Систематизированы данные по 52 химическим элементам в подземных водах основных ландшафтных зон земного шара; приведены средние (кларковые) содержания этих элементов для вод зоны гипергенеза, которые сопоставлены с данными по речным и морским водам. Рассмотрен вопрос о равновесно-неравновесном характере системы вода—горные породы, выявлена специфичность взаимодействия воды с алюмосиликатами, которое развивается при участии органического вещества и газов. Выявлены основные факторы, контролирующие характер геохимической среды, направленность выветривания горных пород и условия формирования химического состава подземных вод. Во втором издании (1-е — 1978) развито представление о том, что система вода—порода является базовой для организации всего окружающего мира, она обладает рядом фундаментальных свойств и способна к самоэволюции и самоорганизации, непрерывному усложнению и развитию новых
вторичных продуктов.
Для гидрогеохимиков, гидрогеологов, геохимиков, литологов, географов и геоэкологов.
Табл. 114, ил. 81, список лит. — 397 назв.
ПРЕДИСЛОВИЕ
В настоящее время в связи с обостряющимися экологическими проблемами внимание не только геологов все больше и больше привлекает зона гипергенеза, как • одна из самых многообразных и динамических оболочек земной коры. В зоне гипергенеза происходят разрушение и переотложение минералов, образование многих месторождений полезных ископаемых, создание всей массы органического вещества биосферы, которая затем рассеивается и накапливается в толще земной коры, формирование широко используемых в народном хозяйстве разнообразных подземных вод, включая .питьевые. Техногенная деятельность человека также связана в основном с рассматриваемой частью земной коры.
Познание процессов гипергенеза является основой дальнейшего развития теории осадочного литогенеза, формирования кор выветривания, почвообразования, разработки теории геохимической подвижности и дифференциации химических элементов, их рассеивания и концентрирования, формирования химического состава подземных вод, разработки теории геохимических методов поисков. Особую проблему представляет исследование геологической эволюции и самоорганизации системы вода —порода с участием органического вещества и газов применительно к изучаемому объекту. Уже этот далеко не полный перечень проблем показывает всю важность изучения зоны гипергенеза, как одной из основных частей биосферы и ноосферы.
Среди природных тел, слагающих зону гипергенеза, особая роль принадлежит воде, которая, по мнению акад. В.И. Вернадского, определяет "всю химию земной коры в доступной нашему непосредственному изучению ее области. Химические реакции идут, главным образом, в водных растворах, жидких или парообразных, и свойства растворов обусловливают, в главной мере, генезис вадозных и фреатических минералов. Они же определяют среду жизни" (Вернадский, 1960, с. 15).
Подземные воды представляют наиболее активную часть зоны гипергенеза, они определяют физические, химические и биологические процессы, протекающие в пределах этой зоны и вызывают в гигантских масштабах разрушение, миграцию, переотложение и новообразование веществ, развитие ландшафтных и других процессов, а также становление биосферы как одной из важнейших оболочек земной коры.
Геохимическая деятельность подземных вод возрастает особенно в наше время, когда человек стал геологической силой, когда техногенная деятельность определяет экологическое состояние окружающей среды, когда остро встала проблема рационального использования геологической среды, как среды обитания Человека (Сергеев, 1977), резко обострилась проблема природных катастроф (Осипов, 1997). Воздействие на подземные воды техногенных факторов стало глобальным, а это требует и глобального подхода в их изучении.
Наиболее полно гипергенные процессы были классифицированы А.Е. Ферсманом, который в это понятие включал все процессы, происходящие в наружных частях Земли, захватывающие атмосферу, гидросферу и неглубокие слои литосферы. Он выделил следующие геохимические типы процессов гиперегене-
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие..........................................................................................................3
Глава 1. Состояние, задачи и методы изучения гидрогеохимии зоны гипергенеза.......5
1.1. Краткие исторические сведения.................................................................5
1.2. Постановка проблемы. Некоторые понятия и определения ...........................9
1.3. Основы методологии .............................................................................. 13
Глава 2. Геохимия подземных вод провинции многолетнемерзлых пород.................. 17
2.1. Геохимия подземных вод районов северо-западной части сибирской платформы.....................,............................................................................. 17
2.2. Гидрогеохимия других регионов криолитозоны.......................................... 30
2.3. Средние содержания химических элементов в водах.................................. 33
2.4. Равновесие подземных вод с карбонатными и алюмосиликатными
породами ..................................................................................................... 36
2.5. Источники химических элементов подземных вод...................................... 38
Глава 3. Геохимия подземных вод провинции тропического и субтропического
климата ....................................................................................................... 43
3.1. Гидрогеологические особенности территории Гвинеи .................................. 45
3.2. Геохимия подземных вод Западной Африки ............................................. 48
3.3. Другие данные по геохимии подземных вод тропических и экваториальных областей ............................................................................................... 59
3.4. Гидрогеохимические особенности тропических областей, средние содержания элементов в водах.................................................................................. 68
3.5. Равновесие подземных вод с карбонатными и алюмосиликатными
породами ..................................................................................................... 74 '
3.6. Источники химических элементов вод...................................................... 78
Глава 4. Геохимия подземных вод провинции умеренного влажного климата............ 82
4.1. Химический состав подземных вод юга Сибири........................................ 82
4.2. Другие данные по геохимии подземных вод............................................. 95
4.3. Особенности состава лизиметрических вод подзолистых почв....................105
4.4. Средние содержания химических элементов в водах.................................109
4.5. Равновесие подземных вод с карбонатными и алюмосиликатными породами. Источники химических элементов в водах......................................112
Глава 5. Геохимия подземных вод горных областей..............................................119
5.1. Гидрогеохимия Алтае-Саянской складчатой области..................................119
5.2. Гидрогеохимия Кураминского хребта (северные отроги Тянь-Шаня)...........132
5.3. Геохимия подземных вод других горных областей....................................136
5.4. Средние содержания химических элементов в водах.................................143
5.5. Равновесие подземных вод с горными породами, источники химических элементов в водах .......................................................................................146
Глава 6. Геохимия подземных вод провинции аридного климата ............................151
6.1. Гидрогеохимия степных районов юга Западной Сибири............................152
6.2. Гидрогеохимия степных районов США....................................................162
6.3. Средние содержания химических элементов в водах.................................165
6.4. Равновесие подземных вод с горными породами ......................................169
6.5. Источники химических элементов подземных вод континентального засоления....................................................................................................173
Глава 7. Сравнительная геохимическая характеристика состава подземных вод
различных провинций, их соотношение с речными и морскими водами............177
7.1. Сравнительный анализ и средний состав подземных вод зоны гипергенеза.................................................................................................177
7.2. Индивидуальность и стабильность состава подземных вод каждой из провинций...................................................................................................183
7.3. Сравнительный анализ состава подземных, речных и морских вод............197
Глава 8. Равновесно-неравновесный характер системы вода — СО2 — горные
породы .......................................................................................................202
8.1. Равновесие подземных вод с карбонатными минералами...........................202
8.2. Равновесие подземных вод с алюмосиликатными минералами......<»,...........205
8.3. Природа неравновесности системы вода — первичные алюмосиликаты..........214
8.4. Факторы, контролирующие характер геохимической среды.......................217
8.5. Направленность и гидрогеохимическая роль разложения органического вещества.....................................................................................................221
Глава 9. Масштабы подземного химического выноса и его составляющих ..............226
9.1. Количественная характеристика составляющих подземного химического выноса........................................................................................................226
9.2. Соотношение между выносом химических элементов и масштабами растворения горных пород................................-............................................234
9.3. Масштабы и механизмы ионного разложения воды..................................243
Глава 10. Гидрогеохимия процессов выветривания и геохимические типы подземных вод......................................................................................................244
10.1. Основные геохимические типы выветривания .........................................244
10.2. Механизмы И стадийность выветривания ...............................................248
10.3. Геохимические типы подземных вод......................................................254
10.4. Факторы, контролирующие формирование геохимических типов воды и выветривания ..............................................................................................262
10.5. Геохимическая подвижность химических элементов.................................270
10.6. Рудогенерируюшие процессы в системе вода —порода..............................276
Глава 11. Формирование химического состава подземных вод...............................286
11.1. Атмогенный этап формирования............................................................287
11.2. Биогенный этап формирования .............................................................290
11.3. Литогенный этап формирования............................................................294
11.4. Испарительный этап формирования.......................................................304
11.5. Криогенная метаморфизация подземных вод ..........................................309
11.6. Соотношение состава подземных вод и горных пород.............................312
Глава 12. Геологическая эволюция и самоорганизация системы вода—порода.........316
12.1. Неравновесность как важнейший фактор самоорганизации системы
вода —порода...............................................................................................317
12.2. Механизмы развития, усложнения и саморегуляции пространственно-временных структур в системе вода —порода..................................................320
12.3. Нелинейность развития процессов в системе вода—порода.......................324
12.4. Проблема информации в системе вода —порода ......................................327
12.5. О фундаментальности процессов самоорганизации в системе
вода—порода..............................................................................................334
Вместо заключения.............................................................................................340
Список литературы.............................................................................................345
Предметный указатель ........................................................................................358
Именной указатель.............................................................................................361
Цена: 300руб.
