CC BY
65О ТЕРМАЛЬНЫХ РОДНИКАХ ЯКУТИИ
В. В. Шепелёв
Виктор Васильевич Шепелёв,
доктор геолого-минералогических наук, профессор, действительный член Академии наук РС(Я), заместитель директора по научной работе Института
мерзлотоведения им. П. И. Мельникова СО РАН, главный редактор журнала «Наука и техника в Якутии»
К термальным относятся подземные воды с температурой от 20 до 35 °С и более. Иногда их называют геотермальными водами. Они формируются, как правило, на значительных глубинах за счёт циркуляции и теплообмена с горными
породами. Поскольку температура последних повышается в среднем на 33 °С на каждый километр глубины от поверхности земли, то термальные подземные воды имеют достаточно широкое распространение. Однако, в зависимости от литологических,
п-ов Таймыр
МОРЕ ЛАПТЕВЫХ
о-ва Анжу
Ъ
ВОСТОЧНО-СИБИРСКОЕ МОРЕ
"Ж/ Среднеколымск
Мирный
7*41,7 491-95
Нкут<ж
/Алдан
О
о о
□ з
о
Рис. 1. Схема глубины залегания термальных подземных вод в Якутии (схематизировано по Е. Е. Жиркову [1]).
1 - 6 - глубина залегания подземных вод (м) с температурой 37 °С: 1 - 1500 - 1750, 2 - 1750 - 2000, 3 - 2000 - 2250, 4 - 2250 - 2500, 5 - 2500 - 2750 и более; 6 - термальные воды с неизвестной глубиной залегания в гидрогеологических массивах; 7 - артезианские бассейны с неизвестной глубиной залегания термальных вод; 8 - термальные воды маловероятны; 9 - скважина глубокого бурения, в которой проведены геотермические исследования (справа - величина геотермической ступени по стволу скважины м/°С), слева - номер разведочной площади: 1 - Нордвикская, 2 - Джарджанская, 3 - Бахынайская,4 - Китчанская, 5 - Усть-Вилюйская, 6 - Вилюйская, 7 - Намская, 8 - Якутская, 9 - Русско-Реченская, 10 - Амгинская, 11 - Чульманская); 10 - источники (слева - их номер)
геотермических, тектонических, гидрогеологических, мерзлотных (геокриологических) и других условий, залегают они на различных глубинах и в разных объёмах. На участках, где водоносные горизонты выклиниваются или пересекаются зонами тектонических разломов, возможен выход термальных вод на дневную поверхность в виде различных родников.
Во многих странах мира вопросам изучения, использования и охраны термальных подземных вод всегда уделялось особое внимание, поскольку это мощный источник тепловой энергии. В нашей стране термальные подземные воды находят большое применение на Камчатке, а также на Чукотке, в Магаданской, Читинской, Тюменской и других областях. Причём использовать их стремятся комплексно, то есть не только в качестве источника тепловой энергии, но и для лечебных и промышленных целей.
На территории Якутии, ввиду существования мощной вечной мерзлоты, термальные подземные воды залегают, как правило, на больших глубинах (2000 -2700 м и более). Тем не менее в республике имеются и благоприятные в этом отношении районы, где подземные воды с температурой 35 °С и выше залегают на относительно небольших глубинах (1500 - 1700 м). Это, прежде всего, левобережная часть долины р. Лены, в районе устья р. Вилюй, а также горно-складчатые области в Южной и Восточной Якутии (рис. 1).
Существуют в республике и термальные родники. Пока выявлено лишь пять участков разгрузки термальных подземных вод [2]. Количество их, по всей вероятности, значительно больше, но обнаружить подобные родники в мерзлотно-гидрогеологических условиях Якутии очень трудно. Основной причиной является вечная мерзлота, которая не только затрудняет выход этих вод на дневную поверхность, но и как бы маскирует их существующую разгрузку. Связано последнее обстоятельство с тем, что все источники подземных вод на территории Якутии приурочены к руслам рек, где развиты подрусловые талики и мощность вечной мерзлоты значительно меньше, чем на террасовых и водораздельных площадях речных бассейнов. Следовательно, в долинах рек термальным подземным водам намного легче пробиться на дневную поверхность. Однако смешиваясь с речными водами, термальные подземные воды теряют свой специфический химический состав и температурные свойства. Дебиты, т. е. расходы, термальных родников, как правило, незначительные, поэтому определить наличие субаквальной (подводной) разгрузки термальных подземных вод по изменению расхода, химического состава и температуры речной воды на подобных участках рек в большинстве случаев очень сложно.
Выявленные на территории республики и в разной степени изученные пять участков разгрузки термальных подземных вод расположены в основном в Южной Якутии (в долинах рек Олёкмы, Тургунчакана, Малого Нахо-та и Горбыллаха), а также в Восточной Якутии (источник Сытыган-Сылба в верховьях р. Индигирки).
1. Олёкминские термы
Расположены эти термальные родники на правобережье р. Олёкмы, в 1,2 км выше устья её правого притока - р. Тунгурчи. Разгрузка термальных подземных вод прослеживается здесь в виде полосы вдоль пойменной части реки (рис. 2). Протяжённость этой полосы 750 -800 м, а ширина 40 - 120 м. В весенне-летний период года родники являются, в основном, субаквальными, поскольку затапливаются речной водой.
Первое упоминание о данных термальных источниках в литературе относится к 1962 г [4]. В 1964 г.
1 С? & 2 ' <5> О ■ 3
5 _ _ _ 6 -•45 7 Ж
8
Рис. 2. Схема расположения Олёкминских термальных родников в зимний период 1964 г. Схематизировано по Е. Е. Жиркову и Р. С. Кононовой [5].
1 - выходы коренных пород протерозоя (мраморы, гнейсы, сланцы); 2 - крупновалунный аллювий русловой и пойменной части долины реки; 3 - гравийно-галечниковые отложения надпойменной
террасы; 4 - видимые зоны тектонических нарушений; 5 - речной лёд; 6 - полынья в реке вблизи источников; 7 - отдельные выходы термальных вод и их температура (°С); 8 - зона разгрузки термальных вод в пойменной части р. Олёкмы
Олёкминские термы впервые детально исследовали якутские гидрогеологи Е. Е. Жирков и Р С. Кононова [5]. В 80-х годах ХХ века в районе этих источников были проведены поисково-разведочные работы Южно-Якутской геологоразведочной экспедицией ПГО «Якутскгеология».
Выход термальных подземных вод приурочен к зонам тектонических нарушений глубокого заложения, пресекающим долину р. Олёкмы. Горячая вода (с температурой даже в зимнее время 48 - 50 °С) вытекает из трещин мраморизованных пород. По химическому составу вода Олёкминских термальных родников является сульфатной натриевой с минерализацией 0,3 г/л. В воде отмечено высокое содержание кремнекислоты (от 50 до 200 мг/л). Свободно выделяющийся газ термальных источников имеет следующий состав: азот -96,3 %, кислород - 3,2 %, углекислота - 0,3 %, метан -0,2 % [5]. С бальнеологической точки зрения эти воды могут применяться в виде ванн и купаний для лечения органов двигательной и нервной систем, кожных и гинекологических заболеваний.
Таким образом, по химическому и газовому составу Олёкминские родники относятся к слабоминерализованным кремнистым азотным термам. Суммарный дебит термальных источников подземных вод составляет около 26 000 м3/сут. Большой дебит, высокая температура и ценные лечебные качества - всё это свидетельствует о высокой перспективности использования Олёкминских термальных родников.
Необходимо также подчеркнуть, что расположены эти источники подземных вод в живописной местности на одной из красивейших рек Якутии. Строительство на их базе промышленно-курортного комплекса привлекательно ещё и тем, что теплоснабжение зданий, обогрев теплиц, рыборазводных прудов, оранжерей и других помещений и сооружений можно осуществлять бесплатно, т. е. за счет использования не иссякающей тепловой энергии термальных подземных вод.
2. Тунгурчаканские термальные родники
Эти термальные родники расположены в долине р. Тунгурчакан - правого притока р. Олёкмы, впадающего в неё в нескольких километрах выше Олёкминских терм. Участок разгрузки термальных подземных вод находится в 7,0 - 7,5 км от устья р. Тунгурчакан и также приурочен к площади развития трещиноватых мраморизованных кристаллических пород протерозойского возраста. Поскольку разгрузка подземных вод осуществляется здесь в основном субаквально, т. е. в русле реки, то температура их значительно ниже, чем Олёкминских родников, и составляет 20 °С. Суммарный дебит Тунгурчаканских термальных родников составляет примерно 5000 м3/сут. [4]. По химическому составу и минерализации воды, а также по составу свободно выделяющегося газа термальные воды этих родников аналогичны Олёкминским термам.
В гидрогеологическом отношении Тунгурчакан-ские термоминеральные, как и Олёкминские родники, расположены в окраинной западной части Чульман-ского адартезианского бассейна1, т. е. к контакту осадочных юрских пород с кристаллическими породами, выходящими здесь на дневную поверхность. Судя по температуре и химическому составу Олёкминских и Тунгурчаканских источников, инфильтрационные воды проникают по тектоническим нарушениям до глубины 2,5 - 3,5 км, а затем по зонам разломов, окаймляющих Чульманский адартезианский бассейн, выходят на поверхность в виде горячих источников.
3. Мало-Нахотские термальные родники
Зона разгрузки термальных вод в долине р. Малый Нахот (правый небольшой приток р. Горбыллах) имеет вид полосы шириной около 50 м, которая пересекает русло этой реки. В связи с этим родники имеются на левом и правом берегах р. Малый Нахот, располагаясь в пределах её поймы и первой надпойменной террасы. Значительная же часть подземных вод разгружается субаквально в русле этой реки. Суммарный дебит данного участка разгрузки составляет приблизительно 6000 м3/сут.
По химическому составу Мало-Нахотские родники являются сульфатными кальциевыми с минерализацией в среднем 2,4 г/л. В воде отмечается присутствие таких бальнеологических ценных микроэлементов, как кремнекислота (13 - 26 мг/л), калий (около 6 мг/л), берилий, фтор и других. В газовом составе преобладает азот (до 90 %), присутствуют кислород (около 9 %) и углекислота (1 %). Температура воды (около 17 °С) не понижается даже в самые суровые морозы. По имеющимся здесь разведочным гидрогеологическим
Рис. 3. Зимнее купание в термальных водах источника Малый Нахот (Южная Якутия)
1 Адартезианский бассейн - гидрогеологическая структура, состоящия из осадочного чехла и кристаллического фундамен-
та, подземный сток в которой направлен от периферии к её центру. В отличие от собственно артезианских структур движение
подземных вод в осадочных породах адартезианского бассейна имеет не пластовый, а преимущественно трещинный характер.
скважинам было выяснено повышение с глубиной температуры и минерализации подземных вод [5].
На базе Мало-Нахотских термальных родников сооружены зимние купальни на открытом воздухе (рис. 3). Используются эти воды и как лечебно-столовые при заболеваниях печени, желчевыводящих путей и других болезней.
4. Горбыллахские термальные родники
По условиям образования эти родники аналогичны Мало-Нахотским источникам термальных подземных вод. Располагаются они в среднем течении р. Гор-быллах, в 6 км выше устья р. Олонгро. Значительная часть термальных подземных вод разгружается здесь субаквально в русле р. Горбыллах. Температура воды источников в зимнее время - около 17°С. Химический состав их однотипен с Мало-Нахотскими термальными
р. Гэрбыллах
V /
/ +
1Ц203040506
Рис. 4. Геологическая схема расположения Мало-Нахотских и Горбыллахских термоминеральных источников. Схематизировано по С. М. Фотиеву.
1 - кристаллические породы фундамента (граниты и гнейсы); 2 - юрские песчаники с прослоями аргиллитов, конгломератов и углей; 3 - линии тектонических нарушений; 4 - направление движения инфильтрационных вод; 5 - направление движения термоминеральных вод; 6 - родники
родниками и отличается лишь уменьшением минерализации воды до 0,8 г/л, что связано со значительным разбавлением выходящих по зоне разлома термальных подземных вод подрусловыми водами р. Горбыллах [5].
По результатам выполненных в 1985 г. разведочных гидрогеологических работ Горбыллахский участок термоминеральных вод был признан малоперспективным. Этот вывод представляется не совсем правильным и обоснованным. Дело в том, что Мало-Нахотский и Горбыллахский участки представляют собою единую гидроминеральную зону (рис. 4). Кроме того, Горбыллахский участок располагается ближе к таким населённым пунктам, как г. Нерюнгри, пос. Беркакит и др., что имеет немаловажное значение.
5. Термальный родник Сытыган-Сылба
Этот источник термальных вод является пока единственным из обнаруженных на территории Восточной Якутии. Впервые он был обследован и описан известным геологом из Восточной Сибири С. В. Обручевым в 1926 г. Находится этот родник в Оймяконском районе РС(Я), в верховьях р. Индигирки. Температура его воды составляет около 27 °С и не понижается даже в самые суровые морозы (рис. 5). Вблизи источника его водами
Рис. 5. Измерение температуры воды источника Сытыган-Сылба в зимний период проводит научный сотрудник Института мерзлотоведения им. П. И. Мельникова СО РАН Р. Н. Иванова (17 февраля 2018 г., температура воды +27 °С, температура воздуха -35 °С)
образовано небольшое озеро. По химическому составу термальная вода источника Сытыган-Сылба является хлоридной натриевой с минерализацией около 0,5 г/л. В воде отмечено присутствие фтора (23 мг/л), кремне-кислоты (81 мг/л) и борной кислоты (10 мг/л). В составе свободно выделяющегося газа присутствуют углекислота (48,4 мг/л) и сероводород (0,45 мг/л). Вода этого термального родника обладает лечебными свойствами и издавна используется населением близлежащих поселений для лечения ревматизма, радикулита и других заболеваний.
Надо отметить, что в настоящее время термальные родники, как и в целом термальные подземные воды, редко используются в Якутии и практически не изучаются. Необходимость же научных исследований, поиска и разведки термальных подземных вод диктуется особенно высокой эффективностью их применения в климатических условиях республики. Эти воды можно использовать для теплофикации зданий и тепличных комбинатов, для создания рыборазводных прудов, для снабжения горячей водой промышленных и сельскохозяйственных предприятий, для орошения земель, а также в спортивно-оздоровительных целях (в плавательных бассейнах, душевых и т. д.).
Список литературы
1. Жирков, Е. Е. Термальные воды / Е. Е. Жирков // Гидрогеология СССР. Т. ХХ. Якутская АССР. - М.: Недра, 1970. - С. 289-292.
2. Шепелев, В. В. Родниковые воды Якутии / В. В. Шепелев. - Якутск: Кн. изд-во, 1987. - 128 с.
3. Шепелев, В. В. Подземные воды - богатство Якутии / В. В. Шепелев // Наука и техника в Якутии. -2006. - № 2 (11). - С. 13-18.
4. Луговой, П. Н. Гидрогеологические особенности Олёкмо-Чарского междуречья / П. Н. Луговой // Региональная гидрогеология Сибири и Дальнего Востока. -Иркутск, 1962. - Вып. II. - С. 176-186.
5. Жирков, Е. Е. Термальные источники бассейна р. Олёкмы и перспективы их использования /Е. Е. Жирков, Р. С. Кононова //Вопросы географии Якутии. - Л.: Гидрометеоиздат, 1973. - Вып. 6. - С. 91-96.
6. Фотиев, С. М. Термоминеральные источники в Южной Якутии / С. М. Фотиев // Геология и геофизика. - 1963. - № 8. - С. 109-113.
Геомеханические и геотехнологические проблемы освоения недр Севера : горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал) : Mining informational and analytical bulletin (scientific and technical journal). - М. : Изд-во «Горная книга», 2017. - № 11 (специальный выпуск 24). - 440 с.
Представлены результаты исследований в области повышения эффективности техники и технологии открытой и подземной добычи, обогащения и глубокой переработки минерального сырья. Рассмотрены актуальные вопросы механики материалов и конструкций, геофизики, геомеханики, рудничной аэрогазодинамики и горной теплофизики при разработке месторождений, в том числе области многолетней мерзлоты. Уделено внимание мировым и российским тенденциям развития производства и потребления минеральных ресурсов, а также экономическим и экологическим аспектам освоения месторождений твёрдых полезных ископаемых северных и северо-восточных регионов России и т.д.
По материалам IV Всероссийской научно-практической конференции, посвящён-ной памяти чл.-кор. РАН Новопашина М. Д. «Геомеханические и геотехнологические проблемы эффективного освоения месторождений твёрдых полезных ископаемых северных и северо-восточных регионов России». 18 - 21 сентября 2017 г.
ГОРНАЯ КНИГА ISSN 0236-1493
ГОРНЫЙ
ИНФОРМАЦИОННО-
АНАЛИТИЧЕСКИЙ
БЮЛЛЕТЕНЬ
(НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ!
MINING INFORMATIONAL AND ANALYTICAL BULLETIN
¡SCIENTIFIC A NO TECHNICAL JOURNAL'!
СПЕЦИАЛЬНЫЙ ВЫПУСК 24
2017
ГЕОМЕХАНИЧЕСКИЕ И ГЕОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ОСВОЕНИЯ НЕДР СЕВЕРА
