Геохимические типы подземных вод юго-восточного Забайкалья

Abstract

Актуальность работы связана с вопросами формирования разнообразия химических типов подземных вод верхней гидродинамической зоны (от HCO3-Ca до Cl-Na) юго-восточного Забайкалья, в том числе с солёностью >3 г/л. Существующие гипотезы объясняют это влиянием испарения, тогда как для подземных вод это неочевидно. Между тем выделение геохимических типов вод в рамках общей теории взаимодействия в системе вода- порода может раскрыть механизм формирования вод разного состава и определить этапы соленакопления, а использование данных по содержанию трития поможет оценить продолжительность контакта растворов с вмещающими отложениями и интенсивность водообмена в регионе. Целью работы является выделение геохимических типов подземных вод юго-востока Забайкалья и определение необходимых для этого условий на основе имеющейся изотопно-геохимической информации. Объекты: подземные воды верхней динамической зоны (59 проб) юговосточного Забайкалья и региональные атмосферные осадки (6 проб). Методы. Макрокомпонентный состав вод определяли титриметрическим, потенциометрическим и фотометрическим методом, атомно-абсорбционнОй спектрометрией с пламенной атомизацией и пламенной атомно-эмиссионной спектрометрией, микрокомпонентный - с помощью ИСП-МС. Концентрации трития определялись с помощью жидкосцинтилляционной спектрометрии. Индексы насыщения были рассчитаны в приложениях для физико-химического моделирования HydroGeo и GWB, базирующихся на методе констант равновесий. Результаты и выводы. В юго-восточном Забайкалье формируются три геохимических типа вод: кремнистый, содовый и солесодержащий, а также некоторые их разновидности, которые последовательно сменяют друг друга по мере движения вод от горного обрамления в сторону Торейской впадины. Это объясняется с позиций эволюционного развития в системе вода-порода в зависимости от времени взаимодействия воды с вмещающими отложениями. Показано, что кремнистые воды приурочен к области активного водообмена, их относительный возраст составил не более 50 лет и они находятся на стадии насыщения глинами. Содовые и солесодержащие воды характеризуются замедленным водообменом, их время взаимодействия в системе уже >57 лет, что оказывается достаточным для насыщения относительно бо́ льшего числа минералов, в том числе кальцита, при этом в растворе продолжает аккумулироваться натрий, который не связывается Na-содержащими солями. Интенсивное испарение, смешение с солёными озёрами в зонах локальной трещиноватости и дефляция дополнительно способствуют развитию засоления

Relevance. The formation of groundwater various chemical types in the upper hydrodynamic zone (from HCO3-Ca to Cl-Na) of South-Eastern Transbaikalia, with salinities exceeding 3 g/L. Existing hypotheses link this phenomenon to evaporation; however, this is not clearly observed in groundwater. Identifying geochemical water types through the lens of water- rock interaction could illuminate the mechanisms behind differing compositions and reveal stages of salt accumulation. Additionally, data on tritium content may aid in assessing the duration of solution contact with rocks and the water exchange intensity in the area. Aim. To identify the groundwater geochemical types in South-Eastern Transbaikalia and determine the necessary conditions for this based on isotopic-geochemical information. Objects. Groundwater from the upper dynamic zone (59 samples) in South-Eastern Transbaikalia and regional atmospheric precipitation (6 samples). Methods. Water major components were determined using titrimetric, potentiometric, and photometric methods, FAAS and FAES. Trace elements were analyzed using ICP-MS. Tritium concentrations were measured by liquid scintillation spectrometry. Saturation indices were calculated using the HydroGeo and GWB applications for physicochemical modeling based on the equilibrium constant method. Results and conclusions. The authors have identified three geochemical water types in South-Eastern Transbaikalia: siliceous, soda, and saline, along with some variations that sequentially replace each other as water moves from the mountainous framing to the Torey depression. This sequence reflects the evolutionary processes in the water-rock system depended on the process duration. Siliceous waters belong to the active water exchange zone, with a relative age of no more than 50 years and saturated with clays. Soda and saline waters exhibit slower exchange, with interaction times exceeding 57 years, facilitating saturation with more minerals, including calcite, while sodium accumulates in unsaturated solutions. Evaporation and mixing with saline lakes contribute to further salinization