nznistuНауки о Земле и недропользованиеEarth sciences and subsoil use2686-99932686-7931Federal State Budget Educational Institution of Higher Education "Irkutsk National Research Technical University"10.21285/2686-9993-2021-44-2-106-115nznistu-137Research ArticleСтатьиГидрогеохимические особенности озера КотокельHydrogeochemical features of Lake KotokelАнгахаеваН. А.AngakhaevaN. A.

Ангахаева Надежда Александровна, младший научный сотрудник Лаборатории гидрогеологии и геоэкологии

670047, г. Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6а

Nadezhda A. Angakhaeva, Junior Researcher of the Laboratory of Hydrogeology and Geoecology

6a Sakhyanova St., Ulan-Ude 670047

ms.angakhaeva@mail.ruПлюснинА. М.PlyusninA. M.

Плюснин Алексей Максимович, доктор геолого-минералогических наук, заместитель директора по научной работе

670047, г. Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6а

Alexey M. Plyusnin, Dr. Sci. (Geol. & Mineral.), Deputy Director for Research

6a Sakhyanova St., Ulan-Ude 670047

plyusnin@ginst.ruУкраинцевА. В.UkraintsevA. U.

Украинцев Александр Викторович, кандидат геолого-минералогических наук, научный сотрудник Лаборатории гидрогеологии и геоэкологии

670047, г. Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6а

Alexander V. Ukraintsev, Cand. Sci. (Geol. & Mineral.), Scientific Researcher of the Laboratory of Hydrogeology and Geoecology

6a Sakhyanova St., Ulan-Ude 670047

ukraintsev@ginst.ruЧернявскийМ. К.ChernyavskiiM. K.

Чернявский Михаил Константинович, кандидат географических наук, научный сотрудник Лаборатории гидрогеологии и геоэкологии

670047, г. Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6а

Mikhail K. Chernyavskii, Cand. Sci. (Geogr.), Scientific Researcher of the Laboratory of Hydrogeology and Geoecology

6a Sakhyanova St., Ulan-Ude 670047

mitchel@ginst.ruПерязеваЕ. Г.PeryazevaE. G.

Перязева Елена Георгиевна, кандидат географических наук,научный сотрудник Лаборатории гидрогеологии и геоэкологии

670047, г. Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6а

Elena G. Peryazeva, Cand. Sci. (Geogr.), Scientific Researcher of the Laboratory of Hydrogeology and Geoecology

6a Sakhyanova St., Ulan-Ude 670047

peryazeva@ginst.ruЖамбаловаД. И.ZhambalovaD. I.

Жамбалова Дашима Ивановна, кандидат геолого-минералогических наук, научный сотрудник Лаборатории гидрогеологии и геоэкологии

670047, г. Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6а

Dashima I. Zhambalova, Cand. Sci. (Geol. & Mineral.), Scientific Researcher of the Laboratory of Hydrogeology and Geoecology

6a Sakhyanova St., Ulan-Ude 670047

dachima@geo.stbur.ruГеологический институт СО РАНРоссияGeological Institute, Siberian Branch of the Russian Academy of SciencesRussian Federation202115062021442106115Copyright © Ангахаева Н.А., Плюснин А.М., Украинцев А.В., Чернявский М.К., Перязева Е.Г., Жамбалова Д.И., 20212021Ангахаева Н.А., Плюснин А.М., Украинцев А.В., Чернявский М.К., Перязева Е.Г., Жамбалова Д.И.Angakhaeva N.A., Plyusnin A.M., Ukraintsev A.U., Chernyavskii M.K., Peryazeva E.G., Zhambalova D.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.nznj.ru/jour/article/view/137

Цель данного исследования заключалась в определении основных гидрохимических параметров глубинных вод озера Котокель, выявлении роли питающих его подземных вод, а также установлении особенностей пространственного распределения макро- и микроэлементов по акватории озера. Полевые работы были проведены в ледовый и безледный сезоны года. Пробы воды отобраны у дна озера специальным пробоотборником. На месте отбора проб образцы воды были профильтрованы через фильтры с размером пор 0,45 мкм. Воду для анализа отбирали в пластиковые бутылки. Пробы воды на микроэлементы помещали в полипропиленовые контейнеры (15 мл), предварительно обработанные азотной кислотой 0,1N. Анализ макрокомпонентного состава воды был выполнен в сертифицированной Лаборатории гидрогеологии и геоэкологии Геологического института Сибирского отделения Российской академии наук (г. Улан-Удэ) по стандартным методикам, предназначенным для пресных и соленых вод. Катионы (Ca2+, Mg2+, Na+, K+) определены методом атомной абсорбции, F-, SiO2 – колориметрическим, HCO3-, CO32- и Cl- – титриметрическим, SO42- – турбидиметрическим методами. Анализ содержания микроэлементов проводился в Лаборатории водной микробиологии Лимнологического института Сибирского отделения Российской академии наук (г. Иркутск) методом индуктивно связанной плазмы на квадрупольном масс-спектрометре Agilent 7500ce. В результате проведенных исследований установлен неоднородный химический состав озерной воды, связанный с разгрузкой трещинно-жильных вод по разломам, ограничивающим впадину с юго-востока и северо-востока и пересекающим акваторию озера от острова к реке Исток. Наиболее высокое содержание растворенных веществ зафиксировано в проливе между островом Монастырский и западным берегом озера: здесь обнаружены максимальные значения гидрокарбонат-иона, общей минерализации. Максимальные содержания сульфат-иона обнаружены в южной и юго-восточной частях озера. Дисперсия в распределении микроэлементов достигает нескольких математических порядков. Наиболее изменчива концентрация железа, марганца, меди, цинка, свинца, фосфора, молибдена, вольфрама, стронция. Их высокие содержания обнаружены в озерной воде в пределах расположения разрывных нарушений северо-восточного простирания. Таким образом, химический состав воды озера Котокель в значительной степени формируется за счет трещинно-жильных вод. Разгрузка этих вод происходит по тектоническим нарушениям северо-восточного простирания. В ходе исследования было выделено два очага субаквальной разгрузки, которые характеризуются формированием в озерной воде двух разных ассоциаций микроэлементов. Состав микроэлементов в трещинно-жильных водах определяется разной степенью их взаимодействия с горными породами.

The purpose of this study is to determine the main hydrochemical parameters of Lake Kotokel deep waters, to identify the role of groundwater feeding it, as well as to establish the features of spatial distribution of macro- and microelements in the lake. Field work was carried out during the ice and ice-free seasons. A special sampler was used to take water samples from the bottom of the lake. Water samples were filtered through the filters with a pore size of 0.45 μm at the sampling site. Plastic bottles were used for the water samples for analysis. Polypropylene containers (15 ml) pretreated with 0.1 N nitric acid were used for the water samples for trace elements. The analysis of the macrocomponent composition of water was carried out in a certified Laboratory of Hydrogeology and Geoecology of the Geological Institute of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences (Ulan-Ude) according to the standard methods intended for fresh and saline waters. Cations (Ca2+, Mg2+, Na+, K+) were determined by atomic absorption, F-, SiO2 – by the colorimetric method, HCO3- , CO32- and Cl- – by the titrimetric method, SO42- – by the turbidimetric method. The analysis of the trace element content was carried out in the Laboratory of Aquatic Microbiology at the Limnological Institute of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences (Irkutsk) by the method of inductively coupled plasma on Agilent 7500ce quadrupole mass spectrometer. Conducted research made it possible to determine an inhomogeneous chemical composition of lake water associated with the discharge of fissure-vein waters along the faults that bound the depression from the southeast and northeast and intersect the lake water area from the island to the Istok river. The highest content of dissolved substances was recorded in the strait between Monastyrsky island and the western shore of the lake; the maximum values of hydrocarbonate ion and total mineralization were found here. The maximum content of sulfate ion was found in the southern and southeastern parts of the lake. The dispersion in microelement distribution reaches several mathematical orders. The most variable concentration is characteristic of iron, manganese, copper, zinc, lead, phosphorus, molybdenum, tungsten, strontium. Their high contents were found in the lake water within the location of faults of northeast strike. Therefore, the chemical composition of the water of Lake Kotokel is largely formed by fissure-vein waters. This water is discharged along the tectonic faults of the northeastern strike. The research revealed two centers of subaqueous discharge, which are characterized by the formation of two different associations of microelements in the lake water. The composition of microelements in fissure-vein waters is determined by their interaction degrees with rocks.

озероразломытрещинно-жильные водымикроэлементызональность химического состава водыlakefaultsfissure-vein watersmicroelementszoning of water chemical compositionИсследование выполнено в рамках государственного бюджетного проекта АААА-А21- 121011890033-1, частично работы финансировались по гранту РФФИ № 18-45-030003.The research was carried out within the framework of the state budget project АААА-А21- 121011890033-1, the work was partially funded by the Russian Foundation for Basic Research, grant no.18-45-030003.ReferencesBaker L.A., Herlihy A.T., Kaufmann P.R., Eilers J.M. Acidic lakes and streams in United States: the role of asidic deposition // Science. 1991. Vol. 252. Iss. 5009. P. 1151–1154.Baker LA, Herlihy AT, Kaufmann PR, Eilers JM. Acidic lakes and streams in United States: the role of asidic deposition. Science. 1991;252(5009):1151–1154.Last W.M., Fawn M.G. Saline systems of the Great Plains of Western Canada: an overview of the limnology and paleolimnology // Aquatic Biosystems. 2005. Vol. 1. Iss. 10. P. 1–10. https://doi.org/10.1186/1746-1448-1-10Last WM, Fawn MG. Saline systems of the Great Plains of Western Canada: an overview of the limnology and paleolimnology. Aquatic Biosystems. 2005;1(10):1–10. https://doi.org/10.1186/1746-1448-1-10Parkhurst D.L., Christenson S.C., Breit G.N. Ground-water-quality assessment of the Central Oklahoma Aquifer, Oklahoma: geochemical and geohydrologic investigation. Oklahoma: U.S. Geological Survey, 1996. 110 p.Parkhurst DL, Christenson SC, Breit GN. Groundwater-quality assessment of the Central Oklahoma Aquifer, Oklahoma: geochemical and geohydrologic investigation. Oklahoma: U.S. Geological Survey; 1996. 110 p.Stojanovic A., Kogelnig D., Mitteregger B., Mader D., Jirsa F., Krachler R., et al. Major and trace element geochemistry of superficial sediments and suspended particulate matter of shallow saline lakes in Eastern Austria // Geochemistry. 2009. Vol. 69. Iss. 3. P. 223–234. https://doi.org/10.1016/j.chemer.2009.03.001Stojanovic A, Kogelnig D, Mitteregger B, Mader D, Jirsa F, Krachler R, et al. Major and trace element geochemistry of superficial sediments and suspended particulate matter of shallow saline lakes in Eastern Austria. Geochemistry. 2009;69(3):223–234. https://doi.org/10.1016/j.chemer.2009.03.001Плюснин А.М., Перязева Е.Г., Чернявский М.К., Жамбалова Д.И., Будаев Р.Ц., Ангахаева Н.А. Генезис воды и растворенных веществ содовых озер Нижнего Куйтуна Баргузинской впадины // География и природные ресурсы. 2020. № 3. С. 89–97. https://doi.org/10.21782/GIPR0206-1619-2020-3(89-97)Plyusnin AM, Peryazeva EG, Chernyavskii MK, Zhambalova DI, Budaev RTs, Angakhaeva NA. Genesis of water and dissolved matter in soda lakes of Nizhnii kuitun of the Barguzin depression. Geografiya i prirodnye resursy = Geography and Natural Resources. 2020;3:89– 97. (In Russ.) https://doi.org/10.21782/GIPR0206-1619-2020-3(89-97)Plyusnin A.M., Khazheeva Z.I., Sanzhanova S.S., Peryazeva E.G., Angakhaeva N.A. Sulfate mineral lakes of Western Transbaikalia: formation conditions and chemical composition of waters and bottom sediments // Russian Geology and Geophysics. 2020. Vol. 61. Iss. 8. P. 858– 873. https://doi.org/10.15372/RGG2019154Plyusnin AM, Khazheeva ZI, Sanzhanova SS, Peryazeva EG, Angakhaeva NA. Sulfate mineral lakes of Western Transbaikalia: formation conditions and chemical composition of waters and bottom sediments. Russian Geology and Geophysics. 2020;61(8):858–873. https://doi.org/10.15372/RGG2019154Плюснин А. М., Украинцев А.В., Чернявский М.К., Перязева Е.Г., Ангахаева Н.А. Факторы и процессы образования соленого озера на берегу Байкала // Водные ресурсы. 2021. Т. 48. № 2. С. 194–206. https://doi.org/10.31857/S0321059621020097Plyusnin AM, Ukraintsev AV, Chernyavskii MK, Peryazeva EG, Angakhaeva NA. Factors and formation processes of a saline lake on the shore of Lake Baikal. Vodnye resursy. 2021;48(2):194–206. (In Russ.) https://doi.org/10.31857/S0321059621020097Плюснин А.М., Чернявский М.К., Посохов В.Ф. Условия формирования гидротерм Баргузинского Прибайкалья по данным микроэлементного и изотопного состава // Геохимия. 2008. № 10. С.1063–1072.Plyusnin AM, Chernyavskii MK, Posokhov VF. Formation conditions of hydrothermal waters in the Barguzin Cisbaikalia according to trace element and isotopic composition data. Geokhimiya. 2008;10:1063–1072. (In Russ.)Кузьмич В.Н. Эколого-продукционная характеристика озер Иркана и Котокель // Биопродуктивность евтрофных озер Иркана и Котокель бассейна озера Байкал: сб. науч. тр. Л.: Изд-во НПО «Промрыбвод», 1989. С. 131–146.Kuz'mich VN. Ecological and production characteristics of lakes Irkana and Kotokel. In: Biopro-duktivnost' evtrofnykh ozer Irkana i Kotokel' basseina ozera Baikal = Bioproduction of eutrophic lakes Irkana and Kotokel in the basin of Lake Baikal. Leningrad: Research and production association “Promrybvod”; 1989. p.131–146. (In Russ.)Кострова С.С., Майер Х., Чаплыгин Б., Безрукова Е.В. Изотопные исследования озера Котокель // Современные проблемы геохимии: материалы Всерос. совещ. Т. 1. Иркутск, 2012. C. 159–162.Kostrova SS, Maier Kh, Chaplygin B, Bezrukova EV. Isotopic studies of Lake Kotokel. In: Sovremennye problemy geokhimii: materialy Vserossiiskogo soveshchaniya = Modern problems of geochemistry: materials of All-Russian meeting. Vol. 1. Irkutsk; 2012. p.159–162. (In Russ.)Убугунов Л.Л., Пронин Н.М., Меркушева М.Г., Базова Н.В., Аненхонов О.А., Афанасьева Л.В. [и др.]. Озеро Котокельское: природные условия, биота, экология / отв. ред. Н.М. Пронин, Л.Л. Убугунов. Улан-Удэ: Изд-во БНЦ СО РАН, 2013. 320 с.Ubugunov LL, Pronin NM, Merkusheva MG, Bazova NV, Anenkhonov OA, Afanasyeva LV, et al. Lake Kotokel’skoe: natural conditions, biota, ecology. Ulan-Ude: Buryat Scientific Center, Siberian Branch of Russian Academy of Science; 2013. 320 р. (In Russ.)Лунина О.В. Разломы и сейсмически индуцированные геологические процессы на юге Восточной Сибири и сопредельных территориях. Новосибирск: Издво СО РАН, 2016. 225 с.Lunina OV. Faults and seismically induced geological hazards in southern East Siberia and adjacent areas. Novosibirsk: Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences; 2016. 225 p. (In Russ.)Перязева Е.Г., Плюснин А.М., Гармаева С.З., Будаев Р.Ц., Жамбалова Д.И. Особенности формирования химического состава вод озер восточного побережья Байкала // География и природные ресурсы. 2016. № 5. С. 49–59. https://doi.org/10.21782/GIPR0206-1619-2016-5(49-59)Peryazeva EG, Plyusnin AM, Garmaeva SZ, Budaev RTs, Zhambalova DI. Features of the formation of chemical composition of lake waters along the eastern shores of Baikal. Geografiya i prirodnye resursy = Geography and Natural Resources. 2016;5:49–59. (In Russ.) https://doi.org/10.21782/GIPR0206-1619-2016-5(49-59)Иметхенов А.Б. Позднекайнозойские отложения побережья озера Байкал. Новосибирск: Наука, 1987. 148 с.Imetkhenov AB. Late Cenozoic deposits of the coast of Lake Baikal. Novosibirsk: Nauka; 1987. 148 p. (In Russ.)Хаптанов В.Б., Башкуев Ю.Б., Дембелов М.Г. Структура водной толщи и донных отложений озера Котокель по данным георадарного зондирования // Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета. 2013. № 5. С. 143–146.Khaptanov VB, Bashkuev YuB, Dembelov MG. Structure of the Kotokel lake water and bottom sediments according to GPR sounding. Vestnik Sibirskogo gosudarstvennogo aerokosmicheskogo universiteta. 2013;5:143–146. (In Russ.)Кострова С.С., Майер Х., Тарасов П.Е., Безрукова Е.В., Чаплыгин Б., Косслер А. [и др.]. Изотопный состав кислорода створок диатомовых водорослей из донных отложений озера Котокель (Бурятия) // Геология и геофизика. 2016. Т. 57. № 8. С. 1571–1580. https://doi.org/10.15372/GiG20160809Kostrova SS, Meyer H, Tarasov PE, Bezrukova EV, Chapligin B, Kossler A, et al. Oxygen isotope composition of valves of diatomic algae from Lake Kotokel bottom sediments (Buryatia). Geologiya i geofizika. 2016;57 (8):1571–1580. (In Russ.) https://doi.org/10.15372/GiG20160809Крайнов М.А., Безрукова Е.В., Кербер Е.В., Левина О.В., Иванов Е.В., Щетников А.А. [и др.]. Первые результаты исследования донных отложений оз. Баунт (северное Забайкалье) // Геология и геофизика. 2017. Т. 58. № 11. С. 1764–1776. https://doi.org/10.15372/GiG20171110Krainov MA, Bezrukova EV, Kerber EV, Levina OV, Ivanov EV, Shchetnikov AA, et al. The first study results of bottom sediments of Lake Bount (northern Transbaikalia). Geologiya i geofizika. 2017;58(11):1764–1776. (In Russ.) https://doi.org/10.15372/GiG20171110Солотчина Э.П., Безрукова Е.В., Солотчин П.А., Шток О., Жданова А.Н. Отложения позднего плейстоцена-голоцена в озерах центрального Забайкалья: последствия для изменения климата и окружающей среды // Геология и геофизика. 2018. Т. 59. № 11. С. 1777–1794. https://doi.org/10.15372/GiG20181103Solotchina EP, Bezrukova EV, Solotchin PA, Shtok O, Zhdanova AN. Deposits of the Late PleistoceneHolocene in the lakes of central Transbaikalia: implications for climate and environmental changes. Geologiya i geofizika. 2018;59(11):1777–1794. (In Russ.) https://doi.org/10.15372/GiG20181103Цыренова Д.Д., Гаранкина В.П., Дагурова О.П., Дамбаев В.Б. Условия развития цианобактерий в озерах прибрежной полосы озера Байкал // Вестник Бурятского государственного университета. Химия. Физика. 2016. № 4. С. 11–16. https://doi.org/10.18101/2306-2363-2016-4-11-16Tsyrenova DD, Garankina VP, Dagurova OP, Dambaev VB. Conditions for the cyanobacteria development in the lakes of Lake Baikal coastal zone. Vestnik Buryatskogo gosudarstvennogo universiteta. Khimiya. Fizika. 2016;4:11–16. (In Russ.) https://doi.org/10.18101/2306-2363-2016-4-11-16Плюснин А.М., Гунин В.И. Природные гидрогеологические системы, формирование химического состава и реакция на техногенное воздействие (на примере Забайкалья). Улан-Удэ: Изд-во БНЦ СО РАН, 2001. 137 с.Plyusnin AM, Gunin VI. Natural hydrogeological systems, formation of chemical composition and technogenic impact response (on example of Transbaikalia). Ulan-Ude: Buryat Scientific Center, Siberian Branch of Russian Academy of Science; 2001. 137 p. (In Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.