Инд. авторы:	Новиков Д.А., Максимова А.А., Пыряев А.Н., Ян П.А.
Заглавие:	Первые изотопно-гидрогеохимические данные по природным водам юго-восточного склона кряжа чекановского (арктические районы сибирской платформы)
Библ. ссылка:	Новиков Д.А., Максимова А.А., Пыряев А.Н., Ян П.А. Первые изотопно-гидрогеохимические данные по природным водам юго-восточного склона кряжа чекановского (арктические районы сибирской платформы) // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. - 2020. - Т.331. - № 11. - С.157-167. - ISSN 2500-1019. - EISSN 2413-1830.
Внешние системы:	DOI: 10.18799/24131830/2020/11/2897; РИНЦ: 44403888;
Реферат:	eng: The relevance of the study is caused by the obtaining of the previously unexplored isotope-hydrogeochemical data on the natural waters of the south-east slope of the Chekanovsky ridge (Arctic regions of the Siberian Platform). The study area is difficult due to the access continuous distribution of permafrost.The aim of the research is to identify the geochemical features of the natural waters of the south-east slope of the Chekanovsky ridge.Methods. Field sampling was carried out in accordance with generally accepted methods. Chemical analytical studies were performed by titrimetry, ion chromatography and inductively coupled plasma mass spectrometry. The analysis of the isotope ratios (δD, δ18O, and δ13СDIC) was carried out on an Isotope Ratio Mass Spectrometer FinniganTM MAT 253 equipped with H/Device (for analyzing δD ratios) and GasBench II (for analyzing δ18O and δ13СDIC ratios) sample preparation attachments. In the study of hydrogeochemical data, we used geochemical coefficients (Ca/Na, Ca/Mg, Ca/Si, Mg/Si, Na/Si, Si/Na, rNa/rCl and SO4/Cl), coefficients of concentration and water migration according to A.I. Perelman.Results. The paper presents the first results of isotope-geochemical studies of the natural waters of the south-east slope of the Cheka- novsky ridge, located in the downstream of the Lena river, in the Arctic regions of the Siberian Platform. The rivers and temporary streams formed during the period of thawing of permafrost have been studied. It was established that the waters are ultra-fresh with a total salinity of 63 to 100 mg/dm3, neutral and slightly alkaline in terms of pH (6,9-7,9), characterized by chemical oxygen demand (COD) from 1,6 to9,7 mgO/dm3. River waters have a predominantly bicarbonate calcium composition. Temporary streams are characterized by the predomi- nance of sulfate ion, as well as low COD values - from 1,6 to 3,1 mgO/dm3. The calculated coefficients of water migration were distributedas follows: very high intensity of migration of I, Se, Br; high Sr, B, Sb; average As, P, Ni, Cu, Li, Ba, Zn, U, Sn, Mo; low Sc, Y, Be, Mn, Pb, Si, Ge, Cr, Rb, Co, V, Fe, Ga, Th, Al, Zr, Ti. The isotopic ratios of oxygen and hydrogen were studied in a wide range for 18O - from -24,2 to -19,5 ‰, and for D - from -183,0 to -149,3 ‰. According to the isotopic composition the waters has a meteor origin. A shift in the water supply from winter to summer is observed for rivers, while winter (snow) sources are more pronounced for temporary streams. The13CDIC isotopic ratios range from -9,7 to -7,2 ‰. In river waters, both positive (up to -7,2 ‰) and negative (up to -9,7 ‰) deviations of13C relative to samples taken from temporary streams (characterized by values from -8,0 to -7 ‰), are observed. It supposed enrichment of water with carbon dioxide and heavy isotope 13C firstly due to material and isotopic exchange with the carbonate rocks weathered bysoil CO2 formed from plants of type C4. rus: Актуальность исследования обусловлена получением материалов по неизученным ранее природным водам юго-восточного склона кряжа Чекановского (арктические районы Сибирской платформы). Исследуемый район относится к труднодоступным, со сплошным распространением многолетнемерзлых пород.Цель: выявить геохимические особенности природных вод юго-восточного склона кряжа Чекановского.Методы. Полевое опробование проведено в соответствии с общепринятыми методиками. Химико-аналитические исследования выполнены методами титриметрии, ионной хроматографии и масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой. Анализ изотопных отношений δD, δ18O, δ13С проводился на приборе Isotope Ratio Mass Spectrometer FinniganTM MAT 253, снабженном приставками пробоподготовки H/Device (для анализа отношений δD) и GasBench II (для анализа отношений δ18O и δ13СDIC). При анализе гидрогеохимической информации использовались коэффициенты: геохимические (Ca/Na, Ca/Mg, Ca/Si, Mg/Si, Na/Si, Si/Na, rNa/rCl и SO4/Cl), концентрации и водной миграции по А.И. Перельману.Результаты. Представлены первые результаты изотопно-геохимических исследований природных вод юго-восточного склона кряжа Чекановского, расположенного в низовьях реки Лены, в арктических районах Сибирской платформы. Изучены реки и временные водотоки, образующиеся в период таяния многолетнемерзлых пород. Установлено, что воды ультрапресные с величиной общей минерализации от 63 до 100 мг/дм3, по показателю pH (6,9-7,9) нейтральные и слабощелочные. Характеризуются показателем химического потребления кислорода от 1,6 до 9,7 мгО/дм3. Речные воды имеют преимущественно гидрокарбонатный кальциевый состав. Временные водотоки отличаются преобладанием сульфат-иона, а также низкими значениями ХПК от 1,6 до 3,1 мгO/дм3. Рассчитанные коэффициенты водной миграции распределились следующим образом: очень сильная интенсивность миграции I, Se, Br; сильная Sr, B, Sb; средняя As, P, Ni, Cu, Li, Ba, Zn, U, Sn, Mo; сла бая (инертная) Sc, Y, Be, Mn, Pb, Si, Ge, Cr, Rb, Co, V, Fe, Ga, Th, Al, Zr, Ti. Изотопные отношения кислорода и водорода изучаемых вод варьируют в широком диапазоне для 18O: от -24,2 до -19,5 ‰, и для D - от -183,0 до -149,3 ‰. По изотопному составу воды имеют метеорное происхождение. Наблюдается смещение акцента питания вод от зимнего к летнему для рек, в то время как для временных водотоков в большей степени проявляются зимние (снеговые) источники. Изотопные отношения13CDIC варьируют от -9,7 до -7,2 ‰. В речных водах наблюдаются как положительные (до -7,2 ‰), так и отрицательные (до-9,7 ‰) отклонения 13CDIC относительно проб, отобранных из временных водотоков. Для них характерны значения от -8,0до -7,7 ‰. Можно предположить, что обогащение углекислотой и изотопом 13CDIC происходит, в первую очередь, за счет карбонатных пород и углекислоты, образованной в ходе вегетации растений типа C4.
Ключевые слова:	stable isotopes 18O; 13CDIC; permafrost rocks; chemical composition; natural waters; арктика; сибирская платформа; юго-восточный склон кряжа Чекановского; интенсивность водной миграции элементов; многолетнемерзлые породы; 13C; D; стабильные изотопы 18O; химический состав; природные воды; arctic; Siberian platform; south-east slope of the Chekanovsky ridge; intensity of water migration of elements;
Издано:	2020
Физ. характеристика:	с.157-167
Цитирование:	1. Фотиев С.М. Подземные воды криогенной области России (классификация) // Криосфера Земли. - 2013. - Т. XVII. - № 2. - С. 41-59. 2. Государственная геологическая карта Российской Федерации. Масштаб 1:1000000 (третье поколение). Серия Верхояно-Колымская. Лист R-52 - Тикси. Объяснительная записка / М.В. Герцева, Т.П. Борисова, Е.Д. Чибисова, Е.Н. Емельянова, В.Г. Черенков, Л.М. Игнатьева, И.А. Котов, Е.Б. Истошина, И.А. Федосеев. - СПб.: Картографическая фабрика ВСЕГЕИ, 2016. - 312 с. 3. Габышев В.А., Габышева О.И. К изучению фитопланктона и физико-химических параметров вод р. Оленек // Вестник СВНЦ ДВО РАН. - 2010. - № 3. - С. 51-55. 4. Перельман А.И. Геохимия ландшафта. Изд. 2-е. - М.: Высшая школа, 1975. - 342 с. 5. Григорьев Н.А. Распределение химических элементов в верхней части континентальной коры // Уральский геологический журнал. - 2010. - № 3 (75). - С. 85-90. 6. Stable water isotope modeling reveals spatio-temporal variability of glacier meltwater contributions to Ganges River headwaters / S. Boral, I.S. Sen, D. Ghosal, B. Peucker-Ehrenbrink, J.D. Hemingway // Journal of Hydrology. - 2019. -V. 577. - 123983. 7. Stream water age distributions controlled by storage dynamics and nonlinear hydrologic connectivity: modeling with high-resolution isotope data / C. Soulsby, C. Birkel, J. Geris, J. Dick, C. Tunaley, D. Tetzlaff // Water Resour. Res. - 2015. - V. 51. - P. 7759-7776. 8. Hydrochemical and isotopic characterization of groundwater in the Ghis-Nekor plain (northern Morocco) / D. Chafouq, A.El. Mandour, M. Elgettafi, M. Himi, I. Chouikri, A. Casas // Journal of African Earth Sciences. - 2018. - V. 139. - P. 1-13. 9. Spatial distribution and controlling factors of surface water stable isotope values (δ18O and δ2H) across Kazakhstan, Central Asia / H. Wu, J. Wu, F. Song, J. Abuduwaili, A.S. Saparov, X. Chen, B. Shen // Science of the Total Environment. - 2019. - V. 678. - P. 53-61. 10. Using H, O, Rn isotopes and hydrometric parameters to assess the surface water-groundwater interaction in coastal wetlands associated to the marginal forest of the Río de la Plata / L. Santucci, R. Sanci, E. Carol, E. Villalba, H. Panarello // Continental Shelf Research. - 2019. - V. 186. - P. 104-110. 11. O, H, C isotope geochemistry of carbonated mineral springs in central Victoria, Australia: sources of gas and water-rock interaction during dying basaltic volcanism / I Cartwright., T. Weaver, S. Tweed, D. Ahearne, M. Cooper, C. Czapnik, J. Tranter // Journal of Geochemical Exploration. - 2000. - V. 257-26. - P. 69-70. 12. Aydin H., Karakuş H., Mutlu H. Hydrogeochemistry of geothermal waters in eastern Turkey: Geochemical and isotopic constraints on water-rock interaction // Journal of Volcanology and Geothermal Research. - 2020. - V. 390. - 106708. URL: https://doi.org/10.1016/j.jvolgeores.2019.106708 (дата обращения: 01.06.2020). 13. Environmental controls on the carbon and water (H and O) isotopes in peatland Sphagnum mosses / Z. Xia, Y. Zheng, J.M. Stelling, J. Loisel, Y. Huang, Z. Yu // Geochimica et Cosmochimica Acta. - 2020. - V. 277. - P. 265-284. 14. Craig H. Isotopic variations in meteoric waters // Science. - 1961. - V. 133. - P. 1702-1703. 15. Newman C.P. Poulson S.R., Hanna B. Regional isotopic investigation of evaporation and water-rock interaction in mine pit lakes in Nevada, USA // Journal of Geochemical Exploration. - 2020. - V. 210. - 106445. 16. Genesis of formation water in the northern sedimentary basin of South China Sea: clues from hydrochemistry and stable isotopes (D, 18O, 37Cl and 81Br) / H. Yu, T. Ma, Y. Du, L. Chen // Journal of Geochemical Exploration. - 2019. - V. 196. - P. 57-65. 17. Wenninger J., Beza D.T., Uhlenbrook S. Experimental investigations of water fluxes within the soil-vegetation-atmosphere system: stable isotope mass-balance approach to partition evaporation and transpiration // Physics and Chemistry of the Earth. - 2010. - V. 35. - P. 565-570. 18. Sources and sinks of dissolved inorganic carbon in an urban tropical coastalbay revealed by δ13C-DIC signals / L.C. Cotovicz Jr., B.A. Knoppers, L. Deirmendjian, G. Abril // Estuarine, Coastal and Shelf Science. - 2019. - V. 220. - P. 185-195. 19. Das A., Krishnaswami S., Bhattacharya S.K. Carbon isotope ratio of dissolved inorganic carbon (DIC) in rivers draining the Deccan Traps, India: sources of DIC and their magnitudes // Earth and Planetary Science Letters. - 2005. - V. 236. - Iss. 1-2. - P. 419-429. 20. Deirmendjian L., Abril G. Carbon dioxide degassing at the groundwater-stream-atmosphere interface: isotopic equilibration and hydrological mass balance in a sandy watershed // Journal of Hydrology. - 2018. - V. 558. - P. 129-143. 21. Zhang J., Quay P.D., Wilbur D.O.Carbon isotope fractionation during gas-water exchange and dissolution of CO2 // Geochimica et Cosmochimica Acta. - 1995. - V. 59. - Iss. 1. - P. 107-114. 22. Global Monitoring Laboratory. URL: http://www.cmdl.noaa.gov/ ccgg/iadv/ (дата обращения: 01.06.2020). 23. Liu Z., Dreybrodt W., Wang H. A new direction in effective accounting for the atmospheric CO2 budget: considering the combined action of carbonate dissolution, the global water cycle and photosynthetic uptake of DIC by aquatic organisms // Earth- Science Reviews. - 2010. - V. 99. - № 3-4. - P. 162-172. 24. Carbon isotope signature of dissolved inorganic carbon (DIC) in precipitation and atmospheric CO2 / M. Górka, P.E. Sauer, D. Lewicka-Szczebak, M.-O. Jędrysek // Environmental PollutionVolume. - 2011. - V. 159. - № 1. - P. 294-301. 25. Keith M.L., Weber J.N. Isotopic composition and environmental classification of selected limestone and fossils // Geochim. Cosmochim. Acta. - 1964. - V. 28. - P. 1787-1816. 26. Quantifying carbon isotope disequilibrium during in-cave evolution of drip water along discreet flow paths / P.J. Mickler, P. Carlson, J.L. Banner, D.O. Breecker, L. Stern, A. Guilfoyle // Geochimica et Cosmochimica Acta. - 2019. - V. 244. - P. 182-196.