Инверсионные воды

В последние годы, в связи с углублением промышленного бурения, выяснилось, что зона рассолов не является последней зоной г/х разреза. Почти повсеместно под зоной рассолов стали вскрываться воды пониженной минерализации и гидрокарбонатно-натриевого состава. Причем минерализация прогрессивно уменьшается с глубиной, достигая на значительных глубинах величины менее 10 г/л(1,5 г/л на гл. 4,5 км – шельф Ю.Вьетнама и 2,5 г/л на гл. 7 км – Западная Сибирь.). Уменьшение минерализации вод с глубиной и переход их из хлор-кальциевого типа в гидрокарбонатно-натриевый установлены на нефтегазовых месторождениях Азербайджана, Западно-Туркменской впадины, в бассейнах Кавказа и Предкавказья, Степного Крыма, Предкарпатья, Западной Сибири и др. Наряду с низкой минерализацией и высоким содержанием гидрокарбонатов щелочей, эти воды отличаются своеобразным микроэлементным составом (В>I>Br), повышенным содержанием сульфатов, кремнезема, ртути, органических кислот, присутствием высоких концентраций йода, бора, аммония. Содержание бора часто практически равно или превышает содержание брома, что совершенно не характерно для глубинных хлоридных рассолов. В настоящее время установлено, что самое примечательное в инверсионных водах – чрезвычайно высокая концентрация карбонатных анионов. Если в классических натриевых и кальциевых рассолах содержание НСО3 составляет менее 400 мг/л, то в инверсионных водах обычно суммарная концентрация НСО3-+СО3-2 составляет несколько граммов на литр, но может достигать и 20-30 г/л. Области проявления глубинных щелочных вод, как правило, характеризуются повышенными и аномально высокими пластовыми давлениями (АВПД), в 1,5 – 2,2 раза 80 превышающих условные гидростатические. Инверсионные воды концентрируются в областях интенсивного прогибания и накопления мощных осадочных толщ, в зонах предгорных и межгорных прогибов, расположенных в пределах альпийской складчатости и молодых платформ. Отмечается связь глубины и интенсивности проявления инверсионности со значениями геотермических градиентов в данной гидрогеологической структуре: чем больше геотермический градиент, тем ближе к поверхности залегают инверсионные воды.По результатам бурения Кольской сверхглубокой скважины, в глубинных зонах континентальной коры (в кристаллических породах) по глубине >8 км под зоной Cl-Ca рассолов обнаружены HCO3-Na воды высокой минерализации, с высоким содержанием растворенных Не и Н2. В настоящее время существуют две основные гипотезы образования инверсионных вод: 1. Поступление эндогенных (метаморфогенных) флюидов, содержащих СО2 в зоны седиментационных рассолов. 2. Сопряженные процессы: а) перехода связанной воды в свободное состояние в результате прекристаллизации глинистых минералов; б) катагенного преобразования ОВ и в) процессов сульфаторедукции. В результате всех этих процессов происходит выделение Н2О, а двух последних - СО2. Последняя гипотеза не объясняет прогрессирующее опреснение и увеличение содержания СО2 с увеличением глубины. Типичный химический состав инверсионных вод следующий: М16,3 НСО362 Cl37 SO41 Предкавказский бассейн, Кумская пл., гл. 600 м Na95 Mg5 Содержание NH4 может достигать 90 мг/л, содержание Br обычно не превышает 100 мг/л, I – 80 мг/л, В – до 500-570 мг/л. Характерные коэффициенты: Cl/Br<300; Na/Cl>1; B/Br около 1 или выше, что значительно выше этого отношения для морской воды (0,12).Химический состав рассолов разных генезисов, глубинных гидрокарбонатно-натриевых вод и морской воды.

АЗОНАЛЬНЫЕ ГЛУБИННЫЕ ВОДЫ Среди них различают две генетические группы: воды областей активного вулканизма и магматогенне воды разломных зон.

ВОДЫ ОБЛАСТЕЙ АКТИВНОГО ВУЛКАНИЗМА

Геохимические особенности вод областей активного вулканизма тесно связаны со стадийностью газовыделения из вулканического очага. Установлены три стадии, сменяющиеся во времени: хлоридная, сульфатная и углекислая. На всех стадиях в вулканических газах по содержанию преобладает СО2, но на первой стадии характерно присутствие значительных количеств НСl и HF, на второй – SO2 и H2S.По существу только две первые стадии связаны непосредственно с активным вулканизмом. Третья стадия (когда выделяется преимущественно СО2) в вулканических областях отвечает «потухшему» вулкану или (при активной его деятельности) районам, несколько удаленным от вулкана.. Кроме того, главными в составе вулканических газов всегда являются пары воды (до 90-98%). Если исключить воду, то основными компонентами будут СО2, Н2, SO2, H2S, HCl, HF, с примесями - CО, N2, NH3, Ar, He и др. Состав вулканических газов изменяется в зависимости от температуры. При температуре 1000-12000С в газовой смеси содержится до 30% Н2, до 25% HCl+HF, около 10% SO2 +H2S, остальное приходится на СО2. По мере снижения температуры от 1000-1200 до 1000С и далее резко увеличивается относительное количество СО2, а содержание прочих газов падает. Так, при Т<1000С в составе газа 90% составляет СО2 и 10% H2S. а) Таким образом, первая, хлоридная стадия, является самой высокотемпературной. На этой стадии образуются хлоридно-водородные углекислые термы поверхностного формирования. Они приурочены к кратерам действующих вулканов и располагаются в непосредственной близости от свежих лавовых потоков. Химический состав их образуется за счет растворения в приповерхностных условиях (в водах преимущественно атмосферно-инфильтрационного генезиса) вулканических эманаций. В качестве примера можно привести воду кратера вулкана Эбеко (Курильские о-ва), имеющую следующий состав: М66, 8 Cl 99 (SO4)1 H98(Fe+Al)2 рН воды 1,7; Т >1000С, количество растворенных НВО2 – 2,1 г/л; HSiO3 – 207,5 мг/л; F – 79 мг/л; Br – 50 мг/л.Такой состав свидетельствует о том, что вулканические газы привносят в раствор преимущественно галогениды (НСl). Вследствие чего «вода» представляет собой довольно крепкую соляную кислоту. С её выщелачивающим воздействием на вмещающие силикатные породы, по-видимому, связано относительно высокое содержание Fe иAl. Элементы B, F, H4SiO4 и др. присутствующие в значительных количествах, имеют глубинное происхождение. При этом содержания фтора и аммония в конденсатах вулканических газов иногда соизмеримо с содержанием хлора: F/Cl до 1,2; NH4 /Cl до 0,4.б) Сульфатные углекисло-сероводородные термы поверхностного формирования. Они также располагаются в кратерах действующих вулканов, но отвечают стадии, когда главными газами, наряду с преобладающим СО2, являются сероводород и другие сернистые газа. Эти газы, растворяясь в воде в приповерхностных условиях, обычно нацело окисляются до серной кислоты. В результате, формирующиеся воды представляют собой раствор серной кислоты и продукты её взаимодействия с вмещающими породами. Примером может служить вода кратера вулкана Головнина (Курильские о-ва): М6,7 (SO4) 95 Cl5 H40 Al34 Fe10 Ca9 Mg5

рН воды 1,5, Т=960С, количество растворенных Н2S – 163,9 мг/л; HBO2 – 52,3 мг/л; H2SiO3 – 476 мг/л; F – 0,8 мг/л; Br – 3 мг/л. в) Углекислые воды связаны с третьей заключительной стадией, когда выделяется преимущественно СО2 и соответствуют «потухшему вулкану» или (при активной вулканической деятельности) областям, несколько отдаленным от вулкана. Температура вод менее 1000С, содержание H4SiO4 может быть n*100 мг/л, F до 10-20 мг/л, рН>9 Примером могут служить источники Памира: М3,4 НСО3 64 Cl264SO4 10 Na75 Ca18 Mg7