Гидрохимия - Крайнов С.Р.
ISBN 5-247-01293-3
Скачать (прямая ссылка):
* ?
Это чрезвычайно широко распространенный и активно используемый в бальнеологии геохимический тип минеральных вод, формирование которого всегда вызывало глубокий интерес у исследователей. Поэтому ниже подробно рассмотрены именно вопросы формирования углекислых вод в разных геохимических условиях.
295
Таблица 11.4. Соотношения форм серы в минеральных водах, мг/л*
Метановые к сероводородные воды *
Компоненты Пос. Шихово Курорт Старая Мацсста г. Сочи Пос. Талги HSO4-
SO4*-
HS-
S2-
S2O3*-
SW-
pH
Химический Не обн. 671,2 267,3 Не обн. 1,8 108,1 . Не обн. 1061,7 71,9 570,2 131,0
98,6 51,1 341 8,7 CI-HCO3-Na 0,7 0,2 242 6,7 Cl-Na-Ca 16,5 0,8
6,3 Cl-Na-Ca 14,0
346 6,7* Cl-Na-Ca тип воды Минерализа- 16375 • 11365 40 962 6331 • ция ? > * Данные заимствованы из работы В. В. Иванова и Г. А. Невраева (1964 г.), а также монографин Сульфидные воды СССР (1977 г.). -
Содержание растворенного СОг в углекислых водах изменяется в широких пределах, оно обычно составляет 1—3 г/л, но в глубоких горизонтах крупных месторождений углекислых вод может достигать 40 г/л. Соотношение между растворенной и свободной COo, выделяющейся при выходе углекислых вод на поверхность, колеблется в пределах 1—4. Газовый фактор (соотношение между объемами газа и воды в 1 л) в углекислых водах обычно составляет 4—5, но может достигать 20.
Растворимость СОг в водах увеличивается с ростом давления. Так, если в обычных условиях поверхности при 200C растворимость СОг приблизительно составляет 1,7 r/л, то при давлении 5 МПа оно возрастает до 60 г/л. Эта цифра принципиально соответствует тем максимальным содержаниям СОг, которые известны в настоящее время в подземных водах. Растворимость углекислоты в подземных водах уменьшается с ростом их температуры. При этом воды разного химического состава способны растворять различные количества углекислоты. В этом отношении существует следующий ряд: H20>N.aCl> >СаС12.
Ниже приводится отношение растворимости газов в 1 M растворе NaCl к растворимости в воде при 700C (по А. Эллису):
CH4 Н. N2 со,
0,79 0,8"б 0,78 0,82
Кроме углекислого газа эти воды обычно содержат комплекс других газов, который зависит от геолого-исторических особенностей структур и литолого-геохимических особенностей слагающих их пород.,Так, для структур, сложенных осадочными
Таблица 11.5. Состав растворенных газов углекислых вод района KMB1 % (по Г. В. Бунаковой, В. П. Щербак, М. С. Каган и др., 1972)
Местонахождение (ИСТОЧНИК ИЛИ скважина) COe H2 O2 CH4
? Na+P едкие газы Т. вС Общее содержание газов, мл/л Г. Кисловодск 95,83 Нет 0,59 Не 3,58 14,0 1342 (скв. 5/0) обн.
Г. Ессентуки (ист. 4) 97,30 Нет 0,50 2,20 13,0 476 Г. Пятигорск (скв. 19) 94,20 * > Не 5,80 60,0 249 • обн. Г. Железноводск 97,56 » 0,69 To же 1,75 54,0 168 (ист. Славяновский)
породами, характерно сонахождение CO2 с H2S, CH*, а также с более сложными углеводородами (C2H4, C3H8); для структур, входящих в зоны современного рифтогенеза, особенно мантийного типа, сопровождающегося явлениями современного и позд-нечетвертичного магматизма, характерен парагенезис CO2, H2S, Не, H2, при этом содержание H2, по данным В. И. Кононова и Б. Г. Поляка, может достигать десятков процентов; для районов современного магматизма корового типа — парагенезис CO2, H2S, SO2, SO3, N2, Не, NH3, HCl, HF, CH4 (и более сложные углеводороды). В зависимости от пара генетических ассоциаций газов среди углекислых вод выделяют собственно углекислые, азотно-углекислые, сероводородно-углекислые, водородно-угле-кислые, метано-углекислые, и т. д.
Углекислые воды содержат, помимо спонтанных, комплекс растворенных газов. Последний определяется растворимостью газов при данной температуре и обычно является менее разнообразным, в то время как общее газосодёржание и количество растворенной CO2 снижаются с ростом температуры (табл. 11.5).
Углекислота подземных вод полигенетична. Ее происхождение и накопление в этих водах могут быть связаны с различными процессами: метаморфическим разложением карбонатсодер-жащих пород, разложением этих пород кислыми водами, дегазацией глубинных зон земной коры, поступлением углекислоты из очагов магматизма, бактериальным разложением органических веществ, окислением и метаморфизацией этих веществ, декарбоксилизацией липидов. В настоящее время общепризнано, что основными процессами, приводящими к накоплению углекислоты в подземных водах, являются процессы отделения углекислоты очагами магматизма, дегазации мантии и особенно термометаморфические процессы преобразования карбонатсо-держащих пород. Количество CO2, выделяющейся при термометаморфизме мергелей, достигает 8,8% от массы исходной по-
297
Рис. ILL Схематический геологический профиль через район Кавказских минеральных вод (по И. Я. Пантелееву):
/ — эффузнвы «и крнптоннтрузнвы (N+Q) с трещинными, преимущественно пресными водами коры выветривания; 2— мергели с прослоями песчаников и глин (P+N) с пластово-трещинными водами, различными по обильности я минерализации (от пресных до высокоминералнзованных хлорндно-натриевых); 3 —известняки и мергели (К?) с обильными трещинными, отчасти карстовыми водами, в закрытой части структуры—с пресными и углекислыми минеральными водами различных типов; 4 — песчано-глинистая толща (Kialb), в кровле слой плотных глин (аргиллитов) с пластово-трещинными пресными водами, в закрытой части структуры — с термальными, повышенной минерализации; 5 — доломитизированные известняки (Kivlg) с обильными трещинно-пластовыми и карстовыми водами, в закрытой части структуры широко распространены обильные углекислые минеральные воды сложного состава; 6 — известняки, песчаники, пестроцветы (J3) с трещинно-пластовыми, реже карстовыми пресными водами, в закрытой части структуры —с углекислыми минеральными водами, пестрыми по составу и обильности; 7 — песчаники м глины (Ji+Лг) с пластово-трещинными пресными водами, в депрессиях содержат воды повышенной минерализации, очень редко углекислые; 8 — кристаллические сланцы и границы (PZ') с трещинными пресными и углекислыми минеральными водами; 9 — техтоническне нарушения; 10 — предполагаемые участки интенсивного поступления* углекислого газа из кристаллического фундамента ? .
