземных вод имеет зональный характер,обусловленный различной степенью воздействия природно-геологических факторов в разных ландшафтно-гидрогеологических условиях. В регионе выделено три гидрогеохимические зоны: пресных подземных вод (А) с минерализацией до 1 г /л ■ гидрокарбонатных, сульфатно-гидрокарбонатных и сульфатны?: н&трие-во-кальциевых по составу преимущественно 2 типа; зона солоноватых подземных вод (В) с минерализацией 1-10 г/л по химическому составу сульфатно-гидрокарбонатных, сульфатных, сульфатно-хло-ридных и хлоридных преимущественно натриевых II и III типов с подзонами 1 -3, 3-5 и 5-10г/л; соленые подземные воды зоны (В) с минерализацией более 10 г/л сульфатные,хлоридно-сульфатные и ; хлоридные натриевые II и III типов. Они распространены в той или *юй степени на всей территории региона: пресные- главным обра" зом в горных и предгорных и возвышенно-мелкосопочных районах, .соленые- в прибрежных зонах оз. Балхаш, солончаковых котловинах, а солоноватые- занимают, промежуточное положение.

5. Количественная оценка атмосферной,подземной и собственно поверхностной составляющих гидрохимического выноса элементов в рассматриваемом регионе позволили определить величину полного химического выноса,составлявшую 14,Зт/год. с км*"растворенных солей. При этом в ионном выносе преобладают анионы сульфата (т/год. с км*): - 4,8; гидрокарбоната - 2,3; хлора - 2 и катионы (т/год. с км1 ): натрия - 3;кальция - 1,8; ■ магния - 0,5. В общем балансе химического выноса рассматриваемой территории преобладает подземная составляющая выноса, что составляет около -70%. На долю атмосферной составляющей приходится 29% и лишь 0,06% -на вынос поверхностными водами. Атмосферные осадки летнего периода почти полностью идут на испарение.

6.Значение денудации путем химического выноса веществ подземными водами за счет литогенной составляющей в регионе варьирует от 0,03 до 0,09 мм/1000 лег. Максимальная' величина подзем-

ной химической денудации установлена в среднегорких и низксгср-ных частях региона. В равнинных частях ка 'сге исследуемой территории наблюдается высокая засол?т;нссть пород, что свидетельствует о накоплении :tx компонентов и минимальных величина;' химической денудащш. В целом же основная часть региона характеризуется величиной подземной химической денудации setcoit поверхности 0,5 юл /ЮС0 лет.

7. Вынос подземными водами химических элементов из горных перед при ннкенгрузнтном ратворении сопровождается образованием вторичных минералов. Величина соотношения Еыксса и накопления химических элементов в продуктах выветривания а среднем для региона составляет 7 и сбгем выветренных пород для сухих степей составляет 12,3 т/год. кма,для пустынных степей и пустынь- 3 т/год. км?

3.При создании автоматизированной системы обработки гидро-геохпмпческой информации нами использованы методы распознавания образов и классификации. Методы распознавания применялись в задачах идентификации геологических объектов,а классификационные модели явились сснозным инструментарием создания эталонных обучающих информационных массивов. За эталонные объекты принимались гидрогеохнмические данные по рудным месторождениям vi рудеппояв-лениям Северного Прибалхашья, Чу-Клийского и Каратауского ное. Есего в регионе выделено 6 классов эталонных объектов: ред-кометальньгй, олово-вольфрамовый, медный, железо-Мг.оганцев1й1. сеикцозо-цинковый и золоторудный. Ка базе установленных классов обучающей выборки проведена прогнозная гидрогеохимическая оценка ЕСЗК Центрального Казахстана и выявлено около 180 гидрогеохимических аномальных участков.

9. Подземные воды играют большую роль в латеральной мобилизации, перемещении и переотложении рудного и жильного вещества с его неодинаковой концентрацией на различных структурно-геохимических барьерах. Термодинамические исследования эндогенного сульфидного месторождения Щатырколь под воздействием подземных год показали, что некоторые современные гидрогеохимические аномалии является актуалистическим примером'моделирования процессов рудообрагования.

ОПИСОК. ОСНОВНЫХ РАБОТ

опубликованных автором по теме диссертации

1. Чу-Илийский рудный пояс. Т. Гидрогеология и геоморфология. Алма-Ата: Наука КазССР, 1979, 190 с. (в соавторстве с Сыдыковым К. С., Давлетгалиевой К. У- , Вампиловым К Г. и др.).

2. Характеристика гидрогеохимических условий с применением статистического метода обработки данных на участке Курдай //Известия АН КазССР, сер. геологическая, 1979, 6. с. 85-88 (в соавторстве с Давлетгалиевой К. М. , Дементьевым В. С.)

3. Применение гидрогеохимического метода для поиска рудных месторождений // Материалы научно-практической конференции молодых геологов. Алма-Ата: Наука КазССР, 1980. с. 110.

4. К вопросу использования тренд-анализа при построении крупномасштабных гидрогеохимических карт (на примере Джамбуль-ского рудного пояса) // деп. в ВИНИТИ, 1980, 40, с. 10-14.

5. Зональность подземных вод Казахстана. Алма-Ата: Наука КазССР, 1982, с. 148. (в соавторстве с Шапиро С. М. , Капархановым С. Ж. , Кунанбаевым С. Б. и др.).

6. Гидрогеохимические особенности поисков полезных ископаемых в Актюбинском Приуралье. //Проблемы освоения и комплексного использования минерально-сырьевых ресурсов Актюбинской области. Актюбинск: 1982-30,с.29 (в соавторстве с Давлетгалиевой КМ.).

7. Влияние ыакрокомлонентного состава и окислительно-восстановительных условий на растворение и выщелачивание микроэлементов из сульфидных руд //Генезис подземных вод. Иркутск: 1983,с. 28 (в соавторстве с Давлетгалиевой К М. .Дементьевым КС.).

8. Особенности миграции микроэлементов в подземных водах рудных месторождений //Проблемы изучения, охраны и рационального использования водных ресурсов. М.: 1983. с.273-274 (в соавторстве с Полторацким С. Я ).

9. Формирование химического состава и геохимической зональности подземных вод Большого Каратау // Там же.с. 277-278 ( в соавторстве с Полторацким С. И.).

10. Рудоносные асоциации микроэлементов в подземных водах Чу -Илийского рудного пояса // Известия АН КазССР, 1938, 2,с.66-09 (в соавторстве с Давлетгалиевой КМ.).

И. Подземный химический сток и денудационная деятельность подземных вод в Уралтау-Мугодкарской горноскладчатой области //