Авг 15 2001

формирование микрокомпонентного состава углекислых минеральных вод украинских карпат

формирование микрокомпонентного состава углекислых минеральных вод украинских карпат

А.Г. Волконский

Институт геологических наук НАН Украины, г. Киев

Результаты исследований микрокомпонентов в углекислых минеральных водах Украинских Карпат изложены в публикациях (4,5). Методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии (химик-аналитик Крыжко Г.Г.) определено содержание микроэлементов в углекислых минеральных водах исследуемого региона (см. табл.1).

Собрано и систематизировано более 200 анализов содержания микроэлементов в углекислых минеральных водах этого региона. Методами математической статистики [7] нами рассчитаны средние содержания B, Fe, Mn, AI, Zn, Cu, Co, Ni, Pb, Li, F, Br, I в водах гидрокарбонатно-натриевого и гидрокарбонатно-хлоридно-натриевого состава (таблица 2.)

Полученные результаты несколько отличаются от ранее известных [1]. Однако, порядок содержания микроэлементов в водах совпадает.

Особенность исследований заключалась в том, что мы рассматривали средние содержания микроэлементов в водах источников и скважин отдельно. Источники представляют близлежащие к дневной поверхности водоносные слои в интервале 10-30 м., в то время как скважины вскрывают водоносные горизонты на глубинах от 50 до 300 м. Это находит свое четкое отражение в составе и распределении микроэлементов. Расчеты показывают, что средние содержания Fe, Mn, I в водах источников выше, чем в водах из скважин; а AI, Cu, Co, Ni – отличаются весьма незначительно. Предполагаем, что значительная часть микроэлементов: Sr, Cu, Zn, Ba, Ti, Pb, F, Ni, Co, B, I, AI, As, Mn, Fe поступает в углекислые минеральные воды из различных поверхностных зон и имеет полигенный генезис. Согласно предложенной модели формирования углекислых (содовых) минеральных вод Украинских Карпат за счет инфильтрационных вод полагаем, что основная часть микроэлементов поступает:

– с воздушными потоками (в виде аэрозолей и микропримесей твердых частиц);

– с атмосферными осадками;

– растительный, животный мир Украинских Карпат;

– из почв;

– флишевые породы;

– с поверхностным (в т.ч. речным) стоком;

– с грунтовыми водами;

– подземными водами;

– из водовмещающих пород.

Основным поставщиком микроэлементов на начальном этапе служат юго-западные склоны Складчатых Карпат (леса, луга, полонины, т. е. весь богатый мир флоры и фауны). В дальнейшем процесс аккумуляции и миграции микроэлементов переходит в почвы. Широко распространенные в регионе мощные лесные почвы (буроземы) являются не только основным донором многих микроэлементов: B, F, Br, I, Fe, Mn, Li, Cu, Zn и др., но играют не последнюю роль в образовании двуокиси углерода (СО2). Проникая далее в поверхностные, грунтовые и подземные водные горизонты микроэлементы подвергаются дальнейшим преобразованиям. Рост температуры и давления ускоряет их дифференциацию, способствует накоплению B, Li, Zn, F.

Водовмещающие породы играют значительную роль в продуцировании и накоплении микроэлементов, как и полагает большинство исследователей. Не менее важна и роль углекислоты в накоплении, транспортировке и высвобождении микроэлементов из органо-минеральных комплексов. Причем, основная масса углекислоты содержащейся в подземных водоносных горизонтах имеет органогенный генезис. Она образуется при совпадении ряда благоприятных факторов в подземных водоносных горизонтах за счет "сгорания" органического вещества.

Составленная таблица 3 (с привлечением дополнительных источников [1,2,3,6,8,9,10]) показывает, что в углекислых минеральных водах Закарпатья содержатся "аномально" высокие концентрации микроэлементов: Li, B, Mn, Cu, Zn, As, I, Ba по сравнению с водами зоны гипергенеза. Относить это только на углекислоту и водовмещающие породы будет, по-видимому, не совсем корректно. За время существования Складчатых Карпат водовмещающие породы подвергались многократным водообменным циклам, хорошо промыты, и в настоящее время вряд ли способны продуцировать те значительные концентрации микроэлементов, которые обнаруживаются в углекислых минеральных водах. Следовательно, есть основание предполагать, что доминирующим источником микроэлементов в углекислых минеральных водах является органическое

вещество (ОВ). .

Таблица 1. Микроэлементы в углекислых минеральных водах и термальных рассолах Украинских Карпат

Местоположение,

источник, интервал водопритока

Химический состав за формулой Курлова

1

Тем пера тура, 0С

Минерализация,

мг/л

СО2 свободная, мг/л

Микроэлементы, мг/л

Мn

Сu

Zn

Fe

Ag

Со

Ni

РЬ

Hg

Sb

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

12.

13.

14.

15.

Складчатые Карпаты

С. Келечин, Межгорского района,скв. 329, самоизлив

НСОз.99

Са75Мg17Nа 8

9

1496

1850

1,07

0,08

0,05

46

0,001

0,017

0,0002

0,0003

0,0001

0,0002

С. Соймы, Межгорского района, санаторий “ Верховина”,

скв. Зр, 70-90м.

НСО, 50 С149

Nа 65Ca26Мg 8

10

4955

1900

1,73

0,09

0,15

15

0,06

0,006

0,25

0,0002

0,0001

0,0003

С. Поляна, Свалявского района, урочище Медвежье, скв. 4-П, 200 м., самоизлив

НСО, 88 Сl12

Nа94Са5

13

10337

1800

0,12

0,08

0,06

7

0,08

0,003

0,003-

0,0004

0,009

0,001

С. Поляна, санаторий “Поляна”, скв. 2-рк, 40- 135 м.

НСО3 80 Сl 1З СО3 7

Nа 97

12

8212

1400

0,6

0,16

0,31

16

0,24

0,001

0,004

0,0002

0,009

0,003

С. Поляна, завод минеральных вод “Поляна Квасова”, скв. 1, 40-115 м.

НСО3 90 С1 10

Nа94 Са5

11

7509

1600

0,4

0,005

0,013

3

0,01

0,06

0,13

0,0003

0,0003

0,2

С. Голубиное, Свалявского района, минеральный источник “Панония”, каптирован

НСО3 95 Cl 5

Nа.84 Са 12

14

4874

1300

0,2

0,1

0,09

5

0,02

0,03

0,06

0,0001

0,0002

0,2

С.Голубиное, санаторий "Квитка Полонины", скв.4, 70 м

HCO3 94 Cl 5

Na 88 Mg 6 Ca 5

12

2973

1600

0,5

0,2

0,08

6

0,01

0,02

0,06

0,0002

0,0004

0,1

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

12.

13.

14.

15.

Закарпатский внутренний прогиб

С.Шаян Хустского района, санаторий "Шаян",

скв.242, 200 м

HCO3 79 Cl 20

Na 69 Ca 25

Mg 4

11

4600

1600

0,87

0,03

0,15

2

0,008

0,03

0,12

0,0003

0,0005

0,9

С.Шаян, скв.9-Т, 670 м., откачка

Cl 99

Na 97

35

170000

1700

0,3

1,6

10

5

0,2

0,8

5

0,002

0,003

30

С.Буштина Хустского района, скв.1-Т, 670 м., откачка

Cl 90 HCO3 10

Na 94

30

63321

-

0,9

0,1

0,13

12

0,1

1,23

1,22

0,3

0,004

20

С.Велятин Хустского района, скв.1-Т, 800 м., откачка

Сl 97 YCO3 3

Na 99

62

90527

-

1,5

0,2

0,5

15

0,2

1,22

1,87

0,3

0,005

40

Таблица 2. Микроэлементы в углекислых минеральных (карбонатного типа) водах Украинских Карпат

Состав

Гидрокарбонатно-натриевые и гидрокарбонатно-хлоридно-напгриевые

Содержание

Мг/л

Среднее

Максимальное содержание

Аномальное (нижние значения)

Фоновое

Показатели

Общая выборка

Скважины

Родники,

источники

С.П. Билак (1)

Данные автора

В

4.5

13.9

1,9

126,5

?6

10

Fe

2,3

2,12

2,53

14.1

13,3

0.4.

Mn

0,44

0,33

0,55

0,8

0,6

0,2

А1

0,30

0,33

0,28

4,6

1,5

0.5

Zn

.0,22

ОЦ8 .

0,12

5,8

4.0

0,6

Cu

0,20

0,26

0,16

5,2

2,7

0,6

Со

0,0026

0,003

0,0023

0,006

0,003

0,002

Ni

0,009

0,011

0,008

0,3

0,08

0,007

РЬ

0,0025

0,0025

0,0025

0,02

0,01

0,003

СО2свободная

1468

1721

1300

3700

——

1800

Минерализация

3450

6116

2230

30500

——

6400

Число анализов

178

77

101

200

200

200

Li

0,69

1,43

0,52

15

9.

1,4

F

0,43

1,21

0,30

6

5

1,7

Br

0,20

0,30

0,17 -

24

1,7

0,4

I

0,17

0,12

0.19

5

0.9

0,09

Минерализация

2103

4557

1556

30500

-

6400

Число анализов

107

30

77

200

200

200

Водовмещающие породы - кварц-полевошпатовые песчаники

Таблица 3. Средние содержания микроэлементов в лито- и гидросфере *

Среда

Осадочные породы

Воды

Поверхностные

Подземные

Глинистые осадки

Песчаники

Известняки, Доломиты

Океанические

Речные

Зоны

гипергенеза

Углекислые

минеральные Закарпатья

Элемент

Мг/кг

Мг/л

Li

60

10-40

5-20

0,17

0,0025

0,014

0.9

B

120

30

20-30

4,6

0,01

0,042

4,9

F

500-800

50-270

50-350

1,3

0,1

0,5

0,6

А1

(0,7-1,0) 105

(2,5-4,3) 104

(0,43-1,3) 104

0,005

0,4

0,28

0,5

Тi

(0,38-0,46) 104

(0,15-0,35) 104

300-400

1×10-3

0,003

0,011

1×10-3

М

400-800

100-500

200-1000

0,002

0,005

0,049

0,4

Fe

(3,3-4,7) 104

(1-3) 104

(0,4-1) 104

0,003

6,7

0,55

0,7

Со

14-20

0,3-10

0,1-3

8×10-5

0,0002

8×10-4

3×10-3

Ni

40-90

5-20

7-20

2,5×10-3

0,0003

3,3×10-3

9×10-3

Сu

40-60

5-30

2-10

3×10-3

0,006

5,6×10-3

0,4

Zn

80-120

15-30

10-25

5×10-3

0,01

0,034

0,2

As

13

1-1,2

1-2,4

3×10-3

0,001

2,1×10-3

0,02

Br

5-10

1-5

6

65

0,02

0,18

0,8

Sr

300-450

20-140

450-600

8

0,06

0,19

0,01

Мо

2-2,6

0,2-0,8

0,16-0,4

0,01

0,0008

2,1×10-3

8×10-4

I

1-2,2

0,5-1.5

0.5-3

0,06

0,005

0,016

0,3

Ва

500-800

100-320

50-200

0,03

0,025

0,02

0,2

Hg

0,2-0.4

0,04-0,1

0,04- 0,05

3 х 10-5

0,00007

6×10-4

Pb

20-40

5-1&

3-10

Зх10-5

0,003

2,2×10-3

2×10-3

* - по данным [1,2,3,6,8,9,10]

Образуясь в процессе реакций фотолиза, фотосинтеза, хемосинтеза и др., мигрируя по цепочке: почвы – поверхностный сток – подземный сток, органическое вещество, попадая в благоприятные геологические структуры, служит "питательным бульоном" при формировании локальных месторождений углекислых минеральных вод. Та часть органического вещества, которая не полностью "сгорела" (не окислилась) сохраняется в минеральной воде в виде остатка (шлака): борорганических комплексов, органического углерода, фрагментов гуминовых и карбоновых кислот, углеводов, фенолов, битумов и пр., как правило, в микроколичествах.

Из табл. 3 вытекает и второе следствие: порядок содержания микроэлементов в углекислых минеральных водах Украинских Карпат наиболее близок таковому в океанических водах, хотя минерализация последних значительно выше. Следовательно, вправе предполагать, что основу молекулы растворителя углекислых минеральных вод Украинских Карпат составляют атмосферные осадки, областью формирования которых являются просторы Атлантического океана и Средиземноморья.

Литература

1. Билак С.П. Минеральные воды Закарпатья. - Львов: "Вища школа", 1986.-168 с.

2. Виноградов А.П. Образование океана // Изв. АН СССР. Сер. геол.-1967.-№1.-С. 3-21.

3. Виноградов А.П. Средние содержания химических элементов в главных типах изверженных пород земной коры // Геохимия,-1962.- №7.- С. 555.

4. Волконский А.Г., Крыжко Г.Г. Микроэлементы в подземных водах Закарпатья.// Региональные условия динамики, охрана и пополнение подземных вод УССР. - Киев: Наук. думка, 1979. - С. 24- 29.

5. Волконский А. Г., Онищенко И. П. К истории исследования микроэлементов в подземных минеральных водах Закарпатья // Вопросы геологии и методики поисков полезных ископаемых. - Киев, 1981.- С. 53- 55.- (Препр. / АН УССР. Ин-т геол. наук; 81-10).

6. Крайнов С.Р., Швец В.М. Гидрогеохимия.- М.: Недра, 1992.- 463 с.

7. Дубров А.М., Мхитарян В.С., Трошин Л. И., Масленченко И. В. Математико- статистический анализ на программируемых микрокалькуляторах. Справочное пособие.- М.: Финансы и статистика, 1991.-176 с.

8. Справочник по гидрохимии.- Л.: Гидрометеоиздат, 1989.- 391 с.

9. Основы гидрогеологии. Гидрогеохимия.- Новосибирск: Наука, 1982.-283 с.

10. Шварцев С.Л. Гидрогеохимия зоны гипергенеза. М.: Недра, 1978. -287с.

Нет пока ответов

Комментарии закрыты.