Подземные воды условий гипергенеза

Под гипергенезомпонимается совокупность процессов в приповерхностных условиях суши вызванных преимущественно экзогенными факторами и обуславливающих преобразование коренных пород в осадки. Термин введен Ферсманом. Главным результатом этих процессов является выветривание и разрушение коренных пород, и превращение их в осадки. Подземная вода играет ведущую роль в реализации этих процессов. Область гипер­ге­неза ино­гда делят на две зоны: настоящего гипергенеза(идио­ги­пергенеза) связанного с аэробной обстановкой и скрытого гипер­генеза(крипто­генеза), протекающего в анаэробной обстановке. Чаще рассматривают влияние гипергенеза на состав пород и их минералов. Однако, они идут при непосредственном и активном участии подземных вод, и в конечном определяют формирование их состава. Наиболее важными химическими процессами гипергенеза яв­ля­ются окисление, гидратация, гидролиз, выщелачивание и растворение. В итоге породообразующие минералы разрушаются, превращаются в более стойкие в окислительной низкотемпературной обстановке окислы, гидроокислы и глинистые минералы. При этом ряд элементов (преимущественно галогены, щелочные, щелочноземельные) переходят в раствор и выносятся в море.

По глубине распространения зона действия гипергенных процессов приблизительно соответствует зоне аэрации и зоне активного водо­об­мена подземных вод. Одни связывают нижнюю границу зоны гипергенеза с глубиной проникновения свободного кислорода, другие - с глубиной проникновения атмогенных под­земных водах, третьи – с глубиной распространения процессов выветривания. Глубина распространения пресных или слабо соленых вод изменяется от нескольких десятков до первых сотен метров, редко достигая 1 км. Однако, преобладают мощности не более первых сотен (менее 300 м). Наибольшие мощности имеют место в районах прилегающих к горно-складчатым сооружениям. В.П. Зверев (1) связывает нижнюю границу распространения этой зоны с уровнем мест­ных эрозионных врезав и проводит ее на средней глубине 100 м на равнинах и 200 м в горах. Поэтому мощность зоны гипергенеза зависит не только от геологических и географических условий, но часто и от представлений о ее нижней границе. Обычно мощность зоны гипергенеза измеряется сотнями метров. Полынов опускает ее на глубину до 0,5 км, но она может при благоприятных условиях достигать 1 км и более.

Температурные условия зоны гипергенеза характеризуются диапа­зоном от -20 до +50⁰ С. Температура меняется преимущественно ре­гионально и в течение года подчиняясь климатическим условиям. Ги­дростатическое давление находится в интервале от атмосферного (0,1 МПа) до 10 МПа. Породы зоны гипергенеза характеризуются высокой пористостью и трещиноватостью.

Основными источниками воды в зоне гипергенеза являются инфиль­трующиеся атмосферные осадки и редко подземный сток из рек или озер. Такие подземные воды называются атмогенными. Поэтому изо­топный состав вод зоны гипергенеза в целом отражает средневзве­шенные по сезонам года концентрации тяжелых стабильных изотопов водорода и кислорода в атмосферных осадках. Обычно наблюдается не­который избыток тяжелых изотопов относительно изотопного состава атмосферных осадков, особенно в теплые сезоны года и в районах с высокой испаряемостью. Это объясняется тем, что часть атмосферных осадков испаряется, а инфильтрующаяся вода обогащается тяжелыми изотопами. На участках не покрытых растительностью инфильтра­цион­ные воды более обогащены дейтерием, в среднем на +1,0%, относи­тельно участков с травяным покровом. Особенно заметно обогащение тяжелыми изотопами водорода и кислорода в районах с аридным кли­матом. Напротив, в некоторых северных районах в питании грунтовых вод участвуют преимущественно воды холодных сезонов года. Так ока­залось, что в западной Ирландии летние осадки практически не уча­ствуют в питании подземных вод. Изменение изотопного состава вод зоны гипергенеза за счет обменных реакций в системе вода-порода практически не наблюдается.

По составу подземные воды зоны гипергенеза варьируют в очень широком диапазоне от ультрапресных до соленых. Состав этих вод определяется преимущественно климатическими и геоморфологическуими факторами.