Эпигенетические изменения водовмещающих пород под действием техногенных факторов

Канд. геол.-мин. наук Выборов С.Г., инж.-гидрогеолог Павелко А.И., инж.-геолог Щукин В.Н. (Промышленно-экологический союз «Донбасс-Азовье, ХХI век»)

Науковi працi ДонНТУ. Сер.: Гiрничо-геологiчна, вип.81. - 2004.

Эпигенетические изменения водовмещающих пород имеют широкое распространение в пределах геологической среды. Наиболее полно они изучены в связи с месторождениями полезных ископаемых [1].

Под действием различных эпигенетических процессов формируются разнообразные по структурно-вещественным признакам эпипороды или вторичные породы. Частным случаем проявления эпигенеза являются гидротермально-метасоматические образования (гидротермалиты), с которыми связаны многочисленные месторождения полезных ископаемых [2].

Эпигенетические процессы выходят за рамки пневматолитово-гидротермального и средне-низкотемпературного гидротермального метасоматоза. Они широко проявлены в приповерхностных условиях зоны гипергенеза. Формирование кор выветривания, различных зон окисления, в целом развитие вторичной минерализации под действием определенно направленных физико-химических процессов обязано эпигенезу.

В связи с этим эпигенетические изменения можно определить как структурно-вещественные преобразования материнских пород, когда их первичные структурные, физико-механические, минералого-петрографические и геохимические параметры под действием неравновесных условий в системе вода-порода, обусловленных различными природными или техногенными процессами, изменяются и при этом возникает совершенно новая среда с набором эпипород различной степени замещения.

Изъятые из недр земли разнообразные полезные ископаемые и продукты их переработки создают в приповерхностной части земли неравновесные условия, которые приводят к различного рода изменениям. Широкий круг химических элементов, вовлеченных в кругооборот под действием техногенных процессов, загрязняет подземные воды. Известно, что гидрохимическая специализация грунтовых вод во многом обусловлена составом водовмещающих пород [3]. Природные воды находятся в относительном равновесии с вмещающей их средой.

Химически агрессивные загрязненные техногенные воды, попадая в водоносные горизонты, нарушают сложившееся равновесие в системе вода-порода. При этом под действием техногенных вод загрязняется не только вода, но и происходят интенсивные эпигенетические преобразования водовмещающих пород. Неизбежно, химически агрессивная вода приводит к изменению их структурно-вещественных параметров до тех пор, пока не будет достигнуто равновесие в системе раствор-порода. В результате вокруг очага загрязнения формируется ореол эпигенетического замещения водовмещающих пород, имеющий закономерное внутреннее строение. Породы, изменяясь под действием техногенеза, локализуют данный негативный процесс в пределах ограниченного пространства, аккумулируют большие объемы загрязнителей, которые слагают минеральную основу и определяют геохимическую специализацию вновь образующихся эпипород.

Гидрохимические параметры техногенных вод определяются набором макро- и микрокомпонентов. При этом макрокомпоненты определяют состав минерализации вод, к ним относятся вещества, содержания которых превышают 10 мг/дм3. Это гидрокарбонаты, сульфаты, хлориды, реже нитраты, фториды, фосфаты, карбонаты, а также кальций, магний, натрий, реже железо. Микроэлементы характеризуют гидрогеохимическую специализацию вод, их концентрация не превышает 10 мг/дм3. данное деление условно, однако имеет под собой определенное обоснование. Содержание макрокомпонентов в воде более устойчиво. Оно имеет относительно равномерное распределение в пределах водоносного горизонта. Их концентрация изменяется постепенно. Распределение микроэлементов в пределах водоносных горизонтов носит неравномерный дискретный характер. Высокие концентрации на незначительном расстоянии сменяются низкими, с разницей в 100 и более раз. Несмотря на это, микрокомпоненты закономерно локализуются в пределах эпигенетического ореола, концентрируясь в определенных зонах.

Это обусловлено тем фактором, что по отношению к любому природному или техногенному процессу замещения все макро- и микрокомпоненты подразделяются на:

* главные, которые концентрируются в эпицентрах аномалий и определяют физико-химическую и минералого-геохимическую направленность процессы

* сопутствующие, концентрация которых возрастает в пределах аномалий и связана с содержанием главных компонентов;

* деконцентрирующиеся, которые испытывают вынос из эпицентров ореола эпигенеза, локализуясь в его периферийных зонах;

* инертные, концентрация которых остается практически неизменной.

При этом существует закономерность - чем масштабнее и полнее проявлен процесс эпигенетического замещения, тем отчетливее выражены зональность, дифференциация макро- и микрокомпонентов, тем больший их круг вовлечен в данный процесс и тем более четко определена позиция компонентов в пределах выделенных групп.

Представленная теоретическая база имеет большое практическое значение при определении источников загрязнения и масштабов его проявления. Последнее связано со способностью водовмещающих пород локализовать большие объемы загрязнителей и тем самым ограничить распространение загрязненных вод в пределах определенного пространства. Зная закономерности строения ореолов эпигенеза, можно, при регулярных наблюдениях, определить скорость продвижения процесса загрязнения. Все это делает весьма акту