О КЛАССИФИКАЦИИ ПРИРОДНЫХ ВОД

 

В.А. Сулин

 

Труды Лаборатории гидрогеологических проблем

им. акад. Ф.П. Саваренского. т. III -1948.

 

Классификация природных вод, как указал еще академик В. И. Вер­надский [4], должна развиваться в двух направлениях. С одной стороны, необходимо учитывать природную обстановку существования вод, с дру­гой — их химический состав.

Природная обстановка определяется физико-географическими и геоло­гическими условиями существования вод, а также формой их нахождения в природе. Она всецело определяет и химический состав вод.

Выяснение характера воздействия различных природных обстановок на формирование химического состава вод отдельных семейств и распре­деление состава вод индивидуальных представителей этих семейств по основным природным обстановкам приводит к объединению вод различ­ных семейств в единый генетический тип. Аналогично, размещение соста­ва вод одного семейства по различным обстановкам существования расчле­няет состав вод этого семейства по различным генетическим типам.

Под семействами вод мы понимаем, подобно академику В. И. Вернад­скому, группы вод различные по химическому составу, но объединенные единой формой их нахождения в природе. Так, среди природных вод выделяются семейства вод рек, озер, моря, грунтовых вод, пластовых вод и т. д.

Единая генетическая классификация природных вод и должна заклю­чаться в распределении вод отдельных представителей данного семейства, различных по химическому составу, по природным обстановкам, а также в установлении химического состава вод различных семейств, существую­щих в данной природной обстановке.

Работ, посвященных установлению единой классификации природных вод, охватывающей как наземные, так и подземные обстановки суще­ствования, очень немного. Среди них можно указать лишь наши исследо­вания [16] и многочисленные работы, но весьма сжато и тезисно построен­ные, Г. А. Максимовича [10].

Классификации природных вод строились и развивались, исходя из хи­мического состава вод. Генетическая характеристика, определяющая характер воздействия природных обстановок существования природных вод на их состав, учитывалась крайне ограниченно и то в отношении от­дельных семейств вод.

Рассмотрим кратко существующие химические классификации природных вод, параллельно оценивая их генетическую значимость.

Химические классификации кладут в основу различные показатели состава вод. Среди них можно выделить:

1)               классификацию вод по величине содержания и составу минераль­ных растворимых веществ (Кларк, Щукарев, Сулин и другие);

2)               классификацию по составу газов, спонтанно выделяющихся из вод (Овчинников);

3)               классификацию по составу газов, растворенных в природных водах (Вернадский);

4)               классификацию по наличию в водах бальнеологически ценных эле­ментов и соединений;

5)               классификации по совокупности различных признаков. Это преиму­щественно бальнеологические классификации, оценивающие наличие в водах спонтанно выделяющихся газов, активно бальнеологически дей­ствующих компонентов и растворенных твердых минеральных компонентов;

6)               классификацию по составу минеральных растворимых веществ и наличию в водах характерных химических компонентов, специфичных для основных природных обстановок существования вод.

Классификация природных вод по величине содержания и составу минеральных растворимых веществ — является наиболее распростра­ненной. Ее вариации, в основном сводятся к различной форме выражения состава вод, к выделению более узких или более широких классов вод по содержанию того или иного компонента и к различному способу распре­деления в классификационной таблице отдельных показателей вод.

Форма выражения состава вод является существенной частью класси­фикационной системы, так как далеко не всякий способ выражения состава вод позволяет оттенить природные условия их образования.

Существуют следующие способы выражения состава вод: 1) атомная фор­ма; 2) ионная форма; 3) эквивалентная форма; 4) солевая форма; 5) форма комбинирования отдельных ионов в группы; 6) окисно-ангидридная форма. Последняя форма является устарелой и в настоящее время почти не нахо­дит применения.

Атомная форма выражения состава вод, предложенная В.И. Вернадским и примененная в его фундаментальной работе [4], представляется для нас все же совершенно неприемлемой в тех случаях, когда ставится задача выяснения условий формирования химического со­става природных вод. Атомная форма позволяет выяснить картину количественного распределения отдельных элементов в различных семействах природных под, но игнорирует явления взаимодействия вод и пород, выражающиеся в растворении водами солевых компонентов пород или же в катионно-анионном обмене между водами и породами.

Лишь представление состава вод в солевой, а в некоторых случаях и ионной форме, позволяет иметь суждение о минеральном составе пород, «воздействующих на состав природных вод. Кроме того, полное абстрагирование форм нахождения серы в водах (сульфатная, сульфидная или иная), имеющее место при атомной форме выражения их состава, исключает возможность выделения в классификации группы сульфатных вод, равно как и установление наличия в водах сульфидов или сероводорода. Сам В.И. Вернадский, видимо, признавая значимость присутствия в водах той или иной формы серы, показывает в своей работе иногда, в сносках, величину содержания в водах сульфатного иона.

Ионная форма выражения состава является в настоящее время общепринятой. Но в чистом виде она все же употребляется редко. Обычно ей сопутствует параллельное изображение состава вод в эквивалентной или солевой форме. Первое имеет место в работах по составу подземных вод или вод минеральных источников, второе — в исследованиях вод соленых озер.

Ионная форма, в свою очередь, применяется в двух вариациях — ионно-весовой и ионно-процентной. В первом случае дается весовое содержание отдельных ионов, рассчитанное на определенный объем или вес воды (100 г, 1 кг, 1 л), во втором — рассматривается содержание отдельных ио­нов в процентах от общей их суммы.

При параллельном изображении состава вод в ионной и эквивалентной или солевой форме применяется ионно-весовая вариация этой формы. Употребление только ионной формы выражения состава вод осуществляет­ся по обеим ее вариациям, но все же более распространена первая. Лишь Кларк в своей фундаментальной сводке по геохимии применяет ионно-процентную вариацию ионной формы. Применение ионно-весовой формы, как дающей непосредственные результаты анализа нам представляется со­вершенно необходимым во всех случаях изображения состава вод, но вме­тете с этим обязательно выражение состава вод и в эквивалентной форме. Ионно-процентная вариация, абстрагируя величину минерализации вод, позволяет отождествлять химический состав вод различной минерализации.

Ионная форма затрудняет применение графических методов выражения состава вод, совершенно исключая, например, употребление треугольных и квадратных графиков.

Возможности использования одной лишь ионной формы изображения состава вод при разрешении генетических вопросов являются крайне ограниченными.

Мы считаем, что лишь многочисленные предшествующие исследования, посвященные выяснению явлений поверхностного выщелачивания и хими­ческого разрушения пород, равно как и солевой миграции на земной по­верхности, позволили Г.А. Максимовичу построить свою генетическую; классификацию природных вод, базирующуюся на ионно-весовой форме изображения состава вод.

Классификацию Г А. Максимовича мы считаем генетической, посколь­ку выделенные им гидрохимические фации и формации характеризуются определенным (хотя и недостаточно ясным) химическим составом вод и привязаны к определенным природным обстановкам.

Г.А. Максимович выделяет формации, исходя из одного преобладаю­щего по величине иона, и фации — по трем ионам. Название фаций и фор­маций дается по наименованию ионов.

Эта классификация, если даже не касаться генетических вопросов, обладает двумя существенными недостатками.

Первый заключается в том, что ее автор выделяет фации и формации по преобладающим ионам, вне зависимости от их принадлежности к катионам или анионам. Этот метод, несомненно, унаследован у В.И. Вернадского. Но В.И.Вернадский применяет атомную форму выражения состава вод. Его задача — дать количественное распределение элементе (а не ионов!) в составе различных представителей семейств природных вод вне зависимости от принадлежности их к металлам и металлоидам. Подобное распределение элементов в порядке преобладания процентного содержания их в «минералах вод» и характеризует по Вернадскому отдельных их представителей. Это является естественным и логичным. Но Г.А.Максимович применяет не атомную, а ионную форму выражения состава вод В этом случае применение методики В.И.Вернадского нам представляется уже недопустимым. Нельзя выделять однозначные по значимости группы вод, используя различные критерии для этого (в одном случае анионы, в другом — катионы).

Трудно понять противопоставление друг другу формаций натриевой и хлоридной или сульфатной или фаций НСО3 — Са — SO4 и НСО3 - SO4—Ca. Состав каждой из них представляется достаточно неопределенным.

Второй недостаток классификации Г. А. Максимовича — в самой фор­ме выражения состава вод.

       Ионная форма исключает возможность представить возможные комбинации друг с другом ионов противоположного знака.

Так, фация Cl — Na — Mg, состав которой выражен в весах ионов, даже при преобладании веса иона натрия над весом иона хлора и магния может заключать в себе воды, содержащие: 1) сульфаты натрия; 2) хлори­ды магния; 3) хлориды магния и кальция.

Если даже следовать этой методике выражения состава по величинам преобладающих ионов, но брать не веса ионов, а их эквиваленты, то полу­чим, что воды, содержащие сульфаты натрия, выразятся формулой Na — Cl — Mg, а воды, несущие в себе хлориды магния и возможно кальция, получат формулу Cl — Na — Mg.

Эквивалентная форма является в нашем представлении основным инструментом анализа условий образования природных вод. Выражение состава вод в эквивалентах ионов по водороду позволяет сразу видеть реагирующую емкость данного иона, следовательно, и представлять себе его возможные комбинации ионами противоположного знака. Это совершенно необходимо для увязки состава вод с минеральным соста­вом и, в частности, с воднорастворимыми солевыми компонентами пород, дренируемых водами.

Эквивалентная форма дает и возможность количественного учета явлений катионно-анионного обмена между водами и породами. Наконец, эта форма является необходимым звеном в построении расчетов содержания возможных солевых компонентов природных вод, данных в весовой или молекулярной форме.

Как известно, эквивалентная форма выражения анализов находит. широкое применение не только при изучении состава вод, но и состава горных пород.

Следует лишь напомнить, что эквивалентная форма выражения состава природных тел является не самоцелью, а только средством познания вероятного компонентного состава этих тел и инструментом анализа их генетических соотношений.

Химический состав природных тел, конечно, определяется, в первую очередь, весовым содержанием атомов отдельных элементов.

Эквивалентная форма, аналогично ионной, применяется в двух вариа­циях: эквивалентно-весовой и эквивалентно-процентной.

Эквивалентно-весовая форма, в зависимости от личных вкусов последователя, дает содержание различных ионов в мг-экв. или г-экв. Принципиального различия между этими двумя системами нет.

Эквивалентно-процентная форма исчисляет содержание каждого иона в процентах от их суммы, принятой за 100, или раздельно от суммы анионов и катионов. Принципиального различия нет и между этими системами.

Но мы считаем, что расчет каждого эквивалента-иона в процентах от всей их суммы является более естественным, коль скоро рассматривается ионный состав всего природного тела в целом.

Эквивалентно-процентная форма дает широкие возможности (в противоположность ионной) использования различных графиков для изоб­ражения состава вод.

Одним из первых советских исследователей, широко применившим эквивалентную форму выражения состава вод минеральных источников, является Н.Н.Славянов, своими работами обеспечивший внедрение этого метода в изучение природных вод [13].

Эквивалентная форма выражения состава вод находит применение в лассификации природных вод. При этом обычным является выделение основных групп вод по преобладающему в их составе аниону и подгрупп — по доминирующему в них катиону. Таким образом, выделяются группы хлоридных, сульфатных, гидрокарбонатных и подгруппы натриевых, кальциевых и магниевых вод. В наименовании вод часто соединяются на­звания преобладающих в их составе анионов и катионов. Обычны наимено­вания вод: хлор-натриевые, сульфатно-натриевые, сульфатно-кальциевые, гидрокарбонатно-кальциевые и т. д.

Дальнейшее развитие ионно-эквивалентной классификации вод за­ключается в расчленении отдельных групп вод, исходя из величин содер­жания преобладающего аниона [21] и в выделении промежуточных групп вод, несущих значительное весовое содержание второго по величине аниона или катиона [1, 20]. Подобные вариации эквивалентно-ионной системы уточняют состав отдельных вод, но принципиальная значимость их неве­лика. Как известно, наиболее развернутой классификацией вод, построен­ной по данному принципу, является классификация С.А. Щукарева.

Более интересной представляется попытка Т.П. Афанасьева придать новую форму расположения отдельных групп вод, выделенных по классификациинной схеме С.А.Щукарева [2]. Исходя из установленной зако­номерности изменения состава вод по глубине их залегания в земной ко­ре — от гидрокарбонатно-кальциевых в верхних горизонтах до хлор-натриевых в нижних,— Т. П. Афанасьев в том же порядке располагает и отдельные группы подземных вод, соответственным образом видоизменяя классификационную таблицу вод С. А. Щукарева.

Существенное предложение делает С.А. Дуров [6]. Располагая тре­угольники анионно-катионного состава по соседним сторонам квадрата и проектируя на квадрат точки, выражающие анионный и катионный состав вод, С.А. Дуров получает в квадрате третью точку, сопряженную с двумя первыми. Подобный прием позволяет выделить в квадрате отдель­ные поля распределения основных природных групп вод — хлор-на­триевой, сульфатно-натриевой, гидрокарбонатно-кальциевой и т. д.

М.Г. Курлов [9] предлагает формулу воды, представляющую собой псевдодробь, в которой в числителе дается содержание эквивалентов — анионов, в порядке их убывающих величин, в знаменателе — численные значения катионов. Формула М.Г.Курлова изображает лишь состав вод, в эквивалентно-ионной форме, но лишена классификационной значимости.

       Солевая форма изображения состава вод широко применялась, в прошлом, но теперь исследователями минеральных вод она отброшена. В то же время эта форма получила широкое развитие в классических исследованиях академика Н.С. Курнакова и его школы по изучению состава соленых озер.

       Значение этой формы изображения состава вод — в четком выражении характера солевых компонентов, заключенных в водах. Основным возражением против применения подобного метода является указание на условность существования в водах солевых форм, даваемых гипотетическими комбинациями ионов. Несмотря на это, солевая форма выражения состава вод, построенная по единому принципу комбинирования ионов имеет большую классификационную значимость и удобна для рассмотрения генетических проблем. К ее оценке в этом отношении мы еще вернемся в последующем.

Форма комбинирования отдельных ионов группы при изображении состава вод впервые была применена Пальмером. Она получила потом широкое применение в работах Н.Н. Славя нова, А.С. Уклонского, Н.И. Толстихина, В.А.Сулина, В.А. Приклонского и других. Эта форма, как известно, в модификации Пальмера объединяет ионы по четырем группам: сильных кислот и сильных металлов, сильных кислот и щелочноземельных металлов, слабых кислот и щелочных металлов, и, наконец, слабых кислот и щелочноземельных металлов.

Метод комбинирования ионов позволяет выделить обширные группы природных вод, увязав их распространение с определенными природными обстановками, но в то же время методика Пальмера обладает серьезным недостатком, отмеченным многими исследователями, заключающимся в объединении в одну и ту же группу сульфатного и хлоридного ионов. Это исключает возможность выделения широко распространенных в природе сульфатной и хлоридной групп вод, обычно характерных для различных природных обстановок. Несмотря на это, Н.И.Толстихиным [17—18] предложен график-квадрат состава природных вод, построенный по принципу Пальмера, и дана нумерная классификация вод путем разделения графика на ряд полей с присвоенным им номером.

Некоторая детализация графика-квадрата Н. И. Толстихина в свое время была предложена В.А. Приклонским [12] и В. А. Сулиным.

Нам представляется, что применение методики объединения различных групп в ионы сыграло свою большую положительную роль в развитии учения о составе и условиях образования природных вод. В частности, применение этой методики Н.Н. Славяновым, Н.И. Толстихиным и В.А. Сулиным позволило обобщить огромный материал по составу и условиям образования подземных вод нашей страны.

Но в настоящее время эта методика должна быть или должным образом усовершенствована или заменена новой.

Классификация по составу газов, спонтанно выделяющихся из вод, была предложена А. М. Овчинниковым и нашла свое выражение в последней сводке «Минеральные воды [11].

Подобный метод классификации, быть может, имеет известное значение в бальнеологии, так как наличие в водах активно действующих газовых компонентов (углекислоты и сероводорода)— весьма важно. Но приме­нение этого метода как базы для классификации природных вод в целом для нас совершенно исключено. Состав газов, свободно выделяющихся из вод, характеризует собой, в целом, и состав сухих газовых струй, сопут­ствующих иногда водам, и состав газовой подземной атмосферы опреде­ленных геологических провинций. Выделение геологических провинций, характеризующихся определенным газовым составом своей подземной атмосферы, конечно, необходимо, но подразделение вод по составу сво­бодно выделяющихся газов не может быть положено в основу классифи­кации природных вод. Формирование солевого состава вод в ряде случаев протекает без решительного воздействия газа. Это явствует из того, что в составе вод провинций, газирующих углекислотой, констатируются разнообразные группы вод по катионно-анионному составу. Далее, сам газ в яде случаев входит в состав вод, поднимаясь с больших глубин и являясь, таким образом, относительно чуждым элементом состава вод.

Все изложенное, конечно, не исключает необходимости характеризовать воды по составу выделяющихся газов, но эта характеристика должна явиться дополнительной по отношению к основному анионно-катионному составу вод.

Классификация по составу газов, растворенных в природных водах, предлагаемая В. И. Вернадским, не может быть применена, прежде всего, потому, что состав воднорастворенных газов очень мало изучен. Кроме того, состав этих газов характеризует собой газовую атмосферу природной обстановки существования вод. Состав этой атмосферы должен учитываться, но класть его в основу классификации вод нельзя.

Классификация по наличию в водах бальнеологических ценных эле­ментов и соединений также не приемлема. Накопление подобных компо­нентов в водах происходит по различным причинам. Здесь играет роль и концентрирование вод в земной коре, и процесс выщелачивания горных пород, и воздействие на состав вод природных битумов и нефти. Уста­новление присутствия в водах подобных компонентов весьма желательно, однако их появление в водах отнюдь не характеризует геохимические особенности природной обстановки в целом.

       В классификации по совокупности различных, но равноправно при­нимаемых за основу признаков выделяют равнозначные группы вод, исходя из состава растворенных минеральных компонентов, то из характера выделяющихся газов, то, наконец, из присутствий бальнеологически ценных компонентов состава вод. Подобное смешение различных основ в клас­сификации принципиально недопустимо. Аналогичные классификации применяются в бальнеологии (классификация В.А.Александрова [1] и т.д.) Но генетического значения эти классификации не имеют.

Классификация по составу минеральных растворимых веществ и на­личию в водах характерных химических компонентов, специфичных для основных природных обстановок существования вод была разработана нами [16]. Многолетнее изучение подземных и поверхностных природных вод и явлений преобразования их состава привело нас к выводу, что воды главнейших обстановок как на земной поверхности, так и в недрах, вне зависимости от принадлежности их к той или иной солевой группе (по катионно-анионному составу) всегда характеризуются постоянным содер­жанием то больших, то малых количеств специфичных для данной обста­новки химических компонентов.

На земной поверхности мы выделяем три главнейших обстановки существования природных вод. Одна из них — в пределах моря, две других располагаются на континенте. Состав вод суши, в основном, определяется степенью выщелоченности пород и почв. Слабо выщелоченные осадочные толщи или засоленные характерными компонентами сос­тава вод моря, несут на своей поверхности  воды морского облика. Участки континента, испытывающие процесс выщелачивания под воздей­ствием пресных атмосферных вод, могут быть объединены в две различ­ные природные обстановки. В одной из них явлениями выщелачивания удалены основные солевые компоненты состава морских отложений, а, следовательно, и вод моря — хлориды натрия и магния, в другой — процесс выщелачивания продвинулся дальше, и состав поверхностных почв и пород лишился не только растворимых хлоридов натрия и магния, но также сульфатов и хлоридов щелочноземельных металлов в целом.

Специфичным компонентом вод моря являются хлориды магния. При концентрировании вод моря, принадлежащих к хлор-натриевой группе, они преобразуются в воды хлор-магниевые, широко распространенные в озерах-реликтах вод моря, в его прибрежной полосе. Таким образом, хлориды магния, постоянно входя в состав вод моря, в то же время яв­ляются основным компонентом предельного концентрата его вод. Поэтому хлориды магния и являются специфичной составной частью вод морского' облика, вне зависимости от величины концентрации вод. Отсюда морской облик состава природных вод был назван нами генетическим хлор-магние­вым типом вод.

Участки континента, сложенные осадочными сериями, из состава которых удалены хлориды магния, характеризуются иным обликом своих поверхностных вод. В составе этих вод постоянно присутствуют сульфаты натрия, формирование которых неизменно идет в геохимической обстановке континента [16]. В процессе концентрирования вод этого уже континен­тального облика в составе концентрата вод доминирующее место занимают сульфаты натрия. Поэтому тип вод, характеризующий собой обстановку значительного выщелачивания континента, и назван нами генетическим сульфатно-натриевым типом природных вод.

Участки континента, сложенные породами, процесс выщелачивания которых привел к освобождению их от сульфатов и хлоридов щелочноземельных металлов в целом, или изверженными породами, лишенными этих солевых компонентов, характеризуются наличием в составе своих поверхностных вод уже гидрокарбоната натрия. Те же гидрокарбонаты в преобладающих количествах накопляются в этих водах в условиях концентрирования вод в застойных водоемах суши. Поверхностные  воды этой природной обстановки принадлежат к генетическому типу, который был назван нами гидрокарбонатно-натриевым типом природных вод. Все воды последующих фаз выщелачивания несут в своем составе силикаты натрия и свободные гидраты окислов железа и алюминия. Все они  объединены в единый генетический гидрокарбонатно-натриевый тип.

Земная кора нами тоже расчленяется на три вертикальные зоны.

Верхняя зона, обычно, является гидрогеологически раскрытой, сво­бодно сообщающейся с земной поверхностью, а, следовательно, и легко воспринимающей в себя поверхностные воды. Наиболее распространенный генетический тип подземных вод этой обстановки — сульфатно-натриевый. В редких случаях, в соответствующих условиях, появляются гидрокарбонатно-натриевый и даже хлор-магниевый типы вод.

Следующая по глубине залегания зона в земной коре является гидрогеологически полузакрытой. Воды этой зоны принадлежат к гидрокарбонатно-натриевому типу при наличии восстановительной обстановки и отсутствии в толщах пород значительного количества сульфатов каль­ция; в противоположном случае они принадлежат к хлор-магниевому и к сульфатно-натриевому типу (сульфатно-натриевая группа).

Наиболее глубинная обстановка земной коры — гидрогеологически совершенно закрыта и изолирована от земной поверхности. В составе вод этой обстановки появляются и неизменно присутствуют хлориды кальция. Эти воды принадлежат уже к новому генетическому типу, на­званному нами хлор-кальциевым.

Таким образом, нами проводится классификация в первую очередь природных вод по четырем основным генетическим типам. Внутри типа воды подразделяются по катионно-анионному составу в зависимости от преобладающих компонентов состава.

Для отнесения вод к тому или иному генетическому типу предложены два генетических коэффициента: (Na – Cl)/SO4 и (Cl – Na)/Mg  и  генетический график вод, построенный на принципе расчленения вод на четыре генетических типа и выделения в каждом типе основных групп вод по ка­тионно-анионному составу.

При величине коэффициента (Na – Cl)/SO4 <1  воды принадлежат к сульфатно-натриевому типу; при его значениях, больших единицы, — к гидрокарбонатно-натриевому.

            При величине коэффициента (Cl – Na)/Mg < 1 воды принадлежат к хлор-магниевому типу, а при его значениях, больших единицы,— к типу хлор-кальциевому.

Следует отметить, что в ранних работах академика Н.С. Курнакова уже был выделен наш хлор-кальциевый тип при классификации вод соле­ных озер (второй класс озер), но хлор-магниевый и сульфатно-натриевый, предложенные нами, были им объединены в первом классе соленых озер. В более поздней работе Н.С.Курнакова, В.Г. Кузнецова и др. (отдел 1-й монографии «Соляные озера Крыма») уже замечена необходи­мость выделения класса озер, состав вод которых формируется, в основ­ном, под воздействием континента. Для выделения этих озер предлагается коэффициент  MgCl2/CaCl2

      В последней работе одного из соавторов цитированной монографии — А.И.Дзенс-Литовского — наш сульфатно-натриевый тип находит место в качестве подтипа сульфатной группы озер. Следует оговорить, что эта «сульфатная группа» А.И.Дзенс-Литовского нередко является на самом деле хлоридной.

Н.Г. Валяшко [3] в своей классификации соленых озер выделяет и содовые озера, входящие в наш гидрокарбонатно-натриевый тип вод.

      Таким образом, в классификации соленых озер выделялись группы вод, входящие в наши основные генетические типы вод, но значение наших генетических типов вод, как мы видели, далеко выходит за пределы частного случая применения их для генетического подразделения вод соленых озер. Как нами выяснено, эти генетические типы охватывают природные воды всей земли в целом, вне зависимости от концентрации и катионно - анионного состава вод.

Наши генетические коэффициенты, в свою очередь, в обобщенной форме включают в себя коэффициенты Н.С. Курнакова. Так, коэффициент (Cl – Na)/Mg  при значениях, больших единицы, отвечает коэффициенту MgCl2/CaCl2. Тот же коэффициент, при значениях, меньших единицы, аналогичен коэффициенту MgSO4/MCl2             Н.С.Курнакова, с тем различием, что он выясняет соотношения хлоридов магния и сульфатов, карбонатов и бикорбанатов магния. В минерализованных водах, в которых содержание углекислых соединений магния незначительно, он почти тождественен упомянутому коэффициенту Н.С.Курнакова. Значение коэффициента(Na – Cl)/SO4 — несравненно шире значения коэффициента Na2SO4/MgSO4  Н.С.Курнакова. Его величины позволяют выделить среди природных вод не только сульфатно-натриевый, но и гидрокарбонатно-натриевый тип. Кроме того, наши коэффициенты, выражающие соотношение отдельных ионов в эк­вивалентной форме, исключают необходимость применения соотношений гипотетических солей, что имеет место в коэффициентах Н. С. Кур­накова.

Распределение природных вод по нашим генетическим типам позволяет сразу же установить природную обстановку нахождения вод и получить представление о геохимической характеристике этой обстановки. Дальнейшее подразделение вод внутри наших генетических типов по минерализации и катионно-анионному составу выделяет отдельные области или провинции, характеризующиеся текущими в них различными процессами то опреснения, то концентрирования вод. Эти процессы в основном определяют все содержание явлений преобразования вод в природе. Группы и подгруппы вод, выделенные по катионно-анионному составу, выявляют; направление процессов преобразования вод.

В качестве примера применения этой классификации вод рассмотрим состав некоторых представителей семейств вод озер, рек и подземных, используя предложенный нами генетический график.

 

На фиг. 1 дан состав вод некоторых озер. Здесь видим представителей всех четырех генетических типов вод. Среди вод хлормагниевого типа (нижнее треугольное поле верхнего квадрата) состав вод моря представ­лен точкой 1. Точки 2 - 6 дают состав вод озер — концентратов вод моря, на примере преобразования вод озера Саки, текущего при испарении вод. Мы видим последовательное преобразование состава вод моря, внутри хлор-магниевого типа вод и приводящее к преобразованию хлор-натриевых вод моря в хлор-магниевые воды озер-реликтов моря. Точки 13, 15 и 9 дают соответственно состав вод Каспийского, Аральского моря и Карабугазского залива.

Состав вод этих бассейнов преобразуется под воздействием вод континента сульфатно-натриевого типа на воды моря.

Мы видим, что это преобразование максимально в водах Аральского моря, состав которых близок к переходу из хлор-магниевого типа вод моря в сульфатно-натриевый тип вод суши (коэффициент (Cl–Na)/Mg лишь незначитель­но больше единицы). В водах Карабугазского залива тот же коэффициент лишь немного понижен по сравнению с водами моря и даже повышен по сравнению с водами Каспия. Процесс преобразования вод заключается  в повышении их сульфатности и накоплении в них хлоридов магния и натрия. Воды озер сульфатно-натриевого типа (верхнее треугольное поле ниже квадрата) представлены образцами сульфатно-натриевых вод (точка 23— одно из озер Кулундинской степи), хлор-натриевых озер (точки 20— 21 — озера Эмбенской провинции) и сульфатно-хлоридно-натриевых озер (точка 22 — одно из озер Эмбенской провинции). Воды озер гидрокарбонатно-натриевого типа представлены образцами (точка 25 – гидрокарбонатно-натриевые воды; точка 24 — сульфатно-натриевые воды) и хлор натриевыми водами (точки 18—19 — озера Сибири и Казахстана). Хлор-кальциевый тип вод (вернее треугольное поле верхнего квадрата) редко проявляет себя в составе вод озер суши. Обычно его появление связано с подтоком глубинных вод. Примером вод озер этого типа является Мертвое море (точка 8).

На втором графике (фиг. 2) показан состав вод рек. Среди них мы видим представителей вод преимущественно сульфатно-натриевого типа. Менее распространен гидрокарбонатно-натриевый, изредка встречается хлор- магниевый тип. Средний состав вод рек мира располагается внутри сульфатно-натриевого типа (точка 32). Состав вод рек этого типа преимущест­венно гидрокарбонатно-кальциевый (точки 27, 28, 29, 32, 33), изредка сульфатно-кальциевый (точка  34). Воды гидрокарбонатно- натриевого типа характеризуют своим присутствием участки распространения изверженных или значительно выщелоченных осадочных пород (точки 35— 37). Они являются гидрокарбонатно-кальциевыми. Хлор-натриевые воды; Эмбенской провинции (точки 30—31) принадлежат уже к хлормагниевому типу. Появление их характеризует участки суши, засоленные компонентами вод моря.

 

На фиг. 3 представлены семейства подземных вод, в зависимости от обстановки их нахождения принадлежащие к различным генетическим типам вод.

 

ЛИТЕРАТУРА

1.        Александров В. А. Классификация минеральных вод. «Основы курорто­логии»,  т. I, 1932.

2.        Афанасьев Т. П. Подземные воды Среднего Поволжья и их классификацияпо химическому составу. Доклады Акад. Наук (ДАН), СССР, т. 58. №8, 1947.

3.        Валяшко М. Г. Методы физико-химического изучения минеральных озер и лиманов, OHТИ, 1935.

4.        Вернадский В. И. История минералов земной коры. Т. 2. История при­родных вод, в. 1—3,  1933—1936.

5.        Дзенс-Литовский А. И. Зоны минеральных озер СССР. Изв. Геогр.общ., в. 4, 1944.

6.        Дуров С. А. К  вопросу о генезисе природных вод.  Тр. Лабор. гидрогеол. пробл. АН СССР, т. III, 1948.

7.        Курнаков Н. С. Метаморфизация  рассолов    Крымских  соляных озер. - Зап. Мин. общ., т. 33, 67.1897.

8.        Курнаков Н. С, Кузнецов В. Г., Дзенс-Литовский А. И и Равич М. И. Соляные озера Крыма, 1937.

9.        Курлов М. Г. Классификация сибирских целебных минеральных вод. Томск, 1928.

10.     Максимович Г. А. Ряд работ. ДАН СССР, т. 30, № 6; т. 31, № 1; т. 37, № 5—6; т. 39, № 8; т. 45, № 6; т. 47, № 8. 1940—1947.

11.     Овчинников А. М. Минеральные воды. Госгеол. издат., 1947.

12.     Приклонский В.А. Изучение физических свойств и химического состава подземных  вод. ОНТИ, 1935.

13.     Славянов Н. Н. Эквивалентная форма выражения анализов и ее приме­нение,  Госгеол.-разв. изд.,  1932.

14.     Славянов Н. Н.  Термы и газы Тянь-Шаня. 1938.

15.     Сулин В. А. Воды нефтяных месторождений СССР, ОНТИ, 1935.

16.     Сулин В. А. Воды нефтяных месторождений в системе природных вод. ОНТИ, 1946.

17.     Толстихин Н. И. К вопросу о классификцации и нумерации природных вод. ЦНИГРИ, общ. сер., сб. 2, 1937.

18.     Толстихин Н. И. К  вопросу  о графическом изображении анализов воды. Опробование месторождений полезных ископаемых, Л., 1931.

19.     Уклонский А. С.    Материалы для геохимической характеристики вод Туркестана. 1925.

20.     Щукарев С. А. Попытка общего обзора грузинских вод с геохимической точки зрения. Тр. Центр, ин-та курортологии, т. 5, 1934.

21.     Филатов К. В. К вопросу о графическом изображении химических ана­лизов воды. ДАН СССР, т. 59, №1, 1948.