Распространение подземных промышленных вод в СССР

Подземные минерализованные воды и рассолы промышленного значения широко развиты на территории СССР и приурочены, как правило, к глубоким частям крупных артезианских бассейнов, которые в структурно-тектоническом отношении соответствуют впадинам, выделяемым в рельефе складчатого основания древних докембрийских и эпигерцинских платформ, крупным предгорным и межгорным впадинам. Масштабы распространения, химический состав промышленных подземных вод и характер изменения в них концентраций редких элементов различны в разных районах и опре­деляются общей гидрогеологической обстановкой, обусловлен­ной геологической историей районов их распространения. В связи с этим изучение подземных промышленных вод и оценку их ре­сурсов целесообразно производить в границах естественных гид­рогеологических регионов.

Районирование подземных промышленных вод является гид­рогеологической основой для изучения региональных закономер­ностей их распространения. Научно обоснованное выделение обо­собленных районов необходимо также для выбора правильного методического подхода к региональной оценке прогнозных ресур­сов и эксплуатационных запасов таких вод в связи с выявлением перспектив их практического использования. Ниже кратко изла­гаются принципы и схема гидрогеологического районирования подземных промышленных вод СССР, принятая при их изучении и оценке ресурсов.

В основу районирования подземных промышленных вод, как и общего гидрогеологического районирования, положен геострук­турный принцип; в соответствии с этим главными элементами рай­онирования являются крупные гидрогеологические области (плат­форменные и горно-складчатые), при выделении которых прини­маются во внимание основные геоструктурные элементы земной коры. В качестве такого рода гидрогеологических структур можно назвать древние и молодые платформы и горно-складчатые со­оружения.

Крупные гидрогеологические структуры, характеризующиеся общностью закономерностей распространения подземных промышленных вод, согласно Н. А. Плотникову, объединяются в провин­ции подземных промышленных вод. В пределах от­дельных частей таких провинций в связи с различными геолого-структурными условиями и гидрогеологическими особенностями процессы формирования ресурсов и химического состава подзем­ных вод могут быть различными в аспекте геологической истории развития и в настоящее время. В связи с этим промышленные воды в пределах провинций могут иметь сходные условия и зако­номерности распространения в одних районах и отсутствовать в других. Иными словами, подземные промышленные воды в пре­делах провинций могут не иметь (и в большинстве случаев не имеют) выдержанного регионального распространения.

В некоторых крупных гидрогеологических областях промыш­ленные подземные воды в изложенном выше понимании полно­стью отсутствуют, в связи с чем такие области не могут квалифи­цироваться как провинции промышленных вод. По имеющимся данным бесперспективными или малоперспективными являются области мезозойской складчатости Северо-Востока страны, каледон­ского и герцинского складчатого обрамления Западной и Восточ­ной Сибири; ограниченное распространение лишь в пределах пред­горных и межгорных впадин имеют промышленные воды в обла­стях палеозойской складчатости Средней Азии и Казахстана.

В пределах провинции выделяются территории (гидрогеоло­гические структуры второго порядка в принятом для общего гид­рогеологического районирования понимании), которые рассматри­ваются в качестве районов (в частном случае — бас­сейнов) распространения подземных промышлен­ных вод. Каждый такой район (бассейн) характеризуется сво­ими особенностями геологической истории развития и условий формирования подземных вод, в отдельных районах провинций собственно промышленные воды могут отсутствовать совсем или иметь весьма ограниченное распространение.

В пределах территории страны выделяются следующие провин­ции и районы распространения подземных промышленных вод (табл. 4). Сопоставление основных показателей, характеризую­щих промышленные подземные воды различных провинций, свидетельствует об отличиях этих провинций, связанных с: 1) гео­логическим возрастом и структурно-тектоническим строением провинций, а также со стратиграфической приуроченностью вме­щающих промышленные воды пород; 2) особенностями литоло-го-фациального состава и условиями формирования толщ этих по­род; 3) характером (минерализацией, химическим составом) под­земных вод; 4) величинами концентраций в воде полезных компо­нентов; 5) условиями залегания и распространения подземных промышленных вод.

Ниже приводятся краткие сведения общего характера о под­земных промышленных водах провинций (рис. 1).

Провинция Русской платформы охватывает большую часть европейской.части СССР. В пределах провинции подземные промышленные воды приурочены к впадинам, выделяемым в складчатом докембрийском фундаменте, а также к предгорным плат­форменным прогибам. Во впадинах и прогибах мощность зоны распространения промышленных подземных вод составляет 1000 — 3000 м, достигая иногда 5000 м. Ресурсы минерализованных про­мышленных вод сосредоточены в глубоких частях Тимано-Печорского, Волго-Камского, Прибалтийского, Московского, Днепров-ско-Донецкого и Предкарпатского бассейнов. В указанных райо­нах наиболее перспективные для практического использования промышленные подземные воды связаны в основном с терриген-ными комплексами нижнего карбона — верхнего и среднего девона, характеризующимися сравнительно устойчивой и относительно вы­сокой водообильностью, а также с трещиноватыми и закарсто-ванными карбонатными отложениями девонского возраста.

Рис. 1. Схема распространения и районирования подземных промышленных вод на территории СССР.

Провинции древних (докембрийских) платформенных областей: I - Русская. II Прикаспийская, III — Сибирская; провинции эпипалеозойских платформенных областей: IV — Скифская, V — Западно-Сибирская; VI — Туранскан; провинции гидрогеологических складчатых областей:VII — альпийской, VIII — герцинской, IX — мезозойской, X — кайнозойской. Районы под­ъемных промышленных под (йодных, бромных и йодобромных): 1 - весьма перспективные, 2 — перспективные, 3 — малоперспективные, 4 неперспектив­ные горно-складчатые области и щиты (а) и платформы (б); границы: 5 — провинций, 6 — месторождений промышленных вод

В пределах провинции среди подземных промышленных вод преобладают рассолы с минерализацией 35 — 430 г/л, характери­зующиеся хлоридно-кальциево-натриевым составом при минерали­зации до 330 г/л и хлоридно-натриево-кальциевым составом при минерализации свыше 320 г/л. Первые в той или иной мере насы­щены метаново-азотными газами; геохимическая среда их распро­странения определяется величинами Eh от +100 до — 150 мВ и рН от 4,0 до 7,5. Из специфических компонентов в этих рассолах в незначительных количествах присутствуют водорастворимые ор­ганические вещества (0,35 — 20,0 мг/л), а также аммоний. Вторые характеризуются наличием растворенных газов азотно-метанового и метанового состава, а также величинами Eh от +13 до — 220 мВ и рН от 3,5 до 7,1. Из специфических компонентов характерно присутствие в этих рассолах железа (от 100 до 810 мг/л).

Подземные промышленные воды Русской платформы, обогащен­ные редкими элементами, изучались в разное время Л. С. Балашо­вым, С. С. Бондаренко, Г. В. Богомоловым, Г. А. Голевой, М. С. Галицыным, В. А. Кротовой, К. Е. Питьевой, Л. В. Славяновой и многи­ми другими исследователями. Основные данные, характеризующие глубокие подземные воды и их ресурсы, получены при бурении на нефть и газ. В течение длительного времени гидрогеологические исследования, сопровождавшие такое бурение, ограничивались лишь общим анализом химического состава подземных вод и определением содержания в них йода и брома; изучение содержания и распростра­нения в подземных водах редких металлов в широких масштабах осуществляется лишь в последнее десятилетие. Тем не менее имеющийся в настоящее время фактический материал позволяет достаточно полно и объективно охарактеризовать закономерности распространения подземных промышленных вод различного состава и некоторые показатели, характеризующие их ресурсы.

Таблица 4