В данной работе проведена классификации вод источника «Красный ключ», находящегося в Республике Башкортостан. Приводится химический состав в весовой, эквивалентной и процент-эквивалентной формах. Рассчитана формула Курлова, построены графики анионного и катионного состава.
Ключевые слова: геология, гидрогеология, красный ключ, Республика Башкортостан, грунт.
Красный ключ представляет собой выход на поверхность подземной реки Яманъелга. Она берет начало на склоне хребта Каратау, затем уходит под землю и течет там более 60 километров. Родник расположен на юго-западной оконечности Уфимского плато, славящегося своим карстом. Бьет в основании левого склона долины реки Уфа. Местность сложна известняками артинского яруса.
Родник расположен на окраине села Красный Ключ . Поселение было основано в конце XIX века крестьянами из Вятской губернии на арендованных у помещика Сахарова землях. Здесь возник хутор Сахарова (или Белый Ключ). Известно, что в 1896 году в 14 дворах проживало 58 человек. В 1920 году известен как поселок бумажной фабрики. Во время войны сюда эвакуировали часть жителей Москвы и Московской области. По данным переписи 2010 года, в селе проживает 2670 человек.
Мощный поток воды выходит на поверхность из карстового озера с глубокой воронкой. Чуть севернее — еще одно озеро. В прошлом они соединялись друг с другом, но теперь они отделены искусственной насыпью. Зимой верхнее озеро замерзает.
Согласно измерениям, глубина одной воронки достигает 38 метров, а второй — 20 метров. Озера из-за особенностей преломления света имеют зеленовато-голубой цвет. На нижнем озере сооружена плотина.
Дебит (расход воды) источника Красный Ключ в межень составляет 5–6 тыс. л/с (среднегодовой — 14,9 м 3 /с).
Вода источника пресная, насыщена множеством микроэлементов и минералов. Содержит ионы (мг/л): кальция (48,1), магния (21,9), натрия (5,84), гидрокарбонат‑ (219), сульфат‑ (10,3), хлорид‑ (6,2) ионы; микроэлементы (мг/л): кремний (3,4), калий (1,12), цинк (0,01), железо (0,016). В воде растворено значительное количество извести.
В XIX веке на данной территории работала мельница, затем с конца XIX века — бумажная фабрика и небольшая электростанция. Их механизмы приводились в действие энергией бегущей воды Красного ключа. В середине 1970-х годов бумажная фабрика закрылась. Сейчас на ее месте работает завод по разливу питьевой воды «Красный Ключ». Воду качают из скважины и разливают по бутылям, которые продают под брендом «Красный Ключ». Розлив существует с конца 1990-х годов.
В 2002 году на источнике была построена малая ГЭС с турбиной мощностью 200 кВт.
Красный ключ имеет статус гидрологического памятника природы федерального значения.
Таблица 1
Химический состав воды источника «Красный ключ»
|
Содержание ионов |
HCO 3 - |
SO 4 2- |
Cl - |
Ca 2+ |
Mg 2+ |
|
Весовая форма (мг/л) |
290 |
10,3 |
6,2 |
48,1 |
21,9 |
|
Эквивалентный вес |
61.02 |
48.03 |
35.45 |
20.04 |
12.16 |
|
Эквивалентная форма (моль/л-экв) |
4,75 |
0,21 |
0,17 |
2,4 |
1,8 |
r Na + = 0,93
Таблица 2
|
Содержание ионов |
HCO 3 - |
SO 4 2- |
Cl - |
Ca 2+ |
Mg 2+ |
Na + |
|
Процент-эквивалентная форма (%-экв) |
46,3 |
2 |
1,7 |
23,4 |
17,6 |
9 |
Общая жесткость обусловлена суммарным содержанием ионов Са 2+ и Mg 2+
Жёсткость : 4,2
Таблица 3
|
Воды |
Общая жёсткость |
|
|
мг-экв/л |
Немецкие градусы |
|
|
Очень мягкие |
До 1,5 |
До 4,2 |
|
Мягкие |
1,5–3,0 |
4,2–8,4 |
|
Умеренно жёсткие |
3,0–6,0 |
8,4–16,8 |
|
Жёсткие |
6,0–9,0 |
16,8–25,2 |
|
Очень жёсткие |
Более 9,0 |
Более 25,2 |
Согласно классификации В. И. Вернадского, О. А. Алексина по общей минерализации выделяют следующие воды.
— Пресные — с общей минерализацией до 1 г/л,
— Солоноватые — от 1 до 10 г/л,
— Соленые — от 10 до 50 г/л
— Рассолы — 50 до 400 и более г/л (слабые (50–100), крепкие (100–270), очень крепкие (270–350) и сверхкрепкие (> 350)).
Согласно классификации В. И. Вернадского и О. А. Алексина воды источника «Красный ключ» относятся к пресным с общей минерализацей от 1 до 10 г/л.
Формула Курлова
Полученные в результате расчётов данные о процентном содержании анионов и катионов в воде из источника «Красный ключ» позволили построить формулу М. Г. Курлова:
М 31 (НСО 3 290)/(Са48Mg22)Д 1287360
В соответствии с правилами наименования воды по преобладающим (свыше 20 %-экв) анионам и катионам в порядке их возрастания по составу вода гидрокарбонатно-магниево-кальциевая.
Классификации химического состава подземных вод
В соответствии с классификацией Н. И. Толстихина эти воды относятся к классу гидрокарбонатных и подклассу кальциевых.
Таблица 4
Классификация подземных вод по Н. И. Толстихину
|
Класс |
Подкласс |
||
|
а) кальциевый |
б) магниевый |
в) натриевый |
|
|
1. Гидрокарбонатный |
Грунтовые воды известняков и магматических пород. |
Грунтовые воды магнезитов и ультраосновных пород. |
Воды нефтяных месторождений Сахалина, Боржоми. |
|
2. Сульфатный. |
Грунтовые воды гипсоносных пород. |
Змеиногорский минеральный источник. |
Оз. Балхаш. |
|
3. Хлоридный |
Дугеля (источник в Грузии) |
Мёртвое море оз. Эльтон. |
Воды сакмарского горизонта Арланского нефтяного месторождения |
По классификации В. Д. Сулина подземные воды относятся к гидрокарбонатнонатриевому типу
Таблица 5
Классификация подземных вод по В. Д. Сулину
|
Тип вод |
Коэффициенты |
||
|
rNa / rCl |
( rNa - rCl )/ rSO 4 |
( rCl - rNa )/ rMg |
|
|
Сульфатнонатриевый |
>I |
<0 |
|
|
Гидрокарбонатнонатриевый |
> I |
> I |
<0 |
|
Хлориднокальциевый |
<0 |
˃I |
|
|
Хлоридномагниевый |
<0 |
˂I |
|
Согласно классификации Пальмера подземные воды по соотношению ионов относятся к мягкой воде.
Таблица 6
Классификация подземных вод по Пальмеру
|
Класс |
Соотношение ионов |
Характеристики Ч. Пальмера |
Примечание |
|
1. |
r
Na
+
>
r
Cl
–
+
r
SO
4
2–
|
A 1 > 0; S 2 = 0; S 3 = 0 |
Щелочные (мягкие воды) |
|
2. |
rNa + = rCl – + rSO 4 2– |
A 1 = 0; S 2 = 0; S 3 = 0 |
Практически не встречаются |
|
3. |
r Na + < r Cl – + r SO 4 2– |
A 1 = 0; S 2 > 0; S 3 = 0 |
Жёсткие воды |
|
4. |
rNa + + rCa 2+ + rMg 2+ = rCl – + rSO 4 2– |
A 1 = 0; A 2 = 0; S 3 = 0 |
Практически не встречаются |
|
5. |
rNa + + rCa 2+ + rMg 2+ < rCl – + rSO 4 2– |
A 1 = 0; A 2 = 0; S 3 > 0 |
Кислые воды |
По треугольной диаграмме анионов подземные воды из источника попадают в зону гидрокарбонатных вод, по треугольной диаграмме — в зону смешанных вод
Графики-треугольники анионного и катионного состава
По преобладающим анионам эти воды относятся к гидрокарбонатной группе, по преобладающим катионам — к кальциевому классу.
|
|
|
|
Рис. 1. График — квадрат и колонки-диаграммы Н. И. Толстихина
Подземными воды являются неотъемлемой частью литосферы. Они создают подземную гидросферу, являющуюся открытой и связанной с поверхностными водами через области питания и разгрузки.
В данной работе проведена классификации вод источника «Красный ключ». Приводится химический состав в весовой, эквивалентной и процент-эквивалентной формах. Рассчитана формула Курлова, построены графики анионного и катионного состава.
Литература:
- Виртуальный Башкортостан https://virtualrb.ru/ru/component/k2/item/52 (дата обращения: 20.07.2024).
- Абдрахманов Р. Ф. Гидрогеология Башкортостана и проблемы гидрогеоэкологии // Геологический сборник. Уфа: ИГ УНЦ РАН, 2001. № 2. 168 с.
- Гальперин А. М., Зайцев В. С., Харитоненко Г. Н., Норватов Ю. А. Геология. Часть III. Гидрогеология: Учебник для вузов. М: Издательство Московского государственного горного университета, 2009. 400 с.
- Гидрогеология — подземные воды планеты // [vodamama.com]. URL: https://vodamama.com/podzemnye-vody.html (дата обращения: 20.09.2024).
- Графическое изображение химического состава подземных вод // [ros-pipe.ru]. URL: https://ros-pipe.ru/tekh_info/tekhnicheskie-stati/gidrogeologiya-/graficheskoe-izobrazhenie-khimicheskogo-sostava-po/ (дата обращения: 20.09.2024).
- Классификация подземных вод // [studme.org]. URL: https://studme.org/313209/geografiya/klassifikatsiya_podzemnyh (дата обращения: 20.10.2024).
