Главная » 2014 » Август » 12 » Скачать Геохимия минеральных вод Кузбасса. Токаренко, Ольга Григорьевна бесплатно
9:31 PM
Скачать Геохимия минеральных вод Кузбасса. Токаренко, Ольга Григорьевна бесплатно
Геохимия минеральных вод Кузбасса
Диссертация
Автор: Токаренко, Ольга Григорьевна
Название: Геохимия минеральных вод Кузбасса
Справка: Токаренко, Ольга Григорьевна. Геохимия минеральных вод Кузбасса : диссертация кандидата геолого-минералогических наук : 25.00.07 / Токаренко Ольга Григорьевна; [Место защиты: Том. политехн. ун-т] - Томск, 2009 - Количество страниц: 143 с. ил. Томск, 2009 143 c. :
Объем: 143 стр.
Информация: Томск, 2009
Содержание:
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 ИЗУЧЕННОСТЬ МИНЕРАЛЬНЫХ ВОД КУЗБАССА
11 Степень изученности пресных и минерализованных 9 подземных вод
12 Современные критерии оценки минеральных вод - •
ГЛАВА 2 ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ КУЗБАССА
21 Рельеф территории
22 Климатические условия территории
23 Геологическое строение 21 : 24 Гидрогеологические условия
241 Особенности химического состава подземных вод
ГЛАВА 3 МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
31 Методика полевого анализа быстроменяющихся компонентов
32 Методика лабораторного анализа устойчивых компонентов 35 321 Методика ICP-MS 322 Метод ICP-AEm : , 33 Методика микробиологического анализа
34 Метод определения водорастворенных газов/;,,,, v/,,
35 Определение органических микропримесей в подземных водах
36 Методика определения изотопного состава 2Н, 3Н, 180 и С
37 Специальные геохимические исследования
38 Методика численного моделирования
ГЛАВА 4 ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ МИНЕРАЛЬНЫХ ВОД
БЕРЕЗОВОЯРСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ
41 Общая характеристика гидрогеологических условий
42 Химический состав минеральных вод 53 " • 43 Микрокомпонентный состав
44 Микробиологический состав : i ;
45 Газовый состав ; 60 46 Изотопный состав : '
461 Источники поступления СН4 минеральных вод
ГЛАВА 5 ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ МИНЕРАЛЬНЫХ ВОД
БОРИСОВСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ 1 ; ' : ;
51 Общая характеристика гидрогеологических условий
52 Химический состав минеральных вод
53 Микрокомпонентный состав
54 Микробиологический состав
55 Газовый состав
56 Изотопный состав
561 Источники поступления СЩ минеральных вод
ГЛАВА 6 ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ МИНЕРАЛЬНЫХ ВОД
ТЕРСИНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ
61 Общая характеристика гидрогеологических условий
62 Химический состав минеральных вод
621 Динамика изменения химического состава при различных режимах эксплуатации месторождения
63 Микрокомпонентный состав
64 Наличие органики и органических микропримесей
65 Микробиологический состав
66 Газовый состав
67 Изотопный состав
671 Источники поступления СОг минеральных вод
ГЛАВА 7 ФОРМИРОВАНИЕ СОСТАВА МИНЕРАЛЬНЫХ ВОД
КУЗБАССА
71 Общая характеристика геохимических особенностей минеральных вод Кузбасса
72 Формы миграции основных ионов и некоторых микрокомпонентов
73 Равновесие минеральных вод к карбонатным минералам
74 Равновесие минеральных вод к алюмосиликатным минералам
75 Условия формирования химического состава минеральных вод "
751 Факторы, контролирующие формирование геохимического типа минеральных вод 126 ' 752 Основные геохимические процессы, формирующие состав минеральных вод Источники химических элементов
Введение:
Минеральные воды давно привлекают к себе внимание исследователей, потому что часто обладают уникальным составом и лечебными свойствами и поэтому рассматриваются как альтернативное средство немедикаментозного лечения [115]. Подземные минеральные воды являются очень сложными динамичными многофазными системами, в которых содержатся растворенные минеральные и органические вещества, а также газы. Лечебными являются природные подземные воды, оказывающие на организм человека лечебное действие за счет повышенных содержаний полезных биологически активных компонентов, газов или ионно-солевого состава.
Кузнецкий угольный бассейн (Кузбасс) является источником не только топливно-энергетических ресурсов России, но и уникальных для региона минеральных вод высокой газонасыщенности. Удаленность данного региона от известных бальнеологических здравниц России и ближнего зарубежья особенно подчеркивает значимость изучения условий и механизмов формирования состава минеральных вод на данной территории.
Изучением формирования состава таких вод занимались многие ученые - А.М.Овчинников, Н.И.Толстихин, И.К.Зайцев, В.В.Иванов, Г.А.Невраев, Е.В.Посохов, Е.В.Пиннекер, Г.С.Вартанян, Л.АЛроцкий, Б.И.Писарский, В.А.Кирюхин, О.В.Чудаев, А.М.Плюснин и др., среди зарубежных исследователей отметим А.Добре, Делоне, Л.Морэ, К.Кейльгака [72]. Непосредственно в Кузбассе работы велись П.А.Удодовым, Г.М.Роговым, В.К.Поповым, Г.М.Плевако, С.Л.Шварцевым, Д.С.Покровским, М.А.Кузнецовой, О.В.Постниковой, В.М.Людвигом, В.П.Шинкаренко, Ю.В.Макушиным, О.Е.Лепокуровой, Е.В.Домрочевой и др. Сложность изучения этого вопроса заключается в более глубоком залегании минеральных вод, ресурсы которых, как правило, сосредоточены в зоне замедленного водообмена, наличием более сложной динамической системы по сравнению с зоной активного водообмена, что и определяет особый интерес к ним.
Несмотря на длительность изучения минеральных вод Кузбасса многие проблемы остаются нерешенными. Среди них вопросы их генезиса, возраста, состава, включая микрокомпоненты, в том числе редкоземельные элементы, газы, органическое вещество, изотопный и микробиологический состав, механизм формирования их состава. С появлением современных высокочувствительных методов анализа и усовершенствованных методик исследования природных вод в совокупности с новыми теоретическими положениями решение этих вопросов значительно облегчается.
Объектом научного исследования являются минеральные воды центральной части Кузбасса, в первую очередь месторождения Березовоярское, Борисовское и Терсинское; предметом исследования являются процессы и механизмы формирования состава минеральных вод.
Цель работы. Изучение геохимических: особенностей и условий формирования 'химического состава минеральных вод основных месторождений Кузбасса. . ^
Задачи исследования: • 1) изучить химический, микробиологический; тазовый, изотопный состав минеральных вод центральной части Кузбасса;
2) установить генезис С02 и СН4;
3) определить степень равновесия минеральных вод с основными карбонатными и алюмосиликатными минералами;
4) определить ведущие процессы и механизмы. . формирования химического состава минеральных вод.
Исходный материал и методы исследований. Для решения поставленных задач в период с 2003 по 2008 гг. автор принимал участие в работах Томского филиала Института нефтегазовой геологии и геофизики (ТФ ИНГГ) СО РАН, ТПУ и ОАО «Томскгеомониторинг», проводимых по этой тематике. В работе также использованы данные предыдущих исследований.
Автор являлся соисполнителем следующих работ на хоздоговорной основе: х/д 2—135/03«Изучение геохимии природных вод»1 (заказчик - ТФ ИГНГ СО РАН), работа проходила в рамках выполнения научных исследований по гранту Президента РФ № НШ 1566.2003.05 на поддержку молодых1 российских ученых и ведущих научных школ.' Автор являлся исполнителем работ: х/д 2-523/05 «Отбор проб и проведение хроматографического анализа природного газа из воды» в 2 пробах (спонтанный и растворенный газ) скважины БА-43 в г.Татарске. (заказчик -ООО «Стрелец»); х/д № 2-517/05у «Проведение хроматографического анализа природного газа из воды» (заказчик — ООО «Карачинский источник»); х/д № 2-148/05 (05-нт/2005) «Микробиологические и химические исследования подземных вод, определение тазового состава подземных;! вод»;: Договор от 01.07.2005 г. «Предварительный анализ изменения J :: качественного ' состава природных • вод1'- Терсинского месторождения за период работы водозабора»; Договор от 21.05.2007 г. «Полевые 1 анализы на Терсинском ММПВ» (заказчик - ОАО «Томскгеомониторинг») и др.
Химический анализ проб минеральной воды / проводился в проблемной научно-исследовательской лаборатории гйдрогеохимии (ГШИЛ) Научно-учебно-производственного центра «Вода» ИГНД ТПУ. Быстроменяющиеся компоненты (рН, У Eh, С02, НС03); замерялись непосредственно на скважине. Были использованы следующие методы определения макро- и микрокомпонентного состава:' титриметрия, фотоколориметрия, пламенная фотометрия, потенциометрия, турбидиметрия, беспламенная атомно-абсорбционная -^спектрометрия, инверсионная вольтамперометрия, масс-спектрбметрическйй метод с индуктивно-связанной плазмой — ICP-MS (ООО «Плазма», - f. Томск), к:*мг-:i:;:г,i; .• v - .* ? '"'-^i' . ' • 'i':?i;:'0*i0J.tv"'4
•>И'! Г'!СС '': к 'Ч/.'•>?'•:•:'?; Г1-. -'О •• t ;: , :;.;ic •:' Ir^O-.li; \ ! ?-'< • ? 5
ГЧ"' i;
О''!.'- '.vr.C^.l:1; атомно-эмиссионный метод с индуктивно-связанной плазмой - ICP-AEm (Научно-аналитический центр ТПУ). Состав газов - - определялся хроматографическим методом на приборе «Кристалл 2000М», а изотопный состав - двулучевым методом на масс-спектрометре «МИ-1201В» и бета-спектрометрическим методом на приборе «Tri Carb 2700» (НТЦ «ВСЕГИНГЕО», г. Москва).
Всего в работе использовано более 600 анализов подземных вод Березовоярского, Борисовского и Терсинского месторождений и более 50 анализов грунтовых вод центральной части Кузбасса. Из них 440 по химическому составу, 38 — микробиологическому, 39 — газовому, 41 — изотопному соответственно.
Личный вклад автора. Всего за период исследования автором было отобрано более 60 проб минеральной воды для исследования их химического и газового состава, в некоторых пробах дополнительно изучался микробиологический и изотопный составы, а также определялось содержание многих микрокомпонентов. Автором проведена оценка и сравнительная характеристика содержаний микрокомпонентов минеральных вод и кларков гидросферы, выявлены их закономерности поведения в зависимости от1 рН водных растворов; выявлены пределы содержаний микроорганизмов различного типа; установлен генезис углекислого .газа и метана; установлен характер равновесия системы минеральная вода-горная порода; составлена схема формирования состава минеральных вод Кузбасса отдельно по месторождениям.
Данные обрабатывались с помощью компьютерных программных комплексов HydroGeo, StatSoft Statistica, Microsoft Excel," CorelDREW, ArcGisV Photoshop. Для верификации и интерпретации полученных результатов был использован графоаналитический и графический метод. Для' решения поставленных в работе задач применялись регионально-гидрогеологические, сравнительные, термодинамические, изотопные и др. методы. 1 Научная новизна:
J! 1) 'впервые для минеральных вод Кузбасса идентифицированы многие1 микрокомпоненты, включая редкоземельные, -установлены и проанализированы их пределы содержаний, оценена микрофлора, уточнено содержание органических веществ; 1 1
2)'по изотопным данным установлен генезис газа; J " 3) определен характер равновесия минеральных вод с первичными и вторичными породообразующими минералами; 4) впервые разработана постадийная ? модель' формирования минеральных вод Кузбасса отдельно по месторождениям с обоснованием источников химических элементов и газа.
Практическая значимость. Материалы исследований использовались в процессе выполнения научно-исследовательских работ в рамках г/б темы № 2.18.2004 «Исследование процессов вторичного минералообразования и формирования геохимических . типов вод (на примере юга Западной Сибири)»,: выполняемых по межвузовской научно-технической программе «Университеты России — фундаментальные исследования» . проекта (УР.09.01.2004 г.), г/б темы № 2.3.2009 тематического плана ТПУ «Исследование геологической эволюции системы вода-порода-органическое вещество как основы решения фундаментальных проблем гидрогеохимии», г/б темы № 2.320.2009 проекта № 2.1.1/2021 «Исследование механизмов формирования состава природных вод в провинции аридного климата (на примере минеральных вод Хакасии)» Аналитической ведомственной целевой программы «Развитие - научного потенциала Высшей школы (2009-2010 гг.)». Часть материалов диссертации использована ОАО «Томскгеомониторинг» при " подготовке отчетной документации, а также ТФ ИНГТ СО РАН и ТПУ, где внедрены в учебный процесс. Разработанная модель формирования состава вод может быть использована "научными и производственными организациями, занимающимися изучением и практическим 'использованием минеральных вод (бальнеологические институты и др.). 1 . : • м-'
Ирь;уТСК:. * ?. ?'•'.' :Т. ' \ •*! У ? /Vie; i^i'v ! 'j И ? К'л'Л.^-v." ?' ?'?
Структура и объем работы. Настоящая кандидатская диссертация состоит из введения, 7 глав, заключения и списка литературных источников, состоящего из 154 наименований. Работа изложена на .143 страницах, включая 24 рисунка, 55 таблиц.
