Геохимия подземных вод бассейна Р. Катунь в ее среднем течении Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

удк 550.42:577.4(571.1)

ГЕОХИМИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД БАССЕЙНА Р. КАТУНЬ В ЕЕ СРЕДНЕМ ТЕЧЕНИИ

Ю.Ю. Лоханова, Н.М. Рассказов

Томский политехнический университет E-mail: [email protected]

Приведена характеристика распределения по химическому составу подземных вод бассейна р. Катунь (Горный Алтай), дана оценка степени их насыщенности ионами Са, Fe и Mg по отношению к минералам этих элементов. Выделены геохимические типы вод. Описаны основные формы миграции химических элементов: Na+, Mg2+, Ca2+, Mn2+, Fe2+, Pb2+, CU+, Zn2+.

Введение

Исследование геохимических особенностей подземных вод необходимо для оценки форм миграции химических элементов и определения степени их насыщенности по отношению к карбонатам: кальциту, доломиту и сидериту; в связи с этим проведено их комплексное гидрогеохимическое опробование применительно к основным водоносным подразделениям, образующим единую гидрогеологическую систему бассейна р. Катунь (Горный Алтай). Опробованы родники, наблюдательные скважины режимной сети в соответствии со всеми необходимыми требованиями, включая пробоподготовку, консервирование и хранение проб, а также полевые химические анализы. Всего проанализировано 355 проб воды, отобранных за период с 1983 по 2005 гг. (рис. 1).

Ш-'И-

2

Рис. 1. Карта фактического материала: 1) наблюдательные (режимные) гидрогеологические скважины; 2) родники и их номера

Целью данной работы является обобщение результатов проведенных исследований в регионе,

оценка степени насыщенности подземных вод по отношению к основным карбонатам, выделение главных форм миграции элементов, закономерностей распространения геохимических типов вод.

Достижение поставленной цели основывается на данных о содержании элементов в водах в разные годы, расчетах активностей компонентов; выделении геохимических типов вод; систематизации полученной информации и ее анализе.

Материалом для исследований явились данные, полученные в результате опробования водных объектов в регионе, которые производились сотрудниками Объединенного института геологии, геофизики и минералогии СО РАН (1983-1996 гг.), а затем Томским филиалом Института геологии, нефти и газа СО РАН и сотрудниками Томского политехнического университета с участием авторов (1997-2005 гг.) [1, 2].

Основные направления долины р. Катунь - северо-западное, северное и широтное [3, 4]. Интервал опробования в скважинах в основном составляет до 100 м от дневной поверхности (максимальная глубина скважин 160 м).

Величина подземного стока, выраженная в единицах модуля подземного стока, составляет 3,2...4,0 л/с.км2. Приточность находятся в пределах 0,1...0,4 км3/год [5].

Подземные воды рассматриваемой территории повсеместно пресные с минерализацией 70...700 мг/л, как правило, нейтральные или слабощелочные рН 7,0...8,8, по составу гидрокарбонатные кальциевые.

В результате проведенных химико-аналитических работ, выполненных в проблемной гидрогеохимической лаборатории ТПУ, были получены данные по значению величины общей минерализации подземных вод за период с 1989 по 2005 гг., в 12 скважинах, при анализе которых выявлена ее взаимосвязь с отметками рельефа: она увеличивается по мере снижения интенсивности водообмена, уменьшающейся от горных районов к равнине.

Химический состав подземных вод бассейна

среднего течения р. Катунь

Макрокомпоненты. В результате выполненного анализа выделены средние статистические характеристики содержаний компонентов общего химиче-

Таблица 1. Средние концентрации макрокомпонентов подземных вод бассейна среднего течения р. Катунь (исходные данные ТПУ и ТФ ИГНГСО РАН, представлены: В.С. Кусковским и Н.М. Рассказовым, 1989-2001 гг.; О.Г. Савичевым, 1999 г.; Е.А. Жуковской, 2002 г.; Е.В. Домрочевой, 2003-2005 гг.), мг/л

№№ Место отбора Период наблюдений с 1989 по Ca2+ Mg2+ Na++K+ HCO3- SO42- Cl- Кол-во набл.

Воды трещинные в коренных породах

1 1-Р "Толгоек" 2005 49,47 13,08 9,11 243,72 7,80 5,02 19

2 3-Р "Дорожный" 2005 46,39 19,68 7,17 250,97 18,82 0,51 20

3 4-Р "Скальный" 2005 52,02 20,69 8,38 277,49 14,61 1,32 18

4 5-Р "Поплавочный" 1991 36,50 18,74 5,96 227,88 13,16 0,46 9

5 6-Р "Каинзаринский" 2005 45,39 9,93 8,28 193,73 21,01 1,50 21

6 Скв. 1 2005 50,07 23,66 37,59 209,68 89,97 26,20 20

7 Скв. 2 1996 45,42 22,40 11,26 250,34 24,83 3,24 15

8 Скв. 3 1991 43,95 31,25 17,95 264,63 96,20 2,99 8

9 Скв. 5 1991 17,83 9,95 11,90 172,00 17,25 4,07 7

10 Скв. 6 1993 33,25 10,93 24,23 123,51 48,42 3,28 15

11 Скв. 7 1993 23,11 13,81 41,23 189,79 43,69 19,04 26

12 Скв. 1401 1992 43,80 6,76 10,55 165,40 12,77 1,64 11

13 Скв. 1403 1992 11,40 7,18 8,47 133,33 5,03 2,34 10

14 Скв. 1404 1992 46,73 12,18 12,40 247,05 16,78 1,62 10

15 Скв. 1408 1993 35,15 6,58 13,63 156,60 19,97 2,70 11

Воды поровые в аллювиальных отложениях

16 7-Р "Питьевой" 2005 69,76 9,99 10,29 263,26 11,41 0,74 14

17 8-Р "Бельевой" 2005 71,47 8,64 9,95 274,77 8,22 1,08 14

18 13-Р "Куюсский" 2005 44,16 10,11 7,84 205,49 9,92 0,87 18

19 2-Р "Водосливный" 2005 52,63 11,97 5,39 215,17 27,02 1,06 20

20 Скв. 4 1993 28,23 13,78 11,93 197,82 14,37 2,90 14

21 Скв. 1405 1999 28,34 4,95 6,5 130,12 4,78 1,06 17

Примечание: 1-Р - 8-Р, 13-Р - родники

ского состава подземных вод каждого водопункта за период с 1989 по 2005 гг.; полученные данные разделены по типам вод: трещинные в коренных породах и поровые в аллювиальных отложениях (табл. 1).

Поровые воды в аллювиальных отложениях, по сравнению с трещинными, являются более минерализованными и имеют несколько повышенную температуру.

Таблица 2. Средние концентрации микрокомпонентов в подземных водах региона (исходные данные ТПУ и ТФ ИГНГ СО РАН, представлены: Р-, АР-, Нд2+- В.С. Кусковским и Н.М. Рассказовым, 1989-2001гг.; СсР+, РЬ2+, Си2*, 1п2+, Р-, А13- О.Г. Савичевым, 1999 г.; и+, БГ+, Мп5+ , СС2+, РЬ2+, Си2*, гп2+, Р-, АР-Е.В. Домрочевой, 2003-2005 гг.), мг/л*

Пункты наблюдений (см. табл.1) | Р- | А13- | Нд2+п-103^ СС2+ | РЬ2+ | Си2+ | 7п2+ | Ц+ | Бг2+ | Мп5+

Воды трещинные в коренных породах

1 0,23(4) 0,22(5) 0,03(11) 0,0001(2) 0,001(2) 0,001(2) 0,01(2) 0,001(2) 0,46(2) 0,04(2)

2 0,15(3) 0,20(3) 0,02(12) 0,0001(1) 0,001(1) 0,001(1) 0,01(1) 0,001(1) 0,74(1) 0,01(1)

3 0,56(3) 0,60(3) 0,04(10) 0,0005(2) 0,002(2) 0,0035(2) 0,02(2) 0,001(2) 0,92(2) 0,01(2)

4 0,15(3) 0,20(3) 0,04(11) - - - - - - -

5 0,40(3) 0,50(3) 0,03(8) 0,0005(2) 0,005(2) 0,005(2) 0,01(2) 0,001(2) 0,29(2) 0,01(2)

6 0,12(5) 0,30(5) 0,08(12) - - - - - - -

7 0,16(5) 0,30(5) 0,03(14) - - - - - - -

8 0,29(2) 0,80(2) 0,02(6) - - - - - - -

9 - - 0,01(6) - - - - - - -

10 0,23(9) 0,20(9) 0,02(14) - - - - - - -

11 0,57(8) 0,60(8) 0,06(16) - - - - - - -

12 0,11(5) 0,70(5) 0,06(13) - - - - - - -

13 0,14(2) 0,40(2) 0,01(12) - - - - - - -

14 0,28(2) 0,30(2) 0,01(9) - - - - - - -

15 0,13(2) 0,28(2) 0,01(10) - - - - - - -

Воды поровые в аллювиальных отложениях

16 0,21(4) 0,10(5) 0,03(11) 0,0005(2) 0,005(2) 0,001(2) 0,26(2) 0,001(2) 0,31(2) 0,04(2)

17 0,21(2) 0,20(3) 0,05(10) 0,0001(1) 0,001(1) 0,001(1) 0,01(1) 0,001(1) 0,32(1) 0,01(1)

18 0,21(2) 0,20(2) 0,01(9) 0,0001(1) 0,001(1) 0,001(1) 0,01(1) 0,001(1) 0,30(1) 0,01(1)

19 0,19(3) 0,40(4) 0,01(12) 0,0005(2) 0,001(2) 0,004(2) 0,09(2) 0,001(2) 0,30(2) 0,02(2)

20 0,19(5) 0,30(5) 0,02(14) - - - - - - -

21 0,19(7) 0,70(7) 0,04(15) 0,0001(1) 0,001(1) 0,028(1) 0,01(1) - - -

*в скобках - количество определений за период наблюдений

Таблица 3. Содержание биогенных компонентов в подземных водах бассейна среднего течения р. Катунь (исходные данные ТПУ и ТФ ИГНГСО РАН, представлены: Реобщ - В.С. Кусковским и Н.М. Рассказовым, 1989-2001 гг.; (PO)-, NO3-, NO2-, NH+ - О.Г. Савичевым, 1999 г.; NH+, Fe^, NH+ - Е.А. Жуковской, 2002 г.; Fe^ - Е.В. Домрочевой, 2003-2005 гг.), мг/л

Пункты наблюдений (см. табл. 1) NO3- no2- nh4+ (PO4V Si Реобщ

Воды трещинные в коренных породах

1 9,6(1) 0,01(2) 0,05(2) 0,02(1) 6,17(4) 0,59(12)

2 - 0,01(1) 0,01(1) - 5,23(3) 0,23(11)

3 8,28(1) 0,01(2) 0,05(2) 0,03(1) 4,59(3) 0,16(11)

4 - - - - 5,5(3) 0,07(8)

5 2,64(1) 0,01(2) 0,05(2) 0,04(1) 4,94(3) 0,15(11)

6 - - - - 1,88(5) 0,28(10)

7 - - - - 4,12(5) 0,44(10)

8 - - - - 3,85(2) 0,08(4)

9 - - - - - 0,14(2)

10 - - - - 1,5(7) 0,78(11)

11 - - - - 1,71(8) 0,18(17)

12 - - - - 4,6(5) 0,09(7)

13 - - - - 1,95(2) 0,1(4)

14 - - - - 5,75(2) 0,14(4)

15 - - - - 2,8(2) 1,72(6)

Воды поровые в аллювиальных отложениях

16 7,44(1) 0,05(2) 0,06(2) 0,02(1) 4,48(4) 0,1(12)

17 - 0,01(1) 0,1(1) - 5,7(2) 0,07(8)

18 - 0,01(1) 0,1(1) - 5,5(1) 0,09(7)

19 3,84(2) 0,01(1) 0,1(2) 0,02(1) 6,53(1) 0,08(12)

20 - - - - 1,76(5) 0,59(9)

21 - - - - 1,44(8) 0,42(12)

Микрокомпоненты. Анализ данных позволяет установить, что содержания практически всех изученных микрокомпонентов подвержены очень значительным колебаниям (табл. 2).

Элементы, выделяемые по геохимической классификации [6], можно отнести к категории циклических. Исключение составляет Li+ - он принадлежит к рассеянным элементам. Отмечается резкое увеличение содержаний иона F- (0,4 мг/л) в нижнем створе (6-Р «Каинзаринский»). При этом максимальные концентрации ряда металлов и средние содержания Мп приурочены к центральной части бассейна (4-Р «Скальный»).

Биогенные элементы - Р, N и Fe существенно отличаются друг от друга по уровню содержания в подземных водах характеризуемого региона (табл. 3). Самые высокие средние концентрации Feо6щ. и Si наблюдаются в верхнем створе (1-Р «Толгоек»); при этом отмечается уменьшение содержания NOз- одновременно с увеличением концентраций NH4+ и N0^ по направлению течения реки (табл. 3).

Органические вещества. По направлению движения реки наблюдается увеличение количества растворенных веществ, вероятно, это связано одновременно с увеличением соотношений Сорг в растворенной и взвешенной формах [7].

Для подземных вод региона характерны повышенные концентрации нефтепродуктов в отдельных водопунктах, представляющие собой неполярные и малополярные углеводороды, растворимые в гекса-не и сорбирующиеся на оксиде алюминия (табл. 4).

Среди растворенных газов отмечено определенное увеличение средних содержаний СО2 в водопунктах, расположенных вдоль направления долины (рис. 2).

я §

& g

О

128 4 0

1 2 3 5 6 12 16 17 18 19 20 21 Пункты наблюдений (нумерованы в табл. 1)

Рис. 2. Содержание со2(св) и (CO3)2-в подземных водах бассейна среднего течения р. Катунь

Микроорганизмы. В рассматриваемом районе соотношение концентраций сапрофитных и олиго-трофных бактерий уменьшается по мере распределения водных масс по направлению течения реки.

Взаимодействие воды с карбонатными породами

Нами изучено равновесие подземных вод относительно карбонатов (по методу Р.М. Гаррелса и Ч.Л. Крайста) [8]. На основании химического состава подземных вод (с учетом пластовых давлений, температур и ионной силы раствора) были рассчитаны концентрации (активности) компонентов с использованием программного комплекса HydrGeo, разработанного М.Б. Букаты [9].

Равновесие подземных вод бассейна среднего течения р. Катунь с карбонатами (кальцитом, доломитом, сидеритом) показано на рис. 3. Как вид-

Таблица 4. Содержание органических примесей в подземных водах бассейна среднего течения р. Катуни (исходные данные ТПУ и ТФ ИГНГ СО РАН, представлены О.Г. Савичевым, 1999 г.), мг/л

Наименование вещества Пункты наблюдений (см. табл. 1)

Воды трещинные в коренных породах Воды поровые в аллювиальных отложениях

№ 1 № 3 № 17 № 19

Всего фталатов 0,012 0,008 0,011 0,016

в том числе:

Дибутилфталат 0,003 0,007 0,007 0,002

Диоктилфталат 0,009 0,0007 0,003 0,013

Парафины:

Всего парафинов 0,022 0,0003 0,005 0,004

Пристан 0,0002 0,00001 - 0,0003

Фитан 0,0002 0,0006 - 0,0001

Изопарафины 0,001 0,002 0,001 0,0004

Нафтены 0,002 0,001 0,0003 0,0001

Ароматические углеводороды:

Всего алкилбензолов 0,005 0,009 0,008 0,003

Всего полициклических ароматических углеводородов 0,0001 0,0004 0,0003 0,00008

Всего ароматических углеводородов 0,005 0,01 0,008 0,003

Фенолы 0,00004 0,00002 0,00009 0,000007

Жирные карбоновые кислоты 0,002 0,002 0,0006 0,005

Олеиновая кислота 0,0002 - - 0,003

Этиловые эфиры жирных кислот 0,0001 0,00002 0,0002 0,0001

Сумма хлорорганических веществ: - - - -

Фосфаты органические 0,00005 0,00003 0,0002 0,0001

Стерины 0,0008 - - -

Терпеновые соединения:

Алкоксисоединения 0,0004 0,00046 0,0001 0,0001

Альдегиды - - - -

Спирты высшие 0,00007 - - -

Кетоны (алифатическме) 0,00007 - - -

Полиены 0,001 - 0,001 -

Таблица 5. Содержание микроорганизмов в подземных водах бассейна среднего течения р. Катуни (исходные данные ТПУ и ТФ ИГНГ СО РАН, представлены О.Г. Савичевым, 1999 г.), кл/мл

Пункты наблюдений (см. табл. 1) Сапрофи-ты споровые Оли-готро-фы Уробактерии Аммонифицирующие бактерии

Воды трещинные в коренных породах

1 3500 52400 120 13500

3 820 3770 - 540

5 730 41300 - 240

Воды поровые в аллювиальных отложениях

16 4000 41600 - 18000

19 100 33800 6230 5300

21 120 32300 320 280

но из этого рисунка, практически все точки различных типов подземных вод находятся в зоне насыщения карбонатами; так же следует отметить, что растворимость карбонатов с ростом температуры уменьшается, что сказывается на степени насыщенности природных вод карбонатами (рис. 3).

Геохимические типы подземных вод

Химический состав подземных вод бассейна среднего течения р. Катунь разнообразен, поэтому существует необходимость их систематизации. Принципиально новый подход в решении этого вопроса предложил С.Л. Шварцев [10]. Основываясь на принципах выделения геохимических типов вод в земной коре, положенных С.Л. Шварцевым, выделены следующие геохимические типы вод (табл. 6). Их распределение отражено на рис. 1.

Основные формы миграции элементов

в водах региона

Для изучения форм миграции проводились термодинамические расчеты с использованием программного комплекса HydrGeo [9]. Оценивались формы миграции ряда макрокомпонентов (№, Мg, Са) и микрокомпонентов (Мп, Fе, С^ Zn, РЬ) (табл. 7).

Рис. 3. Диаграмма равновесия при: А) 22 и Б) 10 °С: а) кальцита; б) сидерита; в) доломита

Таблица 6. Геохимические типы подземных вод бассейна среднего течения р. Катунь

Геохимические типы вод Геохимический тип выветривания Контролирующие показатели Необходимое химическое условие Характеристика подземных вод Пункты наблюдений

Воды трещинные в коренных породах Воды поровые в аллювиальных отложениях

Кислый железисто-алюминиевый Латеритный А1, Ре, Мп, рн Равновесие с ги-дроксидами А1, Ре, Мп Ультрапресные, кислые и слабокислые, окислительные, БЮ2<5 мг/л Скв. 5-7, 1401, 1403, 1408,родник"Каин-заринский" Скв. 4, 1405, родник "Куюсский"

Алюминиево-кремнистый Моносиал-литньй А1, Б1, рН Равновесие с каолинитом Пресные, слабокислые и нейтральные, БЮ2>5 мг/л Скв. 2, 1404, родники "Толгоек", "Дорожный", "Скальный", "Поплавочный" Родник"Водосливный"

Кремнисто-Ыа (Са-Мд-К-Ре) Бисиаллит-ный Б1, Ыа, Мд, Са, К, рН Равновесие с минералами групп гидрослюд и монтмориллонитов Пресные и солоноватые, нейтральные и слабощелочные, БЮ210...60 мг/л (в зависимости от рН и содержания катионов) Скв. 1, 3 Родники"Питьевой", "Бельевой"

Таблица 7. Формы миграции макрокомпонентов (Ыа, Мд, Са) и микрокомпонентов (Мп, Ее, Си, Zn, РЬ) в подземных водах бассейна среднего течения р. Катунь

Воды Пункты наблюдений Макро- и микрокомпоненты

Главные Второстепенные

Трещинные в коренных породах 1-Р «Толгоек» 4-Р «Скальный» 5-Р «Поплавочный» 6-Р Каинзаринский» Ыа+, Мд2+, Са2+, Мп2+, Ре2+, 7п2+,(РЬНСЮз)+, (РЬЮН)+, РЬ2+, (Ре-ЮН)2+, СиСО3 (МдНСЮ3)+, (СаНСЮ3)+, (МпНСЮ3)+, МпСОЗ, (РеНСЮ3)+,(СиНСЮ3)+, СиЮН+, (7пНСЮ3)+, 7пСЮ3, РЬ2+, РЬСО3

Поровые в аллювиальных отложениях 2-Р «Водосливный» 7-Р «Питьевой» 8-Р «Бельевой» 13-Р «Куюсский» Ыа+, Мд2+, Са2+, Мп2+, Ре2+, СиСО3, МаНБЮ3, 7п2+, (РЬНСЮ3)+, РЬСОЗ, РЬ2+, Си2+, (РеЮН)2+ (МдНСЮ3)+, (СаНСЮ3)+, (МпНСЮ3)+, МпБ04, (РеНСЮ3)+, Ре(НСЮ3)2, РеСЮ3,Си2+, (СиНСЮ3)+, СиЮН+, (7пНСЮ3)+, 7пСЮ3, РЬ2+, (РЬЮН)+

Примечание: главные - доля которых более 25 %; второстепенные - 1...25 % от валового содержания.

Основные выводы

Выявлено, что в ряде скважин и родников минерализация подземных вод бассейна р. Катунь (Горный Алтай) понижается за счет повышения количества выпадающих атмосферных осадков в весеннее и осеннее время.

Установлено, что для рассматриваемого региона характерны различные геохимические типы подземных вод (кислый железисто-алюминиевый,

алюминиево-кремнистый, кремнисто-натриевый (Са-Мв-К^е).

Определена степень насыщения подземных вод по отношению к карбонатам (СаСО3, FeCOз, СаМ§СО3). Часть подземных вод некоторых геохимических типов находится в области пересыщения вод карбонатами.

Рассчитаны основные формы миграции макро-и микрокомпонентов - №+, М§2+, Са2+, Мп2+, Fe2+, РЬ2+, Си2+, Zn2+.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Шварцев С.Л., Кусковский В.С., Савичев О.Г., Копылова Ю.Г., Лукин А.А., Домрочева Е.В. Эколого-геохимическое состояние подземных вод бассейна Катуни, используемых для хозяйственно-питьевых целей // Тенденции и перспективы развития гидрогеологии и инженерной геологии в условиях рыночной экономики России. VI Толстихинские чтения: Тез. докл. научно --методич. конф. / Санкт-Петербургский государственный институт (технический университет). - СПб., 1999. - 137 с.

2. Экогеохимия Западной Сибири. Тяжелые металлы и радионуклиды / РАН, Сиб. отд. Объед. Ин-т геологии, геофизики и минералогии; Науч. ред. чл.-кор. РАН Г.В. Поляков. - Новосибирск: Изд-во СО РАН, НИЦ ОИГГМ, 1996. - 248 с.

3. Катунь: экогеохимия ртути / Под ред. Н.А. Рослякова, В.С. Кусковского, Г.В. Нестеренко, С.Л. Шварцева и др. - Новосибирск: Изд-во СО РАН, 1992. - 180 с.

4. Кусковский В.С. Влияние зарегулированного водоема на качество воды крупных водозаборов // Фундаментальные проблемы изучения и использования воды и водных ресурсов: Матер.

Междунар. научн. конф. - Иркутск: Изд-во ИГ СО РАН, 2005. - С. 365-367.

5. Шварцев С.Л., Воротников Б.А., Кусковский В.С. и др. Гидрогеохимические условия бассейна р. Катуни в зоне влияния проектируемого водохранилища // Катунский проект: проблемы экспертизы: Матер. к общ.-научн. конф. 13-14 апреля 1990 г. - Новосибирск, 1990. - Т. 1. - С. 62-63.

6. Вернадский В.И. История природных вод / Отв. ред. С.Л. Шварцев, Ф.Т. Яншина. - М.: Наука, 2003. - 750 с.

7. Варшал Г.М., Кащеева И.Я., Сироткина И.С. и др. Изучение органических веществ поверхностных вод и их взаимодействия с ионами металлов // Геохимия. - 1979. - № 4. - С. 598-607.

8. Зверев В.П. Роль подземных вод в миграции химических элементов. - М.: Недра, 1982. - 184 с.

9. Букаты М.Б. Геоинформационные системы и математическое моделирование. - Томск: Изд-во ТПУ, 2002. - 75 с.

10. Шварцев С.Л. Гидрогеохимия зоны гипергенеза. - 2-е изд., ис-правл. и доп. - М.: Недра, 1998. - 366 с.

удк 550:361:553.982

АНАЛИЗ ВЗАИМОСВЯЗИ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА И ПЛОТНОСТИ НЕФТЕЙ С ГЕОТЕРМИЧЕСКИМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ НЕФТЕНОСНЫХ ТЕРРИТОРИЙ

Ю.М. Полищук, И.Г. Ященко

Институт химии нефти СО РАН, г. Томск E-mail: [email protected]

Проведен анализ взаимосвязи химического состава и плотности нефтей с уровнем теплового потока Земли на нефтеносных территориях с использованием картыi геотермического и нефтегазоносного районирования территории и глобальной базыi данных о физико-химических характеристиках нефтей. Показано, что как в глобальном масштабе, так и на территории России плотность и содержание серыI, смол и асфальтенов в нефтях уменьшается с увеличением уровня теплового потока, а содержание парафинов увеличивается. Установлено, что на нефтеносных территориях России с высоким уровнем теплового потока располагаются в основном кайнозойские и мезозойские нефти, а в областях с низким уровнем - палеозойские и протерозойские, что, вероятно, обусловлено тектоническими процессами. Наибольшее число уникальных и крупных месторождений нефти и газа располагаются на территориях с высоким уровнем теплового потока.

Введение

В практике нефтяной геологии районирование территорий по уровню теплового потока (УТП) и изучение связи теплового режима планеты с изменением физико-химических свойств нефтей являются важными проблемами, привлекающими внимание специалистов. Изучением тепловых потоков занимались многие ученые, в частности, В.Т. Бало-баев, Н.Л. Добрецов, А. Д. Дучков, А. Г. Кирдяш-кин, А.Р. Курчиков, С.В. Лысак, Я.Б. Смирнов, А.А. Смыслов и др. [1-11]. В [12] выявлена взаимосвязь вязкости нефтей с УТП. Представляет интерес изучение взаимосвязи химического состава и плотности нефтей с геотермическими характеристиками нефтеносных территорий, что и явилось целью настоящей работы.

Анализ проведен как в глобальном масштабе, так и на нефтегазоносных территориях России с применением геостатистического подхода [13, 14] и средств геоинформационных систем. В исследо-

ваниях использованы картографические материалы геотермического и нефтегазоносного районирования и информация, накопленная в глобальной базе данных по химии нефти [14-17], созданной в Томском институте химии нефти СО РАН и имеющей более 15600 записей по свойствам нефтей из всех основных нефтегазоносных бассейнов мира.

Анализ пространственного и временного распределения нефтей в зависимости от уровня теплового потока на нефтегазоносных территориях мира

Пространственное распределение тепловых потоков имеет сложный характер и определяется совокупным действием тектонических, физико-географических и других факторов [18]. Проведенный анализ в [7, 8, 11] распределения теплового поля Земли позволил определить статистические характеристики уровня теплового потока для континентов и океанов. В табл. 1 представлено распределение теплового потока на различных континентах,