CC BY
22
Тарасенко И А (ДВГИ ДВО РАН), Зиньков А В
ПРИРОДНО-ТЕХНОГЕННЫЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ГИДРОЛИТОСИСТЕМ ПРИ
ЛИКВИДАЦИИ УГОЛЬНЫХ ШАХТ
На основании интерпретации большого количества фактического материала определена степень участия различных типов шахтных вод в литогенетических преобразованиях, классифицированы основные тенденции изменения химического состава водных масс, рассмотрены факторы и закономерности стадийной эволюции техно генно-гидролитогенных систем
Изучение фактического материала выявило чрезвычайно широкий спектр химического состава вод ликвидированных угольных шахт, изменчивость этого признака по угольным бассейнам, в пределах площади бассейна и даже в границах отдельного шахтного поля При всем разнообразии составов удалось выделить типы шахтных вод, формирующихся в определенных геоструктурных условиях Дальнего Востока (рис 1)
Установлено, что изученные шахтные воды относятся преимущественно к содовому или
А Б.
ъ.....& $ $
Ма*К НШЗ
Ъ Ъ Ь 4?
нсоз
Рис. 1. Типы подземных вод, формирующиеся при ликвидации шахт Приморского края (А) и Сахалинской области (Б)
гидрокарбонатно-натриевому типу Содовые воды распространены практически повсеместно, начиная с глубин 80-200 м Их развитие связано с зоной замедленного водообмена Выше по разрезу в зоне активного водообмена развиты пресные гидрокарбонатные кальциевые и кальциево-натриевые воды с минерализацией более 0,6 г/л и рН 7.2—8,0 В нижней зоне замедленного водообмена соленость воды значительно возрастает Этот рост обусловлен в основном увеличением содержаний НС03, Ыа и сульфат-ионов В отдельных пробах повышены содержания хлор-ионов
Эволюционные преобразования геохимических типов шахтных вод, характеризуются переходом от НСОз-Са, (804-НС03-Са-М§) к ЯСО-Ш и к 80-М& 804-Са, 804-Ка, СНЧа
составам Они происходят благодаря последовательному накоплению в них типоопределяющих элементов с повышенной растворимостью их соединений
Каждый химический тип воды характеризуется определенными величинами общей минерализации Диапазон минерализации содовых вод довольно широк Наибольшая устойчивость содовых растворов отмечается в водах с минерализацией 1—4 г/л Наименьшие пределы минерализации свойственны гидрокарбонатным водам, отражающим начальные фазы их метаморфизации, наибольшие — сульфатным и сульфат-хлоридным, сформировавшимся в результате процессов наиболее глубокой метаморфизации
Среди анионов в маломинерализованных водах преобладает гидр о карбонат-ион, а в более соленых — сульфат-ион или реже хлорид-ион Концентрации гидрокарбонат-иона, начиная с минерализации равной примерно 1 г/л, повсеместно в водах постепенно уменьшаются, что приводит к формированию вместо гидрокарбонатного типа вод их хлорид но-сульфатной или сульфатно-
хлоридной разности. Поэтому содовые воды наиболее активно формируются при минерализации 1,0— 1.5, реже до 4,0 г/л. При более высокой их солености на первое место выдвигаются хлоридные, а при менее высокой — сульфатные воды.
Таким образом, выявляется следующая последовательность преобразования состава подземных вод районов ликвидированных шахт по мере увеличения их общей минерализации: пресные гидрокарбонатно-кальциевые воды при минерализации 0,6-1,0 г/л переходят в гидрокарбонатно-натриевые (содовые), которые, в свою очередь, при еще большем увеличении минерализации, метаморфизуются в сульфатно-хлоридные или хлоридно-сульфатные натриево-магниевые или натриевые.
Установлено, что на всех рассматриваемых ликвидированных угледобывающих шахтах начиная с глубин 80 м развиты близкие по составу содовые воды, доля НС03 и Иа в которых, как правило, составляет 95-98%. Конечно, конкретные гидрогеологические условия на каждой из изученных шахт придают некоторое своеобразие их составу, но в целом не затушевывают содовой специфики этих вод.
Таким образом, по характеру воодообмена геологический разрез ликвидированных угледобывающих предприятий можно разделить на две неравные зоны: 1) интенсивного водообмена и 2) замедленного водообмена. Первая из них занимает верхнюю часть разреза, сложенную рыхлыми (преимущественно четвертичными) отложениями, и зону интенсивной лрещиноватости коренных пород, вторая — весь нижележащий разрез. В первой зоне доминируют газы атмосферного (02, N2, С02), во второй — биохимического (СН4) генезиса. Содовые воды в вертикальной зональности располагаются ниже НСОз^Са-Ыа Са-М^-^а) вод. Глубина залегания содовых вод
определяется интенсивностью водообмена. Чаще всего модуль подземного стока при формировании содовых вод составляет 0,1—1,0 л/(с'км2). В этом случае примерно 10% химических элементов переходит в раствор, а 90% связывается вторичными минералами. Следовательно, большая часть химических элементов связывается вторичными минералами, а незначительная часть выносится водой. Таким образом, неотъемлемой частью формирования химического состава подземных вод является вюричное гидрогенное минералообразование.
На основании этого выполнен расчет равновесною химического состава шахтных вод методом решения уравнений термодинамических констант равновесия реакций (программа АциаСЬет) и построены диаграммы равновесия, интерпретация которых позволила утверждать, что подземные воды ликвидированных шахт неравновесны с первичными алюмосиликатными
вторичными алюмосиликатными, гидроксидными, силикатными, карбонатными и
сульфатными минералами.
Все изливы шахтных вод на земную поверхность сопровождаются образованием значительного количества осадков, которые представляют собой природно-техногенные современные гидрогенные минеральные новообразования осадочного типа. Минералы равновесной вторичной фазы выводят из подземных вод элементы, лимитируя уровень их накопления в водах.
В ходе работы выполнены исследования минералообразующей
способности шахтных вод. В результате установлено, что оксидно-гидроксидные осадки зафиксированы нами на всех изливах. Морфологически они представляют собой высокодисперсные охристые образования (рис. 2), основная масса которых представлена ферригидритом, гетитом и лепидокрокитом.
минералами и равновесны со многими
Ж V ■ - -
Рис. 2. Морфология оксидно-гидроксидных осадков зафиксированных на месте нзлива шахтных вод
Вторичные карбонатные образования представляют собой полиминеральные смеси, в которых доминирует кальцит. На уровне первых процентов встречаются арагонит и сидерит. В ассоциации с ними встречаются тенардит и несквегонит (рис. 3),
Рис. 3. Морфология сульфатных новоминералообразованни изливающихся на земную поверхность шахтных вод
Наиболее широко распространены вторичные алюмосиликатные, глинистые минералы, представленные каолинитом, монтмориллонитом и гидрослюдами.
Таким образом, в ходе работы получены следующие результаты:
• Установлено, что подземные воды ликвидированных угольных шахт относятся к содовому или гидрокарбонатно-натриевому типу.
• Доказано, что эволюционные преобразования геохимических типов шахтных вод. характеризуются переходом от НС03-Са, (804-НС03-Са-]У^) к НС03-Ыа и к 804-А% Э04-Са, 804-Ма, С1-Ыа составам. Облик геохимии шахтных вод предопределяют гипсометрические условия и соответствующая высотная зональность характеристик стока, а также интенсивность водообмена в совокупности с особенностями тектонического и литолого-фациального строения.
• Определено, что по характеру воодообмена геологический разрез ликвидированных угледобывающих предприятий можно разделить на две неравные зоны: 1) интенсивного водообмена и 2) замедленного водообмена Первая из них занимает верхнюю часть разреза, сложенную рыхлыми (преимущественно четвертичными) отложениями, и зону интенсивной трещиноватости коренных пород, вторая — весь нижележащий разрез.
• Установлено, что подземные воды ликвидированных шахт неравновесны с первичными алюмосиликатными минералами и равновесны со многими вторичными алюмосиликатными, гидроксидными, силикатными, карбонатными и сульфатными минералами, а все изливы шахтных вод на земную поверхность сопровождаются образованием значительного количества осадков, которые представляют собой природно-техногенные современные гидрогенные минеральные новообразования осадочного типа.
Работа выполнена при поддержке ДВО РАН (проект № 09-Ш-А-08-410).
Шорохова С.А. (ДВГТУ), Волынец Е.Б.(БПИ ДВО РАН) О ТАКСОНОМИЧЕСКОМ РАЗНООБРАЗИИ ТРИАСОВОЙ ФЛОРЫ ПРИМОРЬЯ
Изучение триасовой флоры Приморья тесно связано с именем А.Н. Криштофовича, подразделившим мезозойскую флору на монгугайскую (триас) и никанскую (мел). Детальное ичучение таксономического состава триасовой флоры позволило нам проследить динамику ее разнообразия.
Ранний ipnac. Флора этого возрастного интервала известна из прибрежно-морских отложений оленекского яруса: Pleuromeia stenbergi Münst.. P. obrutschewii Elias и Cladohlebis gracilis Sze.
Средний триас. Участие флоры на этом интервале проблематично, так растительные остатки из нижней части ладинского яруса собранные И.В. Бурий и Н.К. Жарниковой, вероятнее всего, некорректно привязаны и происходят из огложений кипарисовской свиты (ранний карний).
Поздний триас. Ранний карний - представлен не морскими отложениями кипарисовской свиты, из которых установлен флористический комплекс (ФК), охарактеризованный 28 таксонами. Наибольшее разнообразие наблюдается среди цикадофитов (8 таксонов), в составе которых представители родов Otozamites, Pseudoctenis, Anomozamites, Nilssonia и Taeniopteris. Папоротники представлены родами Todites, Clathropteris и Cladophlebis, с большим (5 таксонов) разнообразием в последнем. В составе хвойных роды Podozamites и Cycadocarpidium. Среди членистостебельных принимают участие Equisetum и Neocalamites, гинкговых - Baierella, а птеридоспермовых -Ctenozamites.
Поздний карний. ФК установлен из не морских отложений садгородской свиты. Его таксономическое разнообразие несколько возрастает (41 таксон), появляются чекановскиевые, моховидные, новые роды и виды папоротников, гинкговых и хвойных. Среди папоротников впервые принимают участие представители родов Dictyophyllum и Hausmannia, гинкговых - Baiera, Glossophyilum. В составе хвойных возрастает разнообразие в семействе Podozamitaceae, появляются сосновые.
Ранний норий. Этот возрастной интервал охарактеризован ималиновским ФК из прибрежно-морских отложений одноименной толщи. В комплексе принимают участие 26 таксонов. Наиболее разнообразны цикадофиты и хвойные, составляющие по 32% каждый. Среди цикадофитов более многочисленны Pterophyllum ctenoides Oishi и Taeniopteris tianqiaolingens is Sun. Впервые принимают участие представители родов Ctenîs, Elatocladus и редкие Cheirolepidiaceae. Незначительно (по 12%) участие папоротников и чекановскиевых, единичны (по 4%) хвощевые, гинкговых и птеридоспермовые.
Средний норий. ФК установлен из не морских отложений амбинской свиты. Он характеризуется высоким таксономическим разнообразием (73 таксона). Доминируют цикадофиты, представленные родами Williamsoniella. Pterophyllum, Anomozamites, Ctenis, Nilssonia и Taeniopteris, среди которых наиболее разнообразны представители рода Pterophyllum (8 таксонов). Субдоминанты хвойные, в составе которых Pityophyllum, Drepanolepis, Cycadocarpidium, Swedenborgia, Podozamites, Stachyotaxus и Elatocladus. Им сопутствуют папоротники родов Todites, Clathropteris, Dictyophyllum, Camptopteris, Cladophlebis и Acrostichopteris. Возрастает разнообразие хвощевых (6 таксонов), а также и птеридоспермовых, за счет представителей родов Tudovakia и Imania. Редки гинговые, среди
