Научная статья на тему 'Геохимия уникальных пресных щелочных вод Чулымского бассейна'

Геохимия уникальных пресных щелочных вод Чулымского бассейна Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

CC BY
330
94
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ГЕОХИМИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД / СИСТЕМА ВОДА ПОРОДА / ЩЕЛОЧНАЯ МИНЕРАЛЬНАЯ ВОДА «ОМЕГА» / ALKALINE MINERAL WATER "OMEGA" / GEOCHEMISTRY OF GROUNDWATER / WATER-ROCK SYSTEM

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы — Лепокурова Олеся Евгеньевна

С использованием данных по ионно-солевому, газовому, изотопному составу подземных вод, составу водовмещающих отложений, а также по результатам исследования равновесий в системе вода порода рассмотрены условия формирования состава пресной щелочной воды «Омега», а также аналогичных вод Чулымского бассейна.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по наукам о Земле и смежным экологическим наукам , автор научной работы — Лепокурова Олеся Евгеньевна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Geochemistry of unique fresh alkaline water basin of Chulym

The hydrogeological conditions of the unique mineral water "Omega" deposit are investigated in the article The uniqueness of this water consists in high alkalinity (pH between 8 and 10) and low salinity waters (up to 1 g/l). It is shown that the basin of the Chulym on the border of the West Siberian Basin and the Yenisei hydrogeological folded area in the sediments of the Cretaceous and Jurassic at depths ranging from 500-100 to 800-1500 m has favourable hydrogeological conditions for the formation of this type of water: flow of fresh fracture-vein waters of the Yenisei Ridge in the zone of deep faults in the basin, large capacity of sandstones with high values of porosity, no water confining stratum. It caused the storage of huge stocks of fresh water at big depths. The results of researches of ion-salt, gas and isotopic composition of the water confirmed that it is infiltrate and it circulates in the zone of active water exchange. The mineralogical structure of water containing deposits of the Ileksky suite was studied represented by sand, sandstones and silts. The chemical, gas and isotope composition of mineral water ''Omega'' was thoroughly examined, data on other waters of the basin of the Chulym were also provided. According to the received data the water is warm (in the mouth the temperature is 21...23°C), sub-saline with the total salinity level of 0.2...0.4 g/l, alkaline (рН 9.1.10.3) and with Eh -86 mV. By its chemical composition the water belongs to hydrocarbonate sodium (soda) type. The water contains such specific components as metasilicic acid (up to 35 mg/l) and dissolved organic substances (up to 10 mg/l by DOC. In gas structure nitrogen (76.77%) prevails, then oxygen (18.19%), methane numbers are low (0.5%). The isotope composition of water is investigated: SD and S 18O, as well as isotope composition of carbon of the dissolved ion of HCO 3(S 13CHC0 3-). The latter has a sharply facilitated value (-30.3 %%) that indicates biogenic genesis of CO 2 as a part of HCO 3formed by oxidation of the organic substance of soils and coals, and disseminated in rocks. The results of the calculation of equilibriums in the water-rock system are given. The water dissolves primary aluminosilicates of water-bearing rocks: feldspar (except albite), muscovite, biotite, pyroxene, hornblende, epidote, and many others. At the same time the solution plants secondary minerals: clay (hydromica and Ca-montmorillonite) and carbonates (calcite, dolomite, siderite). Of all the elements entering the solution by dissolving aluminum silicates, Na least of all links in the secondary deposits, therefore, continues to accumulate in the water. In addition, the lack of carbon dioxide in the water stimulates accumulation of the group of OH formed by hydrolysis. Thus, fresh alkaline sodium bicarbonate water are formed.

Текст научной работы на тему «Геохимия уникальных пресных щелочных вод Чулымского бассейна»

О.Е. Лепокурова

ГЕОХИМИЯ УНИКАЛЬНЫХ ПРЕСНЫХ ЩЕЛОЧНЫХ ВОД ЧУЛЫМСКОГО БАССЕЙНА

Работа выполнена при финансовой поддержке гранта №11-05-98016-р_сибирь_а и ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России

на 2007-2013годы» (ГК 11.519.11.6044от 20.06.2012).

С использованием данных по ионно-солевому, газовому, изотопному составу подземных вод, составу водовмещающих отложений, а также по результатам исследования равновесий в системе вода - порода рассмотрены условия формирования состава пресной щелочной воды «Омега», а также аналогичных вод Чулымского бассейна.

Ключевые слова: геохимия подземных вод; система вода - порода; щелочная минеральная вода «Омега».

Введение. На юго-восточной окраине ЗападноСибирского артезианского бассейна в отложениях мела и юры на глубинах от 100-500 до 800-1 500 м развиты пресные подземные воды содового состава. Уникальность этих вод заключается в резко щелочной реакции среды (рН от 8 до 10) при низкой минерализации вод (до 1 г/л). Между тем известна общая закономерность для подземных вод различных регионов [1]: чем выше соленость, тем выше рН. Отклонения возможны и связаны с локальными факторами (наличие или отсутствие углекислого газа, щелочных магматических пород и др.). Например, слабоминерализованные щелочные радоновые воды в пределах Горного Алтая, Новосибирского Приобья и Колывань-Томской складчатой зоны [2], т.е. горно-складчатых систем. Выявление локальных факторов, предопределяющих формирование подобных вод в пределах Западно-Сибирского артезианского бассейна, представляет научный и практический интерес.

Объект и методы исследования. В геологоструктурном отношении территория исследований находится в зоне прогиба фундамента (Чулымский прогиб) Западно-Сибирской плиты на сочленении с

Алтае-Саянской складчатой системой и Енисейским кряжем. В гидрогеологическом отношении [2] участок приурочен к Чулымо-Енисейскому гидрогеологическому району второго порядка (рис. 1). В строении Западно-Сибирского бассейна обособляются два гидрогеологических этажа, разделенных мощным мел-палеогеновым водоупором (мощность более 1 км). Верхний гидрогеологический этаж включает в себя палеоген-четвертичные и, частично, верхнемеловые водоносные отложения (рис. 2). Заключенные в нем подземные воды находятся в условиях активного, в нижней части - замедленного водообмена. Нижний гидрогеологический этаж объединяет водоносные комплексы палеозойских, юрских и нижнемеловых отложений. Воды находятся в обстановке замедленного и весьма замедленного режима. Питание вод происходит, по всей видимости, с Алтае-Саянского горного обрамления, где распространены пресные трещинножильные воды в гранитах и метаморфических породах. За счет подтока пресных вод и отсутствия выраженных водоупоров в зоне Чулымского прогиба (рис. 2) граница зоны активного водообмена опускается на большую глубину.

Рис. 1. Схема расположения объекта исследования: 1 - граница и область распространения Западно-Сибирского артезианского бассейна; 2 - область распространения Чулымо-Енисейского гидрогеологического района; 3 - границы административных областей; 4 - населенные пункты;

- скважины и их номер; 6 - направление движения подземных вод; 7 - линия гидрогеохимического разреза

Рис. 2. Схематический гидрохимический профиль. Составлен на основе [3]:

1 - площади распространения пресных вод (до 1 г/л) НСО3-№ состава с N2;

2 - глинистые практически неводоносные породы; 3 - стратиграфические границы; 4 - изотермы; 5 - интервалы опробования (в кружке - минерализация воды, г/л);

6 - линия тектонических разломов в фундаменте; 7 - направление движения трещинно-жильных вод Енисейского кряжа; 8 - породы фундамента

Изучаемые воды вскрыты в пределах Тегульдетско-го месторождения питьевой лечебно-столовой воды «Омега» [4] на глубине 1 266-1 271 м. Чулымская скважина (№9 1) находится в 1,5 км от с. Тегульдет и в 200 км от г. Томска. Продуктивный водоносный горизонт приурочен к илекской свите нижнего гидрогеоло-

гического этажа, представленной осадочными обломочными породами (песчаники и алевролиты) нижнемелового возраста (K1iI). Аналогичные по составу воды вскрываются в пределах верхних отложений нижнего гидрогеологического этажа до глубин 8001 500 м (табл. 1).

Т а б л и ц а 1

Ионно-солевой состав пресных подземных вод меловых и юрских отложений Чулымо--Енисейского района

№ Скважина Глубина, м Возраст Источник Формула ионно-солевого состава pH

1 Чулымская 1266-1277 Кй [4] M 0„ HCO, 69,5 CO, 26,7 SO4 2,3 Cl 1,3 M 0,3 "Na 98,5 Ca 0,8 Mg 0,5 9,3

2 Белоярская (Томская область) 1997-2005 К1И M 17 Cl 87,8 HCO, 12 M 1,7 Na 98,8 Ca 0,5 Mg 0,5 8,3

3 Максимкинярская 2404-2476 J1-2 , . _ . С1 98 HCO, 2 M 5 4 3— M 5,4 Na 84 Ca 11 Mg 3 7,5

4 Касская 640-710 К М 0„ HCO, 61 CO, 24 С1 15 М 0,2 Na 67 Mg 18 Ca 15 9,9

1030-1040 К [2] M HCO3 65 С1 22 CO3 12,5 M 0,6 Na 92,4 Mg 3,5 Ca 3,5 9,5

5 Белогорская 1139-1146 J M HCO3+CO3 87 С1 6,5 SO4 6,5 M 0,8 Na 81 Ca 18,9 -

1840-1853 J M HCO3+CO3 84 SO4 10 С1 6 M 0,7 Na 86 Ca 8 Mg 4 -

6 Мариинская 816-829 J M HCO3+CO3 88,5 С1 11,5 M 2,0 Na 98,7 Ca 1 -

7 Ачинская 500-800 J М 0„ HCO3 85,8 SO4 7,2 CO3 4,3 C1 2,2 М 0,3 "Na 92,5 Ca 5,5 Mg 1 8,1

8, 9 Сухобузимская 500-800 J М 06 HCO3 93 CO3 4,8 C1 1,2 SO40,6 М 0,6 Na 97,9 Ca 1,1 Mg 0,6 8,5

10 Белоярская (Красноярский край) 398 J [5, 6] М HCO3 81 CO3 14 C1 4 SO4 1 М 0,3 Na 93,9 Ca 6 Mg 1 8,6

11 Скв. в с. Ингинка 382 J М 0„ HCO3 88 SO4 6 C1 4 CO3 3 М 0,3 Na 86 Ca 12 K 1 8,3

12 Секретарская 632 J М 0„ HCO3 89 CO3 10 C1 1 М 0,3 Na 89 Ca 7 K 1 8,2

Состав водовмещающих отложений взят из отчетов [7, 8]. Состав подземных вод получен при проведении полевых работ сотрудниками ТФ ИНГГ СО РАН и НИ ТПУ в 2009-2011 гг., а также по данным Томского

НИИ курортологии и физиотерапии (1994-2006 гг.). В каждой точке гидрогеохимического опробования in situ определялись параметры быстроизменяющихся компонентов, таких как Eh, pH, температура, HCO3-,

С02, С032- и др. Стационарно воды исследовались в Проблемной научно-исследовательской гидрогеохимической лаборатории Томского политехнического университета, зарегистрированной в Системе аналитических лабораторий Госстандарта России.

При расчетах равновесий, ввиду вычислительной трудоемкости, использован программный комплекс (ПК)Ну^оСво, разработанный М.Б. Букаты [18] и сертифицированный в Росатомнадзоре. Данный ПК базируется на методе констант равновесий. В систему вводятся результаты химического анализа воды, включая концентрации органических веществ, а также температура, плотность, рН и ЕЬ раствора. В результате трудоемких гидрогеохимических расчетов получают активности химических соединений (то, что реально есть в растворе), при сравнении которых со стандартными значениями (больше или меньше) можно сделать вывод о насыщенности или ненасыщенности раствора относительно какого-либо минерала.

Результаты исследований и их обсуждение. Водовмещающие отложения илекской свиты состоят из темно-серых и зеленоватых песков, песчаников и алевролитов, в основном кварцево-полевошпатовых, часто из-вестковистых, с прослоями мергелей и известняков, реже конгломератов.

В составе песков и супесей до 50% кварца и до 40% суммы К-полевых шпатов и кислых и основных плагио-

клазов. Песчаники ожелезненные (присутствуют окислы железа 2% и сидерит 2,8%), карбонатность варьирует от 4 до 29%. Из акцессорных минералов широко распространены минералы группы эпидота (до 70% от содержания тяжелой фракции), зеленая роговая обманка (до 45%) и ильменит с магнетитом (до 25%). Из глин представлена гидрослюда с примесью монтмориллонита. Присутствует хлорит до 2%.

Нами детально изучен химический, газовый и изотопный состав минеральной воды «Омега». По полученным данным вода является теплой (на устье температура равна 21-23°С), слабоминерализованной, с общей минерализацией 0,2-0,4 г/л, щелочной (рН 9,110,3) и с ЕЬ 86 мВ. По химическому составу вода относится к гидрокарбонатному натриевому (содовому) типу. Из специфических компонентов в воде содержатся метакремневая кислота в количестве 27-35 мг/л. Как подмечено в [1], при высоких значениях рН (>7) содержание кремния в водах всегда высокое. Водорастворимые органические вещества присутствуют до 10 мг/л по Сорг, что не характерно для вод такой глубины. В целом, в разные годы и по отдельным сезонам года изменения состава незначительные (табл. 2).

В газовом составе преобладает азот (76-77%), затем кислород (18-19%), в небольших количествах присутствует метан (0,5%). До 1994 г. в воде отмечалось присутствие сероводорода, но в дальнейшем он не обнаруживался.

Т а б л и ц а 2

Химический состав воды «Омега» с 1994 по 2010 г., скважина Чулымская (№ 1)

Дата отбора pH I* нсо3- со32- 3042- С1- Са2+ Мд2+ К+ Рбобщ Н23103 Н3Б03 Сорг

мг/л мг О/л

26.12.1994 9,5 364 177 45 - 7,1 2,0 - 85,0 0,2 0,11 34,6 - -

28.04.1995 9,5 358 159 60 4,4 7,1 2,0 - 87,0 0,2 0,11 34,3 1,5 6,5

29.09.1995 9,6 372 134 33 20,4 7,1 2,0 - 94,5 0,4 0,11 26,8 1,5 5,8

21.11.1995 9,8 385 177 8 14,8 10,6 3,0 - 95,4 0,3 0,11 34,3 1,5 9,8

23.02.2000 9,1 371 220 54 6,0 4,9 2,0 2,0 85,4 0,2 0,18 - - -

24.02.2000 10,3 280 110 66 2,0 4,9 4,0 2,0 89,0 0,2 0,66 - - -

28.06.2000 9,8 261 91 67 2,5 4,2 2,0 1,0 92,0 0,3 0,05 - - 4,1

23.08.2000 9,5 268 104 60 8,8 4,2 2,0 2,0 87,8 0,1 0,10 - - -

7.10.2000 9,0 404 232 8 13,2 17,7 5,0 0,2 99,3 0,1 0,27 34,0 3,1 -

28.09.2006 9,6 309 171 32 9,6 1,5 0,4 0,1 94,0 0,1 0,05 20,9 0,02 -

11.08.2010 9,3 316 159 119 8,3 1,8 1,2 0,5 85,0 0,3 0,05 28,7 - 5,6

Низкая минерализация вод на глубине более 1 км может быть вызвана различными причинами: влиянием инфильтрационных вод, поступлением дегидратацион-ных, ювенильных вод или развитием конденсационных вод. Многие авторы указывают в качестве причины влияние на воды терригенно-осадочных отложений данного участка длительного опреснительного бескислородного гидролитического воздействия метеоин-фильтрационных вод [9-11]. По зоне глубинных разломов осуществляется концентрированный сток метеорных пресных трещинно-жильных вод Алтае-Саянского горного обрамления в сторону артезианского бассейна (см. рис. 2). Для подтверждения этой гипотезы рассмотрим результаты изотопного анализа воды.

Полученные данные по значениям ЪБ и Ъ180 (табл. 3) указывают на то, что вода по своему генезису, как и другие пресные [12] и содовые воды региона [13, 14], является инфильтрационной, т.е. формируется за счет местных атмосферных осадков. Этот вывод подтверждается расположением фигуративных точек в непосредственной близости от локальной прямой соот-

ношений д180 и дБ метеорных вод региона (рис. 3), по данным В.А. Полякова с соавт. [15]. Воды, залегающие ниже, в юрских и доюрских образованиях, уже имеют смешанный генезис - до 50% седиментогенных (морских) вод [16].

Значения коэффициента Нв/Аг = 0,007, приведенного еще З.Н. Поярковой и др. (1956), указывают на интенсивный водообмен в отложениях илекской свиты и возраст подземных вод - менее 1 млн лет. Данный метод применяется только для вод, время нахождения которых в недрах Земли более 1 млн лет.

Исследовался также изотопный состав углерода растворенного иона НСО3- (Ъ13СНСО3 ). Полученный Ъ13СНСО3- (см. табл. 3) имеет резко облегченное значение (-30,3%о), что объясняется биогенным генезисом СО2 в составе НСО3-, формирующимся за счет окисления органического вещества почв, углей, рассеянного в горных породах.

Для того чтобы разобраться в механизмах формирования данных вод, необходимо знать состояние их равновесия с вмещающими горными породами.

Рис. 3. Распределение изотопов водорода и кислорода в подземных водах:

1 - минеральная вода «Омега»; 2 - пресные воды Алтае-Саянской складчатой области;

3 - содовые воды Кузбасса [12]; 4 - локальная прямая метеорных вод региона [15];

5 - ореол подземных вод юрских и доюрских образований юго-восточных районов Западно-Сибирского нефтегазоносного бассейна [16]; 6 - ореол подземных вод преимущественно морского происхождения в закрытых бассейнах [17]

Т а б л и ц а 3

Изотопный состав водорода, кислорода и углерода подземных вод юго-восточной части Западной Сибири

Объект Кол-во анализов Ъ13С, % (РББ) ЪБ, % рМ0Ш) Ъ180, % ^М0Ш)

Вода «Омега» 1 -30,3 -130,8 -16,8

Содовые воды Кузбасса [13, 14] 11 -13.2-(-8.0) -10.8 -132-(-124) -129 -18.0-(-17.1) -17.6

Воды юрских и доюрских образований [15] 47 -1,7...-23,1 -9,3 -61.-132 -95 -1,6...-15,5 -7,9

Пресные воды Алтае-Саянской складчатой области [12] 6 -18.-25,7 -20,2 -135,7.-111,4 -121,7 -17,4.-14,9 -15,9

Примечание. В числителе - средние величины, в знаменателе - интервал распределения изотопов.

На рис. 4 и 5 представлены термодинамические расчеты состояния равновесия вод с основными породообразующими минералами: различными карбонатами и алюмосиликатами. Взаимодействие данных типов пород с водными растворами носит различный характер: карбонаты растворяются в воде конгруэнтно (все компоненты переводятся в раствор, реакция обратима), алюмосиликаты - инконгруэнтно (растворяется только часть компонентов, реакция необратима). Поэтому графики на рис. 4 и 5 выглядят по-разному. В случае с карбонатами - это линия (линия насыщения), в случае с алюмосиликатами - поля устойчивости. Например, на рис. 4, а линия насыщения кальцитом проводится исходя из реакции

СаС03 = Са2+ + СО32-, (1)

константа которой при температуре 25°С равна 10-8,34 [19].

Точки, расположенные выше линии, указывают на насыщенность вод относительно данного минерала. Поля устойчивости алюмосиликатных минералов имеют более сложную соподчиненность и контролируются сразу несколькими реакциями. Если точки попадают в область устойчивости определенного минерала, то воды насыщены относительно этого минерала.

Исследуемые воды Чулымского бассейна равновесны (насыщенны) или пересыщены относительно кальцита, доломита, сидерита и частично родохрозита (рис. 4), также гидрослюды, монтмориллонита, альбита, хлорита (рис. 5). Следовательно, в данных условиях эти минералы образуются, и это геологически подтверждается

(см. выше состав вмещающих пород). Неравновесны воды со всеми первичными алюмосиликатами водовмещающих пород: полевыми шпатами (кроме альбита), мусковитом, биотитом, пироксенами, роговыми обманками, эпидотом и многими другими, поля устойчивости которых расположены значительно выше и не представлены на графиках. Эти минералы вода растворяет.

Как показал С. Л. Шварцев [1, 20], равновесие воды с горными породами носит двоякий характер: система вода - порода неравновесна относительно первичных алюмосиликатов, но в определенных геохимических условиях равновесна относительно вторичных.

Вода непрерывно разрушает вмещающие коренные породы с образованием продуктов выветривания, равновесных с ней. Состав подземных вод определяется разностью между растворяемыми горными породами и образующимися вторичными минералами.

Таким образом, пресная инфильтрационная вода, поступающая за счет стока трещинно-жильных вод Алтае-Саянского горного обрамления, попадает в Чулымский бассейн на большую глубину и начинает интенсивно растворять вмещающие отложения, с которыми она неравновесна. Прежде всего, она растворяет калиевые полевые шпаты (микроклин) и анортит, до 40% представленные в отложениях илекской свиты с образованием гидрослюды и Са-монтмориллонита по реакциям 2,38КА1Б1308 + Н2О = К0.38А12.38$13.62010(0Н)2 +

+ 2К+ + 20Н- + 3,52Н4БЮ4; (2)

2СаА12Б1208 + 6Н20 = А14Б14010(0Н)8 +

+ 2Са2+ + 40Н-. (3)

2ІКІСО,'

Рис. 4. Равновесие подземных вод с кальцитом (а), сидеритом (б), доломитом (в) и родохрозитом (г) при температуре 25°С (средняя для данных вод): 1 - минеральная вода «Омега»;

2 - другие подземные воды Чулымского бассейна аналогичного состава

Рис. 5. Равновесие кальциевых (а), магниевых (б), натриевых (в), калиевых (г), кальциево-натриевых (д) и железосодержащих (е) алюмосиликатных минералов при температуре 25°С с нанесением данных по составу подземных вод. Условные обозначения см. на рис. 4

Аналогично вода растворяет магниевые и лишь частично - натриевые полевые шпаты. С альбитом вода в основном равновесна (рис. 5) из-за высокого значения рН, следовательно, его она не растворяет. Благодаря этому факту и наличию активного водообмена минерализация воды остается достаточно низкой.

Следовательно, источником химических элементов в водах являются алюмосиликатные минералы. Карбонатные минералы представлены здесь как вторичные.

При растворении алюмосиликатов в воду переходят подвижные катионы К, Са, М§, Ыа, кремнезем и ОН. При гидролизе, как известно, молекула воды также подвергается химическому разложению. Ионы Н+ связываются с

глинами, как видно из реакций (2, 3), а ионы ОН- подщелачивают раствор. При наличии углекислоты щелочь нейтрализуется, как это характерно для неглубоких вод: ОН + СО2 = НСО3-. (4)

В нашем случае СО2 отсутствует и раствор постоянно подщелачивается. Соответственно рН раствора растет. В воде в значительных количествах присутствует С032- и, несмотря на относительно низкие содержания Са2+, Mg2+ и Ре2+, достигаются равновесия с карбонатами. Сначала достигается равновесие с кальцитом, поскольку он наименее растворим:

Са2+ + СО32- = СаСО3. (5)

Равновесие с карбонатом кальция наступает, когда произведение активностей

[Са2+ИС032-] > 8,34 (при 25°С). (6)

Даже если кальция мало, а карбоната много, будет удовлетворяться неравенство, высаживаться кальцит.

С. Л. Шварцевым [1, 20] сделан вывод, что карбона-тообразование и содообразование - два тесно связанные и взаимообусловленные явления единого процесса выветривания горных пород в условиях насыщения водного раствора кальцитом [12]. Карбонаты забирают из воды Са, Mg, Ре. Также часть Mg, К и Б1 связывается образующимися глинистыми минералами. Поэтому рост этих элементов в растворе затруднен. Из всех элементов в растворе продолжает концентрироваться Ыа, хотя и не в больших количествах, поскольку, как говорилось выше, натриевые полевые шпаты растворялись меньше. Все вышесказанное приводит к формированию щелочных пресных гидрокарбонатных натриевых вод, которые принято называть содовыми.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Выводы. В Чулымском бассейне на границе Западно-Сибирского бассейна и Енисейской гидрогеологической складчатой области в отложениях мела и юры на глубинах до 500-1 500 м сложились благоприятные гидрогеологические условия для формирования пресных подземных вод: наличие стока пресных трещинножильных вод Алтае-Саянского горного обрамления по зоне глубинных разломов в сторону бассейна, большие мощности песчаников с высокими значениями пористости, отсутствии выраженных водоупоров. Это воды инфильтрационные и циркулируют в зоне активного водообмена, что подтверждается данными химического, газового и изотопного состава.

Состав вод определяется разностью между растворяемыми горными породами и образующимися вторичными минералами. Термодинамические расчеты показали, что воды растворяют первичные алюмосиликаты водовмещающих пород: полевые шпаты (кроме альбита), мусковит, биотит, пироксен, роговые обманки, эпидот и многие другие. Соответственно в раствор переходят такие элементы, как Са, Mg, К, Ыа, Б1, А1 и др.

Часть элементов сразу уходит из раствора во вторичные отложения: глины (гидрослюда и Са-

монтмориллонит) и карбонаты (кальцит, доломит, сидерит). Ыа менее всех связывается во вторичные отложения, поэтому продолжает накапливаться в воде. Кроме того, из-за отсутствия углекислоты в воде продолжает накапливаться группа ОН-, образующаяся при гидролизе. Таким образом, формируются пресные щелочные гидрокарбонатные натриевые воды.

ЛИТЕРАТУРА

1. Шварцев С Л. Гидрогеохимия зоны гипергенеза. М. : Недра, 1998. 366 с.

2. Гидрогеология СССР. Т. 18: Красноярский край и Тувинская АССР / под ред. И.К. Зайцева. М. : Недра, 1972. 479 с.

3. УчителеваЛ.Г. Минеральные воды Западно-Сибирского артезианского бассейна. М. : Недра, 1974. 167 с.

4. Лепокурова ОЕ., Зятева О.Ф. Химический состав минеральной воды «Омега» (Томская область) // Известия Томского политехнического

университета. 2011. Т. 319, № 1. С. 172-177.

5. Озерский АЮ. Гидрогеохимические условия глубоких горизонтов юго-восточной окраины Западно-Сибирского артезианского бассейна //

Гидрогеохимия осадочных бассейнов. Томск : НТЛ, 2007. С. 125-131.

6. Панов ЕА. Состояние и перспективы изучения и освоения Чулымо-Енисейской провинции питьевых подземных вод // Подземная гидросфе-

ра. Иркутск : Географ, 2012. С. 369-373.

7. Пояркова ЗН,Розин АА, Шевченко СА. Сводный отчет по Чулымской опорной скважине. Л. : ВНИГРИ, 1957. 154 с.

8. Ермашова НА, Никонов Б.С. Отчет гидрогеохимической партии за 1976-1982 гг. ОФТГГП. 1982. 490 с.

9. Ресурсы пресных и маломинерализованных подземных вод южной части Западно-Сибирского артезианского бассейна / под ред. Е.В. Пинне-

кера и др. М. : Наука, 1991. 262 с.

10. Назаров А.Д. Нефтегазовая гидрогеохимия юго-восточной части Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции. М. : Идея-Пресс, 2004. 288 с.

11. Розин А А. Подземные воды Западно-Сибирского артезианского бассейна и их формирование. Новосибирск : Наука, 1977. 102 с.

12. Шварцев СЛ, Копылова Ю.Г., Лепокурова ОЕ. Геохимические механизмы образования травертинов из пресных вод на юге Западной Сибири // Геология и геофизика. 2007. Т. 48, № 8. С. 852-861.

13. Шварцев СЛ, Хрюкин В.Т., Домрочева ЕВ. и др. Гидрогеология Ерунаковского района в связи с проблемой добычи угольного метана // Геология и геофизика. 2006. № 7. С. 882-891.

14. Копылова ЮГ, Лепокурова ОЕ, Токаренко О.Г., Шварцев С.Л. Химический состав и генезис углекислых минеральных вод Терсинского месторождения (Кузбасс) // Доклады Академии наук. 2011. Т. 436, № 6. С. 1-5.

15. Поляков В А, Дубинчук В.Т, Голубкова ЕВ. и др. Изотопные исследования подземных вод на полигоне «Томский» // Разведка и охрана недр. 2008. № 11. С. 47-52.

16. Голышев СИ, Иванов В.Г. Изотопный состав водорода, кислорода, углерода подземных вод юго-восточной части Западно-Сибирского нефтегазоносного бассейна // Геохимия. 1983. С. 1024-1028.

17. CraigH. Standart for Reporting Concentrations of Deuterium and Oxygen-18 in Natural Waters // Sci. 1961. Vol. 133, № 3467. P. 1833-1834.

18. Букаты М.Б. Разработка программного обеспечения для решения гидрогеологических задач // Известия Томского политехнического университета. 2002. Т. 305, № 6. С. 348-365.

19. Гаррельс РМ, Крайст ЧЛ. Растворы, минералы, равновесия : пер. с англ. М. : Мир, 1968. 368 с.

20. Шварцев СЛ, Рыженко БН, Алексеев В А. и др. Геологическая эволюция и самоорганизация системы вода - порода. Т. 2: Система вода -порода в условиях зоны гипергенеза. Новосибирск : СО РАН, 2007. 389 с.

Статья представлена научной редакцией «Науки о Земле» 21 сентября 2012 г.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.