CC BY
7
2018
ВЕСТНИК ПЕРМСКОГО УНИВЕРСИТЕТА
Геология
Том 17, №3
УДК 556.3:553.7
Водные техногенные объекты, используемые в бальнеологических целях (на примере Волго-Уральской антеклизы и Прикаспийской впадины)
Н.Г. Мязина
Оренбургский государственный университет, 460018, Оренбург, пр. Победы, 13. E-mail: [email protected]
(Статья поступила в редакцию 5 марта 2017 г.)
Техногенные выходы скважин-родников приурочены в основном к площади распространения пермской сульфатно-галогенной толщи Волго-Уральской антеклизы и Прикаспийской впадины. По химическому составу вода Голубого источника сульфатно-хлоридная кальциево-натриевая с минерализацией 3,8 г. Она относится к XXI группе сульфатно-хлоридных кальциево-натриевых минеральных питьевых лечебно-столовых вод. Может использоваться в бальнеологии, но с обязательным подогревом, содержит биологически активное вещество - метакремниевую кислоту (43 мг/дм3). В озере формируются слабосульфидные грязи. В Волгоградской области известны несколько техногенных источников-скважин сероводородных и бромных вод. Скважины изливают воды хлоридного натриевого состава Cl-Na (Шб) типа с минерализацией от 3,8 г/дм3, которые являются близким аналогом миргородской воды; сульфидные сульфатно-хлоридные кальциево-натриевые SCl - Са№ (11б) с минерализацией 6,3 г/дм3. Подземные воды выведены из надсоле-вых верхнеказанских и триасовых отложений. Они используются населением в бальнеологии. Техногенные источники-скважины изливают воду более 60 лет. Экологические последствия самоизлива не изучались, заметных воздействий на окружающую среду не наблюдалось, неизвестно его влияние на сам водоносный горизонт. Гидроминеральные ресурсы техногенных скважин и озер-источников являются продуктом многоцелевого назначения и могут комплексно использоваться в народном хозяйстве и оздоровлении населения.
Ключевые слова: скважина, техногенный родник, озеро, минеральная вода, слабосульфидные грязи. DOI: 10.17072/psu.geol.17.3.252
Введение
В 60-80-х гг. XX столетия при нефтеразведочных работах было пробурено большое количество скважин, часть которых не была ликвидирована. Некоторые из них изливают воду до настоящего времени, которая используется населением в целях оздоровления. При разработке горных объектов открытым и подземным
способом в двадцатом столетии образовано множество техногенных озер, например, рапные озера на Соль-Илецком куполе (Мязина, 2008; 2013а; 2014). Благоприятные условия для формирования сульфидов в подземных водах обеспечило наличие пермских гипсово-ангидритовых толщ в сочетании с нефтегазоносностью. Такие условия сформировались на территории Прикаспийской мегавпадины и в прибор-
© Мязина Н.Г., 2018
товой зоне сочленения с Волго-Уральской антеклизой, вдоль юго-восточного склона Воронежской антеклизы в пределах Приволжской моноклинали, Доно-Медведиц-ких дислокаций, в зоне распространения пластового и купольного залегания солей. Здесь сосредоточено основное количество скважин с сероводородной водой (Мязи-на, 2006; 20136; 2015).
О целебных свойствах сероводородного родника (озера) Голубой источник, который расположен в десяти километрах от села Пономаревка Оренбургской области (рис.1), упоминается с середины 80-х гг. Природа родника техногенная.
Рис. 1. Обзорная карта техногенного родника Голубой источник
Родник выработал конусообразную впадину глубиной 7 м, площадь зеркала озера 100 м2 (рис. 2, 3). Выход скважины находится на дне озера. Дебит составлял 0,45 л/с.
Материалы и методы
Для изучения минерализованных подземных вод были использованы следующие методы.
1. Анализ фондовых и литературных источников, химические анализы.
2. Для определения химического состава подземных вод был проведен полный химический анализ проб воды ФБУН «Екатеринбургский медицинский - научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий» Роспо-требнадзора.
3. Систематизация и типизация подземных вод по химическому составу про-
ведены на базе классификации Иванова-Невраева. Поиск аналогов минеральных вод сводился к последовательному определению подгруппы (по газовому составу), класса (по анионному составу), подкласса (по катионному составу) и гидрогеохимического типа (по совокупности гидрогеохимических показателей). При определении последнего учитывались минерализация воды, ее температура, рН и концентрация специфических компонентов. Для выявления гидрогеохимических типов минеральных вод были использованы ГОСТ Р 54316-2011 Воды минеральные природные питьевые (2011).
4. Для характеристики химического состава подземных вод в работе используется формула Курлова.
Экспериментальная часть
Техногенный родник Голубой источник образовался в результате бурения нефтеразведочной скважины. С глубины 100 м из казанского карбонатно-терри-генного водоносного комплекса (P2kz) была выведена вода с минерализацией 3,5-4 г/дм3. Скважина не была затампони-рована, вода из неё поднималась самоиз-ливом и образовала озеро Голубой источник. Вода в нём имеет запах сероводорода. На дне формируются залежи сероводородной грязи.
Химический состав воды представлен в табл. 1 и формулой Курлова
а ~ 49SOЛ4HCO37
M 3.8-4-3— рН 7,2Т 8,5
(К + Ш)45Са 42М^13
По химическому составу вода Голубого источника сульфатно-хлоридная кальцие-во-натриевая с минерализацией 3,8 г. Вода содержит биологически активные вещества (сероводород 0,63 мг/дм3), не соответствует ГОСТ Р 54316-2011, относится к XXI группе сульфатно-хлоридных кальциево-натриевых минеральных питьевых лечебно-столовых вод. Близким аналогом является Ергенинская минеральная лечебно-столовая вода. Местонахождение источника - бортовая зона Приволжской
моноклинали с Прикаспийской впадиной. Температура воды в источнике 4-5 °С. Вода по газовому составу азотная.
Рис. 2. Воронка в скважине, сформировавшая родник Голубой источник
Рис. 3. Озеро, сформированное родником Голубой источник
Наличие кремнезема (43±8,68 мг/дм3) соответствует концентрациям, близким установленным бальнеологически значимым нормам. Вода содержит органическое вещество (Сорг) - 1 мг/дм3, не соответствует терапевтически активной концентрации в водоеме. Вода источника очень жесткая, общая жесткость -33 мг-экв./л.
В Иловлинском районе Волгоградской области известно несколько техногенных источников-скважин сероводородных и бромных вод. Сульфатно-хлоридные натриевые и кальциево-натриевые воды вскрыты на Нижне-Иловлинской площади Приволжской моноклинали. Они имеют ограниченное распространение и получены из казанских отложений с глубины 500-789 м. Скважина у хут. Желтухина
самоизливает воду более 50 лет. С глубины 530-550 м из казанских известняков (P2kz) выведена сульфидная вода. Эта вода часто содержит сероводород и относится к сульфидным с содержанием H2S от 10 мг/дм3. Химический состав воды из скважины у хут. Желтухина представлен формулой Курлова
Ш80,022М6,3 С16ЪБ°4 32НС°3 5 рН7,2 Т20 (Ыа + К)64Са 2\Mg\5
По условиям формирования сульфатно-хлоридные воды являются типичными водами выщелачивания загипсованных и со-леносных отложений, но приурочены к менее промытым горизонтам. Сульфаты составляют 1,6-4,3 г/дм3 (20-46 % экв), а гидрокарбонаты накапливаются до 1 г/дм3. В катионном составе преобладает натрий, составляющий 64-75 % экв. Сульфатно-хлоридные воды характеризуются невысоким содержанием сульфидов (до 30 мг/дм3), что, вероятно, обусловлено обедненностью пород органическим веществом. Основными компонентами состава растворенного газа являются N2, СО2, H2S. Газонасыщенность вод невысокая (до 150 см3/л) при рН 7,4-7,9 и температуре до 20-22°С. По генезису воды ин-фильтрационные, залегают на глубине до 500-1000 м. Отношение г№/гС1=0,93-1,35.
Скважина № 6 - Качалинская - расположена на 52-м км шоссе Волгоград -Москва, в 10 км на северо-восток от санатория «Качалинский». Скважина вывела самоизливом воду с интервала 687-720 м из ветлужских отложений нижнего триаса (ТМ). Впервые она была обследована гидрогеологами института ВолгоградНИПИ-нефть в апреле 1962 г. и внесена в каталог минеральных вод, вскрытых скважинами объединения Нижневолжскнефть. Дебит скважины 36 м3/ч (10 л/с), вода хлоридная, натриевая, с минерализацией 3,5 г/дм3 и содержанием сероводорода 3,4 мг/дм3, брома 8,5 мг/дм3. Температура воды на устье составляет +24оС. Вода стекает в овражно-балочную систему. Химический состав воды:
N2 H2S0,01М3,8_С1 84 НС0з16_рН 8,2.
(Na + K)84Mg13Ca3
Согласно ГОСТ Р 54316-2011, вода скважины относится к группе хлоридных натриевых минеральных вод миргородского типа. Терапевтически активные микроэлементы (сероводород, бром) содержатся в количествах, которые меньше
Таблица 1. Сводная таблица химического сост
норм или близки к ним, согласно ГОСТ Р 54316-2011 (для сероводорода минимальная норма 10 мг/дм3, для брома -25 мг/дм3).
В России минеральные воды такого состава нашли широкое применение (табл. 2).
за воды техногенных источников
Источник, местоположение Минерализация, г/дм3 С" SO42- НСОз Са2+ Mg2+ рН/ Т°С Биологически активные компоненты
мг/л мг-экв./л мг-экв. % сероводород, мг/дм3 H2S метакремни-евая кислота, мг/дм3 H2SiOз
Родник Голубой источник, Оренбургская обл., Пономаревский р-н, 8 км от села Пономаревка 3,85 1,05 1,28 0,27 0,63 0,51 0,09 6,96 4-5° 0,68±0,14 43,09±8,68
29,6 26,6 7 4,56 27,53 25,70 7,60
49 44 7 45 42 13
Скв. б/н в 5 км на С от х. Желтухин; Иловлинский р-н, Волгоградская обл. 6,3 2257 1607 329 1488 427 192 70 20 22 нет
62 33 5 63 21 16
63 32 5 64 21 15
Таблица 2. Сопоставление составов сульфатно-хлоридных вод (I) и используемых отечественных и зарубежных (II)
_I_
Голубой источник, Пономаревский р-н, Оренбургская обл. P2kz (100 м):
М рН 7,2Т4 - 5
(К + N0 )45Са 42Mg 13
_II_
Ергенинский источник (завод розлива) №ег (45-52 м):
5.4 д ^бЖ^7 рН 7.2
Na58Ca23Mg19
Техногенный источник-скважина у хут. Желтухина, из казанских известняков, Ргкг (530-550 м):
^ 0,022 М6,3 С/630 32ЯС° 5 рН7,2 Т20 (Ш + К)64Са 2LMg15
Ергенинский источник (завод розлива) №ег (45-52 м):
5.4 а47^°446НС°37 рН7.2
Ш58Са 23М?19
Техногенный источник-скважина № 6 (Качалинская), Тlvt (687-720 м):
N2 ^ 0,01 М 3,8
С1 ~ 84НС0316 (N0 + K)84Mg13Ca3
рН 8,2
Миргород (Полтавская область, Украина, курорт, завод розлива) (714м):
30 С18 0НС0312504 8
(N0 + К )95Ca3Mg 2
Выводы
Родник Голубой источник относится к минеральной питьевой лечебно-столовой воде, отнесенной к XXI группе сульфатно-хлоридных кальциево-натриевых вод. Вода техногенного родника-озера Голу-
бой источник содержит биологически активные компоненты, за счет этого бальнеологический эффект усиливается. Донные минеральные отложения озера (илы) используются населением как лечебные грязи. На юге Волго-Уральской и Прикаспийской впадин минеральные сероводо-
родные и йодо-бромные воды используются населением для оздоровительных купаний. Гидроминеральные ресурсы скважин, озер-источников являются продуктом многоцелевого назначения и могут комплексно использоваться в народном хозяйстве и оздоровлении населения.
Техногенные источники-скважины изливают воду более 60 лет. Экологические последствия самоизлива не изучались, неизвестно его воздействие на окружающую среду и на сам водоносный горизонт.
Библиографический список
ГОСТ Р 54316-2011 Воды минеральные природные питьевые. М.: Стандартинформ, 2011.
Мязина Н.Г. Закономерности формирования и распространения минеральных вод в гидрогеологических структурах Волгоградской области: монография. Волгоград: Изд-во ВолГУ, 2008. 212 с. Мязина Н.Г. Ресурсы озер Прикаспийской впадины, ее обрамления и их практическое значение // Вестник Оренбург. гос. ун-та. 2013а. № 9 (158). С. 115-118. Мязина Н.Г. Геотектонические и гидрогеологические особенности Приволжско-Хопер-ской подпровинции подземных вод территории Волгоградской области // Ресурсо-производящие, малоотходные и природоохранные технологии освоения недр: ма-
тер. XIII Междунар.конф. (Москва (Россия) - Тбилиси (Грузия)) / под ред. А.Е. Воробьева Т.В. Чекушиной. М., 2014. С. 346-351.
Мязина Н.Г. К истории изученности сероводородных вод Волго-Уральской нефтегазоносной провинции // Ресурсопроизво-дящие, малоотходные и природо-охранные технологии освоения недр: матер. XII Междунар. конф. (Москва (Россия) - Занд-жан (Иран)) / под ред. А.Е.Воробьева Т.В.Чекушиной. М., 20136. С.758-761.
Мязина Н.Г. Генезис и геохимия карстовых вод района озера Баскунчак // ЮжноРоссийский вестник геологии, географии и глобальной энергии: матер. Междунар. науч. конф. Астрахань: Изд-во Астрахан. гос. ун-та, 2006. С. 170-172.
Мязина Н.Г. Гидрогеологические и геотектонические особенности надсолевых верхне-палеозойско-мезозойско-кайнозойских па-леобассейнов Прикаспийского соляно-купольного региона // Вестник Пермского университета. Геология. 2015. № 1(26). С. 38-42.
Мязина Н.Г. К вопросу гидрогеологического районирования надсолевого этажа Прикаспийской впадины // Фундаменталь-ные и прикладные вопросы гидрогеологии нефтегазоносных бассейнов: матер. III Всерос. науч. конф. с междунар. участием (к 90-летию А.А. Карцева). М.: ГЕОС, 2015. Вып. 1(1) С. 77-79.
Water Man-Made Objects Used for Balneological Purposes (an Example of Volga-Ural Anticline and the Caspian Depression)
N.G. Myazina
Orenburg State University, 13 Pobedy Ave., 460018. Orenburg, Russia E-mail: [email protected]
Technogenic well-springs discharge occurs mainly at the area of distribution of the Permian sulfate-halogen stratum of the Volga-Ural Anteclise and the Caspian Depression. According to the chemical composition, the water of the "Blue Spring" are sulfate-chloride calcium-sodium with mineralization of 3.8 g/dm3. Water belongs to the XXI group of sulfate-chloride calcium-sodium mineral drinking medicinal-table waters. The spring water can be used in balneology, but with mandatory heating. It contains biologically active substances such as the metasilicic acid of 43 mg/dm3. In the lake, weakly sulphide muds are formed. In the Volgograd region, there are several technogenic spring-wells of hydrogen sulfide and bromine waters. Wells discharge water of the chloride sodium composition of Cl-Na (Illb) type with mineralization of 3.8 g/dm3, which are a close analog of Mirgorod water, as well as sulfide-sulphate-chloride calci-
um-sodium SCl-CaNa (IIb) water with mineralization of 6.3 g/dm3. The salt overlying and Triassic sediments are the source of this water. The local population uses this water for balneology purposes. Technogenic spring-wells discharge water for more than 50 years. The ecological consequences of self-influx have not been studied, no significant effects on the environment have been observed, and their effects on the aquifer are unknown. The hydromineral resources of man-made springs and related lakes can be consumed for industrial purposes as well as for population use. Key words: well; man-made spring; lake; mineral water; sulphide mud.
References
GOST R 54316 2011 Vodi mineralnie prirodnie pitevie [State standard R 54316_2011 Mineral natural drinking waters]. Standartinform, Moskva, 2011. (in Russian) Myazina N.G. 2008. Zakonomernosti formiro-vaniya i rasprostraneniya mineralnykh vod v gidrogeologicheskikh strukturakh Volgograd-skoy oblasti [Regularities of formation and extension of the mineral water in the hydro-geological structures of the Volgograd region]. Izd-vo VolGU, Volgograd, p. 212. (in Russian)
Myazina N.G. 2013. Resursy ozyor Pri-kaspiyskoy vpadiny, eyo obramleniya i ikh prakticheskoe znachenie [Lakes reserves of the PreCaspian Basin, its surroundings, and their practical value]. Vestnik OGU. 9(158): 115-118. (in Russian) Myazina N.G. 2014. Geotektonicheskie i gidro-geologicheskie osobennosti podzemnykh vod territorii Volgogradskoy oblasti [Geotectonic and hydrogeological features of groundwater of the Volgograd region]. In Resursopro-izvodyashchie, malootkhodnye i priro-dookhrannye tekhnologii osvoeniya nedr. A.E. Vorobyova, T.V. Chekushina Eds. Mat. Mezhdun. konf. Moskva-Tbilisi. PFUR, Moskva, pp. 346-351. (in Russian) Myazina N.G. 2013. K istorii izuchennosti sero-vodorodnykh vod Volgo_Uralskoy neftegazo-nosnoy provintsii [History of study of the hydrogen sulfide water of the Volga Ural pe-
troliferous province]. In Resurso-proizvo-dyashchie maloothodnye i prirodo-okhrannye tekhnologii osvoeniya nedr. A.E.Vorobeva T.V.Chekushina Eds. Materialy XII Mezhd. konf. (Moskva (Rossiya), - Zandjan (Iran), RUDN, Moskva, pp.758-761
Myazina N.G. 2006. Genezis i geokhimiya karstovykh vod rayona ozera Baskunchak [Genesis and geochemistry of the karst waters of the Baskunchak Lake area]. In Yujno_Rossiyskiy vestnik geologii, geografii i globalnoy energii: materiali mejd. nauch. konf. AGU, Astrakhan, pp.170-172. (in Russian)
Myazina N.G. 2015. Gidrogeologicheskie i ge-otektonicheskie osobennosti nadsolevykh verkhnepaleozoysko-mezozoysko-kainozoy-skikh paleobasseynov Prikaspiyskogo solyan-okupolnogo regiona [Hydrogeological and geotectonic features of the post-salt Upper Paleozoic-Mesozoic-Cenozoic paleobasins of the Pre-Caspian salt dome region]. Vestnik Permskogo universiteta. Geologiya. 1(26): 3842. (in Russian)
Myazina N.G. 2015. K voprosu gidrogeolog-icheskogo rayonirovaniya nadsolevogo etazha Prikaspiyskoy vpadini. In Fundamentalnye i prikladnye voprosy gidrogeologii neftegazo-nosnykh basseynov. Materiali III Vseross. nauch. konf. GEOS, Moskva, pp. 77-79. (in Russian)
