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.