CC BY
103
УДК 556.3.01:662.012
ОСОБЕННОСТИ ПОДМЕРЗЛОТНЫХ РАССОЛОНОСНЫХ СИСТЕМ АЛМАЗНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ НА ЮГЕ ЗАПАДНОЙ ЯКУТИИ
А.В. Дроздов 1, С.В. Каверин 2
1Институт «Якутнипроалмаз» АК «АЛРОСА», 678170, г. Мирный, ул. Ленина, 39. 2Мирнинский ГОК АК «АЛРОСА», 678170, г. Мирный, Молодежный пер., 6.
Рассмотрены особенности подмерзлотных напорных водоносных систем на алмазных месторождениях юга Западной Якутии. Химический состав, интенсивность притока, газонасыщенность подземных рассолов, распространенных во вскрываемом разрезе, требует квалифицированного подхода при планировании мероприятий по безопасному ведению подземных горных работ. Ил. 1. Табл. 2. Библиогр. 4 назв.
Ключевые слова: подмерзлотные водоносные горизонты; дренажные рассолы; минерализация; химический состав; газонасыщенность.
FEATURES OF SUBPERMAFROST BRINE SYSTEMS OF DIAMOND DEPOSITS IN THE SOUTH OF WESTERN YAKUTIA A.V. Drozdov, S.V. Kaverin
Institute "Yakutniproalmaz" "ALROSA" JSC, 39 Lenin St., Mirny, 678170.
Mirninsky Ore Mining and Processing Enterprise "Alrosa" JSC, 6 Molodezhny Lane, Mirny, 678170.
The article examines the features of subpermafrost pressure aquifer systems in the diamond fields of the south of Western Yakutia. The chemical composition, intensity of inflow, gas saturation of underground brines distributed in the opencast being penetrated in, require a skilled approach when planning measures for safe underground mining. 1 figure. 2 tables. 4 sources.
Key words: subpermafrost aquifers; drainage brines; salinity; chemical composition; gas content.
Алмазоносные трубки Якутии разрабатываются АК «АЛРОСА» на первых этапах освоения месторождений открытым способом с последующим переходом на подземный вариант добычи. Извлечение кимберлито-вых руд с глубоких горизонтов осложнено поступлением высокотоксичных рассолов с минерализацией свыше 400 г/дм3, которые являются промышленными водами и содержат растворённые газы, превышающие в отдельных случаях 1 м /м3. Интенсивность притока подземных флюидов в горные выработки различная и зависит от приуроченности к определённой водо- и газоносной толще, выполненного комплекса тампо-нажных, дренажных и дегазационных мероприятий, а также от намеченных вариантов осушения и проветривания. Из-за превышения предельнодопустимых концентраций отдельных компонентов в рассолах до сотен тысяч раз их прямой сброс в речную сеть недопустим. Поэтому горно-обогатительными комбинатами применяются различные методы удаления минерализованных стоков в существующие и формируемые подземные резервуары с учётом криогидрогеологиче-
ских условий на полигонах закачки. Следует отметить, что смешение дренажных стоков и пластовых вод, к примеру, на руднике «Интернациональный», приводит к выпадению нерастворимого осадка, влияющего на производительность закачных скважин.
Большое количество классификаций подземных вод объясняется сложностью и большим разнообразием природных условий нахождения этих вод. Они различаются по происхождению, условиям залегания, гидродинамическим показателям, температуре, качественному составу, литологическим особенностям вмещающих пород, геологическому возрасту водоносных пластов и другим признакам. Согласно общепринятой схеме, которая устанавливает взаимоотношение подземных вод и многолетнемёрзлых пород (ММП), в осадочном чехле региона выделяются три основных типа подземных вод: надмерзлотные, межмерзлотные и подмерзлотные. Первые два типа характеризуются малой водообильностью, распространены ограниченно и не влияют на разработку алмазных месторождений. Поэтому рассмотрим особен-
1Дроздов Александр Викторович, кандидат геолого-минералогических наук, зав. лабораторией горно-геологических проблем разработки месторождений, тел.: (41136) 92038, 89142517l74, e-mail: [email protected]
Drozdov Alexander, Candidate of Geological and Mineralogical sciences, Head of the Laboratory of Mining and Geological Problems
of Mineral Deposit Exploitation, tel.: (41136) 92038, 89142517174, e-mail: [email protected]
2Каверин Сергей Вениаминович, зам. главного геолога по гидрогеологии Мирнинского ГОКа АК «АЛРОСА»,
тел.: (41136) 91585, e-mail: [email protected]
Kaverin Sergey, Deputy Chief Geologist for Hydrogeology at Mirninsky Ore Mining and Processing Enterprise "Alrosa" JSC, tel.: (41136) 91 585, e-mail: [email protected]
ности подмерзлотных вод, которые распространены повсеместно в Западной Якутии и представлены хло-ридными натриевыми и кальциевыми рассолами. Наличие в регионе мощной толщи галогенных отложений позволяет стратифицировать подмерзлотные водоносные системы глубоких горизонтов на следующие гидрогеологические формации: надсолевой, межсолевой и подсолевой водоносные комплексы [3].
Особенности гидрогеологических систем
Основной обводняющей толщей, существенно влияющей на отработку месторождений алмазов «Мир» и «Интернациональное» является надсолевой нижне-среднекембрийский водоносный комплекс, повсеместно распространённый в районе. Трещинно-порово-пластовые воды подмерзлотного комплекса связаны с отложениями ичерской и метегерской свиты. Водоупорной кровлей комплекса является подошва ММП, подошвой толщи - сульфатно-карбонатные породы в подошве ичерской свиты и галогенные отложения в кровельной части чарской свиты. Проницаемые пласты и зоны водоносного комплекса сложены пористыми, кавернозными и трещиноватыми известняками, доломитами; породы загипсованы. В целом отмечается общее пологое погружение кровли водоносной толщи с юга-запада (+220 абс. м) на северо-запад и северо-восток (-100 абс. м) и крутое ступенчатое падение в восточном направлении. Суммарная эффективная мощность комплекса колеблется от 50 до 80 м, резко уменьшаясь на востоке и северо-востоке района. Подземные воды комплекса напорные, величины напора составляют в статических условиях до 220 м и более.
Надсолевая водоносная толща характеризуется существенной фильтрационной неоднородностью как в плане, так и в разрезе, что связано с зонами региональных тектонических нарушений. Удельные дебиты скважин изменяются от 0,0005 до 1,88 л/схм, коэффициенты водопроводимости - от 0,04 до 188 м2/сут. с увеличением в трещинных зонах до 280-360 м2/сут. За период отработки трубки «Мир» пьезометрическая поверхность комплекса претерпевала сложные и разнонаправленные изменения. За первый этап осушения карьера (1977-1988 гг.) сформировалась региональная депрессионная воронка с радиусом свыше 70 км и снижением уровня в центре депрессии до 340 м. С 1988 г. после отключения системы водопони-жения происходило восстановление уровня воды с заполнением выработанного карьерного пространства. С 1992 г. выполняются работы по осушению карьера, поэтому происходит понижение уровня в де-прессионной воронке. Одновременно с января 1993 г. началась и продолжается по настоящее время эксплуатация системы обратного сброса рассолов на полигоне закачки.
Ниже по разрезу в отложениях эльгянской, толба-чанской, олёкминской и чарской свит распространен межсолевой слабоводоносный комплекс. Водонасы-щенные отложения представлены трещиноватыми и кавернозными доломитами и ангидритами. Верхним водоупором служит соленосная толща чарской свиты. В региональном плане рассолы межсолевого комплек-
са изучены слабо, имеются лишь единичные данные по разным площадям. На Мирнинской площадке они были вскрыты рядом глубоких скважин, а также подземными выработками на рудниках «Мир» и «Интернациональный». Межсолевой комплекс обладает низкими коллекторскими свойствами и содержит несколько пластов-коллекторов с общей мощностью от 19,1 до 30 м и эффективной - от 3 до 5,2 м. По результатам испытания КИИ-95 притоки составили 0,01-0,04 м3/ч, а коэффициент водопроводимости - пх10"3 м2/сут. При отработке глубоких горизонтов рудника «Интернациональный» в интервалах олёкминской свиты рассолы вскрывались при подсечении локальных тектонических нарушений и прослоёв терригенно-карбонатных отложений. Первоначальный приток не превышал 15 м3/ч и далее снижался до полной разгрузки, либо с дебитом менее 1 м3/ч.
Подсолевые водоносные комплексы изучены по результатам нефтегазопоискового бурения. Рассолы в основном приурочены к терригенным разностям отложений, реже - к карбонатным, залегающим на глубине более 1,5 км. Рассолоносные горизонты представлены маломощными (10-15 м) пачками пород, выдержанными по простиранию. Дебиты скважин при испытаниях составляют 1-10 м3/сут. при понижениях -10001200 м. В регионе выделяются верхневендско-нижнекембрийский и вендский гидрогеологические комплексы. Верхневендско-нижнекембрийский комплекс включает осинский, верхне- и нижнеданиловский горизонты. Этот гидрогеологический комплекс характеризуется повышенным пластовым давлением, которое в среднем на 5-10% превышает условное гидростатическое. Высокое давление в нижне-, верхнеданиловском (28-29 МПа) и в осинском (32 МПа) горизонтах связано с нисходящими перетоками рассолов из галогенно-карбонатных толщ пород в подстилающие слои в начальные периоды формирования бассейна, обусловливая высокую минерализацию рассолов терригенного комплекса.
Самый древний вендский гидрогеологический комплекс включает ботуобинский, верхне- и нижне-непский терригенные водоносные горизонты. К вендскому терригенному комплексу относятся карбонатно-терригенные отложения венда и венд-кембрия, которые по своим литолого-фациальным особенностям разделятся на три типа разрезов: талаканский, сред-неботуобинский и верхневелюйчанский. По гидрогео-динамическим условиям вендский комплекс испытывает дефицит пластового давления до 20-25%. Различия в современном гидрогеодинамическом режиме горизонтов сформировались под влиянием активной тектоники, обусловив неоднородность гидрогеодина-мических полей по латерали. Одно из следствий тектонической активности - блоковая флюидодинамика, проявившаяся на многих нефтегазовых месторождениях региона. Гидрогеодинамическая изолированность этих структур подтверждается их выявленной дифференциацией по приведённым давлениям. Общий перепад давлений на плоскости сравнения (-2300 м) в вендском комплексе достигает 11 МПа. Наиболее высокие приведённые давления зафикси-
рованы в южной части. Таким образом, подмерзлот-ная толща представляет собой своеобразную водонапорную систему, где обособляются несколько водоносных комплексов-стратонов: верхне-, средне-, нижнекембрийский и верхнепротерозойский. Они отличны по своему литолого-фациальному составу, коллектор-ским свойствам и гидродинамическим параметрам. Гидравлическая связь между ними возможна через проницаемые зоны тектонических нарушений в осадочных толщах, кимберлитовых и базитовых телах.
Химический и изотопный состав подземных рассолов
Исследования природных рассолоносных систем на Сибирской платформе в условиях отрицательно-температурного и слабопроницаемого разреза сопряжены с рядом трудностей и особенностями получения исходных гидрогеохимических показателей. В первую очередь это относится к качеству опробования пластовых флюидов. Так, при бурении скважин в криоли-тозоне возникает необходимость добавления в промывочную жидкость соли (NaCl) в количестве до 710% от объёма, что приводит к существенному искажению состава природного рассола в прискважинном пространстве. В таких случаях для очистки присква-жинной зоны от промывочной жидкости продолжительность откачек может достигать 100-1000 сут. Поэтому некоторые данные, полученные в процессе съёмочных стадий изысканий и нефтегазопоисковых работ, являются часто недостаточно корректными. Для получения исходных геохимических показателей флюидов после буровых работ, проведённых с использованием промывочной жидкости, следует намечать более длительный режим наблюдений за изменением состава и минерализации подмерзлотных рассолов, а также их газонасыщенности.
Всего в осадочном чехле региона распространено пять водоносных систем, подземные воды которых представлены четырьмя типами. В обобщённом виде выделение данных гидрогеохимических систем опре-
деляется особенностями истории геологического развития региона, литологическим и минеральным составов пород, тектоническим строением, геотермическими и гидродинамическими условиями разреза и т.д.
I система - зона развития пресных, ультрапресных гидрокарбонатных кальциевых, магниево-кальциевых вод сезонно-талого слоя и несквозных таликов;
II система - зона локального развития межмерзлотных солёных вод в толще ММП, являющихся региональным водоупором. Мощность зоны соответствует мощности мерзлого яруса и составляет 300-385 м. Подземные воды здесь распространены в виде изолированных линз. Состав их многокомпонентный, а концентрация микрокомпонентов невысокая;
III система - зона регионального развития сероводородных хлоридных натриевых рассолов подмерз-лотного надсолевого водоносного комплекса;
IV система - зона локального развития межсолевых хлоридных кальциевых рассолов в галогенно-карбонатной толще нижнего кембрия. Минерализация растворов достигает 515 г/дм3. Подземные рассолы обогащены бромом, стронцием, редкими щелочами и являются промышленными водами, из которых возможно извлечение многих компонентов;
V система - зона регионального развития рассолов в подсолевых терригенных отложениях докембрия. Минерализация рассолов, их геохимический облик близки к межсолевым, но состав их более однороден, концентрации магния, брома, стронция несколько ниже.
Каждая из групп солёных вод и рассолов отличается по величинам коэффициентов пропорциональности химического состава (табл. 1). Характер изменения величин гидрохимических коэффициентов от солёных вод до весьма крепких рассолов имеет одну и ту же тенденцию - постепенную метаморфизацию и закономерное изменение генетического облика подземных вод по мере увеличения минерализации. Мно-
Таблица 1
Характеристические коэффициенты химического состава солёных вод и рассолов
Характерные коэффициенты 3 Разделение по минерализации воды, г/дм [4]
солёные воды (1-35) слабые рассолы (35-150) крепкие рассолы (150-320) весьма крепкие рассолы (>320)
rNa Tel 0,74-0,96 0,83-1,0 0,78-0,99 0,01-0,6
rCa rMg 0,83-3,25 0,56-2,61 0,71-3,15 2,04-3,6
Cl Br 390-831 300-2477 411-3889 59-67
rSO4 x 100 rCl 9,26-48,7 3,84-17,4 0,48-3,99 0,01-1,28
K x 100 M 0,23 0,068-0,157 0,05-0,79 1,84-3,59
Br x 100 M 0,06-0,13 0,02-0,25 0,03-0,15 0,93-1,07
гие компоненты, особенно соединения щелочей и щелочных земель, накапливаются в рассолах пропорционально их содержанию в каменной соли. При достижении минерализации 150 г/дм3, которая отвечает выпадению из раствора гипса, происходит частичное осаждение сульфатов. Удалению сульфатов способствует и процесс сульфатредукции.
Выделенные в регионе гидрогеохимические системы являются выдержанными и присутствуют постоянно. По мнению В.И. Вожова [2], рассматриваемый район относится к гидрогеохимической области с зональным инверсионным развитием разреза, где минерализация межсолевых рассолов выше, чем у над- и подсолевых растворов. Смена типов вод обусловлена, прежде всего, историей развития региона со структурно-тектоническим положением её частей в каждую геологическую эпоху и связанным с этим изменением условий осадкообразования, а также характером массообмена в толщах пород.
Основной по обводнению месторождений надсолевой метегеро-ичерский водоносный комплекс представлен сероводородными хлоридными натриевыми рассолами с диапазоном минерализации от 90 до 150 г/дм3. Минерализация рассолов с глубиной возрастает, составляя в естественном состоянии вблизи кровли 30-50, в средней части 100-150, а в нижней до 320 г/дм3. Эта зональность объясняется влиянием криогенных и гравитационных процессов, а также наличием в подошве галогенных отложений, способных к растворению. Состав рассолов с ростом минерализации принципиально не меняется, происходит пропорциональное увеличение концентрации основных макро- и микрокомпонентов, что выражается в сохранении характеристических коэффициентов. Для рассолов комплекса характерно повышенное содержание сульфатов до 5000-6550 мг/дм3. Величина рН изменяется от 6,2 до 8,6. Рассолы относительно их минерализации обеднены микрокомпонентами. Низкие концентрации микрокомпонентов, высокое содержание сульфатов, характерные гидрогеохимические коэффициенты указывают на формирование хлоридных натриевых рассолов путём непосредственного выщелачивания вмещающих пород.
Подземные воды межсолевого слабоводоносного комплекса представлены весьма крепкими и предельно насыщенными рассолами хлоридного кальциевого состава с минерализацией 330-515 г/дм3, при этом экстремальные значения выявлены впервые. Они характеризуются кислой реакцией (рН=3,7-5,6), высокой концентрацией брома (до 6,1 г/дм3), калия (>15 г/дм3), стронция (до 2,4 г/дм3), редких щелочных элементов и сходны с межсолевыми рассолами Ангаро-Ленского артезианского бассейна. Ведущим фактором, связанным с минерализацией и составом подземных вод, считается тепловое воздействие внедрившихся трап-повых интрузий. Влияние магматического расплава на осадочные породы вызвало диссоциацию доломитов и известняков. Как следствие, образовалось большое количество диоксида углерода, кальция и магния, что повлекло за собой увеличение минерализации и смену состава раствора. Отображением процессов доло-
митизации в породах служит кальций-магниевый коэффициент рассолов, являющийся результирующим показателем диагенеза и катагенеза. Подземные воды являются агрессивными по отношению к бетону и металлам по кислой реакции среды и содержанию магния. Вскрытие подземными выработками на рудниках «Мир» и «Интернациональный» рассолонасыщенных зон позволило впервые качественно оценить содержание и состав подземных флюидов, распространённых в галогенных толщах.
Весьма крепкие рассолы подсолевого водоносного комплекса хлоридного кальциевого состава с минерализацией 360-400 г/дм3 и более распространены повсеместно и занимают большую часть осадочного чехла, имея мощность в регионе до 1500 м. Содержание микрокомпонентов - брома, бора, редких щелочных элементов, стронция - в этих рассолах в десятки (до 100) раз превышает их концентрацию в натриевых рассолах верхней гидрогеохимической зоны. Изучение данного типа рассолов на больших глубинах весьма проблематично ввиду больших затрат по их качественному извлечению из земных недр. Обычно сопутствующий отбор жидкости происходит при бурении нефтегазовых скважин, но состав проб отобранного раствора часто не отражает истинный состав пластовых флюидов.
Рассолы данной гидрохимической системы отличаются повышенным содержанием магния (до 20 г/дм3), что можно объяснить реликтовостью магниево-кальциевых растворов. Это нашло подтверждение в составе газово-жидких включений в седиментацион-ном галите, которые являются остаточной рапой после садки твёрдой фазы минерала. Главной гидрохимической особенностью вендского терригенного комплекса является эпигенетичность высококонцентрированных хлоридных кальциевых рассолов, локализованных в поровых коллекторах отложений. Кроме вышеперечисленных факторов, влияющих на формирование гидрогеохимической зональности, локальные неоднородности геохимического поля связаны с наличием скоплений углеводородов. Высказывалось мнение [2], что с нефтенасыщенной частью залежей связаны зоны высококонцентрированных хлоридных кальциевых рассолов, а в зоне газонасыщения происходит снижение минерализации и изменение состава подземных вод. Эта закономерность подтвердилась на многих нефтегазовых месторождениях, что увязывается с влиянием конденсационных вод.
Изотопный состав природных вод изучался в разных условиях их распространения по району (рисунок). Содержание дейтерия в надсолевых хлоридных натриевых рассолах метегеро-ичерского водоносного комплекса изменяется от -113,17 до -184 V, а изотопа кислорода-18 - от -9,57 до -21,7 V, при средних значениях -143 и -15 V, соответственно. Изотопный со-
37
став хлора (5 С1) для этих вод соответствует 1,536 V [1]. Концентрации изотопов в воде источников, разгружающихся в долинах рек, наряду с минерализацией и химическим составом являются одним из индикаторов их генезиса. Содержание дейтерия в межсолевых рассолах водоносных комплексов изменяется от -23 до -
94%о, а изотопа кислорода-18 - от -0,6 до -10,4%о. Изотопный состав хлора (5370!) для этих вод соответствует -0,318...+0,044 %. Если сравнивать полученные данные по межсолевому водоносному комплексу (М=400 г/дм3, 52И=-75 %) с межсолевыми хлоридными кальциевыми рассолами Ангаро-Ленского артезианского бассейна (М=600 г/дм3, 52И=-30 %) [4], то увидим, что они оказались несколько разбавлены более «лёгкими» водами.
Распределение радиогенных изотопов в природных водах изучалось на стадии разведки глубоких горизонтов месторождения трубки «Мир». Во всех точках опробования подземных надсолевых рассолов отмечено присутствие радиоактивных элементов -урана, радия, радона. Содержание урана крайне низкое (<5х10-8 г/дм3), обусловленное, в частности, присутствием сероводорода в подземных водах. Известно, что сероводород создаёт резко восстановительную обстановку, способствующую переходу урана в четырёхвалентное состояние, соединения которого обладают слабой миграционной способностью. Концентрация радия в подземных водах возрастает по мере увеличения общей минерализации от 1х10"12 до 9х10-11 г/дм3 (табл. 2). Содержание радона невелико. Изотопный состав урана природных вод различается существенно. В пределах трубки «Мир» подземные рассолы обогащены изотопом урана-234. В водопони-
оод О^Я
жающей скважине 28 отношение и/ и определено величиной у=11,9± 1,2. По мере удаления от кимберли-тового тела величина этого отношения постепенно уменьшается. Так, в рассолах метегероичерского комплекса, вскрытых скважиной 84, этот показатель соответствует 5,9±0,4, а в скважине 104, расположенной за Восточным разломом, уменьшается до 3,6±0,1. В поверхностных водах отношение изотопов оценено величиной 2,0±0,1, что является величиной регионального фона.
Генезис подземных рассолов установлен на основе изучения химического и изотопного составов, условий нахождения, гидродинамических особенностей,
анализа истории развития гидрогеохимических систем в регионе. В верхней части разреза в надсолевых отложениях распространены сероводородные хлорид-ные натриевые рассолы с минерализацией до 320 г/дм3. По составу и соотношению основных макро- и микрокомпонентов они близки к рассолам, формирующимся в надсолевых отложениях других артезианских бассейнов Сибирской платформы за счёт процессов выщелачивания. По содержанию дейтерия и кислорода-18 хлоридные натриевые рассолы метеге-ро-ичерского комплекса сходны с поверхностными водами. В зоне развития хлоридных натриевых вод и рассолов водообмен происходил активно, чему способствовали процессы палеокарста карбонатных отложений метегероичерской толщи. На основании данных по концентрации урана, радия и радона верхний предел времени пребывания хлоридных натриевых рассолов в водоносном комплексе был определён в интервале 300-500 млн лет. Таким образом, по изотопным данным возраст хлоридных натриевых рассолов является четвертичным.
Зона развития хлоридных кальциевых рассолов является зоной крайне затруднённого водообмена. В геологические периоды времени водообороту препятствовали пласты практически водонепроницаемой каменной соли, вторичные выделения галита и сульфатных минералов в трещинах и порах нижнекембрийских отложений. В ходе геологического развития внутри водоупорной толщи межсолевых отложений происходили обменные процессы между водой и породой, процессы перекристаллизации отложений, реакции минералообразования в условиях изменения давления и температуры, связанного с внедрением базитовых и кимберлитовых тел. Эти процессы приводили к уменьшению пористости и проницаемости толщ и затрудняли водообмен. Поэтому весьма крепкие и предельно насыщенные рассолы, распространённые в межсолевых и подсолевых отложениях, являются растворами концентрирования первичной рапы седиментационного происхождения, претерпевшие
618О, %«
-е-
-45
-40
-35
-30 -25
-20
♦ 1 • 2
▲ 3
-15 -10
А А
-5
-50
-100
-150 -
-200
-250
-300
-350
62Н, %о
Распределение дейтерия и кислорода-18 в природных водах: 1 - поверхностные водотоки; 2 - атмосферные осадки; 3 - подземные натриевые солёные воды и рассолы
Таблица 2
Содержание радиохимических элементов в природных водах_
Место отбора пробы Водоносный комплекс Минерализация, г/дм3 Содержание ши/3уи, един. активн.
урана, г/дм3 радия, г/дм3 радона, ки/дм3
Скважина 28-ВП С1.2 тМб 90 1х10"7 6х10-11 2х10-9 11,9±1,2
Скважина 84 и 90 5х10"8 9х10-11 1х10-9 5,9±0,4
Скважина 104 и 56,2 1x10"' 5х10-11 1х10-9 3,6±0,1
Скважина И-1 и 89,7 1x10"' 4х10-11 - -
Карьер (источник) и 54 2х10-6 4х10-11 1х10-9 -
Иреляхское водохранилище 0,1 5х10-8 2х10-12 - 1,9±0,4
Река Вилюй 0,1 5х10-8 1х10-12 - 2,0±0,2
определённые изменения в стадии эпигенеза. Резкие различия в составе гидрогеохимических зон с натриевыми и кальциевыми рассолами связаны с трансформацией условий водообмена. По возрасту седимента-ционные хлоридные кальциевые рассолы являются кембрийскими.
Газовый состав рассолов
Подземные воды алмазных месторождений представлены смесью газов воздушного, химического, метаморфического, магматического и радиогенного происхождения. В компонентном составе газов присутствует метан, тяжёлые углеводороды, азот, водород, углекислый газ и сероводород. Подмерзлотные рассолы региона в целом характеризуются повсеместной газонасыщенностью. По взаимоотношению компонентов они подразделяются на азотные, углеводородно-азотные, азотно-углеводородные и углеводородные. Величина общей газонасыщенности рассолов варьируется в широких пределах - 0,008-1,0 м3/м3 и более.
Подмерзлотные хлоридные натриевые рассолы метегеро-ичерского водоносного комплекса характеризуются метаново-азотным и азотно-метановым составом растворённых газов с содержанием сероводорода от 0,34 до 130 мг/дм3. Появление сероводорода в надсолевом нижне-среднекембрийском водоносном комплексе в большей степени связано с восстановлением сульфатов. Сероводородная заражённость сопровождается также присутствием сульфатредуциру-ющих бактерий. Сероводород может появляться в результате разбавления или в начальной стадии выщелачивания, когда хлоридные натриевые воды далеки от насыщения МвО! и содержат в достаточном количестве сульфаты, а также органические восстановители (метан и др.). Изотопные исследования различных серосодержащих минералов из кимберлитов и вмещающих осадочных пород, а также элементарной серы и сероводорода показали, что сероводород значительно обогащён лёгким изотопом по отношению к сульфидной, сульфатной и элементарной сере [3]. Это дало основание считать, что образование основных количеств сероводорода в рассолах метегеро-ичерского водоносного комплекса происходило в результате окислительно-восстановительных реакций растворённых в воде сульфатов с углеводородами. На состав газов, растворённых в рассолах, изменение его
от азотного до метанового, оказали влияние литоло-гический состав отложений, глубина распространения, характер закрытости, наличие нефтегазовых залежей и т.д. Количество метана в составе всех газов достигает 73,9%. Отмечается присутствие этана (0,3-2,2%). Остальные гомологи присутствуют в виде следов. Для водорастворённых газов характерно высокое содержание гелия - до 0,98-1,07%. Газонасыщенность пластовых вод изменяется от 10 до 300 см3/дм3 при среднем газовом факторе 0,2.
В газовом составе межсолевого комплекса преобладают углеводороды метанового ряда. Суммарное содержание углеводородных газов достигает 93%, из которых основным компонентом является метан (7586%). В целом растворённые газы всех охарактеризованных комплексов отличаются друг от друга лишь содержанием тяжёлых углеводородов. Газовый состав вод верхневендско-нижнекембрийского комплекса отличается незначительно: преобладают углеводороды метанового ряда, снижается доля азота и гелия. В газовом составе вендского комплекса также преобладают углеводороды метанового ряда, а сумма тяжёлых углеводородов не превышает 10%. Неуглеводородные компоненты представлены азотом, кислыми газами, водородом, гелием, которые могут быть отнесены к газам природных геохимических и, в меньшей степени, биохимических реакций, высокотемпературного метаморфизма и радиохимических процессов.
В подсолевом водоносном комплексе содержатся углеводородные газы нефтяного ряда. Суммарное содержание их достигает 95%. Основным компонентом является метан, содержание которого колеблется от 71 до 88%. В газах присутствуют практически все гомологи метана. Их суммарное содержание достигает 15,3%, причём на этан (С2Н6) приходится до 7,3%. Таким образом, газонасыщенность подземных вод южной части Западной Якутии изменяется от единиц до 1500 см3/дм3, возрастая сверху вниз по разрезу. В непосредственной близости от газовых и нефтяных залежей газонасыщенность резко увеличивается с преобладанием углеводородных газов. Состав водо-растворённых газов в регионе тесно связан с гидро-геодинамической и гидрогеохимической зональностью. Азотный состав газов совпадает с зоной распространения пресных, солёных вод и слабых рассолов
хлоридного натриевого состава; переходная зона смешанных метаново-азотных и азотно-метановых газов приурочена к интервалам распространения хлоридных кальциево-натриевых и натриево-кальциевых рассолов. Зоны максимальной газонасыщенности подземных вод с метановым составом водораство-рённых газов приурочены к глубоким интервалам разреза, в которых распространены хлоридные кальциевые рассолы нижней гидрогеохимической системы.
В настоящее время с распространёнными на Сибирской платформе и в Якутии подземными рассолами наиболее тесно и в наибольших масштабах соприкасаются все алмазодобывающие предприятия АК «АЛРОСА». Если рассматривать эти подземные воды с разных позиций, то можно обнаружить их резко противоположные качества и диапазон возможного использования. Являясь «жидкой рудой» и обладая ря-
дом бальнеологических свойств, эти растворы имеют отрицательные показатели и особенности, сказывающиеся на эффективности функционирования горных предприятий и прилегающей экологической обстановке при прямом сбросе в поверхностные водотоки. Серьёзной проблемой при открытой и подземной разработке кимберлитовых трубок является поступление больших объёмов высокоминерлизированных газонасыщенных вод в горные выработки. Поэтому изученные геохимические особенности природных рассолов и сопутствующих газов на алмазных месторождениях позволяет выделить как общие черты их распространения, так и различия в их составе и концентрациях, что особенно актуально при проектировании, строительстве и эксплуатации карьеров, подземных рудников, освоении нефтегазовых и других месторождений в регионе.
Библиографический список
1. Алексеев С.В., Алексеева Л.П., Борисов В.Н. [и др.]. Изотопный состав (Н, О, С1, Бг) подземных рассолов Сибирской платформы // Геология и геофизика. 2007. Т. 48, № 3. С. 291-304.
2. Вожов В.И. Гидрогеологические условия месторождений нефти и газа Сибирской платформы. М.: Недра, 1987. 204 с.
3. Дроздов А.В., Иост Н.А., Лобанов В.В. Криогидрогеология алмазных месторождений Западной Якутии. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2008. 507 с.
4. Пиннекер Е.В. Рассолы Ангаро-Ленского артезианского бассейна. М.: Наука, 1966. 332 с.
