Актуальность работы связана с вопросами формирования химического состава подземных вод в природных обстановках, решение которых, в рамках рассматриваемой гипотезы о взаимодействии воды с породами, невозможно без понимания степени равновесия вод с минералами вмещающих пород. Особую специфику этой проблеме придает широкое распространение на территории трещиноватых вулканогенных структур и соленых озер, а также засушливый климат. При этом существующие гипотезы выделяют испарительные процессы как ведущий фактор, приводящий к засолению вод, игнорируя все прочие. Между тем для подземных вод это неочевидно. Общая теория взаимодействия в системе вода–порода может раскрыть механизм формирования вод разного состава, выделить разные этапы соленакопления, включая содовый этап, который нельзя объяснить только процессами испарения. Для этого необходимо провести расчеты степени насыщенности вод относительно минералов вмещающих пород.
Цель: оценить равновесно-неравновесное состояние природных вод территории с минералами вмещающих пород на разных этапах эволюционного развития, определить возможный набор вторичных минералов на каждом этапе и выделить необходимые гидрогеохимические параметры для их образования. В дальнейшем результаты будут использоваться для изучения механизмов формирования подземных вод.
Объекты. На пути формирования химического состава подземные воды проходят несколько этапов своего развития, среди них: атмогенный (атмосферные воды как источник питания), литогенный (при взаимодействии с вмещающими породами) и испарительный (при взаимодействии с озерными водами, подвергающимся испарению). Чтобы проследить всю эволюцию состава, кроме непосредственно подземных вод верхней динамической зоны (родники, колодцы и скважины глубиной до 70 м, всего 69 проб), также были изучены атмосферные (6 проб), речные (9 проб) и озерные (10 проб) воды.
Методы. Макрокомпонентный состав воды определялся современными стандартными методами: титриметрическим, потенциометрическим, фотометрическим, атомно-абсорбционной спектрометрией с пламенной атомизацией и пламенной атомно-эмиссионной спектрометрией в ИПРЭК СО РАН, микрокомпонентный – методом ICP-MS в ТПУ. Петрографические и минералогические исследования вмещающих пород проводились при помощи растровой электронной микроскопии в ТГУ. Физико-химическое моделирование равновесий в системе вода–порода рассчитывалось с использованием программного комплекса HydroGeo. Затем результаты расчетов сравнивались с натурными наблюдениями.
Результаты. Термодинамические расчеты в системе вода–порода показали, что все природные воды района Торейских озёр от атмосферных осадков до соленых озер неравновесны относительно первичных алюмосиликатов (в особенности базальтов, встреченных на севере района исследований), которые они непрерывно растворяют на всем протяжении этого взаимодействия, и равновесны относительно вторичных минералов, которые они формируют (гиббсит, каолинит, монтмориллониты, различные карбонаты, хлориты, альбит, микроклин, мусковит и др.). Приведены полученные нами при расчетах основные физико-химические параметры (химический состав, рН и соленость воды), контролирующие образование определенного вторичного минерала.