CC BY
111
УДК 581.55 (470.57) ЩЩШШШШ^
КРАСНОУСОЛЬСКИЕ МИНЕРАЛЬНЫЕ ВОДЫ
В статье рассмотрены условия формирования различных типов минеральных вод Красноусольского месторождения, дана характеристика их химического состава, история изучения этих вод. В районе курорта выделены 32 группы восходящих глубинных сульфидных хлорид-нонатриевых источников, расположенных двумя линиями по правому и левому берегам р. Усолки, в т.ч. радоновый источник № 11. Воды всех источников относятся к хлориднонатриевому типу с минерализацией 2,2-47,7 г/дм3. Источник № 12 сульфатно-кальциевого типа генетически приурочен к закарстованным гипсам кунгура за пределами основного месторождения минеральных вод.
Отмечена роль Г.В. Вахрушева в изучении происхождения минеральных вод и грязей Красноусольского курорта и других курортных районов Республики Башкортостан.
© Р.ф. Абдрахманов,
доктор геолого-минералогических наук, заведующий лабораторией, Институт геологии Уфимского научного центра РАН, ул. К. Маркса, 16/2,
450077, г. Уфа, Российская Федерация, эл. почта: [email protected]
Ключевые слова: химический состав подземных вод, генезис минеральных вод, санаторий Красноусольск, сероводородные воды, лечебные факторы
© R.F. Abdrakhmanov
KRASNOUSOLSK MINERAL WATERS
The article considers the conditions for the formation of different types of mineral waters in the Krasnousolsk deposit, characteristics of their chemical composition and the history of studying these waters. There are 32 groups of ascending deep sulfide sodium chloride springs in the area of the resort found in two lines on the right and left banks of the Usolka River, including radon spring 11. All water springs are of the sodium chloride type with mineralization ranging from 2.2 to 47.7 g/dm3. Spring 12 of the calcium sulfate type is genetically associated with Kungurian karsted gypsums beyond the boundaries of the major mineral water deposit.
Also, the article highlights the significance of G.V. Vakhrushev's contribution to studying the genesis of mineral waters and muds in the Krasnousolsk Resort and other resort localities of the Republic of Bashkortostan.
Institute of Geology Ufa Scientific Centre, Russian Academy of Sciences, 16/2, ulitsa K. Marksa, 450054, Ufa, Russian Federation, е-mail: [email protected]
Key words: groundwater chemical composition, genesis of mineral waters, Krasnousolsk Resort, sulfur waters, medical factors
3 октября 2014 г. состоялась научно-практическая конференция «Актуальные вопросы санаторно-курортного лечения», посвященная 90-летию санатория «Крас-ноусольск», где были заслушаны доклады: «Исторические этапы, настоящее и перспективы развития санатория "Красноусольск"» (Ф.Х. Мазитов* — директор санатория), «Санаторно-курортное лечение как этап медицинской реабилитации в РБ» (Л.Т. Гильмут-
* доктор геолого-минералогических наук
** доктор медицинских наук
динова**), «Научные вехи санатория "Красноусольск"» (Ш.З. Загидуллин**), «Курортные факторы в реабилитации урологических больных» (А.Р. Загитов**), «Аспекты нейрореаби-литации» (Ш.М. Сафин**), «Достижения геологии в курортной отрасли» (Р.Ф. Абдрахманов*), «Профессор Г.В. Вахрушев — ученый, общественный деятель, один из основателей санатория "Красноусольск"» (А.У. Кинья-булатов, кандидат медицинских наук) и др.
ВЕСТНИК АКАДЕМИИ НАУК РБ/
/ 2014, том 19, № 4 IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII
В этот же день состоялось открытие памятника Г.В. Вахрушеву, в честь его 120-летия, — одному из первых исследователей Красноусоль-ских минеральных вод.
Бюст Г.В. Вахрушева, установленный на территории санатория «Красноусольск». 2014 г.
На базе Красноусольских минеральных вод функционирует курорт государственного значения, находящийся в 5 км северо-восточнее пос. Красноусольский, в 140 км южнее г. Уфы. Среди санаториев и курортов Волго-Уральского региона курорт «Красноусольск» по разнообразию природных лечебных факторов занимает особое место. Здесь выявлены
и используются в лечебных целях различные типы минеральных вод (питьевые сульфатные кальциевые и хлоридные натриевые радоновые, бальнеологические сероводородные) и грязи. Расположение курорта в зоне передовых складок Уральских гор создает своеобразные условия для климатологического лечения, организации терренкуров с целью дозированных по расстоянию и углу подъема пеших прогулок. Для лечебных процедур имеется два вида терренкуров: один — с щадящим режимом вокруг старичных озер р. Усолка, второй — тренирующего действия, с целью дозированных по расстоянию и углу подъема пеших прогулок для лечения больных с некоторыми формами сердечно-сосудистых заболеваний (см. рис.). Протяженность теренкур-ных маршрутов тренирующего действия составляет от 400 м (№ 1)-600 м (№ 2) до 800 м (№ 3)—1000 м (№ 4). Превышение отметок терренкура на расстоянии 320 м составляет 50 м (абс. отм. от 160 до 210 м). Углы подъема терренкурных прогулок колеблются от 2—5 до 10—15°. Территории курорта, где развита растительность разнообразного состава (сосна, лиственница, береза, дуб, липа и др.), характеризуется высокой ионизационной и бактерицидной способностью, что является положительным лечебным фактором.
В геолого-структурном отношении
Рис. Схема расположения минеральных источников курорта «Красноусольск» [1]
......ВЕСТНИК АКАДЕМИИ НАУК РБ /
/ 2014, том 19, № 4
Р.Ф. Абдрахманов Ш/Ш/Ш/Ш/М^^
Красноусольские месторождения минеральных вод приурочены к сводовой части Усольской антиклинали, сложенной известняками среднего и верхнего карбона, перекрытыми нижнепермскими молассовыми отложениями.
Непосредственно на территории курорта и в его окрестностях известны три месторождения минеральных вод, отличающиеся по своим геохимическим показателям и лечебным свойствам: Красноусольское 1, Красноусольское 2 и Красноусольское 3. Наиболее крупное из них — Красноусольское 1 — представлено сероводородными водами.
В результате исследований [2—3] в районе Красноусольского курорта выявлено 32 группы восходящих сульфидных источников, расположенных двумя линиями по правому и левому берегам р. Усолки. Длина правобережной линии около 0,5 км; она объединяет 29 групп источников естественного происхождения (см. рис.). На левом берегу Усолки, вблизи курорта, находятся два сероводородных источника, которые возникли на месте скважин, вскрывших самоизливающиеся воды (0,9 и 5,0 л/с) в каменноугольных известняках. Дебит отдельных источников от 0,1 до 8—10 л/с, а суммарный дебит (без учета субаквальных выходов в русле Усолки) в летнюю межень оценивается в 80 л/с.
Воды всех источников относятся к хлоридным натриевым с минерализацией 2,2—47,7 г/дм3, концентрацией И28 до 70—80 мг/дм3, температурой 9—13°С, величиной рН 6,9-7,4, БИ +160 ... -340 мВ. Содержание микроэлементов (мг/дм3): Вг до 40,5; I до 0,9; И3В03 до 30,9; Б до 1,6. Солевой состав на 80-95 % представлен N01, остальными солями являются (%): 1-4 % №2804, 2-6 % М£804, 0,2-7 % Са804 и 1-8 %Са(ИСО3)2.
Происхождение вод инфильтрацион-
ное; химический состав формируется за счет выщелачивания солевого комплекса каменноугольных пород; природа сероводорода биогенная. Именно в карбонатных каменноугольных сульфатизированных и битуминозных породах создались благоприятные лито-лого-гидрогеохимические и термобарические (РТ) условия для генерации Н28 за счет процесса биохимической сульфатредукции: С6И1206 + Са804 ^ 3С02 + 3СаС03+ + 3И28 + + 3И20 + Ркал, С02 + И20 ^ И+ + ИС03-Формула химического состава воды скважины № 5/87 (см. рис.), используемой в бальнеологических целях, имеет вид:
ЛГ2#250,056М77,5
С196БО ЪНСО 1
рН6,6Ек - 238712,3
№95СаЪМ§2
Скважина 5/87 (дублер 1/79) имеет глубину 301 м. Сероводородные воды вскрыты в интервале глубин 150-301 м в трещиноватых, закарстованных карбонатных отложениях среднего карбона. Состав воды скважин № 4/81 и 3К, ранее используемых в лечебных целях, характеризуется следующей формулой:
#2£0,012А-0,027Л/73Д
С№БОл 4НСОъ\
/>777,58
Ш95СаЪМё2
Содержание сероводорода (12,2 мг/дм3) несколько ниже установленного для данного типа вод (30-40 мг/дм3).
Анализ поведения главных ионов в водах с различной минерализацией свидетельствует о том, что ее рост практически всецело обеспечивается за счет натрия и хлора, увеличивающихся соответственно от 0,78 до 25,5 г/дм3 (83,5-95,7 %) и от 1,15 до 39,2 г/дм3 (80,9-95,1 %). С увеличением минерализации возрастают также концентрации (г/дм3): сульфатного (от 0,16 до 3,0), кальциевого (от 0,1 до 0,68) и магниевого (от 0,02 до 0,3 ионов). В то же время относительное их содержание неуклонно снижается (%): 8042- - от 8,0 до
1 Здесь и далее глубина формирования термальных струй, питающих источники в зонах разломов, определялась по формуле: Н=(Тист - Тнс)/Г + Ннс, где Тист - температура воды источника, °С; Ннс и Тнс - глубина залегания и температура нейтрального слоя; Г - величина геотермического градиента, °С/100 м. В расчетах по этой формуле не учитывалось снижение температуры, разгружающейся с глубины вод по мере их продвижения к поверхности, поэтому действительная глубина всегда будет несколько выше расчетной.
ВЕСТНИК АКАДЕМИИ НАУК РБ/
/2
5,4-4,5; Са2+ - от 12,3 до 3,3-2,6; М£2+ - от 4,2 до 2,1-1,8. Исключение составляет гидрокарбонат-ион, индифферентный к росту минерализации. Концентрация его остается примерно на одном уровне (0,2-0,32 г/дм3), а относительное содержание уменьшается от 12,1 до 0,3%.
Подобное распределение макрокомпонентов указывает на то, что формирование геохимической гаммы сероводородных вод месторождения Красноусольское 1 осуществляется при участии процесса смешения рассольных и пресных вод. Процесс формирования сероводородных вод происходит в сла-бопромытых засоленных каменноугольных породах лагунно-морского происхождения в гидрогеодинамической зоне затрудненного водообмена на глубине > 400-600 м1. Термобарические параметры этой зоны и литоло-го-геохимическая обстановка в ней (наличие сульфатов и ОВ, восстановительная среда) благоприятны для образования сульфидов за счет процесса сульфатредукции.
В наружных лечебных целях в санатории используются сульфидные хлоридные натриевые воды. Они добываются скважиной № 4-К на левом берегу Усолки (см. рис.). Скважина имеет глубину 23,3 м, рядом сооружена резервная скважина (скв. 4-Кр). В воде присутствуют (мг/дм3): бром - 22,9; йод - 1,7. Химический состав воды описывается формулой:
Ы2Н2Б0,029М34,2
С194Б0 5НС0 1
рН 7,09
бромом и температурой.
Месторождение Красноусольское 2 радоновых вод находится на территории курорта. Здесь, в основании левого склона долины Усолки из-под четвертичных осадков выбивает грифон соленой воды с дебитом 0,1-0,2 л/с и температурой 10,0-10,5°С (на курорте известен как источник 11). Это бессульфидная хлоридная натриевая вода с повышенным содержанием кальция (10,3-14,4%), относящаяся к достаточно хорошо выраженному хлор-кальциевому типу, являющемуся основным геохимическим типом глубокозалегающих подземных вод. Солевой состав воды следующий (%): 81,4-85,9 МаС1; 3,8-4,2 М£С12; 1,66,7 СаС12; 4,4-4,9 Са804; 1,6-3,9 Са(НСО3)2. Минерализация воды в летнюю межень разных лет составляла 7,6-13,5 г/дм3, а величина отношения г№/гС1 - 0,88-0,94. Специфический компонент газового состава воды - радон (38-68 ед. махе, или 13,8-24,7 нСи/л). Формула ее химического состава: , С/ 93 БО, 5НСО, 2
ЛГ2Ди25М13,4:
-рН1,2Ек + 10710,5
Согласно Методическим указаниям Министерства здравоохранения РФ №2000/34 «Классификация минеральных вод и лечебных грязей для целей из сертификации», минеральные воды скважин 5/87 и 4-К относятся к подгруппе 2.5.4. Красноусоль-ского типа.
Глубинный генезис минеральных вод месторождения подтверждается наличием в них высоких концентраций гелия (до 9,3*10-3 мл/л), обнаруживающего четкие корреляционные связи с хлором, сероводородом, йодом,
...............ВЕСТНИК АКАДЕМИИ НАУК РБ /
/21
Формирование месторождения радоновых вод в долине р. Усолки связано с наличием в верхней части геологического разреза вторичных эманирующих коллекторов, образованных радием. Это подтверждается высокими концентрациями радона (до 200 ед. махе и более) в водах карбонатных пород вблизи контакта их с рыхлыми песчано-глинистыми отложениями Усолки. Причем, с глубиной содержание радона резко падает до нескольких единиц махе.
Известными примерами обогащения радоном минеральных вод в толще аллювия при выходе их на поверхность являются воды Цхалтубо (Грузия), Усть-Кута (Иркутская область РФ) и Джеты-Огуза (Кыргызская Республика). Само же образование вторичных эма-нирующих коллекторов Красноусольского месторождения, по нашему мнению, связано с соосаждением радия с кальциевыми солями при смешении поднимающихся с глуби-
Рф. Абдрахман°в шшщщщщщщщщш
ны субтермальных рассолов хлоркальциевого типа с холодными пресными водами сульфатно-натриевого типа, циркулирующими в верхней части разреза Усольской антиклинали. Этот процесс может быть выражен следующей формулой:
Л/а2Я04 + СаС12 + 2 Н20 + Яа =
=2ЫаС1 + СаЗО, х 2Н20(Ка) I
Отсюда становится понятным, что именно вблизи выхода единственного в своем роде источника 11 с водой хлоркальциевого типа и были обнаружены воды с наиболее высоким содержанием радона (175-210 ед. махе). Не исключено, что определенную роль в накоплении радона в минеральных водах также играют эманирующие коллекторы, образованные радием, сорбированным самими глинистыми породами из хлоридных рассолов.
Очевидно, струи хлоридных рассолов, формирующих месторождения Красноусоль-ское 1 и Красноусольское 2, поднимаются по тектоническим трещинам с разных глубин (более 500-600 м), не смешиваясь друг с другом. Этим объясняется специфический ион-но-солевой и газовый состав воды источника 11 и отсутствие прямой корреляции между минерализацией и содержанием отдельных компонентов, присущей источникам месторождения Красноусольское 1. Наличие глубинной составляющей в воде радонового источника подчеркивается присутствием в ней гелия (3,1 х 10-4 мл/л), что на порядок выше фоновой концентрации.
Среднеминерализованные (сильно солоноватые) радоновые воды, содержащие среди солей СаС12, в природе встречаются очень редко (Джеты-Огуз; Бад-Кройцнах и Таале в Германии). Лечебные свойства их оцениваются высоко.
Месторождение минеральных вод Красноусольское 3 (см. рис.) в геохимическом отношении занимает особое положение. Оно расположено в 1,5 км западнее курорта и представлено источником Горький Ключ (источник 12). Дебит его 40 л/с, температура воды
- 6,1-6,5° С. Генетически он не относится непосредственно к Красноусольской группе минеральных вод и приурочен к закарстованным гипсам кунгура, слагающим правый склон долины р. Усолки. Вода источника по составу сульфатная кальциевая с минерализацией 2,2 г/дм3:
, 84НС0315С/1
И2М 2,2-
-рН1,02Ек + 50Т6,5
Са82Ыа6Мё5
Водорастворенные соли представлены (%):77 Са804, 15 Са(НСО3)2, 7 №2804. От вод Красноусольских источников примерно того же уровня минерализации она отличается несколько пониженным содержанием йода (0,001 мг/дм3) и брома (0,8 мг/дм3). Воды данного источника в соответствии с ГОСТ 13273-88 «Воды минеральные питьевые лечебные и лечебно-столовые» относятся к Краин-скому типу XI группы сульфатных кальциевых минеральных вод. Розлив минеральной воды источника 12 под наименованием «Красноу-сольская» осуществляется в соответствии с ТУ 10 РСФСР 363 - 88 «Воды минеральные питьевые лечебные и лечебно-столовые источников РСФСР».
В Башкортостане Красноусольские сероводородные воды («серносоляные источники») известны с XVI в. Описаны они в середине XVIII в. в трудах первых участников экспедиций Российской академии наук (П.И. Рычкова, П.С. Палласа, И.И. Лепехина). В дальнейшем их обследовали А.В. Нечаев, различные партии Центрального НИИ курортологии и физиотерапии и др. Бальнеологическую ценность вод исследовали сотрудники Башкирского государственного медицинского университета. Первая сводка о минеральных водах и лечебных грязях Республики Башкортостан, в т.ч. Красноу-сольских сероводородных вод, была выполнена Г.В. Вахрушевым в 1929 г. [4].
Он одним из первых установил, что Красноусольские минеральные воды разгружаются по тектоническим разломам с глубин
ВЕСТНИК АКАДЕМИИ НАУК РБ/
/2
400-500 м под действием гидравлического напора. Трещины разобщены между собой, об этом свидетельствуют различия минерализации и большие колебания содержания радона даже в близко расположенных источниках. Глубинные воды разных струй при подъеме неодинаково разбавляются пресными водами верхних водоносных горизонтов, что объясняется большими колебаниями минерализации минеральных вод.
Г.В. Вахрушеву принадлежит описание карста, пещер Башкортостана, гидрогеологических и инженерно-геологических ис-
следований термических явлений на г. Ян-гантау, состава минеральных вод курорта «Красноусольск». Монография Г.В. Вахру-шева «Минеральные воды и грязи Башкирии» [5] послужила основой для изучения минеральных вод и грязей на всей территории республики.
В настоящее время санаторий Красно-усольских минеральных вод является одной из крупных многопрофильных здравниц Российской Федерации, с 2006 служит базой послеполетной реабилитации космонавтов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Абдрахманов Р.Ф., Мазитов Ф.Х., Загидул-лин Ш.З. О генезисе природных лечебных факторов курорта «Красноусольск» // Вопросы курортологии, физиотерапии и лечебной физической культуры. 2007. № 2. С. 33-36.
2. Абдрахманов Р.Ф. Пресные подземные и минеральные лечебные воды Башкортостана. Уфа: Ги-лем, 2014. 416 с.
3. Абдрахманов Р. Ф., Попов В.Г. Минеральные лечебные воды Башкортостана. Уфа: Гилем, 1999. 298 с.
4. Вахрушев Г.В. Минеральные воды и грязи Башреспублики // Хозяйство Башкирии, 1929. № 2-3. С. 155-176.
5. Вахрушев Г.В. Минеральные воды и грязи Башкирии. Уфа: Башкнигоиздат, 1961. 156 с.
REFERENCES
1. Abdrakhmanov R.F. Mazitov F.H., Zagidullin Sh.Z. O genezise prirodnykh lechebnykh faktorov kurorta Krasnousolsk [On the genesis of natural therapeutic factors of the Krasnousolsk Resort]. Voprosy kurortologii, fizioterapii i lechebnoy fizicheskoy kultury - Problems of Kurortology, Physiotherapy and Curative Physical Culture, 2007, no. 2, pp. 33-36 (In Russian).
2. Abdrakhmanov R.F. Presnye podzemnye i mineralnye lechebnye vody Bashkortostana [Fresh ground and mineral curative waters of Bashkortostan].
Ufa, Gilem, 2014. 416 p. (In Russian).
3. Abdrakhmanov R.F., Popov V.G. Mineralnye lechebnye vody Bashkortostana [Mineral curative waters of Bashkortostan]. Ufa, Gilem, 1999. 298 p. (In Russian).
4. Vakhrushev G.V. Mineralnye vody i gryazi Bashrespubliki [Mineral waters and muds of the Bashkir Republic]. Khozyaystvo Bashkirii - Economy of Bashkiria, 1929, no. 2-3, pp. 155-176 (In Russian).
5. Vakhrushev G.V. Mineralnye vody i gryazi Bashkirii [Mineral waters and muds of Bashkiria]. Ufa, Bashknigoizdat, 1961. 156 p. (In Russian).
ВЕСТНИК АКАДЕМИИ НАУК РБ/
/ 2014, том 19, № 4IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIiEh
