Инд. авторы:	Новиков Д.А., Копылова Ю.Г., Черных А.В., Дульцев Ф.Ф., Пыряев А.Н., Хващевская А.А., Ничкова Л.А., Сигора Г.А., Яхин Т.А.
Заглавие:	Новые изотопно-гидрогеохимические данные по составу природных вод байдарской долины (крымский полуостров)
Библ. ссылка:	Новиков Д.А., Копылова Ю.Г., Черных А.В., Дульцев Ф.Ф., Пыряев А.Н., Хващевская А.А., Ничкова Л.А., Сигора Г.А., Яхин Т.А. Новые изотопно-гидрогеохимические данные по составу природных вод байдарской долины (крымский полуостров) // Геология и геофизика. - 2021. - Т.62. - № 12. - С.1705-1726. - ISSN 0016-7886.
Внешние системы:	DOI: 10.15372/GiG2020137; РИНЦ: 47395449;
Реферат:	rus: Приводятся результаты изучения природных вод Байдарской долины (юго-западные районы Крымского полуострова), полученные по итогам полевых работ 2018-2019 гг. Основные ресурсы подземных вод изучаемого района приурочены к верхнеюрскому водоносному комплексу, играющему ключевую роль в питании водонапорных систем Равнинно-Крымского, Азово-Кубанского артезианских бассейнов и гидрогеологической складчатой области мегаантиклинория Горного Крыма. В регионе развиты пресные и ультрапресные воды преимущественно гидрокарбонатного кальциевого состава с величиной общей минерализации от 208 до 1269 мг/дм3. Изученные воды разделены на восемь геохимических групп: 1) зоны региональной трещиноватости карбонатно-терригенных пород, подверженных процессам континентального засоления; 2) зоны региональной трещиноватости выщелачивания алюмосиликатов и окисления сульфидов; 3) зоны региональной трещиноватости преимущественно натриевых алюмосиликатов (длительного взаимодействия в системе вода-порода), подверженных процессам континентального засоления; 4) зоны региональной трещиноватости преимущественно натриевых алюмосиликатов, подверженных процессам континентального засоления в условиях антропогенного влияния; 5) трещинно-жильные выщелачивания натриевых алюмосиликатов и окисления сульфидов; 6) трещинно-жильные выщелачивания натриевых алюмосиликатов (длительного взаимодействия в системе вода-порода); 7) трещинно-карстовых; 8) поверхностных, подверженных влиянию процессов континентального засоления. Наиболее защищенные от антропогенного влияния и процессов континентального засоления трещинно-карстовые воды относятся к слабощелочным (рН = 7.7), пресным с минерализацией 444 мг/дм3 и невысокими концентрациями кремния - 2.23 мг/дм3, по составу гидрокарбонатным кальциевым. Воды зоны региональной трещиноватости и трещинно-жильные подвержены влиянию процессов континентального засоления и антропогенной нагрузки. Они характеризуются рН от нейтральных до щелочных (7.1-8.6), преимущественно пресные (269-1269 мг/дм3), со средними содержаниями кремния 4.61-4.70 мг/дм3, по составу гидрокарбонатным кальциевым с повышенной ролью сульфат-иона, магния и натрия. Воды р. Черная, Чернореченского водохранилища и озер также подвержены влиянию процессов континентального засоления, слабощелочные (рН = 8.3), умеренно пресные (207-364 мг/дм3), со средними концентрациями кремния 1.18 мг/дм3 и гидрокарбонатным кальциевым составом с повышенными содержаниями хлор-иона, магния и натрия. Рассчитанные коэффициенты водной миграции химических элементов в водах фонового состава выстроились следующим образом в порядке убывания: очень сильная интенсивность миграции I17.7 >Br14.4 > сильная Se2.83 > B2.22> Sr1.46 > Sb1.12> Be1.07 > Hg1.06> средняя Zn0.74 > Mo0.50> Li0.46 > Sc0.41> Ag0.18 > As0.16> Si0.123> > Ba0.122> слабая Cr0.10> Cu0.096 > Bi0.080> Sn0.068 > Tl0.067 > P0.062 > Ni0.043 >Ta0.040 > Ge0.034 >Cd0.028 > Fe0.026 >Rb0.024 > > Co0.023> Pb0.020 > W0.017> V0.012 > очень слабая (инертная) интенсивность миграции Nb0.008 > Hf0.0033> Mn0.0031> > La0.0029> Cs0.0022 > Ti0.0018> Ga0.0016 > Y0.0013 > Al0.0008 > Zr0.0008. Установлено, что все изученные воды имеют атмосферное происхождение и располагаются вдоль глобальной (GMWL) и локальной (LMWL) линий метеорных вод. Диапазон значений δ18O в водах меняется от -9.9 до -3.3 ‰ с значениями δD от -64.2 до -32.5 ‰. Источником δ13C гидрокарбонат-иона в природных водах Байдарской долины служат карбонатные осадочные породы, атмосферный диоксид углерода, органические соединения и гидролиз алюмосиликатных минералов. При этом поверхностные воды имеют более тяжелый изотопный состав C (-9.2…-6.2 ‰) за счет атмосферного CO2 и активной жизнедеятельности растений и микроорганизмов. Трещинно-карстовые воды отличаются более легкими δ13C (-12.8…-11.0 ‰) за счет процессов взаимодействия вод с рассеянным органическим веществом. Воды зоны региональной трещиноватости и трещинно-жильные характеризуются наиболее широкой вариацией δ13C (-15.5…-6.9 ‰), что связано со смешанным типом «изотопного питания» вод. К настоящему времени в Байдарской долине сформировалось сложнопостроенное гидрогеохимическое поле, на которое все большее влияние начинает оказывать антропогенный фактор. eng: Results of study of natural waters of the Baidar valley (southwestern Crimean Peninsula) obtained during the 2018-2019 field works are presented. Major groundwater resources of the study area are confined to the Upper Jurassic aquifer complex, which serves as a recharge source for the aquifer systems of the Plain Crimean and the Azov-Kuban’ artesian basins and hydrogeologic folded region of the Crimean Mountains mega-anticlinorium. The regional waters are fresh and ultrafresh, predominantly of calcium bicarbonate composition, with TDS varying from 208 to 1269 mg/dm3. The study enabled their classification into eight geochemical groups: (1) waters of a regional fracture zone in carbonate-terrigenous rocks affected by continental salinization; (2) waters of a regional fracture zone affected by leaching of aluminosilicates and sulfide oxidation; (3) waters of a regional fracture zone dominated by sodium aluminosilicates in the fracture filling (long-term interaction in the water-rock system), affected by continental salinization; (4) regional fracture zones dominated by sodium aluminosilicates affected by anthropogenic continental salinization; (5) groundwaters in fracture-vein aquifers affected by leaching of aluminosilicates and sulfide oxidation; (6) fracture-vein aquifers affected by leaching of sodium aluminosilicates (long-term interaction in the water-rock system); (7) waters in fractured karst aquifers; and (8) surface waters subjected to continental salinization. Fracture karst waters, which were found to be most protected against human impact and continental salinization processes, are slightly alkaline (pH = 7.7), fresh (with average TDS = 444 mg/dm3), with low silicon concentrations (2.23 mg/dm3), and of calcium bicarbonate composition. Waters residing in regional fracture and fracture-vein zones are affected by continental salinization and anthropogenic load and are neutral to alkaline (pH = 7.1-8.6), predominantly fresh (TDS = 269-1269 mg/dm3), with average silicon concentrations of 4.61-4.70 mg/dm3, of calcium bicarbonate composition, with high concentrations of sulfate ion, magnesium, and sodium. The waters of the Chernaya River, Chernorechensk reservoir, and lakes, which are also affected by continental salinization, are slightly alkaline (pH = 8.3), brackish (TDS = 207-364 mg/dm3), with an average silicon concentration of 1.18 mg/dm3, of calcium bicarbonate composition, with high concentrations of chlorine ion, magnesium, and sodium. The calculated intensity of chemical-element migration in waters of the background composition follows the descending order: very strong, I17.7 > Br14.4; strong, Se2.83 > B2.22 > Sr1.46 > Sb1.12 > Be1.07 > Hg1.06; moderately strong, Zn0.74 > Mo0.50 > Li0.46 > Sc0.41 > Ag0.18 > As0.16 > Si0.123 > Ba0.122; weak, Cr0.10 > Cu0.096 > Bi0.080 > Sn0.068 > Tl0.067 > P0.062 > Ni0.043 > Ta0.040 > Ge0.034 > Cd0.028 > Fe0.026 > Rb0.024 > >Co0.023 > Pb0.020 > W0.017 > V0.012; very weak (inert), Nb0.008 > Hf0.0033 > Mn0.0031 > La0.0029 > Cs0.0022 > Ti0.0018 > >Ga0.0016 > Y0.0013 > Al0.0008 > Zr0.0008. All the studied waters are found to be of atmospheric origin and located along the global (GMWL) and local (LMWL) meteoric water lines. Their δ18O value varies from -9.9 to -3.3‰, and δD value, from -64.2 to -32.5‰. Sedimentary carbonate rocks, atmospheric carbon dioxide, organic compounds, and hydrolysis of aluminosilicate minerals serve as the source of δ13C bicarbonate ion in natural waters of the Baidar valley. Surface waters have a heavier carbon isotope composition (δ13C = -9.2 to -6.2‰), which is due to atmospheric CO2, plant growth, and associated microbial activity. Fracture karst waters are characterized by a lighter carbon isotope composition (δ13C = -12.8 to -11.0‰) because of their interaction with dispersed organic matter. Waters of the regional fracture and fracture-vein zones display the widest variation in δ13C (-15.5 to -6.9‰), which is associated with a mixed type of «isotope supply» to the waters. A complex hydrogeochemical field that has formed in the Baidar valley tends to be increasingly affected by the anthropogenic factor.
Ключевые слова:	trace elements; clarke; Water migration coefficient; stable isotopes; origin; fractionation; Baidar valley; природные воды; гидрогеохимия; микроэлементы; кларк; коэффициент водной миграции; стабильные изотопы; crimea; hydrogeochemistry; natural waters; крым; Байдарская долина; фракционирование; генезис;
Издано:	2021
Физ. характеристика:	с.1705-1726
Цитирование:	1. Амеличев Г.Н., Матюшкин Б.Э. Карст и пещеры северо-восточного обрамления Байдарской котловины (Горный Крым) // Спелеология и карстология, 2011, № 6, с. 25-35. 2. Гидрогеология СССР. Т. VIII. Крым / Ред. А.В. Сидоренко. М., Недра, 1970, 364 с. 3. Горобцов Д.Н., Никулина М.Е., Пендин В.В., Фоменко И.К., Козловский С.С., Черепанский М.М., Чесалов Л.Е. Оценка современного состояния месторождений подземных вод нераспределенного фонда недр Республики Крым // Геология. Инженерная геология. Гидрогеология. Геокриология, 2017, № 6, с. 8-16. 4. Григорьев Н.А. Распределение химических элементов в верхней части континентальной коры. Екатеринбург, УрО РАН, 2009, 383 с. 5. Дублянский В.Н., Лущик А.В., Морозов В.И. Проблемы рационального использования и охраны геологической среды Крыма и прилегающих районов. Киев, ИГЛ АН УССР, 1990, 48 с. 6. Дублянский Ю.В., Климчук А.Б., Амеличев Г.Н., Токарев С.В., Шпётль К. Изотопный состав атмосферных осадков и карстовых источников северо-западного склона Крымских гор // Спелеология и карстология, 2012, № 9, с. 14-21. 7. Каюкова Е.П., Юровский Ю.Г. Водные ресурсы Крыма // Геоэкология. Инженерная геология. Гидрогеология. Геокриология, 2016, № 1, с. 25-32. 8. Климчук А.Б., Токарев С.В. Рекомендации по охране подземных источников питьевого водоснабжения в карстовых регионах // Спелеология и карстология, 2014, № 12, с. 5-16. 9. Лущик А.В., Горбатюк Н.В., Морозов В.И. Водоотбор и его влияние на подземные воды, пригодные для хозяйственно-питьевого водоснабжения в Крыму // Строительство и техногенная безопасность, 2016, № 12 (54), с. 83-91. 10. Миньковская Р.Я., Ингеров А.В. Гидрохимическая характеристика рек Севастопольского региона // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря, 2010, № 22, с. 265-281. 11. Новиков Д.А., Черных А.В., Дульцев Ф.Ф. Особенности гидрогеологии верхнеюрских отложений юго-западных районов Крымского полуострова // Ученые записки Крымского федерального университета им. В.И. Вернадского. География. Геология, 2018, т. 4 (70), № 4, с. 268-288. 12. Новиков Д.А., Черных А.В., Дульцев Ф.Ф. Новый взгляд на гидрогеологические условия города федерального значения Севастополь // Известия Томск. политех. ун-та. Инжиниринг георесурсов, 2019а, т. 330, № 8, с. 105-122. 13. Новиков Д.А., Черных А.В., Дульцев Ф.Ф. Оценка качества подземных вод верхнеюрских отложений юго-западных районов Крымского полуострова для целей питьевого и сельскохозяйственного водоснабжения // Экология и промышленность России, 2019б, т. 23, № 4, с. 52-57. 14. Основы гидрогеологии. Гидрогеохимия / Ред. С.Л. Шварцев. Новосибирск, Наука, 1982, 287 с. 15. Парубец О.В. Изменение климата в Крыму // Ученые записки Таврического национального университета им. В.И. Вернадского. Серия География, 2009, т. 22 (61), № 2, с. 88-96. 16. Перельман А.И. Геохимия ландшафта. М., Высшая школа, 1975, 342 с. 17. Приблуда В.Д., Коджаспиров А.А., Дублянский В.Н. Баланс подземных вод юго-западной части Горного Крыма // Геологический журнал, 1979, т. 39, № 2, с. 38-46. 18. Рудько С.В. Обстановки накопления верхнеюрских отложений Байдарской котловины и эволюция Крымской карбонатной платформы // Литология и полезные ископаемые, 2018, № 4, с. 337-354. 19. Рудько С.В., Кузнецов А.Б., Покровский Б.Г. Sr-хемостратиграфия, δ13C и δ18O отложений Крымской карбонатной платформы (поздняя юра, Северный Перитетис) // Литология и полезные ископаемые, 2017, № 6, с. 58-77. 20. Тарасенко В.С., Паштецкий В.С., Ляшевский В.И., Панютин В.М., Резников С.В., Тимченко З.В. Экологические проблемы водохозяйственного комплекса Украины и Крыма // Таврiйський вiсник аграрної науки, 2013, № 1, с. 115-119. 21. Ферронский В.И., Поляков В.А. Изотопия гидросферы. М., Научный мир, 2009, 632 с. 22. Шварцев С.Л. Общая гидрогеология. М., Недра, 1996, 423 с. 23. Шестопалов В.М., Богуславский А.С., Бублясь В.Н. Оценка защищенности и уязвимости подземных вод с учетом зон быстрой миграции. Киев, Институт геологических наук НАН Украины, 2007, 120 с. 24. Andreo B., Linan C., Carrasco F., Jimenez de Cisneros C., Caballero F., Mudry J. Influence of rainfall quantity on the isotopic composition (18O and 2H) of water in mountainous areas. Application for groundwater research in the Yunquera-Nieves karst aquifers (S Spain) // Appl. Geochem., 2004, v. 19, p. 561-574. 25. Aouade G., Ezzahar J., Amenzou N., Er-Raki S., Benkaddour A., Khabba S., Jarlan L. Combining stable isotopes, Eddy Covariance system and meteorological measurements for partitioning evapotranspiration, of winter wheat, into soil evaporation and plant transpiration in a semi-arid region // Agric. Water Manage., 2016, v. 177, p. 181-192. 26. Aydin H., Karakus H., Multu H. Hydrogeochemistry of geothermal waters in eastern Turkey: Geochemical and isotopic constraints on water-rock interaction // J. Volcanol. Geotherm. Res., 2020, v. 390, 106708. 27. Bagheri R., Bagheri F., Karami G. H., Jafari H. Chemo-isotopes (18O and 2H) signatures and HYSPLIT model application: Clues to the atmospheric moisture and air mass origins // Atmos. Environ., 2019, v. 215, 116892. 28. Bryan E., Meredith K.T., Baker A., Andersen M.S., Post V.E.A., Treble P.C. How water isotopes (18O, 2H, 3H) within an island freshwater lens respond to changes in rainfall // Water Res., 2020, v. 170, 115301. 29. Chafouq D., Mandour A.El., Elgettafi M., Himi M., Chouikri I., Casas A. Hydrochemical and isotopic characterization of groundwater in the Ghis-Nekor plain (northern Morocco) // J. African Earth Sci., 2018, v. 139, p. 1-13. 30. Coplen T.B. Normalization of oxygen and hydrogen isotope data // Chem. Geol. (Isot. Geosci. Sect.), 1988, v. 72, p. 293-297. 31. Craig H. Isotopic variations in meteoric waters // Science, 1961, v. 133, p. 1702-1703. 32. 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 Planet. Sci. Lett., 2005, v. 236, p. 419-429. 33. Deirmendjian L., Abril G. Carbon dioxide degassing at the groundwater-stream-atmosphere interface: isotopic equilibration and hydrological mass balance in a sandy watershed // J. Hydrol., 2018, v. 558, p. 129-143. 34. Epstein S., Mayeda T. Variation of 18O content of waters from natural sources // Geochim. Cosmochim. Acta, 1953, v. 4, p. 213-224. 35. Handbook of stable isotope analytical techniques. V. 1. Elsevier, 2004, 1258 p. 36. Jones I.C., Banner J.L. Estimating recharge thresholds in tropical karst island aquifers: Barbados, Puerto Rico and Guam // J. Hydrol., 2003, v. 278, p. 131-143. 37. Mickler P.J., Carlson P., Banner J.L., Breecker D.O., Stern L., Guilfoyle A. Quantifying carbon isotope disequilibrium during in-cave evolution of drip water along discreet flow paths // Geochim. Cosmochim. Acta, 2019, v. 244, p. 182-196. 38. Nelson S.T. A simple, practical methodology for routine VSMOW/SLAP normalization of water samples analyzed by continuous flow methods // Rapid Commun. Mass Spectrom., 2000, v. 14, p. 1044-1046. 39. Newman C.P., Poulson S.R., Hanna B. Regional isotopic investigation of evaporation and water-rock interaction in mine pit lakes in Nevada, USA // J. Geochem. Explor., 2020, v. 210, 106445. 40. Nichkova L.A., Novikov D.A., Chernykh A.V., Dultsev F.F., Sigora G.A., Khomenko T.Yu. Geochemistry of natural waters of the Baydar valley (Crimean Peninsula) // E3S Web Conferences, 2019, v. 98, 01036. 41. Novikov D.A., Nichkova L.A., Chernykh A.V., Dultsev F.F., Pyryaev A.N., Sigora G.A., Khomenko T. Yu. Distribution of the stable isotopes (δ18О, δD and δ13C) in natural waters of the Baydar valley (Crimean Peninsula) // E3S Web Conferences, 2019, v. 98, 01038. 42. Pan Y.-X., Wang X.-P., Ma X.-Z., Zhang Y.-F., Hu R. The stable isotopic composition variation characteristics of desert plants and water sources in an artificial revegetation ecosystem in Northwest China // Catena, 2020, v. 189, 104499. 43. Raftery A.E., Zimmer A., Frierson D.M.V., Startz R., Liu P. Less than 2 ℃ warming by 2100 unlikely // Nat. Clim. Change, 2017, v. 7, p. 637-641. 44. Soler A., Bonotto D.M. Stable isotopes (H, O, S) signatures evidencing evolutionary trends of Brazilian spas groundwaters // J. Geochem. Explor., 2020, v. 210, 106452. 45. 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 // Phys. Chem. Earth, 2010, v. 35, p. 565-570. 46. Worthington S.R.H., Ford D.C., Beddows P. Porosity and permeability enhancement in unconfined carbonate aquifers as a result of solution // Speleogenesis: Evolution of Karst Aquifers. Huntsville, National Speleological Society, 2000, p. 423-432. 47. Yano K., Sekiya N., Samson B.K., Mazid M.A., Yamauchi A., Kono Y., Wade L.J. Hydrogen isotope composition of soil water above and below the hardpan in a rainfed lowland rice field // Field Crops Res., 2006, v. 96, p. 477-480. 48. Yu H., Ma T., Du Y. Chen L. Genesis of formation water in the northern sedimentary basin of South China Sea: Clues from hydrochemistry and stable isotopes (D, 18O, 37Cl and 81Br) // J. Geochem. Explor., 2019, v. 196, p. 57-65.