CC BY
11
УДК 541.11
ГИДРОГЕОХИМИЯ МЕСТОРОЖДЕНИЯ ТЕРМАЛЬНЫХ ВОД БАНГ (ПРОВИНЦИЯ КУАНГ БИНЬ, ЦЕНТРАЛЬНЫЙ ВЬЕТНАМ)
Фан Ти Ким Ван
Институт геологических наук Вьетнамской академии наук и технологий, Вьетнам, г. Ханой, 84 Чуа Ланг, Донг Да, кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник, тел. (084)4-775-17-92, e-mail: [email protected]
Дмитрий Анатольевич Новиков
Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука СО РАН, 630090, Россия, г. Новосибирск, пр. Академика Коптюга, 3, кандидат геолого-минералогических наук, зав. лабораторией гидрогеологии осадочных бассейнов Сибири, тел. (383)363-80-36, e-mail: [email protected]
Доан Ван Туен
Институт геологических наук Вьетнамской академии наук и технологий, Вьетнам, г. Ханой, 84 Чуа Ланг, Донг Да, кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник, тел. (084)4-775-17-92, e-mail: [email protected]
Приводятся результаты изучения особенностей гидрогеохимии и изотопного состава термальных вод месторождения Банг в провинции Куанг Бинь (Центральный Вьетнам). В исследуемом районе широко проявлена фумарольная деятельность. Развиты низко- и высокотермальные воды с температурой, варьирующей в интервале от 30 до 100 оС. Установлено две гидрогеохимические группы вод. Первая характеризуется температурой на выходе источника 24,3-34,5 оС, гидрокарбонатно-хлоридным натриево-магниевым составом и величиной общей минерализации 44-87 мг/дм3. Вторая соответствует интервалу температур 62,1-97,1 оС, гидрокарбонатным натриевым составом и величиной минерализации 255-659 мг/дм3. Соотношение изотопов 518O и 5D свидетельствует о двух генетических типах вод. В основе водной компоненты первого лежит метеорная вода, а у группы содовых вод с максимальными значениями 518O и 5D, связанными с фумаролами, наблюдаемый изотопный сдвиг связан с высокотемпературными преобразованиями минерального вещества пород.
Ключевые слова: месторождение Банг, термальные воды, гидрогеохимия, генезис.
THERMAL WATER HYDROGEOCHEMISTRY OF THE BANG SPRING (QUANG BINH PROVINCE, CENTRAL VIETNAM)
Phan Thi Kim Van
Institute of Geological sciences, Vietnam Academy of Science and Technology (VAST), Vietnam, Hanoi, 84 Chua Lang, Dong Da, Ph. D., Senior Researcher, tel. (084)4-775-17-92, e-mail: [email protected]
Dmitry A. Novikov
Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS, 630090, Russia, Novosibirsk, 3 Аkademik Koptyug Prospect, Ph. D., Head of the Laboratory of Hydrogeology of sedimentary basins of Siberia, tel. (383)363-80-36, e-mail: [email protected]
Doan Van Tuyen
Institute of Geological sciences, Vietnam Academy of Science and Technology (VAST), Vietnam, Hanoi, 84 Chua Lang, Dong Da, Ph. D., Senior Researcher, tel. (084)4-775-17-92, e-mail: [email protected]
We present the study results of hydrogeochemistry patterns and isotopic composition of thermal waters of the Bang spring in the Quang binh province, Central Vietnam. Fumarole activity is widespread, and low- and high thermal waters with a temperature ranging from 30 to 100 оС exist in the study area. Two water groups dominate: Cl-Na-Mg-HCO3 water with a seepage temperature of 24.3-34.5 оС and TDS of 44-87 mg/L and Na-HCO3 water with a seepage temperature of 62.1-97.1 and TDS of 255-659 mg/L. The 518O and 5D ratio indicates two types of water. A type of water that was derived from meteoric origin and a type of sodium waters with the highest 518O and 5D ratio, which is related to fumaroles. The latter has an isotopic shift associated with the high-temperature alteration of rock.
Key words: Bang spring, thermal waters, hydrogeochemistry, genesis.
Вопросы формирования химического состава гидротерм давно привлекают внимание исследователей по всему миру и широко обсуждаются в литературе. В последние годы интерес к изучению этих вопросов значительно возрос в связи с развитием работ по практическому освоению нового источника энергии -глубинного тепла Земли.
Детальное изучение термальных вод Вьетнама было начато в 1980-х годах. За это время были выполнены многочисленные исследования, направленные на выявление тектонического режима, геологического и гидрогеологического строения, гидрогеохимии и т. д. основных геотермальных областей. Вышли в свет обобщающие монографии, изданы атласы геологических и гидрогеологических карт. Важнейшие результаты, полученные при изучении термальных вод Вьетнама, следует связывать с именами H. Amaguchi, H. R. Anderson, H. Bui, G. D. Cao, N. N. Cat, A. V. Christiansen, J. Dazy, T. V. Doan, C. Drogue, A. D. Duchkov, R. Gilbuena Jr., S. H. Harder, H. V. Hoang, K. Hinsby, A. Kawamura, J. Koening, F. Larsen, N. Nakagawa, V. C. Nghiep, C. T. Nguyen, V. T. M. Nguet, K. H. Pham, H. H. Quy, T. N. Tong, L. V. Tran, H. V. Vu и других [1-7].
В настоящей работе рассмотрены результаты изучения термальных вод месторождения Банг (другое название - Ло Вой) - одного из важнейших геотермальных районов, расположенных в провинции Куанг Бинь, в центральной части Вьетнама (рисунок) [8]. Нами обобщены и проанализированы результаты гидрогеохимических исследований полевых сезонов 2014-2016 годов.
Месторождение термальных вод приурочено к зоне тектонических нарушений, связанной с пересечением крупных разломов Кьень Жань и Банг. Первый имеет простирание с севера на юг и трассируется одноименной рекой, а второй - с северо-запада на юго-восток. В изучаемом районе широко проявились магматические процессы в неотектоническое время. Излившиеся базальты плиоцен-плейстоценового возраста широко распространены северо-западнее от месторождения Банг. В разрезе выделяется два гидрогеологических этажа. Нижний представлен отложениями архей-протерозойского кристаллического фундамента, а верхний - осадочным чехлом, представленным водовмещающи-ми породами верхнего ордовика - нижнего силура (переслаивание глин, песчаников и алевритов формации Лонгдаи) и четвертичными элювиальными и аллювиальными отложениями.
Наблюдается разгрузка гидротерм и интенсивная фумарольная деятельность. Суммарный дебит высокотермальных вод с температурой 75-97 оС составляет более 40 л/с. На выходе источников отлагаются травертины (диаметр новообразований составляет до 1,0-1,5 м). Установлено, что в исследуемом районе развиты низко- и высокотермальные воды с температурой, варьирующей в интервале от 30 до 100 оС. Разгрузка вод с температурой более 60 оС локализуется только в зоне пересечения разломов Кьень Жань и Банг.
На месторождении Банг развиты термальные воды с величиной общей минерализации от 44 до 659 мг/дм3 преимущественно гидрокарбонатного натриевого, гидрокарбонатно-хлоридного натриево-магниевого состава (по С. А. Щу-кареву) (рисунок, а). Изученные воды значительно отличаются по своему составу и содержанию основных макро- и микрокомпонентов в зависимости от температуры источника. Установлено две гидрогеохимические группы вод.
Рис. Диаграмма Пайпера (а) и изотопного состава (б) термальных вод месторождения Банг:
а) химические типы вод по С. А. Щукареву: 1 - НСОз-О-Ыа-М^; 2 - НСОз-Ыа; 3 - НСОз-М^-Ыа; 4 - морская вода; б) термальные воды: 1 - материк, 2 - прибрежные районы, 3 - гидротермы месторождения Банг
Первая характеризуется температурой на выходе источника 24,3-34,5 оС, гидрокарбонатно-хлоридным натриево-магниевым составом с величиной общей минерализации 44-87 мг/дм3. Вторая соответствует интервалу температур 62,1-97,1 оС с гидрокарбонатным натриевым составом и величиной минерализации 255-659 мг/дм3. Изученные термальные воды отличаются соленостью, не превышающей 1 г/дм3, что может быть связано с тем, что их состав формируется в пределах нестратифицируемых подразделений гидрогеологических массивов в области широкого развития интрузивных пород, устойчивых к процессам выветривания. Циркуляция вод происходит по водоносным зонам экзогенной трещиноватости и тектоническим разломам.
В целом наблюдается закономерный рост содержаний основных солеобра-зующих компонентов с увеличением общей минерализации термальных вод в корреляции с их химическим типом. Наиболее тесная связь с величиной общей минерализации термальных вод характерна для натрия, калия, кальция, гидрокарбонат- и сульфат-иона. Величина достоверности полученных регрессионных зависимостей достигает 0,84-0,89. Характер изменения соотношения катионов и анионов в термальных водах по мере увеличения их солености показывает, что среди катионов в водах преобладает натрий, на втором месте следует кальций. Среди анионов преобладает гидрокарбонат-ион, концентрации которого варьируют в широком интервале от 20 до 422 мг/дм3.
Большинство микроэлементов накапливаются в растворе по мере роста величины общей минерализации и содержатся в следующих концентрациях (в мг/дм3): кремнезем 5,4-61,2, при среднем 32,0; сера (общая) 0,015-12,0, при среднем 2,86; железо (общее) 0,001-1,86, при среднем 0,53; аммоний 0,01-1,27, при среднем 0,35; свинец 0,03-3,11, при среднем 1,74; марганец от следов до 0,18, при среднем 0,04; цинк от следов до 0,10, при среднем 0,03; мышьяк 0,3-3,8, при среднем 1,9; фосфор от следов до 1,25, при среднем 0,16; кадмий 0,05-0,36, при среднем 0,17. Помимо этого у концентраций кремнезема, серы и сероводорода наблюдается устойчивая положительная корреляция с температурой.
Для понимания процесса формирования химического состава термальных вод необходимо сначала определить основные источники поступления элементов в раствор. В нашем случае их три. Во-первых, это сами воды разного генетического облика, во-вторых, водовмещающие горные породы, в-третьих - рассеянное органическое вещество, в случае фильтрации через осадочные породы. Анализ распределения положения точек гидротерм разного химического состава от величины 5180 и 5D свидетельствует о двух генетических типах вод. В основе водной компоненты первого лежит метеорная вода и в незначительной степени морская (талассогенная), а у группы содовых вод с максимальными значениями 5180 и 5D, связанными с фумаролами, более глубинный источник. Положение первой группы точек по изотопному составу (З1^ = -7,3 —6,2 %о и 5D = -51,4 - -39,3 %о) (рисунок, б) хорошо согласуется с данными, полученными нами ранее для геотермальной области Транг Бо в центральных районах Вьетнама [1-2]. Измерения 5180 и 5D у группы содовых вод (З1^ = -1,6 - -1,3 %о
и 5D = -22,2 - -21,4 %о), связанными с фумаролами, показали их сильное отличие от поверхностных вод (морских и речных). Этот факт не является исключением. По своему изотопному составу они во многом схожи с грязевулканиче-скими водами гидрокарбонатного натриевого типа Азербайджана [9], а также гидротермами (кратер, фумаролы) вулкана Эль Чичен в Мексике [10]. Подобный изотопный сдвиг может происходить за счет процессов взаимодействия вод с вмещающими горными породами, при этом чем больше время взаимодействия, тем больше сдвиг, а также за счет высокотемпературных преобразований минерального вещества пород.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Новиков Д. А., Доан В. Т. Термальные воды центрального Вьетнама // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2016. XII Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Недропользование. Горное дело. Направления и технологии поиска, разведки и разработки месторождений полезных ископаемых. Геоэкология» : сб. материалов в 4 т. (Новосибирск, 18-22 апреля 2016 г.). -Новосибирск : СГУГиТ, 2016. Т. 1. - С. 93-97.
2. Features of hydrogeology of Central Vietnam / V. T. Doan, T. K. V. Phan, F. V. Tran, D. A. Novikov // Геологическая эволюция взаимодействия воды с горными породами : матер. II Всероссийской конференции с участием иностранных ученых. - Владивосток : Дальнаука, 2015. - С. 234-237.
3. Nghiep V. C. List of mineral and hot water sources in Vietnam / Vietnam Department of Geology and Mineral Resources. - Hanoi, 1998. - 300 p. (in Vietnamese).
4. Preliminary geochemical and isotopic study of the south Trungbo geothermal area in central Vietnam / T. V. Nguyen, K. C. Nguyen, H. Long et al. // In Proceedings of the international conference: Isotope and geochemical techniques applied to geothermal investigations. - IAEA, Vienna, Austria, 1995. - P. 249-269.
5. Phan C. V. Geology of Cambodia, Laos and Vietnam // Geological survey of Vietnam, 2-nd edition. - Hanoi, 1991. - 158 p.
6. Quy H. H. Overview of the Geothermal potential of Vietnam // Geothermics. - 1998. -Vol. 27, № 1. - P. 109-115.
7. Tong-Dzuy T., Vu K. Stratigraphic units of Vietnam. - Hanoi : Vietnam National University Publisher, 2nd edition, 2011. - 554 p.
8. The identification of geothermal reservoir from exploration data in Bang hot spring, Central Vietnam / A. V. Tran, V. T. Doan, T. A. Tran, V. T. Dinh // Proceedings, 42nd workshop on geothermal reservoir engineering Stanford University. - Stanford, USA, 2017. - P. 1-8.
9. Воды грязевых вулканов Азербайджана: изотопно-геохимические особенности и условия формирования / В. Ю. Лаврушин, И. С. Гулиев, О. Е. Киквадзе и др. // Литология и полезные ископаемые. - 2015. - № 1. - С. 3-29.
10. Geochemistry of the volcano-hydrotermal system of El Chichón Volcano, Chiapas, Mexico / Y. Taran, T. P. Fisher, B. Pokrovsky et al. // Bull Volcanol. - 1998. - Vol. 59. - P. 436-449.
© Фан Ти Ким Ван, Д. А. Новиков, Доан Ван Туен, 2017
