Билет20.

Генезис метановых, сульфидных и углекислых вод

Метановые воды - это тип минераль­ных вод, залегающих, в осадочных битуминозных или нефтегазоносных отложениях. Имеют различную минерализацию и сложный хим. и газ. состав. В слу­чае присутствия в геологических структурах галогенных форма­ций в них формируются минерализованные воды Cl-Na-Ca со­става. В газовом составе, помимо СН₄ (и других углеводородов), присутствуют N, сероводород и другие газы. Следует иметь в виду, что вследствие низкой растворимости метана в воде при атмосферном давлении, большая его часть при выходе (или вы­воде) воды на земную поверхность выделяется в виде спонтан­ного газа и в воде при давлении 0,1 МПа и Т 37ºостается всего 17—24 мг/л растворенного СН₄.

Примером бальнеологического использования метановых вод является курорт Нальчик, вода которого имеет следующий со­став:

Сероводородные (сульфидные) воды - используются в бальнеологии при содержании H₂S>10 мг/л. Основными состояниями серы в подземных водах являются S0₄^2-, H₂S, HS, менее распространены HSO4- S^-, S0₃^2-. В водах глубоких горизонтов, которыми чаще всего являются сероводородные воды, эти состояния серы могут быть в достаточно высоких концентрациях. С ↑ t ПВ растворимость H₂S ↓: 20º— 2,5 г/л, 60^º— 1,2 г/л и 100 °С — 0,8 г/л.

Важнейшим проц., определяющим образование H₂S в мин. водах является восстановление S04^{2- →}S^2-. Сероводородные воды формируются, как правило, в нефте­газоносных провинциях, обычно при наличии в породах гипсов и ангидритов.

Углекислые воды. Кроме CO₂ эти воды содержат др. газы, кот. зависят от геол. структур и литолого-геохимических особенностей сла­гающих их пород. Так, для структур, сложенных осадочными породами, характерно сонахождение СОг с H₂S, СН₄; для структур, входящих в зоны современного рифтогенеза, особенно мантий­ного типа характерен парагенезис СО2, H₂S, Не, Н₂; для районов современного магматизма корового типа — парагенезис С0₂₍ H₂S, S0₂, S0₃, N₂, Не, NH₃, НС1, HF, CH₄ (и более сложные углеводороды). В зависимости от парагенетнческих ассоциаций газов среди углекислых вод выделяют собственно углекислые, азотно-углекислые, сероводородно-углекислые, водородно-угле-кислые, метаво-углекислые, и т. д.

Углекислота подземных вод полигенетична. Ее происхожде­ние связано с: метаморф. разложением карбонатсодержащих пород, разложением этих пород кислыми водами, дега­зацией глубинных зон земной коры, поступлением углекислоты из очагов магматизма, бактериальным разложением органиче­ских веществ, окислением и метаморфизацией этих веществ, декарбоксилизацией липидов.

Углекислые воды имеют разнообразный химический состав: HC0₃-Ca(Mg), S0₄-Ca, HCО₃-Na, S0₄-Na, НСОз-Cl-Na, Cl-НСОз-Na, Cl-Na, Cl-Na-Ca и т. д. Основными процессами формирования химического состава углекислых вод являются: растворение и выщелачивание водовмещающих пород, ионный обмен, взаимодействия с седимен-тационными и современными (в прибрежных районах) водами, окисление и восстановление элементов с переменной валентно­стью (особенно в соединениях серы). Протекание процессов обеспе­чивается существованием неравновесного состояния в этой сис­теме, поддерживаемого наличием, в ней градиентов по темпера­туре и СО₂. Чем больший геотермический градиент существует в этой системе, тем дальше она от равновесия и тем интенсив­нее эти взаимодействия.

Как вы оцениваете роль гидрогеохимии в современной науке и практике?

Разработанные к настоящему времени теоретические основы гидрогеохимии используются при решении многих прикладных гидрогеохимических задач. Среди них, прежде всего, следует назвать оценку качества питьевых и технических подземных вод, так как общая минерализация и содержание в них тех или иных- компонентов существенно влияют на возможный харак­тер их использования и оценку ресурсов. В настоящее время ГОСТ нормирует многие макро- и микрокомпоненты подземных литьевых вод, что увеличивает значимость гидрогеохимических исследований в проблеме питьевых вод. Задача этих исследова­ний— не только контроль за качеством подземных вод на раз­личных стадиях гидрогеологических работ, но и прогнозирова­ние этого качества при различных режимах эксплуатации ме­сторождений подземных вод. Все эти вопросы, особенно в связи с необходимостью охраны подземных вод от загрязнения, при­обретают все большее значение в геохимии питьевых подзем­ных вод.

Хорошо известна роль растворенных в воде веществ при ис­пользовании минеральных вод в лечебных целях. Применение их основано главным образом на наличии в этих водах физио­логически активных компонентов химического и газового соста­ва. Геохимия минеральных лечебных вод представляет само­стоятельную часть гидрогеохимии.

Благодаря трудам гидрогеохимиков в практику геолого-поис­ковых работ все шире внедряется гидрогеохимический метод поисков разных полезных ископаемых — цветных и редких ме­таллов, солей, нефти, газа.

Познание процессов взаимодействия вод с вмещающей их сре­дой необходимо при применении нового прогрессивного метода разработки месторождений полезных ископаемых — подземно­го выщелачивания.

Особо следует отметить важную роль геохимии подземных вод в решении проблем экологии, при оценке степени загрязне­ния геологической среды и ее охраны. Одна из важнейших задач такой охраны — сохранение оптимального для использо­вания в различных целях химического состава подземных вод. Поэтому гидрогеохимические исследования являются ведущими и определяющими в комплексе эколого-гидрогеологических ра­бот.

Гидрогеохимическая школа ВСЕГИНГЕО, где в 1955 г. был создай отдел геохимии подземных вод, развивает вопросы фор­мирования химического состава подземных вод, органической гидрогеохимии, компьютерного моделирования гидрогеохимичес­кнх явлений; решает различные прикладные проблемы—оценка качества подземных вод хозяйственно-питьевого назначения, прогнозы химического состава этих вод, разработка гидрогео­химического метода полезных ископаемых, методы использова­ния промышленных вод и др.