ЛИТОЛОГИЯ И ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ, 2012, № 1, с. 3-20
УДК 551
СОЛЕВОЙ СОСТАВ РЕК ОСТРОВА ВРАНГЕЛЯ
© 2012 г. В. Ю. Лаврушин, А. Р. Груздев*
Геологический институт РАН 119017Москва, Пыжевский пер., 7; E-mail: v_lavrushin@ginras.ru *ФГУ "Государственный природный заповедник "Остров Врангеля" 689400 Чукотский АО, Чаунский р-н, г. Певек, ул. Обручева, 38;
E-mail: islandwrangel@chukotnet.ru Поступила в редакцию 28.03.2011 г.
Получены первые сведения о химическом составе речной воды острова Врангеля. Показано, что ее состав отражает литолого-геохимическую специфику коренных пород и рудной минерализации. В отличие от многих районов Крайнего Севера, вода рек острова характеризуется повышенным фоном общей минерализации (0.3—2 г/л) и специфическим химическим типом (SO4-Ca-Mg). Это связано с широким развитием в горной части острова гипсоносных и доломитовых толщ поздне-ка-менноугольного возраста. Также установлено, что значительную роль в формировании солевого состава отдельных водотоков играют зоны гипергенного изменения сульфидной минерализации, ассоциирующейся с системами кварцево-карбонатных жил. Они формируют естественные очаги загрязнения поверхностных вод. Для таких водотоков характерны низкие значения рН (2.4—5.5), повышенные значения суммарной минерализации (до 6—23 г/л) и SO4-Mg тип воды. Эти воды содержат аномально-высокие концентрации тяжелых и цветных металлов, а также редкоземельных элементов, урана и тория.
Исследования химического состава воды рек Арктического региона актуально в связи с использованием их в качестве местных источников водоснабжения, а также для решения ряда экологических и научных проблем. Последние касаются специфики формирования солевого состава речной воды в районах Крайнего Севера. В областях повсеместного развития вечной мерзлоты подземная составляющая водного баланса отсутствует. Поэтому солевой состав речной воды формируется исключительно за счет привноса солей с атмосферными аэрозолями (особенно в приморских районах) и в результате выщелачивания из пород в зоне сезонного оттаивания. Исследование солевого состава воды в реках Арктики позволяет также оценить роль естественных источников ее загрязнения. Одним из таких источников могут быть выходы коренных пород, содержащих минералы, неустойчивые в зоне гипергенеза.
Изучение солевого состава рек о. Врангеля ранее не проводилось. Поэтому в задачи данной работы входило получение сведений об особенностях макро- и микрокомпонентного состава речной воды на территории государственного природного заповедника "Остров Врангеля". Одной из главных задач была оценка роли различных источников растворенных солей: морского солевого комплекса или продуктов выщелачивании солей из водовмещающих пород. В задачи работы также входило определение геохимической специфики различных естественных источников
загрязнения речной воды и их связи с некоторыми видами полезных ископаемых или литолого-гео-химическими особенностями коренных пород.
ФАКТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
При проведении экспедиционных работ в 2006 г. на территории острова Врангеля сотрудники Заповедника обратили внимание на необычную окраску воды некоторых водотоков — в отдельных случаях она имела молочно-белую, а иногда красную окраску. Для выяснения причин подобных аномалий тогда было отобрано 11 проб воды. Опробование было также продолжено в 2007, 2009 и 2010 гг. Всего в разные годы было отобрано 32 образца воды. При выборе места опробования обращалось внимание на специфические особенности водотоков — наличие взвеси в воде, цвет донных осадков, аномальное развитие водорослей и т.п.
Наибольшие аномалии окраски воды наблюдались в 2007 г. Лето этого года было аномально теплым, что вызывало более интенсивное оттаивание мерзлых грунтов и, соответственно, размыв подстилающих пород, и изменение химического состава вод. Так, крупные реки Красный Флаг и Кларк в среднем течении стали белого и бело-голубого цвета. В мелких реках, вытекающих с северной части Северных гор, также наблюдались изменения цвета воды. В другие годы вода в этих
Рис. 1. Пункты опробования рек острова Врангеля, пунктирными линиями показаны системы горных возвышенностей.
реках была прозрачной. Поэтому часть собранных материалов характеризует состав небольших водотоков с какими-либо аномальными свойствами воды или ручьев, используемых для отбора питьевой воды. Впрочем, почти все эти водотоки формируют истоки основных крупных рек острова или являются их притоками. Поэтому полученные данные в какой-то мере отражают региональную специфику солевого состава речной сети острова. Схема опробования 2006—2010 гг. и характеристика точек отбора проб приведены на рис. 1 и в табл. 1.
Отбор проб воды и первичное описание мест опробования производились сотрудниками Заповедника. Пробы отбирались в пластиковые бутылки объемом 1.5—2 л и затем были переданы в ГИН РАН для последующего их изучения.
Отбор проб воды производился без какой-либо консервации, что, конечно, могло сказаться на результатах химического анализа, привести к занижению концентраций тяжелых металлов ^п, Си, РЬ, 8Ь, 8п, Fe, Мп), а также тория, урана, ртути и редкоземельных элементов. Все эти элементы могли частично сорбироваться на стенках бутылок или выпадать в осадок. Наиболее сильно
процессы сорбции могли сказаться на результатах анализа проб с нейтральными значениями рН (6— 7.5) и, очевидно, в меньшей степени в водах с рН < < 6. Поэтому полученные величины концентраций микрокомпонентов в водах с нейтральными значениями рН могут рассматриваться в качестве минимальных.
Определение состава макрокомпонентов (рН, С1, НСО3, F) проводилось в химической лаборатории Геологического института РАН (г. Москва). Пробы, предназначенные для определения концентраций микрокомпонентов, отфильтровывались через фильтр 0.45 ц. Затем они анализировались методами ICP-AES и ICP-MS в Аналитическом центре Института проблем технологии микроэлектроники и особо чистых материалов РАН (ИПТМ РАН, г. Черноголовка Московской обл.). Определения производились на приборах ICAP-61 (Thermo Jarrel Ash, США) и Х-7 ICP-MS (Thermo Elemental, США). Погрешность определения концентраций отдельных компонентов этими методами была порядка 10—15 %, но вблизи предела обнаружения могла достигать 50%.
Помимо проб воды в точке 10/10 был отобран образец речного аллювия — камни и песчано-гра-
Таблица 1. Результаты определения рН, концентраций НСО3, С1 и суммарной минерализации в воде рек о. Врангеля
№ обр. Пункт опробования рН НСО3 С1 Мин.
на рис. 1 мг/л мг/л г/л
1/06 р. Песцовая 7.38 н.о. 49.6 0.34
2/06 руч. Камнешарка, приток р. Неожиданной 7.52 н.о. 28.4 0.17
3/06 приток р. Красный Флаг на выходе с гор 7.49 н.о. 42.5 0.38
4/06 р. Неожиданная, около балка выше слияния с руч. Кемнешарка 7.51 н.о. 28.4 0.14
5/06 мыс Запад, ручей около маяка 7.51 н.о. 45.5 0.20
6/06 руч. Тупес 7.6 н.о. 56.7 0.30
7/06 р. Гусиная 7.98 110 28.4 0.46
8/06 приток р. Советской (красная вода) 2.43 <10 567 23.01
9/06 правый приток р. Красный Флаг 7.82 61 42.5 0.78
10/06 р. Красный Флаг 7.19 17 18.9 0.31
11/06 Приток р. Советской (белая вода) 4.69 12 28.4 0.57
1/07 р. Тундровая, устье руч. Сыроечковского н.о. 110 100 1.14
2/07 руч. Лемминговый н.о. 154 78 1.09
3/07 р. Сомнительная, нижнее течение, 300—350 м от устья н.о. 162 92 1.96
4/07 руч. Цирковой, устье н.о. 45 39 1.86
1/09 руч. Базовый н.о. 48 99 0.53
2/09 м. Уэринг, среднее течение ручья, вытекающего с г. Замковой, впадает в бухту Драги, глубина до 10 см, длина около 1 км н.о. 16 28 1.55
3/09 р. Хищники, 5 м/с н.о. 73 14 0.90
4/09 руч. Клыковый 2 м/с н.о. 16 14 0.64
5/09 руч. Пересыхающий, 1 м/с н.о. 16 14 0.77
6/09 р. Атертон, 1 м/с н.о. 16 14 0.43
7/09 ручей 7 км к западу от пос. Ушаковский, 1 м/с, н.о. 32 14 0.80
01/10 правый приток р. Красный Флаг, впадающий в среднем течении (после него образуется в реке белый осадок) 4.89 6.1 55 1.78
02/10 левый приток р. Красный Флаг, вода прозрачная без осадка, с большим кол-вом зеленых водорослей 4.29 6.1 34 1.09
03/10 выше впадения ручья (проба 01/10)приток р. Красный Флаг, вода прозрачная без осадка 7.39 143 55 0.76
04/10 р. Отрожная (левый приток р. Красный Флаг, на дне образуется красный осадок) 7.34 131 76 2.15
05/10 правый приток р. Красный Флаг, впадающий в среднем течении около балка (из этого ручья берется вода для питья). Выше места взятия пробы обнаружены места с красным и белым осадком 6.85 94 55 1.97
06/10 правый приток р. Красный Флаг, впадающий в ее среднем течении (светло-голубой осадок) 5.35 61 34 0.54
07/10 ручей Совиный (центральная часть острова), скорость течения 0.7 м/с, глубина 15 см 6.87 161 20 1.07
08/10 Пик Тундровый, руч. Кухонный (питьевая вода) северная часть острова. Скорость течения 0.5 м/с, глубина до 70 см 5.59 6.1 50 2.11
09/10 Пик Тундровый, руч. Мертвый, северная часть острова 5.57 6.1 39 6.21
10/10 руч. восточнее р. Шумной на выходе в Тундру Академии, на дне образуется белый осадок 7.00 12 21 1.32
вийный материал, окрашенный оксидами железа. В лаборатории были сделаны соскобы ожелез-ненного материала с поверхности камней. Из них была приготовлена кислотная вытяжка (1М HNO3), которая была также проанализирована методами ICP-MS и ICP-AES (в ИПТМ РАН). Результаты всех химических определений приведены в таблицах 1, 2, и 3.
При интерпретации результатов определения концентраций редкоземельных элементов проводилось их нормирование на состав Северо-Аме-риканского сланца (NASC) [Gromet et al., 1984].
Расчет величины цериевой аномалии производился по формуле:
Cean = Ce/CeNAS^(0.5 • La/LaNASС + °.5 • ^^NAS^
а аномалии европия по: Euan = EU/EUna5G/(0.5 • Sm/SmNAsc + 0.5 • Gd/GdNASo>.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРИРОДНЫХ УСЛОВИЯХ О. ВРАНГЕЛЯ
Остров находится в Ледовитом океане на границе Восточно-Сибирского и Чукотского морей (70.6 с.ш.; 178.6 з.д. - 71.7 с.ш.; 177.5 в.д.). В субширотном простирании его максимальная длина составляет ~140 км, а в субмеридиональном--80 км.
На острове насчитывается более 1400 рек и ручьев. Их протяженность, как правило, невелика и варьирует от 5-
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.