Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Формирование естественного гидрогеохимического режима вод олигоцен-четвертичных отложений юга Тюменской области

ВАК РФ 04.00.06, Гидрогеология

Автореферат диссертации по теме "Формирование естественного гидрогеохимического режима вод олигоцен-четвертичных отложений юга Тюменской области"

Ц 1 О ;;

МИНИСТЕРСТВО ВЬЮЩЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЩАЛЫЮГО ОБРАЗОВАНИЯ РСФСР

Т05СКИЙ ОРДЕНА ШНБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТЕ/ДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ-ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ имени С.М.КИРОВА

На правах рукописи

ТРОФИМОВА НАТАЛЬЯ СЕРГЕЕВНА

УДК 556.314+556.332.04

ФОРМИРОВАНИЕ ЕСТЕСТВЕННОГО ГИДРОГЕОХИШЧЕСКОГО РЕЖИМА ВОД ОЛИГОЦЕН-ЧЕТБЕРТИЧНЫХ (ПОТЕНИЙ ЮГА ТШЕ НСКОй ОБЛАСТИ

Специальность 04.00.06 - гидрогеология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Томск, 1990

Работа выполнена на кафедре гидрогеологии и инженерной геологии Тюменского индустриального института им.Ленинского комсомола.

Научный руководитель - доктор геолого-минералогических

наук, профессор В.Ц.Ыатусевич

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических

наук, К. М. Давлетгалиева (г.Алма-Ата); кандидат геолого-минералогических наук Н.Ы.Шварцева (г.Томск)

Ведущая организация: Институт геологии и геофизики

СО АН СССР (г.Новосибирск)

Защита состоится "25 ■ июня_1990 г. в 15°0 часов

на засчдаюш регионального специализированного совета К 063.80.08 в Томском политехническом институте им.С.М.Кирова по адресу: 634004, г.Томск, Советская, 73.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Отзывы на автореферат в 2-х окземплярах, подписанные и заверенные печатью, просим высылать по указанному адресу.

Автореферат разослан "ЗХ* ыая_1990 года.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат геолого-минералогических наук

/).:.-';. Н.С.Рогова

. ОНЦЛЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Подземные воды - ценное полезное ископаемое. В условиях пга ТЪменской области они являются основным источником водоснабжения и испытывают активное техногенное воздействие. Наибольший объем информации о химическом составе подземных вод имеется в системе режимной гидрогеологической службы. Однако эти сведения почти не используются для решения практических задач из-за отсутствия их обобщений и пригодных для работы моделей изменения химического состава подземных вод во времени. Анализ естественного гидрогеохимического режима позволит установить основные его закономерности и условия формирования, что является основой для прогноза режима подземных вод.

Под естественны! гидрогеохимическим режимом, вслед за Коноплянцевкм к др. (1034), автором понимается совокупность количественных и качественных изменений химического состава подземных вод во времени как проявление процессов их формирования, происходящее в различных природных условиях под воздействием естественных факторов.

Цель работы. Установление основных закономерностей естественного гидрогеохимического режима вод олигоцен--четвертичных отлояений юга Тюменской области, выявление факторов и процессов его формирования.

Задачи исследований: I) систематизация данных многолетних наблюдений за гидрогеохкмическим регимом подземных вод и разработка методики его типизации; 2) выяснение особенностей реэтма в пределах стационарных гидрогеологических постов; 3) картирование гидрогеохигсгческого реяима на основе проведенной его типизации; 4) анализ взаимодействия в системе "вода-порода™ по регимным гидрогеохкягческим данным; 5) изучение процессов формирования гидрогеохимического регнма.

Исходные материалы. При исследовании естественного гидрогеохимического режима использованы материалы режимных наблюдений по 143 скважинам 21 реязвшого поста, действующих в пгной части ТсиеискоЯ области.

Обцее количество задействованных в работе анализов хики-ческого состава подземных вод за 14-15-летний период наблпде-

кий составило 2960, причем каждый анализ включал в себя 14 показателей химического состава, данные по 15 микрокомпонен-таы и замер уровня вода в скважине. Обработка материалов осуществлялась поэтапно, по мере накопления режимных данных. Кроме того, в работе использованы данные автора по химическому составу водных вытяжек и поровых растворов из пород зоны аэрации.

Научная новизна. В работе впервые обобщен фактический материал по режимным наблюдениям за 14-15-летний период и установлены основные закономерности пространственно-Временных изменений химического состава подземных вод юга Тюменской области. Предложена методика типизации и впервые выделены подтипы гидрогеохимического режима. Выполнено районирование территории по типам и подтипам гидрогеохимического режима. Показана сезонная изменчивость протекания физико-химических процессов в системе "вода-порода".

Практическая ценность работы. Обработка большого объема накопленной информации по режимным наблюдениям за подземными водами крупной территории позволила выявить основные закономерности изменения во времени химического состава (качества) подземных вод, являющихся перспективным источником водоснабжения для региона. Всякое нарушение этих закономерностей свидетельствует об изменении условий под влиянием искусственных факторов.

Составленные погоризонтные схемы районирования территории по типам и подтипам гидрогеохимического режима в^ совокупности с расчетами, полученными из уравнений регрессии, могут использоваться как прогнозные, позволяющие оценить масштабы и направленность изменения минерализации и состава вод не только при естественных колебаниях уровня, но и в условиях оросительных или осушительных мелиорации на начальном этапе.

Защищаемые положения: I. В годовом цикле и многолетнем разрезе происходит закономерное изменение минерализации и химического состава подземных вод, которое связано с климатическими факторами и имеет опосредованную связь с колебаниями уровня. 2. Пять подтипов гидрогеохимического режима, выделенные по времени установления максимальных в минимальных значений минерализации псдзеинух вод в годовом

цикле, отражают многообразие условий формирования пространственно-временных изменений химического состава вод. 3. Погори« зонтное картирование, территории юга Тюменской области по типам и подтипам гидрогеохимического режима может служить предварительной прогнозной основой по площади. 4. Изменения химического состава подземных вод в годовом цикле связаны с сезонным изменением направленности гидрогеохимических процессов.

Реализация работы. Отдельные материалы и результаты диссертационной работы были внедрены в виде глав в "Гидрогеологических ежегодниках" - отчетах Тюменской комплексной гидрогеологической и инженерно-геологической режимной партии в 1976-1983 г.г. Результаты работы составной частью вошли в 1983 году в сводный научно-исследовательский отчет кафедры гидрогеологии Тюменского индустриального института по тема 37-74 "Гидрогеохимичёский режим верхнего гидрогеологического этажа юга Тюменской области".

Апробация работы. Основные положения диссертации были доложены на межведомственном совещании "Проблемы региональной гидрогеохимии" (Ленинград, 1979), девятом и одиннадцатом Всесоюзных совещаниях по подземным водам Сибири и Дальнего Востока (Петропавловск-Камчатский, 1979; Чита, 1985), республиканской, межвузовской конференции "Проблемы освоения нефтегазовых ресурсов Западной Сибири"(Тюмень, 1979), научно-техническом семинаре "Математическое моделирование гидрогеологических процессов" (Новосибирск, 1334), У и У1 годичных конференциях "Геология и минерально-сырьевые ресурсы Западно-Сибирской плиты и ее складчатого обрамления" (Тюмень, 1985, 1987), Всесоюзном совещании "Геолого-геоморфологические и водно-хозяйственные аспекты изучения рек Сибири" (Новосибирск, 1987).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 печатных работ.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и содержит НО страниц машинописного текста, 24 рисунка, 44 таблицы и список литературы, включающий 125 наименований, в том числе 5 на иностранных языках.

Работа является итогом многолетнего изучения гидрогеохимического режима юга Тюменской области и базируется на материа-

дах режимных наблюдений, предоставленных режимной партией ТКГРЭ в ходе научно-исследовательских работ по хоздоговорной теме, в которых автор принимал непосредственное участие с 1976 г. Исследования выполнялись в рамках научно-технических Программ "Природокоыплекс" (шифр 01.04.18) и "Нефть и газ Западной Сибири" (шифр 02.06,03).

Работа выполнена на кафедре гидрогеологии и инженерной геологии Тюменского индустриального института имени Ленинского комсомола иод руководством доктора геолого-ыинералогических наук, профессора В.Ц.Матусевича. Автор выражает глубокую благодарность своему руководителю за ценные советы и помощь в процессе работы. Автор признателен начальнику режимной партии И.Ф.Хусаинову за содействие в сборе фактического материала. При составлении работы автор получал ценные консультации у сотрудника ЗапСибНйГНИ В.Ц.Яковлева, которому выражает искреннюю благодарность. Автор .сердечно благодарит доцента кафедры гидрогеологии ТвыИИ Щубенина Н.Г. за постоянную поддержку и помощь при выполнении данной работы, а также всех сотрудников упомянутой кафедры.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

I, Естественный гидрогеохимический режим вод олигоцен--четвертичных отложений района исследований

Вопросам изучения режима подземных вод и, особенно, гидродинамического режима в отечественной литература уделяется больаое внимание. 8 работах Ы.Е.Альтовского, Г.Н.Каменского, И.В.Гараонова, А.А.Коноплянцева, В.С.Ковалевского, С.Ц.Семенова, Е.Н.Ярцевой, В.А.Барона, В.Ы.Голвдберга, Н.И.Парфеновой и др. заложены методические основы режимных наблюдений, рассмотрены факторы,формируюаде режим подземных вод, установлены региональные закономерности естественного режима, разработаны принципы типизации, картирования и методы прогнозов режима в естественных и нарушенных условиях.

Территория юга Тюменской области по условиям увлажнения и теплообеспеченности охватывает три гидролого-климат и ч о с и и е зоны из восьми, выделенных В.С.Иеэтщс&ыа и Н.В.КарнАцезичем (1969) з прбделах Злпадно-

-Сибирской равнины. Кратко эти зоны можно назвать: зона избыточного увлажнения, зона оптимального увлажнения и зона недостаточного увлажнения.

Олигоцен-четвертичные отложения изучаемого района представляют собой континентальные песчано-глинистые осадки общей мощностью от 10-20 м до 250 м. Особенности геологического строения, сложный литофациалькыЯ ""состав отложений, чередование проницаемых и глинистых пластов и их резко выраженная невыдержанность по простиранию и мощнос'ти, определяют своеобразие гидрогеологических условий.

Согласно современной гидрогеологической стратификации, исследуемая территория расположена в юго-западной части Западно-Сибирского гидрогеологического мегабассейна (В.М.Мату-севич, 1984). Подземные воды олигоцен-четэертичных отложений относятся к кайнозойско-меловой водообменной системе бассейнов стока (В.М.Матусевич, О.К.Смоленцев, 1989). Район исследований располагается в пределах Тобольского и Иртышского бассейнов стока. Грунтовые воды приурочены к неоген-четвертичным отложениям, межпластовые напорные воды - к отложениям тур-тасской и куртамъигской свит олигоцена. Водоносные горизонты образуют единый гидрогеологический комплекс, на многих участках которого воды имеют тесную гидравлическуп связь.

Химический состав вод отличается пестротой. Широтная климатическая зональность обусловливает наличие как пресных, так и сильносолоноватых вод.

Преимущественно гидрокарбонатный кальциевый состав пресных грунтовых вод определяется источником питания (атмосферные осадки) и хорошей промытостью водовмеп^ющих и перекрывающих пород. Существенное увеличение солености грунтовых вод. южных районов обусловлено процессами континентального засоления. Здесь, наряду с пресными водами, распространены воды с минерализацией от 1-3 до 9 г/л хлоридного или сульфатного натриевого состава.

Минерализация меяпластовых вод изменяется от 0,1-0,6 г/л в зонах избыточного и оптимального увлажнения до 10 г/л в зоне недостаточного увлажнения. Химический состав вод изменяется соответственно от гидрокарбонатного кальциевого, магниевого или натриевого до хлоридного или сульфатного натриевого.

Ыинрокомпонентный состав подземных вод достаточно разнообразен. Распространение практических всех микрокомпонентов в водах крайне неравномерно, причем в многолетнем ряду наблюдений многие из них (свинец, кобальт, мышьяк, бор, ртуть и др.) встречаются эпизодически. Наиболее представительный ряд наблюдений имеется для меди, цинка, фтора, брома и йода.

Режимные наблюдения за химическим составом подземных вод, проводимые режимной партией Тюменской комплексной геологоразведочной экспедиции /ТКГРЭ/ Главтюмень-гаологии, были начаты в 1968-1970 гг. Опробование скважин проводится три раза в год в периоды экстремальных положений уровня: зимняя (предвесенняя) межень (март), весенне-летний подъем уровня (май-июнь) и осенний подъем уровня (сентябрь-октябрь).

Достоверность фактического материала во многом определяется качеством отбора проб воды. При режимном опробовании пробы воды на полный химический анализ отбираются с предварительной прокачкой скважин по методике разработанной на кафедре гидрогеологии ТюмИИ совместно с ТКГРЭ. Анализ проб воды производится в Центральной лаборатории Главтюменьгеологин.

Методика о.б работки режим н ы х данных включает в себя как графические построения, так и статистический анализ на ЭВМ ЕС-1051.

При статистической обработке за основную выборочную совокупность приняты данные по отдельным режимным скважинам, характеризующие изменения химического состава вод в одной точке пространства а течение длительного времени. Обработка материала включала проверку гипотез распределения случайных величин, определение статистических параметров распределения и корреляционный анализ между основными компонентами ионно-солевого состава, общей минерализацией и глубиной залегали уровня.

При этом вначале производилась тщательная отбраковка сомнительных данных, резко отличающихся от основного фона. Кроме того, критерием некачественного отбора пробы из скважины служило наличие в воде карбонат-иона, что указывало на отсутствие или недостаточную прохачку скважины перед опробованием (У.Г.Щубенин и др., 1976). Этоцу, как правило, сопутствовало пониженное значение минерализации и изыслс-че состг.аа воды.

Основные принципы систематизации: I - группировка данных проводилась по экстремальным положениям уровня в годовом цикле с последующим расчетом статистических характеристик; 2 - выполнялся раздельный анализ гидрогеохимических данных по водоносным горизонтам.

Уровенный pes им подземных вод рассматривается автором в связи с интерпретацией гидрогеохимических данных. Согласно классификации А.А.Коноплянцева и др. (1963), грунтовые воды исследуемой территорий относятся к типу сезонного (преимущественно весеннего и осеннего) питания, подтипам обильного, умеренного и гидрогеологического питания к к классу слабодренированных областей. Здесь развиты/междуречный, склоновый, террасовый и приречный виды режима грунтовых вод.

Характерной особенности! уровенного режша является наличие в годовом цикле от двух до четырех экстремальных положений уровней грунтовых под. Годовые аотлитуды колебаний уровней составляют в средней 0,2-3,3 и. По данным режимной партии имепщ!йся ряд наблюдений с привлечением данных гидрометеослужбы позволяет ввделить цикли продолжительности) 7-9, 10-12, 14-15 и 23-24 года. Начиная с 1951 года уровни поверхноеттмх, а следовательно и подземных вод находились до 1977-1978 гг. на многолетней ветви спада, а с I977-I97B гг. и по сей день в уровнях вновь наблюдается ветвь общего подъема.

По особенностям формировать уровешшй режим иекпластовых" напершое вод изучаемой территории относится к типу сезонного песенне-осеннего питания, класса слабодренированных бассейнов областей питания, транзита и разгрузки (А.А.Коноплянцев и др., 1963). Режим меяпластовых вод, кап и грунтовых, во многом определяется природно-кликатичеекгал! факторами, хотя их влияние несколько сглажено из-за более глубокого залегания межпластовых напорных вод. На некоторых постах отмечается запаздывашш в сроках наступления экстремальных полояений их уровней относительно грунтовых вод. Время запаздывания весеннего пика пьезометротеских уровней мояет составить от полумесяца до одного месяца для водоносного горизонта туртасских отлояений и приближаться к двум месяцам для нгекезалегающего горизонта кур-ташлских отложений. Годовые амплитуды колебаний уровней меяпластовых вод изменяатся в среднем от 0,3 до 1,3 и и зависят от глубины залегания вод и "тесноты" гидравлической связи с

грунтовыми водами.

Гидрогеохими ч.е с кий рехим исследуемой территории отличается большим разнообразием. Анализировалось изменение во времени таких компонентов химического состава, как кальций, магний, натрий, калий, гидрокарбонат-, сульфат-, хлор-ионы, двух- и трехвалентное железо, кремнезем, а также рН, общая минерализация, окисляемость и глубина залегания уровня от поверхности.

Среднемноголетняя минерализация подземных вод на режимных Постах составляет 79-6149 мг/л (грунтовые воды), 192-1366 мг/л • (водоносный горизонт туртасских отложений), 176-11093 мг/л (водоносный горизонт куртамышских отложений). Значения коэффициента вариации как для грунтовых, так и для межпластовых вод в основной попадают в интервал 10-20^. В интервале 30-505? преобладают значения, присущие в основном грунтовым водам. Годовые амплитуды колебаний минерализации составляют в среднем 0,033,0 г/л для грунтовых вод и 0,02-0,8 г/л для межпластовых вод.

В годором цикле и многолетнем разрезе происходит закономерное изменение минерализации и химического состава подземных вод, которое опосредовано связано с колебаниями уровня. Имеет место как прямая, так и обратная зависимость, но преобладает обратная; с увеличением глубины залегания уровня уменьшается минерализация. Та или иная зависимость, как правило, четко фиксируется в результатах расчетов коэффициентов парной корреляции. Колебания минерализации, в основном, вызываются изменением содержания преобладающих ионов: кальция и гидрокарбонат-иона для'.пресных вод и натрия и хлора для солоноватых вод.

Имеющийся ряд наблюдений пока позволяет выделить 5-7-лет-нвю периодичность в многолетних колебаниях минерализации подземных вод. Существование более продолжительных циклов можно будет установить при существенном наращивании ряда наблюдений. Начиная с 1974-1976 гг., когда отмечаются самые низкие значения минерализации за многолетний период, наблюдается ветвь общего увеличения минерализации.

Автором детально рассмотрен гидрогеохимический режим на примере двух типичных гидрогеологических постов (Сеыеново и Капраяиха), расположенных в разных гидролого-кяиматических еонах.

1С

2. Основные закономерности пространственно-временных изменений химического состава подъемных вод юга Тюменской области

Наличие сезонных и многолетних колебаний минерализации подземных вод предполагает существование определенной закономерности в направленности изменения химического состава вод во времени. В.С.Ковалевский (1973) по характеру сезонного режима химического состава грунтовых вод выделил четыре основных типа. Исследуемая территория относится к провинции сезонного, преимущественно весеннего и осеннего питания, а пределах которой развиты второй и третий типы гидрогеохимического режима. При втором типе максимальные значения минерализации приурочены к периоду низких стояний уровня, а минимальные - соответственно к периоду высоких уровней. При третьем типе режима - зависимость обратная.

Результаты статистической обработки режимных данных выявили несколько вариантов сезонной изменчивости минерализации, не все из которых четко укладываются в рамки второго и третьего типов. Поэтому автором было выделено пять • подтипов гидрогеохимического режима по времени установления максимальных и минимальных значений минерализации в годовом цикле (табл.1). Выделенные подтипы по преобладающим процессам, которые определяют изменение химического состава вод, можно отнести к тому или другому типу. Типизация особенностей режима мегпластовых вод была проведена по тем жа принципам, что и для грунтовых,

Таблица I

Схема типизации гидрогеохимического режима

Тип 'поптип'®Ремя установления мансималь-!Время установления !д!ной минерализации !минимальной минера-1_I__I ,. лизации_

тга Зимняя межень Весенне-летний подъ-

ем уровня

^ Пв Осенний подъем Весенне-летний подъ-

ем уровня

Ша Осенний подъем уровня Зимняя межень

Ш Шв Весенне-летний подъем уровня Зимняя межень

10° Весенне-летний подъем уровня Осенний подъем уровня

Установлено, что грунтовым водам в основном характерен подтип Ша. Для межпластовых вод наряду с подтипом Ш3 характерен подтип Шв.

В работе приводится подробная характеристика каждого из выделенных подтипов с привлечением фактического материала. Для глубокозалегающих межпластовых вод большое значение в формировании сроков установления экстремальных значений минерализации имеет запаздывание весеннего питания.

Типизация гидрогеохимического режима послужила основой для проведения картирования отдельных водоносных горизонтов по характеру направленности изменения минерализации вод в годовом цикле. При зтом был использован ряд дополнительных карт, анализ которых показал« что интегральным показателем, учитывающим многие условия, является величина гидравлического градиента (уклона) потока, по которому выделяются две принципиально отличающиеся территории - долины рек и водораздельные пространства. В пределах этих территорий, как правило, формируются разные подтипы гидоогеохинического режима.

Руководствуясь принципами районирования, предложенными А.А.Коноплянцевш, В.С.Ковалевским, С.М.Семеновым (1963). автор считает, что выделенному типу, как наиболее крупной единице классификации режима подземных вод, при картировании соответствует провинция. Выделенные в пределах каждого типа подтипы' характеризуют при райотшовании зоны. Составлены схемы районирования для каждого из водоносных горизонтов.

Автором сделана попытка проследить по режимным данным гндрогеохиыический разрез (ГР) верхней водообменной систем и его сезонные изменения по кустам режимных скважин за многолетний период. Установлено, что на большинстве режимных постов имеет место нормальный ГР и лишь на двух постах - инверсионный. Сезонные изменения ГР наблюдаются на трех постах и, как правило, лиаь в один из сезонов года.

3. Формирование гидрогеохимического режима

Наличие тесной взаимосвязи между колебаниями уровня подземных вод и изменением их минерализации свидетельствует об единстве факторов их Формирования. Это геологические, космические, метеорологические, гидрологические и биогенные факторы.

Факторы вызывают действие процессов, определяющих специфику формирования состава вод в конкретных условиях. При изучении гидрогеохимического режима необходимо разделить процессы, ведущие к увеличению минерализации и процессы, ведущие к уменьшению минерализации, К первым следует отнести растворение (выщелачивание) горных пород, испарительное концентрирование, конвективный перенос солей из зоны аэрации осадками, вымораживание и переток из смежного водоносного горизонта, имеющего более высокую минерализацию вод. Процг"сы, ведущие к уменьшению минерализации - разбавление инфильтрующимися водами и осаждение (кристаллизация) солей.

Перечисленные выше процессы можно назвать макропроцессами. Каждый из них представляет совокупность физико-химических процессов, которые и определяют изменения в химическом составе подземных вод в разные сезоны года. Это конвективная диффузия, смешение, гидролиз, ионный обмен, окислительно-восстановительные реакции, кошлексообразование, биохимические процессы, осмос и др. В работе более подробно рассмотрены основные процессы, действие которых подтверждается фактическим материалом режимных наблюдений.

С целью выяснения степени насыщения подземных вод относительно в одо вмещающих пород в разные, сезоны года, автором были рассчитаны карбонатные равновесия в системе "вода - горная порода" по одному из режимных постов и рассмотрены диаграммы устойчивости минералов, слагающих водовмещающие породы (алюмосиликатов), с нанесением данных по среднему сезонному составу грунтовых вод. Исследования показали, что воды равновесны с каолинитом, либо с монтмориллонитом, то есть химический состав вод формируется за счет разрушения первичных алюмосиликатов. Причем1 для отдельных режимных постов отмечается смена' условий равновесия вод с вторичными алюмосиликатами и его смещение.от каолинита к монтмориллониту в годовом цикле. Для большинства южных постов характерна высокая степень насыщения вод по отношению к кальциту, что ведет к осаждению карбоната кальция. Для вод других постов отмечается сезонная изменчивость карбонатного равновесия, причем наибольшая насыщенность вод карбонатом кальция наблюдается в периоды весенне-летнего или осеннего подъемов уровня.

В целях более глубокого изучения взаимодействия вод и пород в зоне аэрации в работе использованы данные о химическом составе поровых растворов и водных вытяжек. Результаты исследований показали, что поровые растворы имеют широтную гидрогеохимическую зональность. В зоне недостаточного увлажнения минерализации поровых растворов значительно возрастает, достигая 2.3-5.3 г/л (при минерализации грунтовых вод до 2,9 г/л), за счет увеличения содержания натрия, магния, хлора и сульфат-иона. Поровые растворы зоны избыточного увлажнения имеют невысокую минерализацию (0,3-0,9 г/л), близкую к минерализации грунтовых вод или несколько ниже. Основным источником ионного состава вытяжек из грунтов зоны аэрации является водораствори-мыйсолевой комплекс, в то время, как доля солей, переходящих из порового раствора, на 1-2 порядка ниже. Сульфат-ион переходит в вытяжку только за счет поровых растворов.

4. Основные -направления практического использования полученных результатов

Оптимальный методический подход к анализу материалов наблюдений за гидрогеохимическим режимом, примененный в работе, может быть предложен для режимной гидрогеологической службы. Выявленные закономерности режима могут использоваться при ревизий наблюдательной сети для выделения наиболее репрезентативных скважин.

В дополнение к составленным схемам районирования подучены уравнения регрессии для каждого из подтипов грунтовых и межпластовых вод. Для прогнозирования изменения минерализации необходимо задаться величиной изменения уровня относительно его положения, для которого известна величина минерализации и решать уравнения регрессии. Это особенно актуально для южных засушливых районов с развитием слабосолоноватых вод, где колебания уровня существенно изменяют величину минерализации подземных вод, используемых для водоснабжения. Уравнения достаточно хорошо работают в пределах естественных годовых колебаний уровня.

Выявленные закономерности изменения минерализации (сезонные и многолетние) следует учитывать при проектировании гидромелиоративных систем и прогнозе влияния осушения или орошения

на солевой режим грунтовых вод. При этом важно знать с какой фазой естественного режима совпадает период функционирования мелиоративной системы, чтобы сделать поправку на естественные многолетние колебания минерализации.

С позиций естественного гидрогеохимического режима и его основных закономерностей автором дан качественный прогноз изменения минерализации грунтовых вод и трансформации процессов, формирую!:?« гидрогеохимический режим в условиях оросительных или осушительных мелиорация на начальном этапе.

Увеличение минерализации грунтовых вод при орошении может быть связано с ухудшением качества вод в результате загрязнения вод пестицидам! и удобрениями. Матёриалы изучения естественного фона состава подземных вод дадут возможность оценить характер техногенного воздействия на подземную гидросферу в условиях мелиорации. Экологические последствия такого воздействия могут проявиться в нежелательных изменениях в ландшафтах, в качестве вод, используе».мх для питьевого водоснабжения и т.п.

Установленные закономерности гидрогеохимического режима в дальнейшем при необходимости позволят решить ряд общегидрогеологических задач: выявить роль перекрывающих и водовыещаю-щих пород в совокупности факторов, определяющих химический состав подземных вод, сделать выводы о формировании качественных показателей подземных вод на том пли. ином участке, установить взаимосвязь между водоносными горизонтами.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные выводы по диссертационной работе сводятся к следующему:

1. В годовом цикле происходит изменение химического состава подземных вод, которое опосредованно связано с колебаниями уровня. Преобладает режим, при котором максимальные значения минерализации отмечаются в период осеннего подъема уровня, а минимальные - в зимнюю меяень.

2, Имеющийся ряд наблюдений позволяет выделить 5-7-летнюю периодичность в колебаниях минерализации подземных вод. Начиная с 1974-1976 гг., когда отмечаются самые низкие значения

иинерализации за многолетний период, наблюдается ветвь общего подъема.

3. По времени установления максимальных и минимальных значений минерализации в годовом цикле выделено пять подтипов гидрогеохимического режима.

4. При картировании гидрогеохимического режима использовалась величина гидравлического градиента (уклона) потока, по которая выделяются две принципиально отличающиеся территории: долины рек и водораздельные пространства. В пределах этих территорий, как правило, формируется разные подтипы гидрогеохимического режима,

5. Термодинамические'расчета и данные по поровым растворам и водным вутяжкач из пород показали, что режимные изменения химического состава вод в годовом цикле связаны с сезонным изменением направленности гидрсгеохимичесхих процессов.

6. Полученные результата можно использовать при оценке загрязнения подземных вод, при ревизии наблюдательной сети, при прогнозе изменения минерализации подземных вод в связи с изме-

. нониеи их уровня под влиянием естественных факторов, при прогнозе влияния осушения или орошения на солевой режим грунтовых вод и др.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1. Методика обработки результатов режимных наблюдений ва химическим составом вод. //Геология, гидрогеология и инженерная геология Западной Сибири: Иеквуэ.тем.сб. - Тюмень, 1977. - с.172-183 (соавторы Н.Г.Щубенин, А.В.Трофимов, В.Б.Студьнчков, И.ФДусаинов).

2. Химический состав пороьых растворов зоны аэрации юга Тюменской области //Геология, гидрогеология и инженерная геология Западной Сибири: Межвуз.тем.сб. - Тюмень, 1977. -

с.163-171 (соавторы Н.Г.Щубенин, А.В.Трофимоп, В.Б.Стульников, И.Ф.Хусаинов). (

3. Гидрогесхимический режим верхнего гидрогеологического этажа Западной Сибири в связи с использованием вод в народном хозяйстве. //Проблемы региональной гидрогеохимии: Тез.докл. ыеяведометв.совещ. - Ленинград, 1979. - с.155-156 (соавторы

Н.Г.Шубенин, В.'Б.Стульников, А.В.Трофимов).

4. О прогнозировании качества подземных вод при их эксплуатации по данным режимных наблюдений. //Тезисы докладов девятого совещания по подземным водам Сибири и Дальнзго Востока.

- Иркутск - Петропавловск-Камчатский, 1979. - с.48 (соавторы Н.Г.Шубенин, В.Б.Стульников, А.В.Трофимов).

5. Распространение и поведение микрокомпонентов в пресных водах юга Тюменской области. //Проблемы освоения "ефтега-аовых ресурсов Западной Сибири: Тез.докл.респуС.межвуз.конф.

- Тюмень, 1979. - с.314-315 (соавторы С.А.Нифакина, Н.Г.Шубенин).

6. Вертикальная гидрогеохимическая зональность вод олиго-цен-четвертичных отложений юга Тюменской области по данным режимных наблюдений. //Актуальные вопросы геологии нефти и газа Западно-Сибирского бассейна: Тез.докл.обл.научн.-практ. конф.молодых ученых и специалистов. - Тюмень, 1985. -

- с.27-28.

7. Районирование юга Тюменской области по типам гидрогеохимического режима. //Геология и минерально-сырьевые ресурсы Западно-Сибирской плиты и ее складчатого обрамления: Тез. V годич.конф. Тюменского отд. ВМО. - Тюмень, 1985. - с.237-239.

8. Естественный и нарушенный гидрогеохимический режим на месторождениях пресных подземных вод Тюменской области (на примере Велижанского водозабора). //Тезисы докладов Всесоюзного совещания по подземным водам Востока СССР. - Иркутск -

- Чита, 1985. - с.71-72 (соавтор Н.Г.Шубенин).,

9. Карбонатные равновесия в системе "вода - порода" по данным гидрогеохимического, режима (на примере юга Тюменской области). - Деп. в ВИНИТИ » 4330, 1985. - 12 с.

10, Направленность взаимодействия в системе "вода - порода" как фактор гидрогеохимического режима. //Тез.докл.обл.межвуэ. конф.молодых ученых и спец. - Тюмень, 1985. - с.ИО-Ш.

11. О процессах формирования гидрогеохимического режима //Геология и минерально-сырьевые ресурсы Западно-Сибирской плиты и ее складчатого обрамления: Тез. У1 годич.конф. Тюменского отд. ВМО. - Тюмень, 1987. - с.253-254.

12. Стохастические гидрогеохимические модели состояния гидрогеологических объектов сельскохозяйственных районов

Тюменской области. //Применение математических методов и ЭВМ в геологии: Меявуз.сб.науч.трудов. - Тюмень, 1988. - с.133--144. (соавтор Н.Г.Шубенин).

13. Гидрогеохимический режим грунтовых вод юга Тюменской области. //Пресные и калокинерализованные подземные воды Западной Сибири: Ыежвуз.сб.науч.трудов. - Темень. 1999. _ с.86-92.