CC BY
65
Мязина Н.Г.
Оренбургский государственный университет E-mail: [email protected]
ВЛИЯНИЕ ТЕКТОГЕНЕЗА И ГАЛОГЕНЕЗА НА ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РАССОЛОВ ПРИКАСПИЙСКОЙ ВПАДИНЫ (СЕВЕРО-КАСПИЙСКИЙ АРТЕЗИАНСКИЙ БАССЕЙН)
В настоящей работе рассмотрены основные закономерности формирования и размещения рассолов Прикаспийской синеклизы. Проанализированы палеогеографические условия соленакопле-ния на территории впадины и проявлена роль тектогенеза и галогенеза в формировании рассолов. Дана характеристика основных геохимических и генетических типов подземных вод и рассолов, рассмотрен их генезис. Приведен химический состав рассолов и рассмотрена возможность комплексного использования их в бальнеологических целях или как гидроминеральное сырье.
Ключевые слова: подземная гидросфера, Северо-Каспийский артезианский бассейн, пермский соляной галогенез, рассолы, относительно водоупорная сульфатно-галогенная толща, химический состав и минерализация, основные геохимические и генетические типы, поликомпо-нентное гидроминеральное и бальнеологическое сырье.
Прикаспийский седиментационный бассейн является классической областью распространения пермской галогенной формации, с которой связаны рассолы различных геохимических типов. Изучение этих вод в качестве комплексного минерального сырья приобретает большое значение и в связи с рассольным рудо-образованием в области древнего галогенеза.
Выяснение закономерностей формирования рассолов Прикаспийской синеклизы является одной из фундаментальных проблем современной гидрогеологии и генетической гидрогеохимии. 99% подземной гидросферы Прикаспия представлено рассолами.
Изучение геологических и геофизических материалов указывает на древнее заложение Прикаспийской впадины. В докембрийское (протерозойское) время и в начале палеозойской эры, регион, в пределах которого располагается сейчас солянокупольная область Прикаспийской впадины, представлял собой единое целое с основной, ныне поднятой частью Русской плиты [1], [2].
Для изучения влияния тектогенеза и галогенеза на геохимические особенности рассолов Прикаспийской впадины были использованы следующие методы:
1) Анализ фондовых и литературных источников.
2) Для определения химического состава подземных вод выполнялся сокращенный химический анализ подземных вод, отбор проб проводился в процессе пластоиспытания разведочных скважин на нефть в целях подробной характеристики состава рассолов.
3) Систематизация подземных вод по химическому составу произведена на базе классификации Алекина-Посохова. В соответствии с ней выделено два типа вод (111а - хлормагниевый; 111б - хлоркальциевый). Наименование водам дается по преобладающим анионам и катионам. Преобладающими считаются ионы, содержащиеся в количестве 20% и более при условии, что сумма анионов и катионов равна 100% в отдельности.
4) Для характеристики химического состава подземных вод в работе также используется формула Курлова, представляющая собой псевдодробь, в числителе которой в убывающем порядке указывается процентное содержание анионов, а в знаменателе I катионов. Слева перечисляются микрокомпоненты, а также показана минерализация воды (г/л). Справа от дроби записываются величины кислотно-щелочного потенциала и температура воды.
Наиболее ранние тектонические движения проявились, вероятно, в конце архейской эры и в протерозойское время. В это время в ослабленной зоне, соответствующей положению Центрально-Прикаспийского рифта, внедрился асте-нолит. Над горячим астенолитом происходило растрескивание литосферы и образование грабена по системе поперечных и продольных сбросов. По мере внедрения диапиров развивался активный рифтогенез, сопровождаемый формированием в поверхности фундамента зон дифференцированных опусканий, заполняемых эффузивно-осадочными рифтогенными комплексами. Перераспределение масс в нижней части и в верхней мантии обусловило необратимое из-
менение гипсометрического положения поверхности Мохо и Конрада. А зародившиеся рифты на протяжении последующей геологической истории неоднократно активизировались.
I этап (И3-У1 - D3ps-kn) В рифейское время, рассматриваемая территория Волгоградского сектора Прикаспийской впадины соответствует дельте - проливу Пачелмского авлако-гена, где происходило накопление мощной толщи осадков нижнего девона.
Последние данные глубокого бурения, в совокупности с результатами геофизических исследований в пределах российского сегмента Прикаспийской впадины, в целом, свидетельствуют о том, что на месте современной впадины в ранне- и среднедевонское время продолжала существовать система грабенов, которые заполнялась преимущественно терригенными осадками.
В Северо-Каспийском артезианском бассейне водоносность подсолевых рассолов вышеперечисленных отложений на территории Волгоградской области не изучена, опробование водоносных горизонтов и комплексов в отложениях рифея, венда и среднего и верхнего девона не проводилось из-за больших глубин залегания (до 20 км и более), что не позволило изучить их бурением. Данные сейсморазведки МОГТ не позволяют получить отраженные волны от фундамента и границ, расположенного вблизи фундамента в центральной части Прикаспийской впадины, в связи с сейсмогеологическими характеристиками данной поверхности, и с экранированием целевых отражений сложно построенной соленосной толщи. Данные по химическому составу и минерализации в пределах российского сегмента Прикаспийской впадины отсутствуют. При опробовании на правобережье р. Волги (Октябрьская, Клетско-Почтовская, Кленовс-кая, Ново-Коробковская, и др.) эйфельских карбонатных отложений (морсовских и мосоловс-ких известняков) при пластоиспытании получен слабый приток хлоридных кальциево-натриевых рассолов с минерализацией 152-270 г/дм3. Рассолы с высокой степенью метаморфи-зации г№/гС1 0.38-0.62, СаС12 24-38%. Содержание J в рассолах составляет 2,5-12,69 мг/дм3, Вг 423-1053 мг/дм3, С1/Бг 118-187. При опробовании средне-верхнедевонских терригенных отложений (воробьевских, ардатовских, паший-ских, кыновских песчаников, алевролитов) на Терсинской, Арчединской и др. площадях при
пластоиспытании получен слабый приток I хлоридных кальциево-натриевых рассолов с минерализацией 36-223 г/дм3. Коэффициент г№/гС1 - 0,55-0,77, С1/Вг - 125-366;. Концентрация йода в рассолах достигает 0,52-42,1 мг/ дм3, брома 392-1242 мг/дм3.
Большой интерес вызывают неизученные подсолевые рассолы Центрально-Прикаспийского рифта.
II этап ф^г-Р^) Среднефранской фазе седиментации предшествовал значительный перерыв. В пределах палеовыступов нижнефранс-кие (возможно, также средне - нижнедевонские) отложения были подвержены денудации. Начиная со среднефранского времени Прикаспийская впадина развивалась по типу эпиконтиненталь-ного бассейна, испытывала устойчивое погружение - вплоть до настоящего времени. Средне-по-зднефранскому периоду соответствует максимум трансгрессии с накоплением в погруженных областях депрессионных карбонатно-глинистых фаций и образованием в бортовой зоне карбонатных клиноформ с рифовыми постройками [3], [4].
Последующему осадконакоплению фамен-ских отложений предшествовал крупный региональный перерыв, отмечаемый по всей бортовой зоне Прикаспийской впадины. В подошве этих отложений также часто отмечаются крупные стратиграфические несогласия. С фаменского времени палеогеографическая обстановка резко меняется: образуются обширные мелководные плато, где в течение времени (до отложений башкирского яруса) возникают предпосылки для накопления органогенных известняков. В палеопрогибах, унаследовано развивающихся со среднедевонского времени, в условиях некомпенсированного осадконакопления фаменско-турней-ские отложения представлены депрессионными карбонатно-глинистыми осадками, характеризующимися сокращенными значениями толщин.
С конца верхнего девона западная часть Прикаспийской впадины развивалась как глубоководный бассейн некомпенсированного прогибания. Некоторая компенсация этого бассейна терриген-ным материалом произошла в последующий период накопления малиновско-тульских отложений. Мощность этого нижнекаменноугольного терригенного комплекса на некоторых участках бортовой зоны вначале возрастает от 60 метров во внешней части, до 500-600 метров вблизи уступа, а затем резко сокращается у его подножья.
Раздувы мощности преимущественно терриген-ной толщи повсюду приурочены к крутому склону, образованному поверхностью нижележащих верхнедевонско-турнейских отложений.
Можно представить, что количество поступавшего во впадину с её обрамления терриген-ного материала было ограниченным. Он распределялся в виде узкой полосы только вдоль склона уступа, нивелируя его наиболее крутые участки. В последующий период накопления осадков окско-серпуховского-нижнебашкирского возраста развитие впадины вновь характеризуется некомпенсированным прогибанием. Мощность комплекса вкрест бортовой зоны повсеместно сокращается, а его поверхность образует в палеорельефе новый седиментационный уступ.
Крупномасштабные события происходили в бортовой зоне впадины в позднебашкирское время, когда она по бортовому тектоническому шву опустилась на 400 м, а в предассельское время стала воздыматься, в результате чего, последующей трансгрессией моря здесь были размыты верхнекаменноугольные и часть среднекаменноугольных отложений.
Интенсивное заполнение северной и западной частей впадины терригенными осадками произошло в позднебашкирско-верейское время. На всех разрезах пересечениях бортовой зоны фиксируется аномальное увеличение мощности этих отложений в сторону впадины от первых сотен метров до 1000-1200 метров. Терригенные осадки полностью засыпали склон карбонатного уступа, ограничивающего бассейн в предшествующий период осадконакопления, в результате чего их поверхность моноклинально, без видимого изменения угла наклона, погружается во впадину. Мощности этих отложений в направлении центральной части бассейна не уменьшаются. Это свидетельствует о весьма значительном объёме сносимого во впадину материала. Мощность надверейского (докунгурского) комплекса в бортовой зоне вновь резко уменьшается, она сокращается в направлении впадины более чем в 10 раз (от 1000-1600 до 100-150 метров). Это обусловлено подъёмом территории.
В докунгурском рельефе сформировался морфологический (нижнепермский) уступ, высота которого на отдельных участках достигала 1200-1600 м. Начальная глубина пермского бассейна у подножья уступа достигала 1000-1500 метров и очевидно, увеличивалась к внутренним
районам впадины до 4000-4500 м. В кунгурское и последующее пермско-триасовое время, впервые за длительную историю глубоководная впадина была полностью заполнена осадками [4]. Герцинский этап развития характеризуется компенсацией бассейна мощными соленосными отложениями кунгурского и казанского ярусов, причём, в прогибание, кроме Прикаспийской впадины, была вовлечена вся юго-восточная часть Восточно-Европейской платформы. Образовались отложения верхней красноцветной молассы верхней перми и триаса. Начало проявления галотектогенеза приходится на конец позднепермского времени. В этот период на поверхности земли обнажаются и полностью размываются отложения верхней перми в сводах соляных ядер формирующихся куполов. Увеличенные мощности (до 4-5 км) указанных отложений сохраняются в отдельных депрессиях (Ца-рынской) центральной части Сарпинского мегапрогиба.
Рассолы подсолевого комплекса. В СевероКаспийском артезианском бассейне подзона хло-ридных натриево-кальциевых и кальциево-натриевых, йодо-бромных азотно-метановых рассолов опробована и установлена в карбонатно-терригенных отложениях визейского, башкирского, московского и гжельского ярусов нижнего, среднего и верхнего карбона и нижней перми на глубинах 890-4952м, с минерализацией 128-265 г/дм3 см таблицу 1. Ниже 5000м водоносные комплексы не опробованны и не изучены. Она характеризуется условиями весьма затрудненного водообмена и квазизастойного режима. Для подзоны характерны восстановительная геохимическая обстановка (ЕЬ -100 -260) реакция среды кислая при рН=<4-6.9; Т=17-100°С и высокая степень метаморфизации (г№/гС1=0,66-0,83; С1/Вг 198-500) при содержании J 3-18 мг/дм3, Бг 178721 мг/дм3. Хлоркальциевые подсолевые рассолы (тип 111б), это «жидкие руды», обогащены целым рядом галофильных элементов и редких щелочных металлов. Они могут быть использованы комплексно как гидроминеральное сырье и в бальнеологических целях. Они являются близкими аналогами бальнеологических - бромных, йодных и борных вод Вологодского, Московского рассольного и Усть-Качкинского типов.
Подзона хлоридных натриевых сульфидно-углекисло-метаново-азотных инфильтрогенных рассолов выщелачивания каменных солей с ми-
нерализацией 36-128-249 г/дм3 связана с суль-фатизированными и битуминозными породами каменноугольного и нижнепермского возраста. Под мощной толщей солей в условиях весьма затрудненного водообмена и квазизастойного режима перенос вещества возможен только по молекулярно-диффузионному механизму, такие воды могут быть названы рассолами диффузионного выщелачивания, которые генетически моложе связанных с ними солей. Верхний предел минерализации инфильтрогенных рассолов ограничен пределом растворения галита - 330 г/дм3. Геохимически воды подзоны отвечают умеренно и резко восстановительной обстановке с величиной ЕЬ от -100 до -430; pH 5,4-7 Т=10-35°С. Рассолам свойственна низкая метаморфизация (Ша/гС1 обычно 0,85-1,0), обедненность Бг (0,05-0,4 г/дм3), С1/Вг (600-1500), I (1-10 мг/дм3). Слабые йодо-бромные рассолы этой зоны с минерализацией до 100-150 г/дм3 могут быть использованы в бальнеологических целях.
Аналоги их представлены - водами лечебное действие которых определяется величиной минерализации и ионно-солевым составом -Усольским и - бромными, йодными и борными водами - Вологодского типа.
Меж и внутрисолевые рассолы подзона хло-ридных магниевых рассолов представлена межи внутри солевыми рассолами на территории Прикаспийской синеклизы в карбонатно-соле-носных отложениях нижней перми на Светло-ярской, Комсомольской, Тингутинской, НовоНиколаевской, Лободинской площа дях см таблицу 2. Зона реликтовых внутрисолевых и меж-солевых хлоридных магниевых рассолов заключена в зону рассолов хлоридного натриевого состава - надсолевых инфильтрогенных и подсо-левых диффузионного выщелачивания. Рассолы вскрыты на глубине 0,9-3,9 км, с минерализацией 170-460 г/дм3, содержат J 1-35 мг/дм3, Бг до 12,3 г/дм3, Н3В03-5,5 г/дм3. Имеют высокую степень метаморфизации г№/гС1=0,08-0,16; С1/Вг=55-205. Среда рассолов кислая рН=<4,0-6,9. По генезису рассолы талласогенные и синге-нетичные вмещающим породам кунгурского возраста. Эти рассолы являются слабоизмененной маточной рапой, соответствующей завершающей стадии пермского галогенеза. В связи с линзовидным залеганием коллекторов запасы хлор-магниевых рассолов невелики. Рассолы такого типа не используются в бальнеологических це-
лях в России, но представляют огромный интерес. Они содержат большое количество магния, брома и ортоборной кислоты. Им также свойственна обогащенность редкими и рассеянными элементами Sr, Li, Rb, Cs. Они также могут быть использованы комплексно как гидроминеральное сырье и в бальнеологических целях.
III этап (P2uf-QIV) На раннетриасовое время отложения самого верхнего отдела надсоле-вой толщи представляли собой пенеплезирован-ную поверхность. Граница размыва находит повсеместное отражение на геофизических сейсмических материалах в виде углового несогласия между пермскими и перекрывающими их отложениями. В результате последующего опускания территории западной части Прикаспийской впадины происходило интенсивное осадконакопле-ние триасовых отложений. Региональная выдержанность мощности и литологии и чередование карбонатных и терригенных осадков является проявлением цикличных, незначительных по амплитуде знакопеременных вертикальных движений, приводящих к регрессивным и трансгрессивным колебаниям моря. Неявно проявляющиеся угловые несогласия внутри триаса, совпадающие, в основном, с границами отделов, характеризуют относительно стабильный динамический режим, при котором происходил весьма незначительный рост соляных куполов.
Наибольшей структурной перестройке исследуемая территория подвергалась на границе триаса и юры. Именно в это время произошла активизация соляного тектогенеза, что привело к образованию крупных триасовых мульд в результате оттока из них соли в окружающие купола. При этом «просадка» триасовых отложений в мульдах сопровождалась весьма значительным ростом амплитуды соляных куполов. Это предопределило расчленение надсолевого комплекса на отдельные в гидрохимическом и гидродинамическом отношении блоки. Последующий размыв полностью снивелировал поверхность современной территории Прикаспия. В результате эрозии местами было срезано до 1-1,5 км триасовых отложений.
Вплоть до конца палеогенового времени происходит постепенная передислокация соли из сформировавшихся мульд в купола. Процесс сопровождается незначительными колебаниями уровня моря и перерывами в осадконакоп-
лении и формированием палеогеновых мульд к центру синеклизы.
В преднеогеновое время происходит новая активизация соляного тектогенеза, сопровождающаяся ускоренным ростом уже сформированных куполов. Она часто сопровождается прорывом соляных масс юрско-палеогеновых отложений и сопутствующим ему осложнением дизъюнктивными нарушениями. Нарушения формируют блоковый характер строения над-солевой части разреза. Именно в это время происходит окончательное формирование современных солянокупольных структур в мезозойской толще. Подъем территории в конце палеогена вновь приводит к пенепленизации сформированных положительных форм. Снивелированный рельеф перекрывается покровными неоген-четвертичными отложениями, имеющими на большей части Прикаспия региональный наклон в сторону центра впадины.
Инверсионные движения солянокупольных областей Прикаспийской впадины фиксируются по резким стратиграфическим несогласиям и поверхностям размыва, главные из которых приходились на среднетриасовую эпоху, поздневолжское, позднесеноманское, средне и позднемиоценовое, ранне- и среднеплиоценовое времена.
Формирование Прикаспийской впадины, как области сплошного развития соляных куполов, завершилось в альпийский этап текто-генеза, в период между концом палеогена и верхним плиоценом. В это время впадина оформилась в современных границах и положение её северо-западного ограничения соответствует нижнепермскому уступу. Именно он определил положение окраинной цепочки куполов и формирование, связанной с ней системы региональных сбросов, как границы распространения соляного тектогенеза. Который сыграл огромную роль в формировании основных геохимических и генетических типов хлоридных рассолов.
Рассолы надсолевого комплекса Подзона хлоридных натриевых и кальциево-натриевых, йодо-бромных азотно-метановых рассолов в Северо-Каспийском артезианском бассейне установлены при опробовании в карбонатно-терригенных отложениях верхней перми и во всех отделах мезозоя на глубинах 1076-3043м и кайнозоя см. таблицу 3.
Подзона хлоридных натриевых сульфидно-углекисло-метаново-азотных рассолов с минера-
лизацией 37-261,8 г/дм3 связана с сульфатизи-рованными и битуминозными породами верхнепермского, карбонатно-терригенного триасового, юрского и мелового возраста. Геохимически она отвечает умеренно и резко восстановительной обстановке с величиной ЕЬ от -100 до -430; pH 5,5-7,8; Т=10-26°С. Им свойственна низкая метаморфизация (г№/гС1 обычно 0,7-0,86-0,93), обедненность Бг (0,03^0,3 г/дм3), I (1^16 мг/дм3), С1/Вг (258-388-2200). Эти воды связаны с выщелачиванием солей вблизи примыкания водоносных горизонтов к соляным куполам. Вдоль бортовой части синеклизы р. Волги хлоридные натриевые рассолы установлены в терригенно-кар-бонатных отложениях триаса и верхней перми, с минерализацией 50-100 г/дм3. Кровля рассолов располагается на глубинах 900-1200 м.
Наиболее широко инфильтрогенные рассолы развиты в надсолевых толщах мезозоя. При неглубоком залегании на куполах, растворение солей и перенос вещества происходит в результате вынужденной конвекции (фильтрации). С глубиной уменьшается скорость движения подземных вод, возрастает роль молекулярного диффузионного массопереноса. Они являются близкими аналогами бальнеологических вод Усольс-кого, Красноусольского Вологодского, Московского рассольного, и Усть-Качкинского типов [5].
Подзона хлоридных натриево-кальциевых и кальциево-натриевых, йодо-бромных азотнометановых рассолов установлена в карбонатно-терригенных отложениях мезозоя на глубинах 1470-2119м, с минерализацией 83,9-179,1-292,0 г/дм3. Она характеризуется условиями весьма затрудненного водообмена. Для зоны характерны восстановительная геохимическая обстановка (ЕЬ -100 -260) при рН=4-6.9; Т=17-100°С и высокая степень метаморфизации (г№/гС1=0,29-0,75; С1/Бг 180-321) при содержании J 2-5,8 мг/л, Бг 124-527 мг/дм3. Рассолы можно использовать как поликомпонентное, бальнеологическое и гидроминеральное сырье. Рассолы этого типа являются аналогами бальнеологических вод: Московского рассольного, Усть-Качкинского, Вологодского типов.
На Аралсорской площади (территория Казахстана) Прикаспийской синеклизы из аптских карбонатно-терригенных отложений нижнего мела выведены хлоридные натриевомагниевые рассолы с глубины 2,09 км, с минерализацией 343,8 г/дм3 (табл.3.), имеют низкую
ВЕСТНИК ОГУ№ 1 (162)/январь'2014 141
Таблица 1. Подсолевые рассолы
№ пробы Место взятия пробы; глубина, м Водовмещающая порода Минерализация мг/л Ингредиенты, мг/л; %-экв РН-Т° Уд.вес J Вг н3во3 Тип минеральной воды по классификации В.В. Иванова, Г.А. Невраева Индекс воды по О.А. Алекину
С1* so42- hov Са2+ Mg2+ Na++K+ Формула химического состава
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Северо-Каспийский артезианский бассейн (Прикаспийская синеклиза)
1 Скв. 279-Ново-Никольская, 44952-4953 Pi 128800.7 74550 2100 3097.8 64.54 1561.6 25.6 2404.8 120 486.4 40 46693 2030.14 7.1 1.085 17.51 178.6 Вологодский C196SO,3HCOa (Na+K)93Ca5Mg2 Na СІ ІІІб
2 Скв. 581-Луговая Пролейка, 2770-2813 Р^-аг 279981.4 170400 4800 1917.2 39.9 195.2 3.2 6012 300 3404.8 280 98052.2 4263.1 6,1-23 1.186 м 303 Московский рассольный. C199SCU (Na+K)88Ca6Mg6 CaNa СІ ІІІб
3 Скв.2-Николаевская, 3947-3955 Cjtl 229153.4 142710 4020 235.38 4.9 109.8 1.8 21442.8 1070 3756.4 308.92 60898.9 2647.8 4 1.152 13.58 721.6 Усть-Качкинский С1100 (Na+K)66 Са27 Mg7 CaNa СІ ІІІб
4 Скв. 2-Ерусланская, 1875-1905 C3gl 217231 133029 3751 822 17.12 48.8 9266 462 2068 170 71997 3129 7 1.147 3.49 266 Московский юссольный. С1100 (Na+K)83 Cal2Mg5 CaNa Cl ІІІб
5 Скв. 2-Николаевская, 3208-3195 C2v 231807.5 143934.7 4054.5 474.9 9.89 195.2 3.2 18286.5 912.5 3985.8 329.4 64990.4 2825.7 5^3 1.15 8.76 643.87 Усть-Качкинский С1100 (Na+K)70 Са22 Mg8 CaNa Cl ІІІб
6 Скв. 579-Луговая Пролейка, 2942-3025 P^-ar 249283.8 152593.2 4298.4 1240.26 25.84 225.7 3.7 9418.8 470 3283.2 270 82522.6 3567.9 6,2-31 1.162 4.3 427.6 Нет аналога С199 SCU (Na+K)83 Call Mg6 Na Cl ІІІб
Мязина Н.Г.__________________________________________________________________________________________________________________________________________Влияние тектогенеза и галогенеза на геохимические особенности рассолов..
142 ВЕСТНИК ОГУ№ 1 (162)/январь '2014
Таблица 2. Меж- и внутрисолевые рассолы ( P4kg)
№ пробы Место взятия пробы; глубина, м Водовмещающая порода Минерализация мг/л Ингредиенты, мг/л; %-экв РН-Т° Уд.вес J Вг Н3ВО3 Тип минеральной воды по классификации В.В. Иванова, Г.А. Невраева Индекс воды по О.А.Алекину
С1* S042' НС03* Са2+ Mg2+ Na++K+ Формула химического состава
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Северо-Каспийский артезианский бассейн (Прикаспийская впадина)
1 Скв. 4-Светлоярская, 978-981 Pikg 170416.4 104423.2 2941.5 3942.9 82.1 36 1.2 3618.4 180.56 7904.36 650. 50495.58 2195.5 7.8-21 1.111 572.7 Московский рассольный C197SOj3 (Na+K)73Mg21 Саб Mg Na СІ ІІІб
2 Скв. 7-Светлоярская, 961-1241 Pikg 458182.6 330416.6 9307.5 4838.2 101 2287.5 37.5 нет 109142.3 8946,06 11498.6 499.94 <4 1.323 12320 Нет аналога C197SOjl Mg95(Na+K) 5 Mg СІ Illa
3 Скв. 2-Комсомольская, 1710-1720 Pikg 386982.9 275480 7760 291.34 6.07 отс 16032 800 72960 6000 22219.6 966.07 4.3-24 1.285 1.02 3062.58 Нет аналога С1100 Mg77(Na+K)12 Cali Mg СІ ІІІб
4 Скв.21-Тингутинская, 890-907 Pikg 343165 230750 6500 765.8 15.95 207.4 3.4 13527 675 40950 3367.6 56965.2 2476.75 5.8-17 1.242 1571.76 Нет аналога С1100 Mg52 (Na+K)38 CalO Mg СІ ІІІб
5 Скв. 101-Демидовская, 3954 Pikg 349552 217260 6120 5601.3 116.7 1860.5 30.5 1603.2 80 21401.6 1760 101825.4 4427.2 5.8- 1.237 35 750.8 Нет аналога С198 SOj2 (Na+K)71 Mg28 Cal Mg Na СІ ІІІб
6 Скв. 2-Ново-Николаевская, 1272 Pikg 344405.5 248500 7000 597.5 12.45 1622 26.6 20040 1000 73197.5 6019.5 448.5 19.5 1.213 3969.36 Нет аналога C1100 Mg85 Cal4(Na+K)l Mg СІ ІІІб
Естественные науки
ВЕСТНИК ОГУ№ 1 (162)/январь'2014 143
Таблица 3. Надсолевые рассолы (Р,и1-()1у)
№ пробы Место взятия пробы; глубина, м Водовмещающа я порода Минерализация мг/дм3 Ингредиенты, мг/л; %-экв РН-Т° Уд.вес I Вг Н3ВО3 Мг/дм3 Тип минеральной воды по классификации В.В. Иванова, Г.А. Невраева Индекс воды по О.А. Алекину
С1* 80/- НС03* Са2+ мё2+ №++К+ Формула химического состава
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Северо-Каспийский артезианский бассейн (Прикаспийская синеклиза)
1 Скв.13- Паромная 1076-1086 ад 71741.9 43931.3 1237.5 742.8 15.47 85.4 1.4 3261.5 162.75 1555. 127.88 22166.096 3 1.047 1.52 113 Вологодский С19980Л №+К) 77Сз13Мё10 N3 С1 Шб
2 Скв.7- Паромная, 1221-1234 137638,3 88352.4 2488.8 547.3 11.4 103.7 1.7 8016 400 4084.1 335.86 40618.9 1766.04 1.098. нет • Вологодский С1100 №+К) 71Сз16Мё13 N3 С1 Шб
3 Скв.7- Паромная 1470-1480 Т1 179150 112712 3175 29.22 0.61 24.4 0.4 12696.5 633.56 5371.7 441.75 48316.1 2100.7 <4 1.123 5.84 407 Московский рассольный С1100 №+К) 66Са20Мд13 Сз№ С1 Шб
4 Скв.10- Паромненская 2119-2134 209036 131793.7 3712,5 511,5 10.65 6.1 0.1 24849.6 1240 5877.6 483.3 45597.7 2000 = 2.3 410 Усть-Качкинский С1100 №+К) 54СаЗЗМё13 СзИз С1 Шб
5 Скв. 458-Чапурниковская 1026-1082 Р21 86216,78 51830 1460 1464.5 30.51 128.1 2.1 2428.84 121.2 1320.45 108.59 29044.86 1262.86 11 1.06 0.76 137.77 Вологодский С19880л2 №+К) 85Ca8Mg7 N3 С1 Шб
6 Скв. 4-Светлоярская, 730-740 К2в 62833.27 38208.2 1076.26 792.55 16.51 128.1 2.1 1955.1 97.56 1333.59 109.67 20415.7 887.6 7,4-21 1,04 1.01 78.9 Вологодский С19880л2 №+К) 81МдЮ Са9 N3 С1 Шб
7 Скв. 460-Чапурниковская, 1100-1182 Р2 225573.5 136320 3840 2675.1 55.7 155.65 2.55 2630.9 131.95 3195.6 262.79 80596.3 3504.19 170.5 62 Московский рассольный 09880(2 №+К) 90Mg7CaЗ N3 С1 Шб
8 Скв. 460-Чапурниковская, 903-913 37112.1 32393.7 912.5 119.99 2.5 170.19 2.99 1878.75 93.75 1078.84 88.72 1470.6 735.32 = 77.26 17.41 Вологодский С1100 №+К) 80Мё10Са10 N3 С1 Шб
9 Скв.5038-Гмелинская, 587-593 Кл 107993.2 64911.75 1828.5 513.96 10.71 109.8 1.8 4509 225 1368 112.5 36580.7 1503.5 7 1.065 2.28 124.25 Вологодский С19980Л №+К) 82Са12 Мё6 N3 С1 Шб
10 Скв.5021-Гмелинская, 1410-1482 Р2 83990.1 113830.7 3206.5 1420.5 29,59 73.2 1.2 13527 675 4256 350 50882.67 2212.29 7,7-30 1.122 4.69 394.88 Вологодский С19980Л (Ма+К) 68 Са21Мё11 №Сз С1 Шб
11 Скв. 31-Шунгайская, район оз.Боткуль 3043-3050 т 261760.5 160080 4514.4 507.8 10.57 48.8 0.8 611.4 304.96 2317.7 190.6 92694.8 4030.2 м 1.196 16.3 46.6 Московский рассольный С1100 №+К) 89Са7 Мд4 N3 С1 Шб
Мязина Н.Г.__________________________________________________________________________________________________________________________________________Влияние тектогенеза и галогенеза на геохимические особенности рассолов..
степень метаморфизации г№/гС1=0.82; среда рассолов рН=7,0. По генезису рассолы инфиль-трогенные. Рассолы такого типа не используются в бальнеологических целях в России, но представляют огромный интерес.
Возможно, им также свойственна обогащен-ность редкими и рассеянными элементами Бг,
и ИЬ, Сб.
Выводы по результатам гидрогеохимических и гидрогеодинамических исследований следующие. Прикаспийский седиментационный бассейн является одной, из крупнейших геологических структур Восточно-Европейской платформы, характеризующейся большим разнообразием гидрогеохимических и литолого-фаци-альных условий [6].
Северо-Каспийский артезианский бассейн, занимающий территорию левобережья р.Волги, практически не обеспечен пресными водами. Лишь в краевых ее частях на западе и севере территории в четвертичных и верхних горизонтах плиоценовых отложений содержатся пресные и слабосолоноватые воды с минерализацией до 3 г/дм3. Они приурочены к аллювиально-морским хазар-ско-хвалынским и аллювиальным среднечетвер-тично-современным отложениям прибрежной зоны р.Волги и Волгоградского водохранилища. На остальной территории бассейна пресные воды встречаются в виде линз и небольших пластовых залежей. Северо-Каспийский артезианский бассейн имеет сложное солянокупольное строение. В надсолевой части осадочного чехла распространена напорная верхняя гидрогеодинамическая система, охватывающая гидрогеологические комплексы затрудненного и подзоны весьма затрудненного водообмена. В пределах Северо-Каспий-ского бассейна зона интенсивного водообмена практически отсутствует.
Относительно водоупорная сульфатно-галогенная толща кунгурского яруса отделяет верхнюю гидродинамическую систему от нижней. В подсолевой части расположена нижняя подсолевая гидрогеодинамическая система, которая предположительно состоит из подзоны весьма затрудненного водообмена и квазизас-тойного режима.
В пределах Северо-Каспийского бассейна, являющегося областью распространения нижнепермской галогенной формации, главного события в формировании химического состава подземных вод и рассолов юго-восточной и вос-
точной окраины Восточно-Европейской платформы. Восточно-Европейский эвапоритовый бассейн площадью болеее 1 млн.км2 протягивался с С на Ю более чем на 2500 км. Благодаря ему сформировались Печорский, Волго-Уральский и Прикаспийский солеродные бассейны [2].
Огромное значение в формировании гидрогеохимической обстановки имел альпийский тек-тогенез, заложение очагов скрытой и открытой разгрузки седиментогенных рассолов приурочены к солянокупольным структурам, например, Эльтонский и Баскунчакский купола. Кроме того, интенсивное проявление соляной тектоники предопределило расчленение надсолевого осадочного чехла на отдельные изолированные блоки в гидродинамическом отношении.
Зона весьма затрудненного водообмена и квазизастойного режима представлена тремя основными геохимическими и генетическими типами: 1) хлоридными натриевыми инфильт-рогенными рассолами выщелачивания каменных солей, 2) хлоридными магниевыми (натриево-магниевыми) реликтовыми маточными рассолами пермских палеобассейнов, 3) хлоридными натриево-кальциевыми (кальциево-натриевыми) седиментогенными рассолами. Хлорид-ные рассолы занимают доминирующее положение в осадочном чехле.
Отличительной особенностью бассейна является наличие хлоридных натриево-кальциевых и кальциево-натриевых рассолов типа (111б по Е.В. Посохову, В.А. Сулину). Они развиты в различных по возрасту отложениях, начиная с палеозойских, мезозойских и кончая кайнозойскими отложениями. Наиболее крепкие метамор-физованные хлоридные кальциевые рассолы распространены в бассейнах с нижнепермскими соленосными, особенно калиеносными формациями Прикаспийской синеклизы с минерализацией до 510-540 г/дм3. В нижнем и верхнем этажах бассейна натриевые, кальциево-натриевые и натриево-кальциевые, магниевые хлоридные рассолы инфильтрогенно-седиментогенные и седиментогенные рассолы с минерализацией 37458,1 г/дм3, обогащенные Вг, ^ Н3В03 могут использоваться в бальнеологических целях при разбавлении рассолов до 150 г/дм3.
Рассолы обогащенные галофильными и биофильными элементами и редкими щелочными металлами перспективны как гидроминеральное сырье для использования в различ-
ных областях и сферах промышленности, медицины и народного хозяйства. В недрах При-каспия заключены значительные запасы минеральных промышленных вод различного ионно-солевого состава, содержащие кондиционные количества Вг, _|, К, В, Бг и т. д. Нередко в рассолах промышленно ценные компоненты присутствуют совместно, что позволяет их рассматривать как поликомпонентное гидроминеральное сырье [7]. Попутные воды всех нефтяных, газовых, нефтегазовых месторождений широко распространены, их гидроминеральные и бальнеологические ресурсы огромны. Они представляют большую практичес-
кую ценность. В настоящее время недостаточно внимание уделялось вопросу извлечения ценных компонентов из подземных рассолов. Наиболее экономичный вариант это извлечение ценных компонентов из попутных вод нефтяных месторождений. Необходимо изучить общерегиональную оценку запасов и подходов к технологиям извлечения на примере стран Израиля, Япония, США и др. Основными резервуарами надсолевых, подсолевых и межсо-левых промышленных рассолов служат карбонатные и терригенные породы палеозоя, мезозоя и кайнозоя. Они имеют широкое распространение до глубины 16-24 км.
25.02.2013
Список литературы:
1. Афанасьев Т. П. Подземные воды Среднего Поволжья и Прикамья и их гидрохимическая зональность. М.: изд. АН СССР, 1956. 263 с.
2. Деревягин А.С., Свидзинский С.А. Седлецкий В.И. и др. Нижнепермская галогенная формация Северного Прикаспия. Ростов на Дону: изд-во РГУ, 1981. 397 с.
3. Рихтер Я.А. Очерки региональной геодинамики Прикаспийской впадины и ее обрамления. / Тр. НИИГео СГУ им.Черны-шевского. Нов. сер. Т. Х1У-Саратов: Изд-во Научная книга, 2003. 86 с.
4. Бражников О.Г., Михалькова В.Н. Особенности тектоники подсолевых отложений Западного Прикаспия) // Геол. Основы создания Прикаспийского нефтегазодобывающего комплекса. М.: Наука, 1990. С 105-110.
5. ГОСТ 13273-88 Воды минеральные питьевые, лечебные и лечебно-столовые. М.: Из-во стандартов, 1988. 29 с.
6. Мязина Н.Г. Закономерности формирования и распространения минеральных вод в гидрогеологических структурах Волгоградской области [монография];- Волгоград: Изд-во ВолГУ, 2008. -212 с.
7. Мязина Н.Г. Гидрогеохимические особенности рассолов Прикаспийской синеклизы // Геологическая эволюция взаимодействия воды с горными породами: материалы Всероссийской конференции с участием иностранных ученых.-Томск: Изд-во НТЛ, 2012. С.463-466.
Сведения об авторах
Мязина Наталья Григорьевна, доцент кафедры геологии геолого-географического факультета Оренбургского государственного университета, кандидат геолого-минералогических наук, 460018. г. Оренбург, пр. Победы 13, ауд. 3207, тел. (3532) 372543, e-mail: [email protected]
