Билет17.

Характеристика рассолов: состав, формирование, генезис, использование.

Рассолы — воды с минерализацией более 50 г/кг. Бывают: весьма слабые (< 70 г/кг), слабые (70-140 г/кг), крепкие (140-270 г/кг), весьма крепкие (270-350 г/кг), сверхкрепкие (> 350 г/кг).

Известно, что при растворении пород галогенных формаций могут образоваться рассолы с мииера­лизацией не более 320 г/л. Между тем минерализация отдель­ных геохимических типов рассолов достигает >700 г/л. Происхождение рассолов свя­зывали с различными процессами: с растворением минералов галогенных (солекосных) формаций; захоронением в осадочных породах поверхностных рассолов, сконцентрированных на по­верхности в результате испарения; внутрипластовым испарени­ем подземных вод; гравитационной дифференциацией ионных компонентов химического состава подземных вод; эндогенными процессами и др. Определенная ясность в проблему происхождения рассолов была внесена после того как было установлено, что существует парагенётическая связь между распространением в геологических структу­рах рассолов и нахождением в них галогенных формаций.

ИНФИЛЬТРОГЕННЫЕ ХЛОРИДНЫЕ РАССОЛЫ

Эти рассолы формируются в результате растворения пород и минералов галогенных формаций. Поэтому их иногда называют также рассолами растворения. При формировании таких рассолов растворитель (H2O) и солевое содержание рассолов имеет различное происхождение. Подземная вода, растворяющая соли, имеет инфильтрациоиное происхождение, а источником растворенных веществ являются минералы галогенных формаций различного возраста. Таким образом, инфильтроген-ные рассолы по своему возрасту не соответствуют возрасту тех галогенных формаций, с которыми они связаны своим происхождением— они всегда моложе их.

Формирование инфильтрогенных рассолов обусловлено на­личием разности химического потенциала и градиента концент­раций в системе «соль — вода». Это означает, что компоненты соли должны перемещаться в направлении от галогенной фор­мации, так как их химический потенциал непрерывно уменьша¹ ется в этом направлении. Перенос компонентов соли в массу подземных вод может происходить в результате конвективного (фильтрационного), конвективно- и молекулярно-диффузион-ного видов переноса. При высоких скоростях движения подзем­ных вод (десятки и сотни метров в год) увеличение солености этих вод при их взаимодействии с звапоритами происходит в результате растворения при решающем значении конвектив­ного (фильтрационного) переноса. При уменьшении скорости движения воды возрастает роль молекулярно-диффузионного переноса, преобладающего при минимальных скоростях воды или при отсутствии движения в системе. Мощность зоны засо­ления подземных вод в надсолевой зоне определяется суммар­ным эффектом фильтрационного и молекулярного переносов.

Первичной основой формирования таких рассолов являете испарительное концентрирование морской воды в солеродны бассейнах. В дальнейшем сформировавшиеся таким образом рассолы захороняются вместе с вмещающими осадочными по­родами и подвергаются геохимической метаморфизации в этих породах в ходе дальнейшей геологической эволюции структур. По определению М. Г. Валяшко, галогенез — это процесс формирования на поверхности Земли в открытых бассейнах путем постепенного сгущения испарением концент­рированных рассолов и разнообразных солей. Таким образом, в отличие от инфильтрогенных рас­солов седиментогенные рассолы являются результатом геохи­мического концентрирования вещества.

Геохимические особенности испарительного концентрирования морской воды

Микрофлора ПВ, ее геохимическое значение, зональность.

Из микроорганизмов в подземных водах наибольшее значение имеют бактерии, хотя обнаружены также микроскопические водоросли, простейшие и вирусы. К группе бактерий относится большая часть одноклеточных микробов.Различают аэробные и анаэробные бактерии. Первые разви­ваются при наличии свободного кислорода в воде, а вторые — при его отсутствии. Выделяют также факультативные аэробы, способные развиваться как в присутствии, так и в отсутствии свободного кислорода.

По характеру обмена веществ бактерии разделяются на автотрофные и гетеротрофные. Автотрофы в своей жизнедеятельности используют энергию фото- и хемосинтеза. Гетеротрофы для построения своего организма нуждаются в готовых органических соединениях. В подземных водах распространены обе группы бактерий, но преобладают гетеротрофы. Большинство бактерий лучше всего развивается в пределах рН от 6 до 7,5, но имеются бактерии, выживающие и в сильно кислых, и сильно щелочных средах (1>рН>10).В грунтовых и пресных водах зоны активного водообмена артезианских бассейнов наблюдается интенсивное развитие гнилостных, сапрофитных, окисляющих фенол, денитрифицирующих, клетчатковых и метанобразующих бактерий. Слабо развиваются в этих водах бактерии, окисляющие водород, и еще слабее десульфурирующие, тионовокислые и метанокисляющие бактерии. Общее число бактерий изменяется от нескольких тысяч до миллиона клеток в I мл воды, количество микроскопических водорослей и простейших достигает сотен и тысяч в I л воды.

На развитие бактерий в подземных водах влияют термобарические условия. Верхний предел температуры, при котором еще может протекать, хотя и в ослабленном виде,жизнедеятельность микроорганизмов, равен не более 100 °С, а нижний—минус 3°С. Давление способствует развитию бактерий.Минерализация воды и ее химический состав практически мало влияют на жизнедеятельность микрофлоры. Существует ряд микроорганизмов, способных развиваться при концентрации солей до 300 г/л и более. Отмечено угнетающее влияние на рост бактерий некоторых катионов, среди которых в первую очередь следует назвать серебро, ртуть, медь, свинец и др. Со­держащиеся в подземных водах бактерии выполняют большую геохимическую работу, видоизменяя химический и газовый со­став вод. Многие развивающиеся в под­земных водах бактерии являются безвредными для здоровья человека и даже участвуют в бактериальной очистке вод от загрязнения.

ЗОНАЛЬНОСТЬ:

Основными факторами, влияющими на развитие микрофлоры в подземных водах, являются температура и минерализация воды, геохимическая обстановка, наличие органического вещества, рассеянного в породах и растворенного в водах, а также нефти, газа и битума.

В общем случае число бактерий в водах с ростом их минерализации и температуры уменьшается.

В пресных подземных водах (грунтовые воды, напорные воды зоны активного водообмена) общее число бактерий колеблется в пределах десятков (реже сотен) тысяч на 1 мл воды, причем число жизнеспособных (живых) клеток достигает 100%. Наиболее интенсивно в этих водах развиваются гнилостные бактерии и сапрофиты: первые разлагают белковые вещества с образованием сероводорода и водорода; вторые развиваются на глюкозо-пептонной среде с образованием углекислоты. Помимо указанных бактерий, в пресных подземных водах обнаружены водородокисляющие, денитрицифирующие, разлагающие клетчатку, метанообразующие и другие бактерии.

В глубоких подземных водах развиваются такие физиологические группы бактерии, как тионовокислые, десульфурирующие, углеводородокисляющие, денитрифицирующие, водородообразующие и др. Число их может достигать сотен тысяч и даже миллионов клеток в 1 мл воды.

Рассмотрим зональное развитие микроорганизмов на примере некоторых артезианских бассейнов с различным типом вертикальной гидрогеохимической зональности.Высокие температуры наиболее угнетающе действуют на развитие аэробной микрофлоры. Анаэробы в связи с их термофильностью и анаэробностью более приспособлены к существованию в глубоких водоносных горизонтах в условиях восстановительной среды. Так, первым условием для развития сульфатвосстанавливающих бактерий является низкий Eh (от —50 до —150 мВ) при рН 6,2—7,9. Для тионовокислых бактерий, наоборот, нужна окислительная среда.Таким образом, высокая минерализация воды и увеличение ее температуры ограничивают развитие аэробных микроорга­низмов, но полностью не угнетают жизнедеятельности фа­культативных и анаэробных бактерий. Поэтому в артезианских бассейнах с прямым типом вертикальной гидрогеохимической зональности число и активность развития микроорганизмов в целом уменьшаются с глубиной залегания вод, а в бассейнах с обратной гидрогеохимической зональностью — увеличиваются (до определенных пределов).