научная статья по теме О ВЛИЯНИИ ПОДЗЕМНОГО СТОКА НА ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ВОД АВАНДЕЛЬТЫ Р. СЕЛЕНГИ (ОЗ. БАЙКАЛ) Геология

Текст научной статьи на тему «О ВЛИЯНИИ ПОДЗЕМНОГО СТОКА НА ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ВОД АВАНДЕЛЬТЫ Р. СЕЛЕНГИ (ОЗ. БАЙКАЛ)»

ГЕОХИМИЯ, 2014, № 10, с. 946-953

КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ

О ВЛИЯНИИ ПОДЗЕМНОГО СТОКА НА ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ВОД АВАНДЕЛЬТЫ Р. СЕЛЕНГИ (ОЗ. БАЙКАЛ)

© 2014 г. И. Б. Мизандронцев, И. В. Томберг, Л. М. Сороковикова, В. Н. Синюкович

Лимнологический институт СО РАН 664033 Иркутск, ул. Улан-Баторская, 3 e-mail: mizandr@lin.irk.ru Поступила в редакцию 20.04.2012 г. Принята к печати 28.01.2013 г.

Ключевые слова: Селенгинское мелководье, оз. Байкал, озерные, подземные и поровые воды, минерализация, ионный состав, донные отложения, подрусловой сток.

Б01: 10.7868/80016752514080056

ВВЕДЕНИЕ

Река Селенга — крупнейший приток Байкала, оказывающий заметное влияние на тепловой и гидрохимический режим придельтового участка Селенгинского мелководья, а также на жизнедеятельность планктона и населения донных отложений этого района озера [1—3]. Поступление в озеро компонентов твердого стока реки, их механическая дифференциация и осаждение опреде-

ляют картину осадкообразования на мелководье и прилегающих к нему участках открытого озера [4], условия захоронения и распада аллохтонного и автохтонного органического детрита и интенсивность раннего диагенеза донных отложений.

Обширная дельта р. Селенги с заливом Провал на севере и заболоченным Калтусным понижением на юге расположена на территории пресноводного Усть-Селенгинского артезианского бассей-

Рис. 1. Гидрогеологическая схема Усть-Селенгинского артезианского бассейна [14] (а) и схема отбора проб поверхностных, грунтовых и поровых вод в дельте р. Селенги (б).

а: 1 — водоносный комплекс современных валунно—галечниковых отложений с разнозернистыми песками, 2 — плейстоценовый водоносный комплекс флювиогляциальных и аллювиальных отложений, 3 — гранитоиды , 4 — зона мелководных песков авандельты, 5 — озерные илы; I — Дельтовый прогиб, II — Истокское поднятие, III — Калтусный прогиб, IV — залив Провал;

б — поровые воды против проток: А — Харауз, Б — Средняя, В — Колпинная. Колодцы и скважины в населенных пунктах: 1 — Исток, 2 — Истомино, 3 — Степной Дворец, 4 — Ранжурово, 5 — Шигаево, 6 — Мурзино, 7 — Творогово, 8 — Бол. Колесово, 9 — Кабанск, 10 — Жилино, 11 — Красный Яр, 12 — Корсаково, 13 — Кудара.

Минерализация вод Селенгинского мелководья в марте на различном удалении от дельты, мг/л

Расстояние от устья 1959 г. * 2004 г. 2005 г. 2009 г. 2010 г.

протоки Харауз, км пов. дно пов. дно пов. дно пов. дно пов. дно

0 210 - 201 205 207 202 218 218 184 -

1 111 139 106 169 111 115 213 - 94 94

3 104 105 102 173 106 109 105 173 93 101

5 - - 98 124 103 98 100 103 95 96

7 - - - - 99 94 - - 92 -

Сток р. Селенги в дельте, м3/с 79.2 126 84.8 83.2 85.4

* Расчеты по материалам [1].

на (рис. 1а). В районе дельты зеркало подземных вод наклонено в сторону озера [5]. Существует представление, согласно которому особенности гидрохимического режима и химического состава вод придельтового мелководья Байкала формируются не только под воздействием стока р. Селенги, но и подтока подземных вод со стороны Усть-Селенгинского артезианского бассейна [5—7]. Однако конкретные подтверждения этому в работах гидрогеологов не приводятся: имеются лишь косвенные свидетельства, на основании которых делается вывод о субаквальных выходах грунтовых вод на авандельте [5, 6, 8].

Цель настоящей работы заключается в анализе возможных проявлений и оценке вклада субак-вальной разгрузки подземного стока на формирование особенностей химического состава и гидрохимического режима вод авандельты р. Селенги и придельтового мелководья оз. Байкал.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

В основу данной работы положены результаты исследований химического состава поверхностных и грунтовых вод дельты р. Селенги, водной толщи придельтового участка озера и поровых растворов мелководных песков ее авандельты, полученные авторами в различные гидрологические сезоны 2003—2009 гг. Всего собрано и обработано более 500 проб воды. Пробы подземных вод отбирали из колодцев и неглубоких скважин в населенных пунктах, поровых вод — из поверхностного слоя толщиной 5—15 см придельтовых донных отложений (рис. 1б). Отбор поровых вод осуществлялся шприцами. Пробы поверхностных вод отбирали в нижнем течении р. Селенги и протоках ее дельты. На придельтовом пространстве озера пробы отбирали батометрами на 3—5 вертикалях — с поверхности, на горизонте 10 м и у дна. Станции располагались на расстоянии 1, 1.5, 3, 5 и 7 км от устьев проток.

Пробы воды фильтровали через мембранный фильтр с диаметром пор 0.45 мкм. Катионы определяли атомно-абсорбционным и пламенно-эмиссионным методами, анионы — методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) [9, 10]. Достоверность полученных результатов оценивали регулярным контролем качества анализов в рамках международной программы EANET по тестированию стандартных образцов поверхностных вод. Суммарные концентрации главных ионов контролировали по погрешности ионного баланса и по сравнению рассчитанной и измеренной удельной электропроводности.

В тексте данной статьи термины "сумма ионов" (2и) и "минерализация" (М) используются как синонимы, хотя, по определению, они соответствуют разным понятиям [11]. Эти характеристики совпадают по величине только в случае водного раствора чистых солей.

При анализе воздействия грунтовых вод, поверхностного и подруслового стока р. Селенги на придельтовую зону озера и авандельту были привлечены данные исследований авторов за предыдущие годы и литературные материалы, в том числе результаты более ранних комплексных исследований придельтового Селенгинского мелководья озера Байкал, проводившихся сотрудниками Лимнологического института СО РАН в 1960-1970 гг.

Расходы воды р. Селенги оценивались по данным Росгидромета.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Основные результаты исследований химического состава речных, грунтовых, поровых и озерных вод 2003-2009 гг. отражены на графике связи концентрации гидрокарбонат-иона и суммы ионов (рис. 2), совмещенной треугольной диаграмме Дурова (рис. 3), а также в таблице. В подавляющем большинстве случаев эти воды близки по химическому составу и относятся, по классификации О.А. Алекина, к гидрокарбонат-

0 200 400 600 800 1000 1200

Сумма ионов, мг/л

• 1 Л 2 О 3 4 5 А 6

Рис. 2. Зависимость концентрации гидрокарбонат-иона от суммы ионов в поверхностных и грунтовых водах дельты р. Селенги, поровых водах песков авандельты и открытой литорали Байкала.

1 — р. Селенга, 2 — колодцы, 3 — поровые воды открытой литорали [13], 4 — поровые воды придельтовых песков, 5 — вода оз. Байкал, 6 — грунтовые воды дельты (средние данные Л.Б. Кислициной, цит. по [8]). Штриховой линией выделены воды колодцев на Истокском поднятии.

Рис. 3. Химический состав поверхностных и грунтовых вод дельты р. Селенги, поровых вод песков придельтовой зоны озера и открытой литорали Байкала.

1 — р. Селенга, 2 — колодцы, 3 — поровые воды открытой литорали [13], 4 — поровые воды придельтовых песков.

ному классу, группе кальция первого и второго типов. Воды р. Селенги в пределах ее дельты принадлежат гидрокарбонатному классу, группе кальция в основном первого типа.

Как в анионном, так и в катионном треугольниках (см. рис. 3) воды р. Селенги, оз. Байкал, грунтовые воды дельты и поровые воды придель-товых песчаных донных отложений озера образуют единый кластер, но заметно различаются по сумме ионов.

В летний период воды всех исследованных проток дельты имеют практически одинаковый химический состав и сумму ионов. Зимой, когда малые протоки (Колпинная, Средняя, Северная) перемерзают в верхней своей части, минерализация в них увеличивается до 700—900 мг/л (им соответствуют точки на линии регрессии в правой части рис. 2). В то же время в крупных протоках она не превышает 220 мг/л. При этом соотношение концентраций главных ионов во всех протоках не изменяется: воды принадлежат к гидрокарбонатному классу, группе кальция.

Химический состав вскрываемых колодцами вод в населенных пунктах на речных террасах и поднятиях по периферии дельты нередко отличается от состава основных запасов грунтовых вод, формирующихся в рыхлых дельтовых отложениях. Это главным образом воды смешанного класса с повышенным относительным содержанием сульфат- и хлорид-ионов, а также М§2+, №+ и К+. К ним относятся колодезные воды на Истокском поднятии с Твороговским блоком на левобережье р. Селенги в пределах дельты, где отмечается инверсия гидрогеохимической зональности [5, 8]: воды самого верхнего горизонта имеют более высокую минерализацию, чем в залегающих под ним водовмещающих отложениях. Результаты наших исследований грунтовых вод, вскрываемых колодцами в населенных пунктах, согласуются с данными [8].

Для сопоставления с материалами авторов на рис. 2 и 3 также приведены данные по химическому составу вод песков литорали озера вне зон влияния стока рек [12, 13] и средний состав грунтовых вод дельты по Л.Б. Кислициной с сотрудниками [цит. по 8].

ОБСУЖДЕНИЕ

В районе дельты р. Селенги подземный сток непосредственно в озеро формируется в современных аллювиальных отложениях ниже Мостового выступа кристаллического фундамента, расположенного примерно в 120 км от Байкала [5]. Водный комплекс плейстоценовых флювиогля-циальных и аллювиальных отложений, выходящих на поверхность на значительных участках территории Усть-Селенгинского бассейна, менее

обилен. Поскольку подземный сток с горного обрамления устьевой области в основном дренируется р. Селенгой [5, 8], питание подземных вод четвертичных отложений происходит главным образом за счет поверхностных вод дельты и инфильтрации атмосферных осадков [14].

Зеркало пресных подземных вод Усть-Селен-гинского артезианского бассейна и пьезометрическая поверхность неглубоко залегающих безнапорных и слабонапорных водоносных горизонтов наклонены в сторону Байкала [5—7]. Средняя величина уклона грунтовых вод современных отложений составляет 0.3—0.5%о, а плейстоценовых — 0.6—0.7%о [14]. В местах разломов и нарушений сплошности водоупорных слоев напорные горизонты подпитывают грунтовые воды.

Субаквальная разгрузка подземных вод на Се-ленгинском мелководье осуществля

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.

Показать целиком