Верховья рек Северного Кавказа до сих пор еще недостаточно изучены в гидрохимическом отношении. Это связано главным образом с относительной трудностью доступа к объектам исследования. За последние несколько десятилетий появились некоторые работы по гидрохимии рек северного склона Центрального Кавказа, к примеру работа Д. М. Пхалаговой [1] посвящена изучению формирования химического состава высокогорных рек Северной Осетии, А. Ч. Казанчев [2] дает описание химического состава ряда рек Кабардино-Балкарии. В одной из работ П. П Куцевой приведена характеристика химического состава рек бассейна Баксана в зависимости от состава водовмещающих пород.
Таким образом, относительно бассейна Терека пробел в гидрохимии рек Кавказа начинает заполняться. Что касается верховьев Кубани, то они изучены значительно хуже. Чуть ли не единственной достойной является работа Б. А. Скопинцева [4], в которой приводится гидрохимическая характеристика рек Пшиш, Белой, Пшехи, Курджипса. О гидрохимии вод таких крупных притоков Кубани, как Лаба, Большой и Малый Зеленчук, Теберда, Уруп, можно найти только отрывочные сведения, да и те большей частью находятся в отчетах ряда организаций и мало доступны для ознакомления. Между тем эти реки представляют большой интерес для гидрохимиков, так как их бассейны пока еще мало подвержены влиянию хозяйственной деятельности человека и на их примере можно изучить формирование состава воды в естественных условиях.
Была предпринята попытка установить источники поступления хлор-иона в воду рек высокогорных районов Северного Кавказа, обследованы верховья рек от Большой Лабы на западе до Баксана на востоке и от Главного Кавказского хребта на юге до линии Курджиново — Карачаевск — Былым. Район сложен разнообразными породами: гранитами, гранитоидами, мигматитами, кристаллическими сланцами, известняками, песчаниками, глинистыми сланцами. Локальное распространение имеют лавы Эльбрусского вулканического массива.
Содержание хлор-иона в водах обследованных рек колеблется в широких пределах — от 0,3 до 22 мг/л. В зимний период содержание хлор-иона несколько выше, чем летом. Эти данные находятся в противоречии с утверждением Д. М. Пхалаговой [1], которая считает, что максимальное содержание хлор-иона приурочено к летним пробам, а минимальное — к зимним.
В речные воды хлор-ион может поступать из атмосферных осадков, из пород, где формируется состав подземных вод, питающие реки, и из минеральных источников, широко распространенных на Северном Кавказе. Правда, последние можно принимать во внимание только при небольших дебитах реки и достаточно высоком содержании хлор-иона в минеральных источниках. В дальнейшем мы будем говорить только о двух первых источниках поступления хлор-иона.
Для большинства рек высокогорных районов Северного Кавказа главным поставщиком ионов хлора являются атмосферные осадки. В атмосферных осадках, отобранных на станции Шатжатмас (в 30 км к югу от г. Кисловодска), содержание хлор-ионов колеблется в среднем от 0,4 до 1,5 мг/л. В дождевых водах в долине р. Даут концентрация хлор-ионов составляла 0,8 мг/л, а на склонах хребта Ташлусырт 0,5 мг/л. В воде, стекающей с ледника в верховьях р. Малый Джуарген, содержалось около 1 мг/л ионов хлора.
Тот же порядок имеет величина концентрации хлор-ионов и в верховьях таких удаленных друг от друга рек, как Большая Лаба, Учкулан, Теберда, Адырсу, Сакашильсу, Исламчат, Большой и Малый Зеленчук. Все эти реки имеют преимущественно ледниковое, снеговое и дождевое питание. Пробы воды были отобраны как в верховьях указанных рек, так и в северной части описываемого района, но в границах протекания их главным образом по изверженным и метаморфическим породам. При этом не наблюдалось заметного увеличения содержания ионов хлора, которое говорило бы о значительном поступлении его с подземными водами.
Зимой, когда возрастает роль подземных вод в питании реки, как правило, наблюдается некоторое увеличение содержания хлор-иона, хотя в атмосферных осадках района оно не увеличивается и зимой (данные гидрометеостанции Шатжатмас). Очевидно, при этом хлор-ион поступает из пород водоносных горизонтов.
Ю. А. Будзинский [5], изучавший распределение водорастворимых галогенов в различных горных породах Приэльбрусья, установил, что в нижнепалеозойских кристаллических сланцах, гнейсах и верхнепалеозойских гранитоидах зоны Главного хребта содержится от 0,7–10–3 до 3,9–10–3 вес. % хлора.
Были получены водные вытяжки некоторых изверженных пород, отобранных в верховьях рек Кубани и Кизилкола: лампрофира, кварцевого порфирита, диабаза, дацитового порфирита. Во всех вытяжках был обнаружен хлор-ион в концентрациях от 5 до 11 мг/л (отношение веса породы к весу воды 1:10, степень измельчения породы от 0,05 до 0,04 мм).
Появление значительных количеств хлор-ионов в слабоминерализованных водах изверженных пород Центрального Казахстана объясняется, в частности, присутствием хлора в решетке силикатов в виде простых или в составе комплексных анионов. Возможно также, что здесь мы имеем дело с жидкими включениями хлористого натрия. Жидкие включения, окклюдированные во время минералообразования гранита, порфира и других пород, дают хлоридно-натриевые рассолы с минерализацией 110–210 г/л, сходные с теми рассолами, которые встречаются на больших глубинах не только в осадочных толщах, но и в кристаллических породах.
Значительно больше хлор-иона обнаружено в реках, протекающих в области развития юрских пород (песчаники, известняки, глинистые сланцы). Так, в р. Малый Джуарген содержание хлор-иона составляет 1 мг/л, а в р. Большой Джуарген (породы юры) —8 мг/л. Аналогичные явления наблюдались в верховьях р. Чемарткол (северо- западное подножие Эльбруса). Здесь в самом верховье, в 300 м от истока реки, в воде содержится хлор-иона около 1 мг/л. В полутора километрах ниже его концентрация увеличивается в семь-восемь раз. Здесь к Чемартколу подходит узкая полоса отложений нижней юры, она пересекает и один из левых притоков реки, где содержание хлор-иона еще выше — до 16 мг/л. Вода всех остальных притоков, расположенных за пределами влияния юрских пород, содержит 0,7–1,5 мг/л хлор-иона. Ниже по течению количество хлор-иона в воде реки уменьшается за счет разбавления ее водами притоков, однако все же остается выше, чем в воде рек, протекающих целиком в изверженных и метаморфических породах.
По этой же причине в два раза больше по сравнению с другими высокогорными реками содержится хлора в воде р. Худее, которая на большом расстоянии протекает по юрским отложениям.
В этих реках главным источником хлор-иона являются осадочные породы. Есть предположение, что воднорастворимые хлориды содержатся в осадочных породах в виде мельчайших кристалликов каменной соли или в форме «ионно-молекулярного раствора», пропитывающего эти породы еще со времени их образования.
При изучении водных вытяжек из многочисленных осадочных пород Кавказа выяснилось, что значительные количества хлористого натрия обнаруживались в песчаниках и глинистых сланцах аалена, доггера, тоара, причем с глубиной содержание его возрастало. В других породах хлор-иона было значительно меньше, а в некоторых его вообще не обнаруживали. Колебания в содержании хлор-иона объясняются как различной степенью первичной засоленности, так и различной степенью промытости пород, залегающих близко к поверхности.
Установлено [5], что наибольшее содержание хлор-иона в Приэльбрусье приурочено к слабометаморфизованным осадочным породам мезозоя и кайнозоя (глинистые сланцы, песчаники известняки). Это обусловлено наличием в них остаточных морских вод. Абсолютное содержание хлор-иона в них колеблется от 2*10–3 до 223*10–3 вес. % •
Очень четко выделяются по содержанию хлор-иона реки, получающие значительную часть своего питания в области развития эльбрусских лав. Были обследованы реки на юго-восточном (Гарабаши) северо-восточном (Кизилкол, Малка, Кара-Каянсу) и западном склонах Эльбруса (Уллу-Хурзук). Воды всех этих рек содержат значительные количества хлор-иона (иногда десятки мг/л). В то же время реки Кыртык и Ирик, стекающие с тех же эльбрусских ледников, но уже в области развития кристаллических сланцев и гранитондов, по содержанию хлор-иона не отличаются от других рек, протекающих по изверженным и метаморфическим породам. Следовательно, всю разницу в содержании хлор-иона можно отнести за счет поступления его из эльбрусских лав. В лавах же хлор содержится в легких возгонах — продуктах вулканической деятельности, которые пропитывают лавы со времени их образования или до сих пор выносятся к поверхности в составе фумарольных газов. По-видимому, первое предположение более верное.
В 1961 г. эльбрусская экспедиция Лаборатории гидрогеологических проблем АН СССР обследовала фумарольное поле восточной вершины Эльбруса. В опробованных фумаролах хлор — характерный компонент высокотемпературных вулканических газов — не был обнаружен [6]. В то же время в районах действующих вулканов в верхней окислительной зоне возможно образование сильно кислых, содержащих свободную соляную и серную кислоты термальных подземных и поверхностных вод. Анионный состав их определяется составом вулканических газов, которые содержат хлор в значительных количествах [7]. Можно предположить, что в период интенсивной вулканической деятельности Эльбруса лавами было поглощено некоторое количество хлора в виде хлористого водорода или соляной кислоты. В пользу этого говорит и тот факт, что воды источников даже приповерхностной циркуляции, вытекающих из лавовой толщи Эльбруса, имеют пониженную величину рН (около шести) и содержат относительно высокие концентрации хлор- ионов [3].
Те же результаты были получены нами и при анализе водных вытяжек двух образцов андезита, отобранных на плато Ирахик-сырт (северный склон Эльбруса).
В андезито-базальтовых лавах Армении региональное распространение имеют воды малой минерализации (0,8–17 мг/л), хлоркальциевого и хлормагниевоцо состава. Предполагается, что хлор в андезито-базальтах представлен в виде кальциевых и магниевых соединений, легко растворимых в водах, и поступает в состав лав частично из основной магмы, частично из прорываемых магмой осадочных пород, обогащенных хлоридами.
Высокое содержание хлор-ионов (около 15 мг/л) было найдено в р. Малый Мукулан, вытекающей на южной границе Тырныаузской зоны из скарнированных участков. Скарны — это породы, возникшие под воздействием постмагматических растворов. Последние были обогащены хлором, который и переходит в воду при выщелачивании пород.
В качестве выводов можно отметить, что основными источниками поступления хлор-ионов в речные воды Северного Кавказа являются атмосферные осадки и горные породы. В реках, протекающих по изверженным и метаморфическим породам, содержание хлор-иона практически равно содержанию его в атмосферных осадках высокогорных районов. Содержание хлор-иона в породах осадочных отложений значительно больше, чем в изверженных и метаморфических породах, благодаря чему и концентрация его в водах, протекающих по осадочным породам, иногда в десятки раз выше, чем в водах рек, текущих по массивам изверженных и метаморфических пород. С продуктами вулканической деятельности связано повышенное содержание хлор-иона в реках, химический состав которых формируется в области развития эльбрусских лав и в скарнах Тырныаузской тектонической зоны.
Литература:
- Пхалагова Д. М. Формирование химического состава высокогорных рек Центрального Кавказа. Северо-Осетинское кн. изд-ео, Орджоникидзе, 1957.
- Казаичев А. Ч. Распределение подземных и поверхностных вод высокогорной части КБАССР. Уч. зап. Каб.-Балк. ун-та, сер. физ.-мат. наук, вып. 19, 1963.
- Куцева П. П., Снежко Е. А., Коновалов Г. С. О связи химического состава воды притоков реки Баксан в высокогорной части с составом вмещающих пород. Гидрохимические материалы, т. ХИН, 1967.
- Скопинцев Б. А. Гидрохимическая характеристика рек Пшиш, Белой, Пшехи, Курджипса (левобережные притоки р. Кубани). Гидрохимические материалы, т. XIV, 1948.
- Будзинский Ю. А. К геохимии галогенов, аммония и бора Приэльбрусья. Геохимия, № 6. Изд-во «Наука», М., 1965.
- Масуренков Ю. П. и Пантелеев И. Я. Современная деятельность вулкана Эльбрус. ДАН СССР, т. 142, № 6, 1962.
- Иванов В. В. Современная гидротермальная деятельность вулкана Эбеко на острове Парамушир. Геохимия, № 1. Изд-во АН СССР, М., 1957.
