Все природные воды в физико-химическом смысле являются водными растворами неорганических и органических соединений. Изотопный состав вод (содержания дейтерия и кислорода-18) естественных водных объектов определяется рядом факторов, среди которых важную роль играют процессы на стыке воздушной и твёрдой среды – выпадение атмосферных осадков, сток, испарение и инфильтрация. Сочетание указанных факторов обуславливают структуру питания поверхностных водоёмов и водотоков, а также подземных вод.
Изотопный след, формирующийся при переносе паров атмосферной влаги от основного резервуара – Мирового океана, зависит от текущих климатических условий регионов, через которые проходят воздушные массы, а также от сезонной метеорологической обстановки в районе выпадения осадков. Фазовые переходы (испарение и замерзание) также отражаются в специфическом и закономерном изменении изотопного состава воды, пара и льда. Характерной особенностью изотопного состава воды как трассера является консервация в водных объектах (кроме озер) концентраций дейтерия и кислорода-18 и их соотношения в атмосферных водах, идущих на восполнение запасов.
В итоге, изотопный состав поверхностных и подземных вод оказывается интегральным отражением климатических условий. В случае выпадения осадков в изначально твёрдом виде или их замерзании соответствующая информация оказывается законсервированной в ледниках. Для подземных вод условия сохранения изотопно-климатической информации зависят от измерения скорости водообмена. Обнаружение подземных вод существенно отличающихся по изотопному составу от современных осадков будет указывать на формирование инфильтрационного питания в прошлые геологические эпохи. При этом абсолютные значения концентраций дейтерия и кислорода-18 позволяют даже оценить палеоклиматические температуры. Установление пространственного распределения вод с аномальным изотопным составом маркирует в этом случае основные пути фильтрации воды в подземной гидросфере.
Центральная и западная часть Северного Кавказа является регионом, где сосредоточены поверхностные водотоки, получающие питание на горных склонах, а также выходы подземных, в том числе, минеральных вод.
С точки зрения возможностей накопления и движения подземных вод, эта область представляет собой крупный артезианский склон (Северо-Кавказский моноклинальный артезианский бассейн). Основная область питания совпадает с площадями выхода на поверхность древнейших метаморфических пород, зонами тектонических нарушений, областями контакта интрузий и осадочных пород, а также участками аккумуляции крупнообломочного материала.
Последнее важно вследствие того, что равнинная территория, примыкающая к горной области Северо-Западного Кавказа, практически в течение всего миоцена представляла собой область сноса. Для занимавших эту территорию морских бассейнов, в зависимости от строения берегового рельефа и глубин бассейнов, существенно изменялся состав аккумулируемого материала, что определило соответствующую структуру разреза осадочных образований. Более поздние тектонические движения, а также понижение и повышение базисов эрозии вследствие колебаний уровня Мирового океана, привели к постепенному повышению рельефа и, одновременно, его расчленению водными потоками, что закрепило заложенную в миоцене гидрологическую сеть.
Таяние ледников Кавказа в начале голоцена привело к полному восстановлению запасов подземных вод в осушенных в позднем плейстоцене горизонтах. В некоторых палеореконструкциях также рассматривается возможность поступления талых ледниковых вод из бассейна Каспия через Кумо-Манычскую депрессию. Оценка возможности, последовательность и вклад того и другого процесса в настоящее время требует научного обоснования, что обуславливает необходимость привлечения новых инструментальных методов изучения поверхностных и подземных вод территории.
Современные изменения климата, имеют следствием заметное изменение условий формирования водного баланса. В частности, на фоне роста годовых объемов осадков отмечается увеличение интенсивности испарения.
В современных условиях весь водный ресурсный потенциал рассматриваемого региона задействован тем или иных образом в хозяйственной деятельности. Поверхностные воды преимущественно используются в промышленности и для полива, а подземные – для питьевого и лечебно-рекреационного водоснабжения. На фоне изменяющегося (в сторону роста дефицита) водного баланса происходит интенсификация потребления воды для промышленных, сельскохозяйственных целей и водообеспечения населения. При отсутствии должного регулирования рост уровня эксплуатации, особенно подземных вод, может иметь следствием истощение запасов и последующие проблемы хозяйственного и социального характера.
В предлагаемом проекте на базе изучение изотопных характеристик будут выполнена идентификация современных условий накопления и движения природных вод в центральной и западной части Северного Кавказа, а также планируется получить оценки ресурсного потенциала отдельных наиболее крупных водосборных бассейнов. На базе полученных количественных оценок могут быть сформулированы рекомендации по регулированию водопотребления основных хозяйствующих субъектов.
