Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://conf.msu.ru/file/event/3383/eid3383_attach_9fd0e9469d121bdd299c0d94706656fc391b8927.doc Дата изменения: Sun Nov 22 22:05:46 2015 Дата индексирования: Sun Apr 10 23:08:12 2016 Кодировка: koi8-r

Изучение формирования углекислых минеральных вод Дальнего Востока России по
гидрогеохимическим и изотопным данным

Н.А. Харитонова

Детальная геолого-гидрогеологическая, гидрогеохимическая и изотопная
характеристика девяти крупных месторождений углекислых минеральных вод
Дальнего Востока России показывает, что формирование их химического состава
является весьма сложным процессом, который обусловлен сочетанием факторов
создающих определенную геохимическую обстановку вод. Установлено, что
химический состав изученных вод формируется при участии водной фазы,
газовой фазы и процессов взаимодействия водовмещающей породы с водной и
газовой фазой. Важными факторами, определяющими геохимический облик воды,
являются геологическое строение месторождения, специфика климата,
температура, осадки, тип горных пород, рельеф, скорость водообмена и т.д.
Данные ?D и ?18О в исследованных подземных водах располагаются вблизи
линии Крейга и, несомненно, свидетельствуют об их метеорном происхождении,
а наблюдаемые вариации изотопов - результат взаимодействия в системе вода-
порода-газ. Содержание ?D в подземных водах региона, в общем, соответствует
его содержанию в поверхностных водах территории, в то время как
концентрация ?18О сдвинута в сторону увеличения. Рассчитанная величина
«кислородного сдвига» в большинстве случаев не превышает ±1,5 промилле.
Отрицательные значения «кислородного сдвига», зафиксированные в холодных
углекислых минеральных водах, вероятно, являются результатом взаимодействия
с водовмещающими породами при низких температурах. Максимальный сдвиг в
содержании ?18О (-15 промилле) в высокоминерализованных гидрокарбонатных
натриевых водах на месторождении Мухен (скв.30) является результатом
изотопного обмена кислорода воды с кислородом углекислого газа при
преобладании объемов СО2 над объемами воды. В данных водах дебит СО2
составляет до 6,5 л/с при дебите воды - 0, 14 л/с [1, 2]. Прослеживается
отчетливая широтная зависимость величин ?D и ?18О в изученных
месторождениях.
Исследование газовой фазы месторождений показало, что основным
компонентом газов всех изученных месторождений является СО2,
второстепенными - кислород, азот, аргон и гелий. Установлено, что кислород,
азот и аргон имеют атмосферный генезис, в то время как углекислый газ и
гелий имеют глубинное происхождение. Генезис СО2 по изотопным отношениям
?13С, и соотношениям СО2/3Не, связан с мантийными процессами, в то время
как влияние Земной коры является незначительным.
На основе приводимых данных по химическому, изотопному составу, а
также оценки степени равновесия вод к карбонатным и алюмосиликатным горным
породам была построена схема формирования химического состава углекислых
вод Дальнего Востока России. Углекислый газ глубинного происхождения
поднимается по разломам в приповерхностную водоносную зону, где,
растворяясь в пресных подземных водах, формирует холодные углекислые
минеральные воды. Растворение СО2 в воде приводит к понижению рН раствора и
нарушению установившегося термодинамического равновесия. Все это ускоряет
процесс углекислотного выщелачивания алюмосиликатов в условиях повышенного
парциального давления CO2. В результате формируется новое равновесно-
неравновесное состояние, которое отличается от пресных вод более кислой
средой, более высокой соленостью воды, содержанием HCO3-, Са2+, Fe2+, SiO2
и др. Агрессивная среда воды ускоряет процесс углекислотного выщелачивания,
переводя в воду большое количество макро- и микрокомпонентов, таких как
кальций, кремний, железо, РЗЭ и др. Повышенные концентрации железа также
могут быть связаны с наличием интрузивных пород кислого состава. Поскольку
содержание СО2 в данных водах превышает его растворимость, он выделяется в
свободную газовую фазу и вместе с водой стремится к поверхности земли в
область более низких давлений. Разгрузка вод происходит либо в зонах
высокой сейсмической активности, либо приурочена к узлам пересечения
разрывных нарушений. Часто выходы углекислых минеральных вод прослеживаются
прерывистой цепочкой по сейсмоактивным линиям значительной протяженности,
либо по фрагментам кольцевых структур. Наиболее крупные месторождения
углекислых минеральных вод региона такие как Шмаковка, Ласточка, Малкинское
локализуются в структурах понижения расположенных вдоль крупного
флюидопроницаемого тектонического разлома. Все изученные месторождения
формируются в зоне активного водообмена, насыщаются глубинной углекислотой,
поступающей по разлому из сильнодислоцированного фундамента. По условиям
локализации выделются: 1. Трещинные воды, формирующиеся в верхней
трещиноватой зоне коренных (скальных) пород и локализованные вокруг
активных частей разломов, выводящих углекислый газ; 2. Пластово-поровые
воды, образующиеся в поровых коллекторах мощных аллювиальные отложений
(более 20 м), распространенных над выходом активной части разлома,
подводящего углекислый газ. Минерализация изученных вод напрямую зависит от
парциального давления углекислого газа в системе и времени циркуляции вод.
В зависимости от времени, интенсивности циркуляции подземных вод и давления
СО2 формируются два типа углекислых вод: прошедших первичный этап
накопления кальция (Na-HCO3 воды) и недосыщенные по отношению к карбонатным
минералам (Ca-Mg-HCO3 воды).
Литература

1. Зыкин Н.Н., Харитонова Н.А., Челноков Г.А. Результаты исследований
изотопного состава кислорода и водорода воды месторождений углекислых
вод дальнего Востока. Материалы XVIII Симпозиума по геохимии изотопов
имени А.П. Виноградова. Москва. - 2007. - С. 104-105.
2. Харитонова Н.А., Челноков Г.А., Кулаков В.В., Зыкин Н.Н. Геохимия
минеральных вод и газов месторождения Мухен (Хабаровский край) //
Тихоокеанская геология. - 2008. - ? 6. - С. 82-92.