Види обмінних процесів катіонами між водою та породою.

Дані процеси полягають у тому, що катіони, присутні у водах, заміщуються катіонами, або адсорбованих негативно заряджених колоїдних мінералів, або тими, що входять до складу кристалічних мінералів.
Найбільш важливе значення для формування складу підземних вод мають наступні процеси обміну катіонів між водами і породами:
1. Обмін катіонами між водами і поглинаючим комплексом порід (катіонний обмін у вузькому сенсі).
Колоїдні мінерали, переважно гідроалюмосиликати, глини, містять у адсорбованому стані багато катіонів, у тому числі натрій, кальцій, магній. При взаємодії вод і порід в залежності від концентрації катіонів в розчині і в комплексі порід і від співвідношень цих концентрацій може відбуватися катіонний обмін. Найбільше значення має обмін розчиненого у водах натрію (і частково магнію) на кальцій породи, у результаті чого можуть формуватися води хлоридно-кальцієвого типу.
2Na+ -f (Са2+) = Са2+ + (2Na+).
Щоб процес йшов у бік витіснення кальцію з породи в розчин, необхідна деяка мінімальна концентрація натрію в розчині і кальцію в породі. Іонно-сольовий комплекс води повинен бути відносно збагачений натрієм, а комплекс породи - кальцієм. В результаті води збагачуються кальцієм і завдяки домінуванням в них серед аніонів хлор-іона можуть переходити в хлоридно-кальцієвий тип.
Також велике значення для складу підземних вод має обмін магнію і кальцію.
Mg2+ + (Са2+) = Са2+ 4- (Mg2+):
2. Альбітизація кальційвміщуючих плагіоклазів та інших силікатів.
Сутність його полягає в обміні Са2+, що входить в кристалічну решітку мінералів на Na+.
2NaCl + Ca[Al2Si208] + 4SiOa-> 2Na[ AlSi3Oel + CaCI2.
Відміну від розглянутих вище процесів іонно-обмінної адсорбції в сутності полягає тільки в тому що бере участь в обміні не поглинений колоїдний комплекс а кристалічні мінерали.
3. Доломитизация вапняків - реакція Маріньяка - Курнакова.
MgCl2 + 2CaC03 -* CaMgCOs-f СаС12.
Процес може йти не тільки в карбонатних породах але і в піщано-глинистих товщах, що містять розсіяні карбонати. Умовами його протікання є: висока концентрація магнію в розчині (що зустрічається при похованні насичені розчини соляних озер) і підвищені температури (50-70° С), тобто достатні глибини.

36. Яка графіка складається при геолого-гідрогеологічному моделюванні?

В гідрогеології моделювання досить широко використовується при розв’язку конкретних задач інженерного та пошуково-розвідувального змісту. Крім того, моделювання використовують при вирішенні загальнотеоретичних та регіональних задач. Методологія та методика гідрогеологічного моделювання найбільш повно розроблені стосовно процесів фільтрації, але застосовуються також для розв’язку задач міграції підземних вод та вологопереносу.

Моделювання взагалі - це відтворення будь-яким способом реально існуючої дійсності для вивчення об’єктивних закономірностей, які властиві цій дійсності. Формою і засобом такого відтворення є модель. Всі гідрогеологічні процеси та явища відбуваються в конкретних геологічних умовах. Вони пов’язані з водоносними геологічними структурами (масивами, басейнами, комплексами, горизонтами), що характеризуються певними гідрогеологічними параметрами. Тому є сенс визначити поняття “гідрогеологічний об’єкт”. Гідрогеологічний об’єкт - це гідрогеологічний масив, басейн, водоносний комплекс, водоносний горизонт або їх частка, а також властиві для них процеси і явища. Тоді, стосовно гідрогеології, моделювання являє собою відтворення на спеціальних моделях гідрогеологічних об’єктів з метою вивчення цих об’єктів. Таке вивчення можна здійснити за допомогою моделей, які створюються в лабораторних умовах, а також моделей, які вибрані у природних умовах (так звані моделі-аналоги). При моделюванні процесів фільтрації головним чином застосовуються математичні моделі. Головною метою гідрогеологічного моделювання є розробка прогнозу поведінки гідрогеологічної системи у майбутньому. Прогнозування може виконуватися або у реальному часі (власне прогнозування), або без конкретної прив’язки до часу (передбачення).

Гідрогеологічні моделі можна поділити на три групи:

1) натурні моделі,

2) фізичні моделі,

3) математичні моделі.

Натурна модель - це об’єкт, який створений самою природою. Натурне моделювання полягає у виконанні виробничих експериментів на таких об’єктах. 

Фізичні моделі відрізняються від натурних лише геометричними параметрами (головним чином у бік зменшення останніх). Фізичне моделювання виконується на лабораторному устаткуванні, причому фізична природа явищ зберігається. Математичні моделі - це математичний опис процесу, що досліджується. Математичне моделювання полягає або в аналізі цього математичного опису, або у розв’язку рівнянь, за допомогою яких цей опис представлений. Серед математичних моделей виділяють так звані постійно діючи математичні гідрогеологічні моделі. Математичну модель можна вважати постійно діючою, якщо виконуються такі головні принципи: реалізація оберненого зв`язку між розрахунковою схемою-моделлю об`єкта, що вивчається, метою і задачами прогнозу; безперервність схематизації, яка забезпечує етапність польових експериментів, направлених на розширення уявлень про об`єкт та про окремі його елементи; адаптація моделі, що передбачає безперервне покращення її якості за рахунок додаткових польових досліджень і удосконалення методики їх інтерпретації. Як відомо, найбільшу прогностичну здатність з перелічених груп моделей мають математичні моделі. Виділяють три головних типи математичних моделей: статистичні моделі, детерміновані моделі та концептуальні моделі. Статистичні моделі (емпіричні моделі; моделі, які працюють за принципом “чорного ящику”).