Углекислые минеральные воды северо-востока Азии: происхождение и эволюция

• Автор: Харитонова, Наталья Александровна
• Шифр специальности: 25.00.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 280 с. : 41 ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ПРОБЛЕМЫ. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
1.1. Состояние изученности проблемы
1.2. Краткая характеристика методики исследований
2. ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ СЕВЕРО-ВОСТОКА АЗИИ
2.1. Основные геолого-структурные элементы
2.1.1. Сихотэ-Алинская складчатая область
2.1.2. Буреинский массив
2.1.3. Корякско-Камчатская складчатая область
2.2. Гидрогеологическое районирование и основные провинции холодных углекислых вод северо-востока Азии
2.2.1. Гидрогеологическое районирование
2.2.1.1. Сихотэ-Алинская гидрогеологическая область
2.2.1.2. Байкало-Алданская гидрогеологическая область
2.2.1.3. Амуро-Охотская гидрогеологическая область
2.2.1.4. Камчатская гидрогеологическая область
2.2.2. Провинции холодных углекислых минеральных вод
2.2.2.1. Приморская провинция
2.2.2.2. Забайкальская провинция
2.2.2.3. Камчатская провинция
3. ГЕОЛОГО-ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ И ГИДРОГЕОХИМИЯ УГЛЕКИСЛЫХ МИНЕРАЛЬНЫХ ВОД
3.1. Приморская провинция
3.1.1. Месторождение Горноводное
3.1.2. Месторождение Фадеевское
3.1.3. Месторождение Нижние Лужки
3.1.4. Месторождение Шмаковка
3.1.5. Месторождение Ласточка
3.1.6. Месторождение Мухен
3.2. Забайкальская провинция
3.2.1. Месторождение Гонжинское
3.2.2. Месторождение Удалянчи
3.3. Камчатская провинция. Месторождение Малкинское
3.4. Геолого-гидрогеологические особенности формирования холодных углекислых минеральных вод
3.5. Изотопный состав воды
3.5.1. Стабильные изотопы кислорода и водорода
3.5.2. Тритий
3.6. Генезис водной фазы и формирование химического состава углекислых минеральных вод
4. РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ОСОБЕННОСТИ НАКОПЛЕНИЯ И ФРАКЦИОНИРОВАНИЯ
4Л. Редкоземельные элементы в поверхностных водах
4Л. 1. Поверхностные воды Сихотэ-Алинской складчатой области
4.1.2. Поверхностные воды Буреинского массива
4Л .3. Поверхностные воды Корякско-Камчатской складчатой области
4 Л .4. Формы миграции редкоземельных элементов
4.2. Редкоземельные элементы в подземных водах
4.2.1. Пресные подземные воды
4.2.2. Холодные углекислые минеральные воды
4.2.3. Термальные воды
4.2.4. Соленые воды
4.2.5. Формы миграции редкоземельных элементов
4.3. Редкоземельные элементы водовмещающих пород
4.4. Особенности накопления и фракционирования редкоземельных элементов в различных гидрогеологических обстановках
5. ОСОБЕННОСТИ ЕАЗОВОЕО СОСТАВА ПОДЗЕМНЫХ ВОД И ЕЕО СВЯЗЬ
С ТЕКТОНО-МАЕМАТИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТЬЮ
5.1. Химический состав газовой фазы
5.2. Признаки современной тектонической активности Дальнего Востока по данным изотопа гелия
5.3. Изотопный состав и генезис выделяющихся газов
6. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ГИДРОГЕОХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
6.1. Краткая характеристика прогнозных моделей
6.2. Результаты термодинамического моделирования взаимодействий в системе «вода-порода—газ»
6.2.1. Вторичные гидрогенные минеральные образования
6.2.2. Равновесие водовмещающие породы—водный раствор—СО газ
6.2.3. Миграционные формы химических элементов в холодных углекислых минеральных водах
6.2.4. Стадийность формирования подземных вод в системе вода-порода-
-С02 газ
6.3. Концептуальная модель формирования углекислых минеральных вод
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Введение
Актуальность. Подземные минеральные воды являются сложными многофазными системами, содержащими в растворенном виде различное количество химических, органических веществ и газов. Они обладают уникальным составом и целебными свойствами, что находит применение в лечении различных заболеваний. На территории северо-восточной Азии распространены минеральные воды различного типа, что позволяет оценивать этот регион как перспективный для организации санаторно-курортного лечения, не уступающий многим известным гидроминеральным районам Центральной Европы, Кавказа и Забайкалья. Холодные углекислые минеральные воды являются преобладающим геохимическим типом минеральных вод для северо-восточной Азии, однако, распространение, состав и полезные свойства этих вод изучены пока недостаточно для их полноценного практического освоения. До сих пор проблема генезиса и геохимической изменчивости этих вод остается наиболее сложной и дискуссионной. Не определены этапы взаимодействия в системе вода-порода—газ в зависимости от конкретных геолого-гидрогеологических обстановок месторождений углекислых вод. Дискуссионным остается вопрос об источнике углекислого газа, который является определяющим компонентом в данном типе вод. Кроме того, практически не исследована возможность использования редкоземельных элементов для выявления областей питания вод. Решение этих актуальных вопросов возможно только при комплексном исследовании геологических, гидрогеологических и гидрогеохимических условий формирования углекислых минеральных вод с применением новейших методов изотопной геохимии и геохимии редкоземельных элементов.
Цель работы: определение генезиса солевой, водной и газовой фаз основных типов углекислых минеральных вод региона, а также оценка степени и возможности применения редкоземельных элементов для типизации вод и в качестве маркеров области их питания.
Объектом научного исследования являются холодные углекислые минеральные воды северо-востока Азии, в первую очередь месторождения Приморской провинции, а также частично Камчатки, Забайкалья и северо-западного Китая; предметом исследования являются процессы и механизмы формирования этих вод.

родами, смятыми в сложные складки и разбитыми многочисленными разломами различного возраста и характера.
Вся эта территория содержи т подземные воды верхней трещиноватой зоны (обусловленной процессами выветривания) и воды, связанные с зонами разломов. Мощность верхней трещиноватой зоны достигает 70-100 м. Дебиты скважин достигают 1,0-5,0 л/с, в среднем не более 0,5 л/с. Максимального значения водообильность горных пород достигает в местах выхода активного участка разлома в приповерхностную (10-70 м) зону.
Формирование химического состава подземных вод в этих условиях имеет ряд особенностей:
- верхняя трещиноватая зона здесь менее закольматирована, хорошо проницаема на обнаженных участках;
- скорость водообмена больше, а время добегания до местного базиса эрозии (области разгрузки) меньше;
- количество выпадающих атмосферных осадков максимальное. При прочих равных условиях это приводит к формированию подземных вод меньшей минерализации.
Поскольку Центрально-Сихотэ-Алинский гидрогеологический массив удален от моря на расстояние более чем 100 км, то атмосферные осадки в этом районе имеют в основном гидрокарбонатный кальциевый состав. Соответственно и верхняя трещиноватая зона содержит подземные гидрокарбонатные кальциевые воды с минерализацией 50-200 мг/л, что подтверждается результатами анализа проб из множества скважин (Челноков и др., 1994). Глубина эрозионного вреза и зоны активного водообмена в пределах этого гидрогеологического массива составляет 300-500 м. Ниже подземные воды локализуются в зонах трещиноватости, связанных с разломами. По данным опробования скважин, пробуренных при разведке рудных месторождений, дебиты составляют десятые доли л/с, за исключением интервалов, вскрывающих известняки (Челноков и др., 1994). Минерализация вод с глубиной возрастает до 500-600 мг/л. Воды гидрокарбонатные, хлоридно-гидрокарбонатные кальциевые, реже натриевые.
В пределах массива находится несколько малых депрессий, заполненных слаболитифицированными кайнозойскими терригенными отложениями озерного и аллювиального генезиса с субгоризонтальным залеганием пород. Депрессии вытянуты вдоль основных разломов, их образование связано с эрозионной и тектонической деятельностью. Борта впадин заложены по разломам, крутые. Площадь впадин составляет первые десятки квадратных километров. Мощность кай-