ZoolGeo

صباح الخير

مساء الخير يا جيولوجيين ⚒️⚒️

كيمياء المياه الجوفية من منظور جيولوجي :

تكتسب المياه الجوفية خصائصها الكيميائية أثناء تحركها عبر التكوينات الجيولوجية تحت السطح و تحدد المعادن والتربة التي يصادفها الماء في رحلته التركيب الكيميائي للمياه الجوفية.
تتضمن بعض العوامل الرئيسية التي تؤثر على كيمياء المياه الجوفية ما يلي:

1- أنواع الصخور التي يتدفق الماء خلالها: العناصر الكيميائية التي تتكون منها الصخور ، مثل الكالسيوم والصوديوم والكلوريد ،(calcium, sodium, and chloride) يمكن أن تذوب في المياه الجوفية. على سبيل المثال ، تميل المياه الجوفية المتدفقة عبر صخور الأساس من الحجر الجيري(limestone bedrock) إلى الحصول على مستويات أعلى من الكالسيوم والبيكربونات (calcium and bicarbonate). بالنسبة للمياه الجوفية التي تتدفق عبر رواسب الملح تحتوي على نسب عالية من الصوديوم والكلوريد.

2- طول الفترة الزمنية التي يتلامس فيها الماء مع الصخور: فكلما طالت مدة ملامسة الماء لتكوين صخري معين ، يمكن حدوث تفاعل كيميائي أكبر وتزيد كمية العناصر الذائبة في الماء.
بمعنى ان المياه الجوفية التي أمضت وقتًا طويلاً وهي تتحرك في أعماق التكوين الصخري هي أكثر تمعدنًا من المياه الجوفية الضحلة والمتجددة.

3- وجود المعادن والخامات: يمكن أن تذوب المعادن مثل البيريت والكالسيت والجبس (pyrite, calcite, and gypsum) بشكل فعال في المياه الجوفية. قد تصبح المياه الجوفية حمضية أيضًا من خلال التفاعل مع خامات كبريتيد المعادن (metal sulfide ores) من خلال عملية تعرف باسم تصريف الصخور الحمضية(acid rock drainage)، يمكن للمياه الحمضية بعد ذلك إذابة المعادن مثل الحديد والمنغنيز والنحاس والزنك ( iron manganese, copper, and zinc).

4- ظروف خفض درجة الحموضة والأكسدة: يحدد مستوى الحموضة (pH) وحالة الأكسدة (Eh) للمياه الجوفية العناصر التي تظل ذائبة أو تترسب خارج المحلول. تميل المياه الحمضية والفقيرة للأكسجين إلى الاحتفاظ بالمزيد من المعادن . تتسبب المياه القلوية الغنية بالأكسجين في تحويل العناصر إلى معادن.

5- استخدامات المناخ والأراضي: يؤدي ترسيب الأمطار في الأرض إلى حمل مواد كيميائية من الجو وسطح الأرض. كما أن الأنشطة البشرية مثل التعدين واستخدام الوقود الأحفوري والزراعة تحمل مواد كيميائية إلى تترسب في الأرض و يمكن أن تتسرب إلى المياه الجوفية.

باختصار ، البيئة الجيولوجية الفريدة التي تمر بها المياه الجوفية تخلق مزيجًا محددًا من المواد الكيميائية التي تشكل في النهاية تكوينها بحيث توفر كيمياء المياه الجوفية أدلة على أنواع الصخور والرواسب والعمليات الجيوكيميائية الموجودة في باطن الأرض.
و من خلال فهم كيمياء المياه الجوفية ، يمكن للجيولوجيين وصف طبقات المياه الجوفية وفهم أفضل لأنظمة التدفق في أعماق الأرض.

العناصر الذائبة الأكثر شيوعًا في المياه الجوفية هي الكالسيوم والمغنيسيوم والصوديوم والبوتاسيوم والبيكربونات والكبريتات والكلوريد و العناصر السائدة في الغالب الكالسيوم والبيكربونات في الماء المتسرب عبر الحجر الجيري والصخور الرسوبية الأخرى،
أما الصوديوم والكلوريد فهم أكثر شيوعًا في المياه المتدفقة عبر رواسب المتبخرات ، السيليكا الذائبة في المياه الجوفية ناجمة عن الأحجار الرملية والصخور النارية مثل الجرانيت و في العادة تكون تركيزات السيليكا الذائبة أعلى في المياه الجوفية القلوية في الأعماق الضحلة.
يذوب الحديد والمنغنيز عادة في المياه الجوفية ، خاصة في الظروف الحمضية و تؤدي المستويات العالية من الحديد والمنغنيز المذاب إلى إضفاءء طعم معدني للمياه.
و المعادن الثقيلة مثل الرصاص والكادميوم والكروم والنحاس والزنك تذوب في المياه الجوفية من خلال عمليات التجوية الطبيعية والأنشطة البشرية، و تعتمد قابلية ذوبان المعادن الثقيلة بشدة على درجة الحموضة وحالة الأكسدة و تشكل مخاطر على #صحة الإنسان و #البيئة بتركيزات عالية.
بالنسبة للأنيونات مثل النترات والفوسفات والكبريتات فإنها تدخل المياه الجوفية نتيجة استخدام الأسمدة الزراعية ، والمصادر الصناعية ، وتجوية الصخور ويعد تلوث المياه الجوفية بالنترات والفوسفات مصدر قلق كبير.
لتحديد عمر وأصول ومسارات تدفق المياه الجوفية نستخدم نظائر العناصر مثل الكربون والأكسجين والهيدروجين والسترونتيوم فالنظائر المستقرة تشير إلى مصدر المياه
أما الغازات مثل الأكسجين والنيتروجين وثاني أكسيد الكربون والميثان وكبريتيد الهيدروجين تشبع المياه الجوفية بتركيزات تعتمد على الضغط ودرجة الحرارة والظروف الجيوكيميائية. فتوفر كمية ونوع الغازات الموجودة معلومات حول البيئة الجوفية التي تدفقت خلالها المياه الجوفية.

يغطي ذلك بعض النقاط البارزة الرئيسية لكيمياء المياه الجوفية من منظور جيولوجي وكيف توفر خصائص مثل الأيونات الذائبة والغازات والنظائر والمعادن الثقيلة أدلة على الأصول والعمر ومسارات التدفق وتفاعلات المياه الجوفية في باطن الأرض !