Результаты гидрохимических исследований на Авачинской геотермальной системе Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

© Р.И. Пашкевич, К.А. Павлов, А.Ю. Веселко, Г.В. Попов, 2015

УЛК 550.836

Р.И. Пашкевич, К.А. Павлов, А.Ю. Веселко, Г.В. Попов

РЕЗУЛЬТАТЫ ГИДРОХИМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ НА АВАЧИНСКОЙ ГЕОТЕРМАЛЬНОЙ СИСТЕМЕ

Приведены результаты анализов химического состава вод р. Сухая речка и из скважин, пробуренных в окрестности Авачинского вулкана.

Ключевые слова: Авачинская геотермальная система, полный гидрохимический анализ, микрокомпонентный анализ, аналит.

В 2014-2015 гг. выполнялась научно-исследовательская работа по исследованию геотермальных ресурсов Авачинской группы вулканов [1]. В рамках данной работы для выявления возможной связи водотоков территории с термальными источниками в период 18.04.15-07.09.15 г. были взяты на анализ пробы воды р. Сухая речка, а также непосредственно из термометрических скважин 1РИ и 3РИ глубиной 10 м, пробуренных на Авачинской геотермальной системе. Из р. Сухая речка пробы отбирались в точках близких к термометрическим скважинам. Расположение термометрических скважин и станций гидрохимического опробования показано на рис. 1 (см. стр. 313).

Полный гидрохимический анализ выполнен в химико-технологической лаборатории ФГБУН НИГТЦ ДВО РАН, микрокомпонентный (масс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой) — в ООО «Лаборатория спектральных исследований «СПЕКТРУМ», г. Москва, определения мышьяка и лития — в Аналитическом центре ФГБУН ИВиС ДВО РАН. Пробоподготовку для проведения микрокомпонентного анализа проводили в НИГТЦ ДВО РАН двумя способами: с консервированием и без консервирования. Выполнялось предварительное центрифугирование проб в течение 15 минут при 3800 - 4000 об/мин с последующим фильтрованием через

мембранный фильтр из политетрафторэтилена с диаметром пор 0,45 мкм, диаметром фильтра 25 мм и площадью фильтрования 3,9 см2. Консервация выполнялась подкислением азотной кислотой (о.с.ч.) из расчета 0,1 мл концентрированной азотной кислоты на 10 мл пробы. На анализ направлялись пробы объемом 15 мл. Результаты анализов сведены в табл. 1 и 2.

Таблица 1

Сопоставление содержаний некоторых элементов в пробах воды из скважин и р. Сухая речка в период отбора 18-30 апреля 2015 г.

Аналит СКВ. 1PR 18.04 СКВ. 3PR 30.04 р.Сухая речка 18.04

по результатам полного гидрохимического анализа (мг/л)

pH 8,79 6,92 7,31

K+ 8,79 2,16 0,67

Na+ 25,1 13,4 11,2

Ca 2+ 54,1 10,7 7,42

Mg 2+ 9,02 0,815 1,34

Fe2+ 0,202 <0,05 <0,05

Fe3+ 0,195 <0,05 <0,05

F - 0,9 0,15 0,15

Cl - 15,4 2,22 1,20

HCO3 200 46,9 41,0

SO42- 22,2 9,70 17,7

H3BO3 <0,46 0,48 <0,46

H4SiO4 21,4 44,4 40,0

минерализация 365 135 122

As 0,0073 <0,005 <0,005

Li 0,032 <0,01 <0,01

по результатам ICP-MS (мкг/л)

К* К* К*

Be 0,12 0,04 0,03 0,06 <0,008 <0,008

B 200 180 47 42 18 17

Al 8300 780 990 3740 20 20

Si 15300 6600 12600 15000 10800 9950

P 190 970 16 86 200 190

Окончание табл. 1

Аналит СКВ. 1РН 18.04 СКВ. 3РК 30.04 р.Сухая речка 18.04

V 10,7 4,4 2,9 6,2 17 16

Сг 0,96 0,24 0,23 0,63 <0,2 0,11

Мп 150 37 160 190 0,52 0,52

Со 2,3 0,25 0,95 1,9 0,02 0,02

N1 1,7 0,71 2,8 3,2 0,02 0,13

Си 37 12 21 41 0,59 0,66

2п 19 4,8 8,3 25 1,7 5,7

Бе 0,2 0,2 <0,2 <0,2 0,20 0,22

ЯЬ 2,7 1,9 1,7 1,3 0,38 0,37

Бг 44 13 25 34 11,5 11,3

Мо 3,7 4,1 1,3 0,65 0,44 0,32

Ад 0,007 0,004 0,007 0,005 0,003 0,015

са 0,069 0,075 0,13 0,10 0,027 0,074

Бп 0,1 0,14 75 45 0,014 0,043

БЬ 0,26 0,44 0,20 0,12 0,11 0,11

СБ 0,16 0,042 0,35 0,10 0,005 0,005

Ва 36 4,6 7,1 20,6 2,7 3

Т1 0,023 0,018 0,012 0,019 0,005 0,0009

РЬ 0,84 0,17 0,43 0,76 0,030 0,056

и 0,086 0,039 0,014 0,034 0,007 0,006

Примечание. * - проба с консервацией подкислением азотной кислотой.

Из табл. 2 видно, что в воде р. Сухая речка преобладает Иа, с содержанием от 5,60 до 12,4 мг/л. На верхних по течению станциях 101-1, 101-2, 102 воды имеют гидрокарбонат-но-натриевый состав. Далее вниз по течению увеличивается концентрация Э042- с ростом минерализации. Состав вод сменяется на гидрокарбонатно-сульфатно-натриевый вниз по течению. Со станции 106 по 111 возрастает концентрация Са+. Состав вод на данном участке течения гидрокарбонатно-сульфатно-натриево-кальциевый. В целом по водотоку, концентрация гидрокарбонатов варьируется от 20,7 до 31,4 мг/л, сульфатов - от 2,31 до 15,4 мг/л, Иа - от 5,6 до 12,4 мг/л, Са - от 1,44 до 6,01 мг/л. По микрокомпонентному анализу в пробах отмечены значительные содержания Б1 (от 10,3 до 15,7 мг/л) и Б (от 0,81 до 5,58 мг/л).

Таблица 2

Сопоставление содержаний некоторых элементов в пробах воды из скважины 3 РН и р. Сухая речка в период отбора 1-7 сентября 2015 г.

Аналит №№ проб, дата отбора

101-1 101-2 102 103 104 105 106 107 108 109 110 ЗРК 111

07.09 07.09 07.09 07.09 7.09 07.09 07.09 07.09 07.09 07.09 07.09 07.09 01.09

по результатам полного гидрохимического анализа (мг/л)

рН 7,42 7,42 7,66 7,55 7,57 7,50 7,50 7,46 7,41 7,46 7,14 6,74 7,35

к+ 1,53 <1 <1 1,64 1,0 <1 <1 <1 2,36 1,0 1,72 1,73 <1

Иа+ 8,89 5,60 12,4 8,83 9,62 ИД 6,94 6,05 8,99 7,29 8,20 6,76 Ю,1

Са 2+ 2,06 1,56 1,44 4,81 3,01 3,44 5,05 4,54 4,95 3,92 4,58 5,89 6,01

Мд 2+ <0,5 <0,5 <0,5 0,91 0,65 0,72 1,20 1,06 0,95 0,89 0,85 1,44 0,621

Ре2+ <0,05 <0,05 <0,05 <0,05 <0,05 <0,05 <0,05 <0,05 <0,05 <0,05 <0,05 <0,05 <0,05

Ре3+ <0,05 <0,05 <0,05 <0,05 <0,05 <0,05 <0,05 <0,05 <0,05 <0,05 <0,05 <0,05 <0,05

Р" 02,3 0,16 0,16 0,14 0,13 0,13 0,12 0,12 0,12 0,13 0,13 <0,1 <0,1

СГ <1,0 <1,0 <1,0 <1,0 <1,0 1,42 <1,0 1,42 1,42 1,42 <1,0 1,42 <1,0

НСОз 21,1 20,7 30,6 29,6 29,6 30,6 29,6 29,6 30,1 29,6 28,4 30,0 31,4

5<Э42~ 3,07 2,31 8,84 13,5 11,9 10,8 9,99 10,4 10,4 9,99 10,8 7,68 15,4

Н3ВО3 <0,46 <0,46 <0,46 <0,46 <0,46 <0,46 <0,46 <0,46 <0,46 <0,46 <0,46 <0,46 <0,46

Н4&04 38,8 31,3 26,3 33,8 32,5 32,5 32,0 36,3 56,3 40,0 36,0 47,5 37,5

минера- 80,0 65,9 56,4 95,9 90,6 92,7 110 92,3 117 95,6 92,1 106 102

лизация

по результатам ГСР-МБ (мкг/л)

и 1,79 1,54 1,31 1,18 1,2 1,09 1,21 1,03 1,24 0,88 0,47 0,68 1,13

Иа 9276,9 6519,1 10565,8 9267,4 8983,3 9162,3 9151,4 9038,9 9079,8 9298,2 9371,6 7460,4 10816,7

Мд 479,7 447,7 430,4 863,8 903,3 943,1 952,2 925,3 949,9 939,8 903,5 1574,2 1095

Al 67,4 187,7 130,8 30,5 38,2 81,6 76,5 58,3 108,6 181,4 41,8 7,85 958,2

Si 11335,5 10761,2 10322,2 11683,6 11762,7 11867,1 11924,4 11911,2 12076,1 11866,4 11488,2 15762,6 13599

P 477,2 240,9 243,4 193,5 174,4 159,3 176,3 152 159,6 90,7 60,8 <25,3 <25,3

S 4350,6 810,6 1159 4362,7 4060,2 3964,8 3932,1 4065,7 4013,6 4116,3 4281,5 2695,1 5580,9

К 330,3 265,4 290,2 543,9 497,7 599,8 616 1266,9 736,3 685,7 604 1235,2 760

Ca 4191 1869,1 1911,6 5582,4 5642,1 5710,8 5758,1 5662,8 5694,9 5340 4927,1 7111 5990,4

Ti 4,37 23,6 26,1 2,88 3,41 6,64 5,8 3,36 5,30 4,19 <0,8 <0,8 44,8

V 9,61 6,76 10,6 15,7 14,5 14,1 14,5 13,2 14,4 15,6 12,4 6,61 18,1

Mn 1,67 3,64 3,59 0,62 0,83 1,86 1,51 1,78 2,26 3,89 3,98 12,9 17,4

Fe 5,6 144,1 130,2 28,2 35,5 63,9 65,3 41,8 81,7 79,7 6,31 - 724

Co 0,057 0,06 0,074 0,026 0,018 0,041 0,023 0,043 0,034 0,036 0,021 0,088 0,24

Ni <0,2 <0,2 <0,2 <0,2 <0,2 <0,2 <0,2 <0,2 <0,2 <0,2 <0,2 0,81 <0,2

Cu <0,5 1,66 1,89 <0,5 <0,5 1,24 1,01 1,52 2,78 3,34 1,76 11,5 14,9

Zn 8,33 8,02 5,66 3,74 3,89 18,8 6,75 10,1 8,88 7,04 5,58 14,5 8,12

As 5,45 2,39 2,79 3,83 3 3,19 3,27 3,16 3,43 3,08 <1,2 <1,2 <1,2

Rb 0,29 0,28 0,28 0,45 0,4 0,5 0,5 0,65 0,72 0,7 0,59 1,09 1,08

Sr 5,26 2,73 2,66 9,01 8,98 9,02 9,37 8,98 9,85 13 11,9 17,3 18,8

Mo <0,1 <0,1 <0,1 <0,1 <0,1 0,57 <0,1 0,4 0,28 0,39 0,34 <0,1 0,55

Cd <0,008 <0,008 <0,008 <0,008 <0,008 <0,008 <0,008 0,026 0,05 0,022 <0,008 <0,008 0,022

Sb 0,41 0,33 0,31 0,29 <0,06 0,3 0,16 0,3 0,27 0,33 0,38 0,19 0,31

Cs <0,02 <0,02 <0,02 <0,02 <0,02 <0,02 <0,02 <0,02 <0,02 <0,02 <0,02 <0,02 0,044

Ba 12 6,64 5,08 5,94 6,19 4,63 6,08 5,85 5,89 6,58 5,66 7,32 12,3

Pb 19,5 <0,07 <0,07 <0,07 <0,07 <0,07 <0,07 <0,07 0,2 <0,07 <0,07 <0,07 0,27

U <0,003 0,007 0,0094 0,0074 0,0071 0,0059 0,0076 0,0072 0,006 <0,003 <0,003 <0,003 0,013

0,008 ■ Аэ мг/л 1Р1*

0,007 ■ ■ 0,0073

0,006 ■ 0,00545

0,005 ■

0,004 ■ 0,00383 0,00319 0,00343 0,00327 ^

0,003 • 0,00279 • 0,00239 0,003 Ч 0,00308 0,00316 \

0,002 ■ \

0,001 ■ ЗР1* 7.09.15\ ЗР1* 30.04.15 \

101-1 102 103 104 \ / 106 107 108 109 \0 111

101-2 1 1 3 105 5 №№ станций 7 9 и

1Р1* 2Р1* ЗР(* 1 4_07 4_09 4_12 4_15 №№ термометрических скважин 421

Рис. 2. Распределение Лэ в водах р. Сухая речка и скважин

0,03 • и мг/л _ "А 0,032\ 1РК \18.04.1 5

0,025 ■

0,02 ■

0,015 ■

0,01 ■ ЗРЯ 30.04 15

0,005 ■ 0,00179 0,00131 \ ЗР|* 7.09.15 Л),00068

0.00154%^ °'00118 0,0012 0 0\ 4 0,00121 0,00124 ппппяя ■ 0.0(^03 °'00088 0,00047 0,00113 --

0 ■ 101-2 ЮЗ 1 104 3 1 105 106 1?7 Лв 1?9 5 №№ станций 7 110 9 1*1™ 11

1РЯ 2Р[? ЗР!* 1 4_07 4 09 4_12 №№ термометрических скважин 4_15 4_21

Рис. 3. Распределение Ы в водах р. Сухая речка и скважин

Состав воды из скважины ЗРИ схож по составу с пробами из р. Сухая речка и имеет гидрокарбонатно-натриево-кадь-циевый состав.

Результаты химического анализа проб воды из скважины 1РИ и сравнение с химическим составом вод р. Сухая речка показывают отличительные концентрации некоторых химических элементов. В пробе в несколько раз большая концентрация гидрокарбонатов (200 мг/л), а также более высокое значение рН (8,79) и уровень минерализации (365 мг/л). Кроме того, повышено содержание Б1, А1, Мп, Дэ, Ы и В относительно концентраций в водах р. Сухая речка. На рис. 2, 3 показано распределение Аэ и Ы по профилю, проведенному вдоль р. Сухая речка. Из рис. 2 видно, что содержание Аэ в воде уменьшается с удалением от скважины 1РИ вниз по течению. Как известно, термальные воды Камчатки содержат мышьяк, литий и бор. Для получения выводов о связи воды из скважины 1РИ с возможными проявлениями термальных вод в районе, необходимо продолжить гидрохимические исследования.

- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Пашкевич P.M. и др. Отчет о научно-исследовательской работе: «Исследование геотермальных ресурсов Авачинской группы вулканов, полуостров Камчатка, Камчатский край». Фонды НИГТЦ ДВО РАН, Петропавловск-Камчатский, 2015, в 3-х тт., 787 с. ГГЩ

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -

Пашкевич Роман Игнатьевич - доктор технических наук, директор, [email protected], Научно-исследовательский геотехнологический центр Дальневосточного отделения Российской академии наук,

Павлов Кирилл Алексеевич - научный сотрудник, [email protected], Научно-исследовательский геотехнологический центр Дальневосточного отделения Российской академии наук,

Попов Г.В. - аспирант, Научно-исследовательский геотехнологический центр Дальневосточного отделения Российской академии наук, [email protected], Веселко А.Ю. - аспирант, Научно-исследовательский геотехнологический центр Дальневосточного отделения Российской академии наук, [email protected].

д

UDC 550.836

RESULTS OF HYDROCHEMICAL RESEARCH PERFOMED ON AVACHA GEOTHERMAL SYSTEM

Pashkevich R.I., Doctor of Technical Sciences, Director, [email protected], Research Geotechnological Center, Far Eastern Branch of Russian Academy of Sciences, Pavlov K.A., Research scientist, [email protected], Research Geotechnological Center, Far Eastern Branch of Russian Academy of Sciences,

Popov G.V., Junior Research scientist, Graduate Student, [email protected], Research Geotechnological Center, Far Eastern Branch of Russian Academy of Sciences, Veselko A.Yu., Junior Research scientist, Graduate Student, [email protected], Research Geotechnological Center, Far Eastern Branch of Russian Academy of Sciences.

Results of chemical composition analysis of water from stream «Sukhaya rechka» and from wells drilled in the vicinity of Avacha volcano are presented.

Key words: Avacha geothermal system, comprehensive hydrochemical analysis, micro-component analysis, analyte. REFERENCES

1. Pashkevich R.I., i dr. Otchet o nauchno-issledovatelskoy rabote: «Issledovanie geo-termalnikh resursov Avachinskoy gruppi vulkanov, poluostrov Kamchatka, Kamchatskiy kray (Report about scientifically-research work: "Investigation of geothermal resources of the Ava-chinsky group of volcanoes, Kamchatka Peninsula, Kamchatka Krai). Fondy NIGTC DVO RAN, Petropavlovsk-Kamchatskiy, 2015, v 3-h tt., 787 p.