Гидрохимия - Крайнов С.Р.
ISBN 5-247-01293-3
Скачать (прямая ссылка):
Метановые и азотно-метановые термальные воды широко развиты в молодых краевых и внутренних прогибах, неотектонических впадинах и в чехле палеозойских платформ. Их распространение подчиняется общей гидрогеохимической и газовой зональности: в периферических и верхних частях артезианских бассейнов термальные воды, как правило, пресные или солоноватые (до 10 г/л), азотные (иногда с примесью CO2 и H2S), SO4-HCOa-Na и HCO3-Na состава. В глубоких частях артезианских бассейнов встречаются N2-CH4 и CH4 воды Cl-Na и Cl-Na-Ca типа с повышенным содержанием 1, Br и других ценных микрокомпонентов. Температура этих вод на глубине их залегания изменяется от менее 50 до более 200 0C, рН=5—9, Eh = от —250 до 0 мВ.
В вулканических областях метановые и азотно-метановые гидротермы распространены обычно вне зон непосредственного химического и теплового воздействия магматических очагов. Например, на Камчатке они встречены в палеоген-неогеновых осадочных отложениях Центрально- и Западно-Камчатских прогибов и в отдельных районах Восточно-Камчатского артезианского бассейна. Температура воды в естественных выходах достигает 80°С, минерализация—15 г/кг (в Японии в миоцен-плиоценовых отложениях — до 30 г/кг), состав обычно Cl-Na реже Cl-HCO3-Na. Для этих вод характерно наличие брома, йода, нафтеновых кислот; С1/Вг коэффициент имеет типично «морское» значение.
11.3.2. Условия формирования терм
Основные запасы термальных вод в современных гидротермальных системах формируются в результате инфильтрации вглубь атмосферных осадков или сохранения в недрах вод морского генезиса. По данным изотопного состава кислорода, водорода
306
и серы, большая часть гидротерм районов молодого и современного вулканизма имеет инфильтрационное происхождение, на долю магматического флюида (ювенильных вод) приходится лишь несколько процентов.
Источником тепла для всех перечисленных выше геохимических типов термальных вод является региональное тепловое поле. Лишь для высокотемпературных углекисло-водородных, углекислых, сероводородно-углекислых, азотно-углекислых и метановых парогидротерм, по-видимому, дополнительным источником тепла является высокоэнтальпийный флюид, поступающий из мантии, или кондуктивный прогрев от неглубоко залегающих магматических очагов.
Источниками растворенного вещества (макро- и микрокомпонентов, газов) являются в основном вмещающие породы. Часть из них поступает в гидротермальную систему вместе с инфнльтрационными и морскими водами. Для некоторых термопроявлений нельзя отрицать поступление и мантийного вещества, о чем свидетельствует, по мнению В. И. Кононова и Б. Г. Поляка, специфика изотопного состава гелия, аргона и серы.
Процессы формирования состава термальных вод имеют некоторые особенности, связанные с температурным фактором. Одна из них заключается в фазовых переходах подземных вод, происходящих обычно в приповерхностных зонах разгрузки гидротерм. В настоящее время известно, что вода в форме пара в глубоких частях гидросферы не существует. Вскипание высокотемпературных вод, сопровождающееся парообразованием и дегазацией, происходит лишь в приповерхностных условиях при снижении давления и сохранении высокой температуры.
При этом компоненты вещественного состава гидротерм перераспределяются между паровой и жидкой фазами; в последней возрастает концентрация солей. Конденсат пара имеет низкую минерализацию и HCO3-Na или SO4-Na состав. Фазовые переходы сопровождаются процессами, выводящими растворенные вещества из раствора (дегазация терм, кристаллизация солей, образование сульфидов металлов). Вторая особенность заключается в активном тепловом воздействии на вмещающие породы (термометаморфизм), при котором происходит глубокая переработка пород и переход в раствор газов, макро- и микрокомпонентов. Например, аномально высокие концентрации рудных элементов, обнаруженные в термальных рассолах Солтон-Си и в некоторых термах океанического дна (Красноморский, Галапагосский рифты и др.) связаны прежде всего с растворением и выщелачиванием пород высокоминерализованными растворами Cl-Na-Ca состава в условиях высоких температур.
Таким образом, указанные процессы формируют^ ряде случаев термальные воды уникального состава. Некоторые их геохимические типы обладают повышенной агрессивностью и спо
20*
307
собностью к солеотложению, другие содержат в больших концентрациях рудные и редкие элементы, некоторые из которых являются биологически активными компонентами минеральных термальных вод. Сложный компонентный и газовый состав термальных вод осложняет их непосредственное (прямое) использование на ГеоТЭС, в системах тепло- и водоснабжения, в промышленности и сельском хозяйстве. В этих случаях применяются теплообменники, в которых термальные воды отдают свое тепло обычным пресным водам.
11.3.3. Провинции минеральных и термальных вод
Понятие о провинциях минеральных вод было введено Н. И. Тол-стихиным в 1938 г., выделившим три провинции минеральных вод; 1) щелочно-земельных гидрокарбонатных вод, газирующих углекислым газом, приуроченных к альпийской складчатой зоне; 2) натриевых термальных вод, газирующих азотом или метаном и 3) вод высокой минерализации, слабогазирующих азотом или метаном. Вторая провинция характеризует воды, поднимающиеся из недр по глубоким водоносным трещинам, а третья — воды осадочного комплекса платформ. В последующие годы, по мере накопления и обобщения знаний о минерала иых и термальных водах, вопросы гидрогеологического районирования получили свое дальнейшее развитие, особенно при составлении обзорных, карт минеральных и термальных вод СССР (работы А. М. Овчинникова, В. В. Иванова, Л. А. Яроц-кого, Б. Ф. Маврицкрго и др.).'
