ГЕОХИМИЯ, 2014, № 5, с. 432-449
ГЕОХИМИЯ И ФОРМИРОВАНИЕ СОСТАВА СОЛЕНЫХ ОЗЕР
ЗАПАДНОЙ МОНГОЛИИ
© 2014 г. С. Л. Шварцев*, **, М. Н. Колпакова*, **, В. П. Исупов***, А. Г. Владимиров**** *****, С. Ариунбилэг******
*Томский филиал Института нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН 634021 Томск, просп. Академический, 4 e-mail: tomsk@igng.tsc.ru **Национальный исследовательский Томский политехнический университет 634050 Томск, просп. Ленина, 30 e-mail: gige_ignd@mail.ru ***Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН 630128 Новосибирск, ул. Кутателадзе, 18 e-mail: isupov@solid.nsc.ru ****Национальный исследовательский Томский государственный университет 634050, Томск, просп. Ленина, 36 e-mail: labspm@ggf.tsu.su *****Новосибирский государственный университет 630090 Новосибирск, ул. Пирогова, 2 e-mail: s_ariunbiled@yahoo.com ******Институт геологии и минеральных ресурсов Академии наук Монголии 118, Монголия, Улан-Батор, авеню Мира, 63 e-mail: s_ariunbileg@yahoo.com Поступила в редакцию 12.03.2012 г. Принята к печати 10.04.2012 г.
Описан макро- и микрокомпонентный состав соленых озер Западной Монголии, выделены их основные геохимические типы: содовые, хлоридные и сульфатные. Приведены расчеты равновесия озерных вод с ведущими карбонатными, сульфатными, хлоридными и породообразующими минералами.
Показано, что каждый тип озерных вод формируется не только за счет испарения, но и взаимодействия воды с горными породами, роль которых максимальна в пресных и содовых озерах, минимальна — в хлоридных. Особое внимание уделено содовым озерам и процессам формирования их химического состава.
Ключевые слова: геохимия озерных вод, содовые озера, озера Монголии, водная миграция химических элементов, геохимические типы озер, равновесие вод с вторичными минералами, формирование состава озерных вод, геохимия металлов.
Б01: 10.7868/80016752514030078
В последние годы соленые озера привлекают пристальное внимание многих исследователей. Это связано с тем, что появились принципиально новые возможности изучения крепких рассолов термодинамическими методами [1—8]. Это позволяет более полно изучать природу геохимической специализации озер, механизмы их формирования, выявлять источники химических элементов [9—13], углублять представления о процессах озерной седиментации [14, 15], выявлять механизмы вторичного минера-лообразования [16, 17], полнее изучать распределе-
ние микрокомпонентов в озерах [18], выявлять роль различных факторов в формировании состава озер [19, 20]. Самостоятельный интерес при изучении озер представляет их экологическое состояние [21], экономическая оценка извлечения накопленных рудообразующих элементов, таких как и, Ы, 8г, В, Вг и др. [22—24]. Естественно, что продолжается изучение и общих проблем формирования озер и связанных с ними эвапоритов [25—28].
В этом аспекте особый интерес представляют озера Монголии, которые отличаются экологиче-
Рис. 1. Обзорная карта района исследований и схема расположения ландшафтно-климатических областей Монголии: 1 — Алтайская горная, 2 — Хангайско-Хэнтэйская горная, 3 — Гобийская, 4 — Восточно-Монгольская степная [30].
90° в.д. 95° в.д.
90° в.д. 95° в.д.
Рис. 2. Схема расположения точек опробования озер Западной Монголии.
Таблица 1. Химический состав, рН, ЕЬ и соленость (М) наиболее типичных озер Западной Монголии
Номера Название озера Год рН ЕЪ НС03 СОз 8С>4~ СГ Са2+ Мб2+ N3+ К+ вЮ2 М N03
проб тУ мг/л г/л мг/л
Содовые озера
1 Шаазгай-Нуур 2009 9.4 Не опр. 2269 363 554 5680 4.1 13 4926 25 12.6 13.8 Не опр.
2 Шаазгай-Нуур 2009 9.4 Не опр. 2532 430 476 7384 6.0 11 5200 23 11.0 16.1 Не опр.
3 Шаазгай-Нуур 2010 10.3 113 2844 1338 673 5414 6.0 16 5334 74 19.7 15.7 4.5
4 Шаазгай-Нуур 2010 10.2 110 3135 1411 704 6213 8.0 17 5993 85 27.1 17.6 1.0
5 Шаазгай-Нуур 2010 10.1 115 3050 1314 539 5721 6.0 16 5532 83 30.1 16.3 29
6 Шаазгай-Нуур 2010 10.2 95 3087 1398 634 5451 7.0 15 5448 85 30.6 16.1 1.7
7 Шаазгай-Нуур 2010 10.2 104 3068 1399 541 4424 7.0 15 4733 82 29.4 14.3 2.4
8 Хара-Ус-Нуур 2010 9.7 100 1098 279 553 1722 12 73 1720 47 73.8 5.50 2.9
9 Хара-Ус-Нуур 2010 10.0 100 958 331 507 1598 24 60 1599 42 78.3 5.12 2.3
10 Хиргис-Нуур 2010 9.8 88 1739 480 2038 2130 38 249 2530 246 28.5 9.45 2.5
11 Хиргис-Нуур 2010 9.8 80 1665 463 1203 1686 90 238 1797 201 28.3 7.34 2.4
12 Хиргис-Нуур 2010 9.6 87 1775 387 1954 1270 44 256 1912 209 27.0 7.81 0.2
13 Айраг-Нуур 1 2009 9.1 Не опр. 1670 251 6879 7526 16 189 8466 87 2.0 25.1 Не опр.
14 Айраг-Нуур 2 2010 9.6 81 1122 234 1321 888 76 139 1287 136 12.8 5.20 1.5
15 Урег-Нуур 2008 9.0 Не опр. 884 103 1290 640 8.8 422 557 50 Не опр. 3.95 Не опр.
16 Утгийн-Нуур 2008 9.1 Не опр. 5020 788 2250 2200 85 87 4423 18 12.0 14.9 Не опр.
17 Сангийн-Далай-Нуур 1 2010 9.5 82 3471 715 19235 23136 12 370 22480 4383 4.3 73.8 13
18 Дерген-Нуур 2010 9.9 95 1733 506 1165 690 14 188 1376 171 Не опр. 5.84 1.4
19 Цохор-Нуур 2010 9.3 132 3971 755 52217 9410 16 267 31467 1536 7.5 99.6 5.2
20 Их-гашун-Нуур 2010 9.8 82 2727 606 6014 6040 200 342 6802 624 Не опр. 23.4 2.9
21 Увс-Нуур 2010 9.4 91 1074 218 4428 5680 400 354 5101 62 23.3 17.3 2.0
22 Бага-Нуур 1 2010 9.1 95 1441 216 545 1917 12 76 1942 49 13.1 6.20 7.5
23 Ьор-Хаг-11уур 2008 9.2 Не опр. 7101 1207 4800 6300 100 626 8026 307 Не опр. 28.5 Не опр.
24 Бага-Нуур 2 2008 9.0 Не опр. 27343 872 19000 43100 208 2005 43000 1000 Не опр. 138 Не опр.
Среднее 9.4 95 4327 554 8133 7776 82 360 9598 583 20.2 31.4 4.5
Таблица 1. Окончание.
Номера проб Название озера Год рН ЕЪ НС03 СОз 8С>4~ СГ Са2+ Мб2+ N3+ К+ вю2 М N03
тУ мг/л г/л мг/л
Хлорндные озера
25 Бага-Гашун-Нуур 2010 8.6 88 4697 545 30049 159210 1200 549 104372 21575 10.7 322 0.1
26 Давсан-Нуур 2010 7.3 95 927 25 40249 88478 560 12956 50684 1370 Не опр. 195 40
27 Давсан-Нуур 2010 7.2 60 1781 38 86329 189900 1000 28670 106820 3671 94.2 418 36
28 Сууж-Нуур 2009 8.6 Не опр. 961 67 6144 4970 60 1086 4250 237 10.5 17.7 Не опр.
29 Тахилт-Нуур 2009 8.4 Не опр. 664 60 562 1314 37 187 962 28 8.8 3.65 Не опр.
30 Телмен-Нуур 2009 8.9 Не опр. 1093 101 1471 2308 10 366 1924 60 0.3 7.64 Не опр.
31 Хаг-Нуур 2008 8.3 Не опр. 669 20 480 410 50 145 391 50 2.2 2.21 Не опр.
32 Бага-Нуур 3 2008 8.6 Не опр. 1614 97 420 1300 4.2 90 1501 18 4.7 5.04 Не опр.
33 Бага-Нуур 4 2008 8.2 Не опр. 964 5.3 390 1400 4.8 90 1237 75 13.9 4.25 Не опр.
34 Цэцэг-Нуур 2010 7.7 50 470 1.9 520.3 741 106 179 432 16 19.0 2.47 0.9
35 Хулам-Нуур 2010 7.2 100 842 12 51388 146789 225 25482 68526 4107 43.3 297 74
36 Сангийн-Далай-Нуур 2 2010 7.6 101 732 42 56393 141671 2213 8876 98431 1887 4.3 310 45
Среднее 8.1 83 1278 89 19192 54482 426 5260 32798 2779 19.3 116 32
Сульфатные озера
37 Тонхил-Нуур 2010 7.6 95 1696 174 116616 75550 318 24140 57977 1562 13.9 278 29
38 Ихес-Нуур 2010 7.1 203 622 0.6 78544 11463 160 2098 40939 261 14.4 134 6.5
39 Зэргийн-Цаган-Нуур 2010 7.4 77 403 24 802 231 32 134 374 46 17.9 2.05 0.5
Среднее 7.4 125 907 66 65321 29081 170 8791 33096 623 15.4 138 12
: Средние значения рассчитывались с учетом усредненных данных для каждого озера.
и>
ской чистотой, разнообразием химического состава, а также различной соленостью. К тому же в них наблюдаются высокие содержания многих химических элементов, включая Ы, и, 8г, В, Вг, J, F и др. Высказываются обоснованные предположения, что некоторые из этих озер являются месторождениями жидких руд и, Ы и 8 г [23—24]. Вместе с тем, механизмы концентрирования этих элементов, их источники, масштабы явления изучены не полностью. Да и это невозможно без знания общих условий состава озерных вод. Поэтому целью данной работы является выявление механизмов, возможных источников химических элементов и условий формирования состава основных геохимических типов озер Западной Монголии.
ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ
Район исследований охватывает северные области трех из четырех ландшафтных зон Монголии: Алтайскую горную, Хангайско-Хэнтэйскую горную и Гобийскую (рис. 1). Большую часть исследуемой территории занимает замкнутая между Хангаем и Монгольским Алтаем котловина Больших Озер (КБО) — один из крупнейших бессточных бассейнов аридных областей Центральной Азии, где расположены крупные пресные, соленые и рассольные озера, объем воды которых составляет около 90 км3. Высотные отметки днища этой депрессии изменяются от 759 до 1700 м, она опущена относительно окружающих гор на 1500— 2500 м [29, 30].
На берегах изученных озер повсеместно встречаются участки такыров, солончаков и небольшие соленые озера. Начиная с 2008 г. нами было отобрано около 80 проб озерных вод на разные виды анализа из более чем 30 озер Западной Монголии (рис. 2), но их количество в стране достигает 3500 [31, 32]. Поэтому простор для наших исследований огромен. Анализ распространения озер по ландшафтным зонам показывает, что 34% их расположено в плоскогорных и высокогорных районах Алтайской и Хангайско-Хэнтэйской горных областях и около 66% — в равнинно-степных и полупустынных районах. При этом только в Го-бийской области расположено 36.5% всех озер МНР. Несмотря на то, что она отличается малым количеством осадков (около 150 мм в год), большой величиной испарения (900—1500 мм в год), слабо развитой речной сетью и малой расчлененностью рельефа, в северной части Гобийской области располагаются самые крупные озера Монголии, такие как оз. Увс-Нуур (площадь — 3350 км2), оз. Хара-Ус-Нуур (1852 км2), оз. Хиргис-Нуур (1407 км2), оз. Хара-Нуур (575 км2), оз. Телмен-Нуур (194 км2) и множество других, более мелких
бессточных озер большей частью с сильно минерализованной водой [33]. Почти 80% всех озер Монголии площадью > 0.1 км2 имеют соленость выше 1 г/л. Часть данных нами уже опубликована, включая и методику исследования озер [23, 24].
Климат района — резко континентальный. Суточная амплитуда температуры воздуха достигает 30°С, а годовая 90°С. Среднегодовое количество осадков составляет 100—200 мм, а испарение достигает 1000—1500 мм [30]. Дно КБО представляет почти равнину, среди которой выступают
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.