Геохимические особенности и формирование минеральных вод Центрального Кавказа и Предкавказья

Абайханов, Умар Иссаевич

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Геохимические особенности и формирование минеральных вод Центрального Кавказа и Предкавказья
ВАК РФ 25.00.07, Гидрогеология

Автореферат диссертации по теме "Геохимические особенности и формирование минеральных вод Центрального Кавказа и Предкавказья"

На правах рукописи

4855543

АБАИХАНОВ Умар Иссаевич

ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ И ФОРМИРОВАНИЕ МИНЕРАЛЬНЫХ ВОД ЦЕНТРАЛЬНОГО КАВКАЗА И ПРЕДКАВКАЗЬЯ (В ПРЕДЕЛАХ ТЕРРИТОРИИ КАРАЧАЕВО-ЧЕРКЕССКОЙ РЕСПУБЛИКИ)

Специальность 25.00.07 - Гидрогеология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

-6 ОКТ 2011

Пермь -2011

4855543

Работа выполнена в Южно-Российском государственном техническом университете (Новочеркасском политехническом институте) на кафедре геоэкологии, гидрогеологии и инженерной геологии

Научный руководитель: доктор геолого-минералогических наук,

профессор Попов Владимир Георгиевич

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук,

профессор Лбдрахманов Рафил Фазылович

кандидат геолого-минералогических наук, Потапов Евгений Геннадьевич

Ведущая организация: ОАО «Кавминкурортресурсы», г. Ессентуки

Защита диссертации состоится «20» октября 2011 г. в 16 ч. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.189.01 при Пермском государственном университете по адресу: г. Пермь, ул. Букирева, 15, корп. 1, зал заседаний Ученого совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Пермского государственного университета.

Автореферат разослан « {2» сентября 2011г.

Отзывы на автореферат, заверенные печатью учреждения, просим направлять по адресу: 614990, г. Пермь, ГСП, ул. Букирева, 15, ПГУ, ученому секретарю диссертационного совета.

Факс: (342) 237-16-11. E-mail: geophysic@psu.ru

Ученый секретарь диссертационного совета Д 212.189.01 доктор технических наук, профессор

В.А. Гершанок

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Центральный Кавказ и Предкавказье (в пределах территории Карачаево-Черкесской Республики) исключительно богаты различными по ионно-солевому, газовому и микрокомпонентному составу минеральными водами, начиная от холодных, газирующих С02, гидрокарбонатных кальциевых типа «Нарзан» высокогорной зоны, углекислых хлоридно-гидрокарбонатных кальциево-натриевых типа «Арзни» и «Ессентуки» средне-горной зоны и кончая хлоридными натриевыми йодобромными водами предгорной и кремнистыми термами равнинной зон. Однако даже в этом, хорошо обеспеченном минеральными водами регионе, современное использование их пока ещё далеко не соответствует потенциальным возможностям подземной гидросферы. Это относится как к количеству базирующихся на минеральных водах здравниц, так и к числу применяемых в них для лечения геохимических типов минеральных вод.

Ограниченное использование богатых гидроминеральных ресурсов в значительной степени связано с недостаточной изученностью закономерностей размещения и формирования минеральных вод в различных орогенных и платформенных гидрогеологических структурах Кавказа и Предкавказья. Большая часть гидрогеологической и особенно гидрогеохимической информации в области гидроминералыюй проблематики была получена до середины 1980-х годов. В последующие десятилетия обследование и геохимическое исследование многочисленных минеральных источников и гидроминеральных участков практически не проводились. Сводки по минеральным водам Карачаево-Черкесской Республики (КЧР) этого периода, вплоть до последнего времени, базировались на устаревшем, ограниченном по объёму материале, далеко не в полной мере отражающем сложные гидрогеологические и гидрогеохимические условия, свойственные различным геологическим структурам региона. В результате слабо изученными оказались весьма ценные йодобром-ные и полиметаллические воды, некоторые разновидности минеральных вод без «специфических» компонентов и свойств. Вместе с тем остаются дискуссионными целый ряд кардинальных вопросов, касающихся геохимии и происхождения углекислых вод, наиболее ценных в лечебном отношении.

В результате сложившейся ситуации до настоящего времени отсутствует обобщающая работа, отражающая на современном уровне знаний закономерности размещения и формирования различных геохимических и генетических типов минеральных вод в гидрогеологических структурах региона. Совершенно очевидно, что решение этих и ряда других задач, связанных с проблемой поисков, рационального использования и охраны гидроминеральных ресурсов, возможно только на хорошо разработанной научной основе.

бюджете КЧР на 2002, 2003 и 2004 гг. от 29.12.2001 г. № 57-РЗ, от 17.02.2003 г. № 9-РЗ и от 22.12.2003 г. № 69-РЗ соответственно).

Целью работы явилось выяснение геохимических особенностей, закономерностей размещения и формирования минеральных лечебных вод в гидрогеологических структурах Центрального Кавказа и Предкавказья (в пределах территории Карачаево-Черкесской Республики) в связи с перспективами их использования в народном хозяйстве.

Задачи исследований:

1) выявление закономерностей размещения минеральных вод;

2) изучение роли структурно-тектонических факторов в формировании минеральных вод;

3) составление классификации минеральных вод и выявление их аналогов среди используемых отечественных и зарубежных типов;

4) выяснение генезиса и источников углекислоты в минеральных водах различных структурно-формационных зон;

5) анализ процессов формирования химического состава минеральных вод и их происхождения с использованием гелиевых исследований.

Фактический материал и методы исследований. В основу диссертационной работы положены материалы многолетних гидрогеологических работ автора на Кавказе и в Предкавказье, выполненных в связи расширением санаторно-курортной базы республики. Наиболее детальное исследование минеральных вод региона было выполнено в 2002-2005 гг. совместно с научным руководителем профессором В.Г. Поповым. В ходе полевых работ было произведено описание и геохимическое опробование более 200 минеральных источников естественного и искусственного происхождения, часть которых были обнаружены и исследованы впервые. Был использован следующий набор гидрогеохимических показателей, включающих компоненты ионно-солевого (главные макрокомпоненты), газового (С02, N2, 02, Н2Б, Не), микрокомпонентного (7, Вг, Ав, Бе, НгБЮз, Н3В03) и изотопного (Н, О, С, Не) состава минеральных вод.

На месте определялись концентрации 02, Ре2+ и Ре3+ (колориметрирова-нием), С02 (объёмным способом), рН и ЕЬ (с помощью иономера «И-102»), гелия (на магниторазрядном индикаторе «ИНГЕМ-1»), Стационарные химико-аналитические исследования выполнены в аккредитованных испытательных лабораториях ГНПП «Гидрогеоэкология» (г. Черкесск) и филиале ФГУ «Пятигорский центр стандартизации и метрологии» (г. Ессентуки). В работе также широко использованы литературные и фондовые материалы по геологии, тектонике, геофизике, гидрогеологии, изотопии и гидрогеохимии. Использованы результаты более 800 химических анализов ионно-солевого, микрокомпонентного и газового состава подземных вод, включая 250 проб, отобранных автором.

ву диссертации, обработаны лично автором. Все научные обобщения, заключения, расчёты, классификации и графические построения выполнены лично автором. Рисунки, схемы, карты, таблицы, представленные в тексте без библиографических указаний, составлены диссертантом лично.

Научная новизна:

1) впервые для исследуемого региона на базе современных гидрогеохимических и газогидрогеохимических исследований составлена детальная классификация минеральных вод;

2) установлено, что распределение отдельных лечебных групп и типов минеральных вод неравномерное, что связано с участием в их формировании комплекса ландшафтно-климатических, геолого-тектонических, гидрогеологических и физико-химических факторов в различных структурно-формационных зонах региона;

3) уточнены источники и происхождение углекислоты, определена её роль в формировании различных геохимических типов минеральных вод;

4) выполнен анализ процессов формирования химического состава минеральных вод в сложных гетерогенных литолого-гидрогеохимических системах «вода-порода-газ-ОВ» в рамках трёх дифференцированных направлений — содового, сульфатнонатриевого и хлоркальциевого;

5) впервые с использованием гелиевого метода в общем комплексе гидрогеохимических исследований произведена типизация минеральных вод по условиям формирования, определена глубинность питающих источники углекислых струй и установлен их генезис.

Защищаемые положения:

1. На базе новых гидрогеохимических данных составлена детальная классификация минеральных вод, включающая 6 бальнеологических групп и 46 типов, часть которых в регионе выявлена впервые [7, 9, 12].

2. Углекислота в минеральных водах большей части региона образуется в протерозой-палеозойском кристаллическом фундаменте и имеет метаморфо-генное происхождение, а в гидрогеологических массивах Приэльбрусья -магматогенно-ювенильное [1, 2, 5, 10, 14].

3. Формирование химического состава минеральных вод реализуется по трём направлениям: 1) содовому - «метеогенные воды-СЮ2-магматические, метаморфические, осадочные алюмосиликатные породы» (ГМи и ГМм) 2) сульфатнонатриевому - «метеогенные воды-С02-гипсоносные осадочные породы» (АБ) и 3) хлоркальциевому - «талассогенные воды-метеогенные во-ды-С02-осадочные породы» (ААБ и АБ) [3, 4, 6, 7, 8, 11, 15, 16, 17].

4. Гелиевыми исследованиями доказан инфильтрационный генезис углекислых вод, неглубокое залегание «корней» углекислых струй, питающих источники в пределах ГМ, местные источники поступления С02 в осадочный чехол АБ [1, 10, 13].

Практическая значимость работы и реализация её результатов.

Детализированы известные и выявлены новые закономерности распространения и формирования минеральных вод, что позволит на научной

основе более эффективно решать вопросы их поисков и разведки (с учётом конкретных бальнеологических типов и запасов месторождений минеральных вод), а также их охраны. Результаты исследований использованы Министерством строительства, энергетики и жилищно-коммунального хозяйства КЧР при разработке «Схемы территориального планирования Карачаево-Черкесской Республики» (2008 г.).

Апробация работы и публикации. По теме диссертации опубликованы 17 статей, в том числе 3 статьи в изданиях^ включённых в перечень ВАК. По заданию Правительства КЧР выполнена и внедрена НИР: «Анализ закономерностей размещения и формирования минеральных вод Карачаево-Черкесской Республики с целью расширения санаторно-курортной базы республики и планирования поисковых работ» (Гос. per. № 77-02-1/1).

Основные результаты и положения работы докладывались на международных и региональных конференциях в г.г. Пермь (2000, 2009), Москва (2003), Томск (2004), Новочеркасск (2001, 2003, 2004, 2006, 2009, 2010), Астрахань (2009, 2010, 2011), Махачкала (2009).

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, заключения и библиографического списка, включающего 88 наименований. Работа изложена на 162 стр. машинописного текста, включая 54 рисунка и 21 таблицу.

Работа выполнена на кафедре геоэкологии, гидрогеологии и инженерной геологии ЮРГТУ (НПИ) под научным руководством профессора Попова В.Г., которому автор выражает глубокую благодарность. При выполнении полевых исследований большую помощь автору оказали профессор А.С-У. Тамбиев, генеральный директор ОАО «Гидрогеоэкология» З.Х. Тамбиев. Автор признателен также коллегам по работе к.г.-м.н. Ю.В. Карнауху, С.П. Чернову, В.Л. Омельченко, М.Р. Ураскулову, С.Ю. Липченко, О.М. Кудашовой.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ И ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

В первой главе с использованием работ А.Л. Лунева, Г.И. Баранова, В.Л. Омельченко, Ю.В. Карнауха и других исследователей рассматриваются главные черты геологического строения (стратиграфии, литологии, тектоники и магматизма) Главного хребта (ГХ), Северо-Кавказского краевого массива (СККМ) в составе Передового хребта (ПХ), Северо-Юрской депрессии (СЮД), Карачаево-Черкесского горст-антиклинория (КЧГА) и СевероКавказской моноклинали (СКМ), а также краевой части Скифской плиты (СП), представленной Азово-Кубанской впадиной.

Во второй главе приводится гидрогеологическое районирование региона, типизация гидрогеологических структур и скоплений подземных вод, гидрогеологическая стратификация протерозойского и фанерозойского разреза. В Кавказской гидрогеологической складчатой области (ГСО) выделены системы интрузивных и метаморфических гидрогеологических массивов (ГМи и ГМм) ГХ, ПХ и КЧГА с различными типами трещинных вод, Северо-Юрский и Ар-хызско-Кпычский адартезианские бассейны (ААБ) со скоплениями трещинно-

пластовых вод, а в пределах СКМ и СП — Азово-Кубанский артезианский бассейн (АБ) с водами пластового типа, входящий в состав Предкавказского АБ первого порядка.

В третьей главе приведены классификация минеральных вод и закономерности размещения их в гидрогеологических структурах региона.

В четвертой главе рассматриваются происхождение и источники углекислоты в минеральных водах.

В пятой главе выполнен анализ процессов формирования ионно-солевого состава минеральных вод.

В шестой главе обсуждаются результаты гелиевых и изотопно-гелиевых исследований минеральных вод в связи с их формированием.

В заключении приведены основные выводы по диссертационной работе.

К защите выдвинуты четыре положения, формулировка и обоснование которых приведены ниже.

Первое защищаемое положение:

На базе новых гидрогеохимических данных составлена детальная классификация минеральных вод, включающая 6 бальнеологических групп и 46 типов, часть которых в регионе выявлена впервые [7, 9,12].

Положение базируется на материалах трёх первых глав.

На основе анализа и синтеза результатов более 800 химических анализов воды, впервые составлена классификация минеральных вод КЧР, учитывающая 6 групп и 46 типов лечебных вод, многие из которых по физико-химическим показателям имеют большое сходство с известными отечественными и зарубежными представителями минеральных вод. Некоторые геохимические типы минеральных вод выявлены в регионе впервые. В разработанной классификации с позиций генетической гидрогеохимии учтены «запрещённые» типы вод: азотные и метановые гидрокарбонатные и хлоридно-гидрокарбонатные, метановые и углекислые сульфатные и некоторые другие.

Минеральные лечебные воды региона согласно классификационным принципам В.В. Иванова и Г.А. Невраева (1964), отнесены к следующим группам:

1) без «специфических» компонентов и свойств (М> 1 г/л), 2) углекислым (С02 > 0,5 г/л), 3) железистым, железистым борным и мышьяковистым углекислым (Ре > 10,0, Н3ВО3 > 35,0 и Аб > 0,7 мг/л), 4) бромным и йодным (Вг > 25,0 и I > 5,0 мг/л), 5) радоновым (Яп > 5 нСи/л) и 6) кремнистым термальным (Н28Ю3 > 50,0 мг/л, Т> 35,0 °С).

Воды без «специфических» компонентов и свойств в основном распространены в Азово-Кубанском АБ и Северо-Кавказской моноклинали, реже в Северо-Юрском ААБ и ГМ Передового хребта (рис. 1). Наиболее характерны для зоны затруднённой циркуляции, но иногда встречаются и в зоне интенсивного водообмена, где связаны с карбонатно-терригенными отложениями олигоцен-миоценового, в меньшей степени мелового и юрского возрастов. Глубина залегания вод 20-165, редко до 460 м.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ Области распространения минеральных вод:

углекислых

без "специфических" компонентов и свойств железистых и железистых борных углекислых

мышьяковистых углекислых йодобромных кремнистых термальных

Границы областей распространения минеральных вод

достоверные

предполагаемые

ГРУЗИЯ

Ставропольский край

Краснодарский край

Рис. 1. Схема распространения геохимических типов минеральных вод Центрального Кавказа и Предкавказья (в пределах территории КЧР)

Воды Ог-Иг обычно холодные (8-15 °С), иногда теплые (21-32 °С) с минерализацией до 6 г/л, величиной рН 6,1-9,0, ЕЬ от минус 178 до плюс 232 мВ. Наиболее представительны 804-Ыа-1У^-Са воды (1-3 г/л) Кашинского типа, -Са (1-3 г/л) Краинского, —Ыа (1-7 г/л) Отрадненского и Черновцинского, С1-Б04-Ыа (1^ г/л) Феодосийского и Чартакского, 11С03-$04-Ма (1-3 г/л) Ача-лукского, С1-НС03 (НС03-С1)-Ка (1-5 г/л) Крымского и Айвазовского, СЫМа (9-25 г/л) Нижне-Сергинского и Старо-Русского-1 типов.

Воды углекислой группы приурочены к гранитам, гранито-гнейсам и кристаллическим сланцам РИ-Р'А ГХ и КЧГА, метаморфическим породам палеозоя ПХ, порфиритам нижней юры, терригенно-карбонатной толще юры-мела СЮД и СКМ и занимают доминирующее положение как по числу геохимических типов (15), так и по их распространённости в регионе. Минерализация вод обычно составляет 1-9 г/л, содержание С02 500^4400 мг/л, рН 5,57,5, ЕЬ +45...+350 мВ, Г 3-22 °С. Наиболее широко развиты С1-НС03 (НС03-С1)-Ыа воды (1-9 г/л) Джавского и Ессентукского №4 типов, - Са-№ (1-5 г/л) типа Зваре и Казбеги, -1У^-Са-Ка (1-3 г/л) Личкского типа, НС03-1У^-Са (13 г/л) Шмаковского типа, -№-Са (1-3 г/л) типа Саирме, -К^-1Ча-Са (1-3 г/л) Ласточкинского типа. Очаговое распространение имеют 504-НС03, 504-НС03-С1 и Б04 воды с минерализацией 0,9-3,8 г/л.

Углекислые железистые и железистые борные воды (М 1,3-5,9 г/л, содержание С02 800-3600 мг/л, Ре 12-52, Н3В03 33-243 мг/л, Г4-15 °С, рН 5,76,8, ЕЬ +20...+205 мВ) приурочены к гранитам, гранитоидам и кристаллическим сланцам протерозоя и палеозоя ГХ и терригенно-карбонатной толще верхней юры и сланцам палеозоя СКМ. Воды HC03-Ca-Mg (М 2-3 г/л), -Ыа-Са (5-6 г/л) Лабинского типа, 5 Ог Н С О? - М ц - N а - С а (2-5 г/л) Аршанского, С1-НС03-Ыа-Са (2-4 г/л) Малкинского типов.

Углекислые мышьяковистые воды (Аб 1,5-37,5, С02 550-2600 мг/л, ТЪ-12 °С, рН 6,3-6,9, ЕЬ +169...+222 мВ) в основном С1-НС03 (НСОэ-С1)-Ыа (М 8-20 г/л) Вардзинского и Синегорского типов, -Ыа-Са (М 5-10 г/л) Вайхир-ского типа приурочены к конгломератам нижней перми и метаморфическим вулканогеннно-осадочным породам нижнего девона-нижнего карбона ПХ.

Йодобромпые воды распространены в карбонатио-терригенных осадках мезозоя Северо-Юрского ААБ и СКМ на глубине < 600 м и в Азово-Кубанском АБ на глубине > 1300 м. Минерализация вод 22,8-70,1 г/л, концентрация С02 700-4350, брома 33-146, йода 3-19, редко до 24 мг/л.

Азотные кремнистые термы распространены в пределах ограниченного участка Скифской плиты, где приурочены к песчаникам и алевролитам апт-альбского возраста, залегающим на глубине 840-2038 м. Здесь происходит смена НС03-804-Иа вод Cl-SO.pl1С03-Ма, сопровождающаяся увеличением минерализации (от 0,7 до 1,9 г/л), Т (от 45 до 83 °С), содержания Н28Ю3 (от 49 до 85 мг/л), брома (от 0,5 до 5,1 мг/л), йода (от 0,1 до 1,0 мг/л), рН (от 7,0 до 8,8), снижением ЕЬ (от минус 100 до минус 360 мВ).

Второе защищаемое положение:

Углекислота в минеральных водах большей части региона образуется в протерозой-палеозойском кристаллическом фундаменте и имеет ме-таморфогенное происхождение, а в гидрогеологических массивах При-эльбрусья - магматогенно-ювенильное [1,2, 5,10,14].

Защищаемое положение раскрывается в четвёртой главе.

По вопросу происхождения С02 в углекислых водах альпийских горных стран (Кавказ, Карпаты и др.) существуют различные точки зрения (Смирнов, 1955; Врублевский, 1962; Вартанян, 1977 и др.).

Общепризнано, что главными процессами обогащения подземных вод С02, являются термометаморфизм горных пород, вулканизм и дегазация мантии. По вопросу о природе термометаморфических явлений и их роли в формировании углекислых вод также существуют различные суждения.

Согласно одному из них (Иванов, 1977), основным источником накопления С02 в подземных водах является температурная трансформация пород при внедрении магмы в относительно неглубоко залегающие породы. С позиции этой гипотезы углекислые минеральные воды являются продуктом молодой интрузивной деятельности и современного вулканизма. В соответствии с другими представлениями (Вартанян, 1977; Крайнов и др., 2004), разделяемыми автором, интрузивный термометаморфизм играет подчинённую роль в генерации С02. Он проявляется на локальных участках неглубокозалегающих внедрений интрузивов (или вулканитов). Решающим же фактором образования С02 и провинций углекислых вод считается региональный метаморфизм, проявляющийся в пределах обширных зон дроблений с характерными для них высокой плотностью тепловых потоков и интенсивными тектоническими движениями. Образование интрузивных тел и их термическое воздействие на вмещающие породы, в результате чего образуется С02, рассматривается как частное следствие этого процесса.

Анализ газогидрогеохимической роли магматизма (вулканизма), регионального и интрузивного метаморфизма в исследуемом регионе показал, что природа С02 в минеральных водах мезозоя Северо-Юрского ААБ и Азово-Кубанского АБ, фундамент которых сложен осадочно-метаморфическими и магматическими породами РЯ-Р2, связана с процессами регионального термометаморфизма. Этот вывод для данных структур, как и для большей части горной территории, подтверждается изотопными определениями углерода: основная их масса находится в области 81ЭС от -4 до 0 %о (Фёдоров, 1999).

Происхождение С02 в подземных водах и газах ближнего Приэльбрусья преимущественно магматогенная (вулканогенно-метаморфогенная, мантийная). Присутствие метаморфогенной составляющей (за счёт контактового метаморфизма) в водах подтверждается изотопным составом спонтанной С02: величина 513С в них изменяется от -8 до -4 %о. Повышенная величина изотопно-гелиевого критерия 3Не/4Не (я*(10~5-10 6) свидетельствует о возможном присутствии ювенильной (мантийной) компоненты в газах (С02, Не) углекислых вод. Изотопно-гелиевые исследования позволили также установить поло-

жение заполненной расплавом камеры Эльбруса, которая находится на глубине 2-3 км ниже уровня моря (Богатиков и др., 2002). Следовательно, повышенная Т нарзанов Приэльбрусья связана с мощным тепловым потоком от высоко стоящего магматического очага.

В условиях «мокрого» термометаморфизма карбонатов С02 образуется уже при Т 75-125 °С: СаС03 + Н20 Са(ОН)+ -ь ОН + С02. Такая Г в областях современного и молодого (альпийского) вулканизма встречается на глубине сотен метров. Важно отметить, что с позиции регионального термометаморфического процесса присутствие карбонатного вещества является наиболее благоприятным (но не обязательным) фактором для генерации С02. По мнению Д.С. Коржинского (1935), С02 в водных растворах присутствует при всех метаморфических процессах независимо от наличия карбонатов в мета-морфизуемых толщах. Количество С02, образующейся при термометаморфическом разложении карбонатных глин и мергелей, по экспериментальным данным составляет 6,8-8,8 % от массы породы.

Температура исследованных нами углекислых минеральных источников (их более 100) изменяется от 3 до 22 °С, обычно 5-15 °С при фоновых значениях 4-6 °С. Наиболее высокую Т имеет Тохтар-Нарзан (22 °С) и источники в долине р. Бинтик-Тюбе (14,8-17,5 °С) вблизи вулкана Эльбрус.

Распределение холодных пресных источников и углекислых источников с повышенной температурой относительно линии нейтрального слоя показано на рисунке 2.

Рис. 2. Положение холодных (1) и термальных (5) источников относительно линии температуры нейтрального слоя (2)

Месторождения углекислых вод:

1 - Тохтар-Нарзан; 2 - Домбайское, 3 - Тебердинское, 4 - Кумское, 5 - Красногорское

Как видно, пресные холодные источ-1ки находятся левее этой линии, тогда 1к все минеральные углекислые источники - несколько правее её, что указывает на восходящую разгрузку вод из гео-термозоны, расположенной ниже нейтрального слоя. Значительно выше линии слоя постоянных годовых Т лежат субтермальные источники, находящиеся в непосредственной близости от Эльбрусской термоаномалии.

Глубина формирования питающих источники струй теплых вод (Н) определена по формуле:

Н = (Г1,„,-Г„)/Г + Н„, где Тгкт — температура источника, °С;

Тн и Нн - температура и глубина залегания нейтрального слоя, °С;

Г - средняя величина геотермического градиента, °С/100м.

Для расчетов приняты: Т„= минус 1 °С; Нн= 25 м; Г = 15 °С/100 м (при Т андезитового расплава 1000 °С на глубине 5,8 км в Эльбрусской магматической камере).

Оказалось, что «глубинность» Тохтар-Нарзана и других источников в долине Бийтик-Тюбе < 150 м. Учитывая, что по пути восходящей разгрузки углекислых вод к поверхности происходит их охлаждение, а также возможное смешение с холодными пресными водами зоны выветривания, «глубинность» минеральных источников несколько превосходит эту величину. Тем не менее, очевидно, что в целом «корни» углекислых гидроминеральных струй залегают относительно неглубоко (несколько сот метров) от поверхности. Это подтверждается и относительно невысокой гелиеносностью источников (п х I (Г5 млНе/л).

Проведенными исследованиями установлено, что растворитель и растворённые соли углекислых минеральных вод имеют всецело инфильтрационное происхождение. Дальний латеральный перенос поствулканической С02 из Приэльбрусья в область Скифской плиты маловероятен.

Третье защищаемое положение:

Формирование химического состава минеральных вод реализуется по трём направлениям: 1) содовому - «метеогеиные воды-С02-магматические, метаморфические, осадочные алюмосиликатные породы» (ГМи и ГМм) 2) сульфатнонатриевому - «метеогенные воды-С02-гипсоносные осадочные породы» (АБ) и 3) хлоркальциевому — «талассо-генные воды-метеогенные воды-С02-осадочные породы» (ААБ и АБ) [3, 4, 6, 7, 8,11,15,16,17].

Положение обосновывается в пятой главе.

В интрузивных и метаморфических образованиях Главного, Передового хребтов и КЧГА, а также в осадочных породах СЮД и СКМ поступление в углекислые воды карбонатных солей связано главным образом с гидролитическими процессами в алюмосиликатах и силикатах. В осадочных породах дополнительным источником их является углекислотное конгруэнтное выщелачивание известняков и доломитов, карбонатного цемента терригенных пород, а также катионный обмен между гидрокарбонатными щелочноземельными водами и породами с морским обликом поглощённого комплекса.

Гидролиз алюмосиликатов и силикатов протекает при активном участии С02, представляя собой углекислотное выщелачивание. В зависимости от состава силикатного вещества, в воду поступают из альбита (ЫаА^зОх), Са2+ из анортита (СаАЬЗЬОв), К+ из ортоклаза (КА^ЬО*) и М§2+ из оливина (М§2ЗЮ4). Генетически связанные с ними ионы ПСО] , СОз2- и Н+ образуются из Н20 и С02 в основном термометаморфического происхождения.

Главную роль в формировании ионно-солевого состава углекислых содовых хлоридпо-гидрокарбонатных кальциево-натриевых вод Центрального Кавказа (М1-9 г/л, №НС03 до 70-80 %, или 4,3 г/л) играет гидролиз Ыа- и Са-

^-алюмосиликатов, заключающийся в обмене ионов Н', источником которого служит диссоциация Н2С03 и частично Н20, на ионы и Са2+ в кристаллической решётке минералов:

2№А181308 (альбит) + 2С<Э2 + 11Н20 -» ЛЬ5ьО;(ОН)4 (каолинит) +

+ 2№+ +2НС03 + 4Н4ЯЮ4,

2СаА128Ь08 (анортит) + 4С02 + 6Н20 -> 2А128Ь05(0Н)4 (каолинит) +

+ 2Са2+ + 4НСО, .

Этот гтконгруэнптый литолого-гидрогеохимический процесс сопровождается замещением натриевого алюмосиликата альбита глинистым минералом каолинитом, переходом в раствор из исходного минерала натрия и кремнезёма, образованием бикарбонатного иона и снижением кислотности среды (уменьшением [Н+]). Углекислая содовая вода известного Тебердинского месторождения, приуроченного к позднепалеозойским гранитам (скв. 22-э-бис, интервал 345-387 м), имеет следующий состав:

НСО, 70 С129 8041

СО, 3608 А/4,8-

-рН6,3,Е1и-190, Г13.

Na66Cal8Mgl6

С позиции гидролитической концепции понятна наблюдающаяся тесная

связь в углекислых содовых водах Л/--Ма\ М-Са , М-НСОз , № -НСО С02-НС03" (г +0,48...+0,76), рН-С02 (г - 0,65) и др. (рис. № 3 и 4).

рН

• рН-- 0,311п(СОг) + 8,68

6 «УЪЯ.мг-тчг^

5 1 1 1

0 1000 2000 3000 4000 С02, мг/л

Рис. 3. Влияние С02 на содержание Рис. 4. Связь между величиной рН в углекислых водах гидрокарбонат- и концентрацией С02 в углекис-ного иона лых водах

Однако, несмотря на высокие концентрации С02 (до 3-4 г/л) содержание солей в углекислых водах обычно < 2-3 г/л. Это связано с трещинным типом коллекторов, внутридиффузионным механизмом взаимодействия в системе «вода-алюмосиликаты», наличием вторичной твёрдой фазы (защитной «рубашки») на поверхности минералов. В такой ситуации при кратковременном нахождении инфильтрационных вод в труднорастворимых породах АЬ-Ап-состава литолого-гидрогеохимическое равновесие между водой и первичными алюмосиликатами не достигается, в результате чего образуются маломинерализованные воды смешанного катионного состава, покидающие породу в ненасыщенном химическими соединениями состоянии.

Хлориды натрия в углекислых водах имеют различную природу в зависимости от фациально-формационной принадлежности водовмещающих пород различных гидрогеологических структур. В ААБ и АБ №С1 поступает за счёт выщелачивания рассеянного галита из карбонатно-терригенных толщ морского происхождения. ЫаС1 в водах ГМи и ГМм образуется при углеки-слотном выветривании пород, обогащённых С1-содержащими минералами, такими как содалит (№8[С12(А18Ю4)6]) и хлорапатит (Са5(Р04)3С1), или рассеянным хлором, входящим как анион в кристаллическую решётку силикатов.

Таким образом, формирование углекислых гидрокарбонатных и гидро-карбонатно-хлоридных вод региона происходит в соответствии с содовым (I) направлением.

О генезисе сульфатов в углекислых водах. Присутствие Ыа2804 в ГМ Передового хребта связано с окислением рассеянных включений и скоплений сульфидных минералов и последующим сернокислотным выщелачиванием натриевых алюмосиликатов:

гРеБг + 702 + 2НгО = 2Ре804 + 2Н2Б04,

гША^зО» (альбит) + Н2804 + 9Н20 = А128ь05(0П)4 (каолинит) + + №2804 (вода) + 4H4Si04.

Не случайно, эти воды распространены в районе Худесского медно-колчеданного месторождения.

Поступление в подземные воды без «специфических» компонентов и свойств «первичных» солей (по терминологии Е.В. Посохова, 1975) - №С1, Са804, Са(НС03)2, М§(НСОз)? - вызвано конгруэнтным выщелачиванием включений галита, гипса и карбонатных пород лагунно-морского происхождения. Более сложную природу имеют «вторичные» соли» - №2804, М§Б04 и №НС03, - которые в осадочных породах в виде соответствующих минералов встречаются очень редко. Наиболее вероятными процессами, ведущими к появлению и накоплению бикарбонатов и сульфатов натрия в минеральных водах Предкавказья, являются:

1) обменно-адсорбщюнные взаимодействия между щелочноземельными водами и натрием, адсорбированным глинистыми породами из морских бассейнов седиментации:

Са(НС03)2 (вода) + 2\а'(адс.) о 2КаНСО? (вода) + Са2+(адс.),

Са804 (вода) + 2№+<=> N82804 (вода) + Са2+(адс.);

2) прогресс дедоломитизации:

СаС03хМ§С03(доломит) + Са804(вода) = Гу^ОДвода) + 2СаС03(известняк).

Следует заключить, что образование ионно-солевого состава углекислых 804 и азотных «неспецифических» Б04, С1-804, НС03-804 минеральных вод осуществляется в ходе литолого-гидрогеохимических взаимодействий, реализующихся в основном в рамках сульфатноиатриевого (II) направления.

Иодобромные и бромные углекислые воды Предкавказья (Вг 33-146,1 319, редко до 24 мг/л), судя по геохимическому облику (М22,8-70,1 г/л, гЫа/гС! 0,72-0,91, С1/Вг 225-319, СаС12 13-18 %, ЫаС1 73-83, МёС12 6-9 %) в основной

массе сингенетичны вмещающим их мезозойским отложениям. Они имеют седиментогенно-эпигенетическое происхождение и представляют собой продукт метаморфизации погребённых талассогенных Cl-Na-Mg вод юрских и меловых бассейнов осадконакопления в основном нормальной солёности, подвергшихся слабой метаморфизации в прямом направлении (с образованием СаС12) в терригенных и карбонатных породах под влиянием процессов алъ-битизации, доломитизации и обменной адсорбции:

CaAl2Si208 (анортит) + 2ЫаС1(рассол) + 4Si02 2NaAlSi3Og (альбит) + + СаС12(рассол),

2CaCOз(извecтняк)+MgCl2(paccoл)-^CaCOзxMgCOз(дoлoмит)+CaCl2(paccoл),

2NaCl (рассол) + Са2+ (аде.) О СаС12 (рассол) + 2Na+(аде.),

MgCl2 (рассол) + Са2+ (аде.) СаС12 (рассол) + Mg2+ (аде.).

Кинетика приведенных реакций принципиально различна. Первые две относятся к обменно-абсорбционным взаимодействиям, заключающимся в ме-тасоматическом и изоморфном замещении катионов породы с крупными радиусами катионами рассола с меньшими ионными радиусами. В природных условиях они реализуются в масштабах геологического времени, поскольку реализуются по внутридиффузионному механизму. Обменно-адсорбционные явления (две последние реакции) гидрогеохимически наиболее значимы для неглубокозалегающих терригенных глинистых пород зоны гипергенеза (Кап-ченко, 1972; Попов и др. 2004). С глубиной в связи с процессами литификаци-ей и самопроизвольным старением коллоидов породы в ионообменном отношении из активных становятся геохимически пассивными. Учитывая относительно небольшую глубину залегания рассолов в Северо-Юрском АБ (< 600 м), невысокие минерализацию и концентрацию Са2+, обменно-адсорбционные процессы вполне способны обеспечить формирование хлор-кальциевых вод существующего геохимического облика.

При этом источником брома в углекислых водах является Cl-Na-Mg морская вода (М 36 г/л, Вг~ 65 мг/л), а йода - OB терригенных пород, эмиграция которого происходит в условиях мягкого термолиза (Кирюхин, Швец, 1980). Предложенный механизм формирования йодобромных вод региона подтверждается результатами математико-статистического анализа: сильными и функциональным связями (г +0,82...+0,99) Cf-Na+, C1 -Mg2', СГ-Са2+, СГ-Вг, Mg2+-Br, Na+-Br, СГ-J, Na+-J и др. (рис. № 5 и 6), свойственные седименто-генным метаморфизованным водам.

Таким образом, формирование йодобромных углекислых минеральных вод осуществляется за счёт литолого-гидрогеохимических процессов, протекающих по хлоркалъциевому (III) направлению. По составу воды гетерогенны: NaCl, MgCl2 и Вг имеют талассогенную природу, йод - биогенную, С02 - ме-таморфогенную, СаС12 - продукт частичной метаморфизации хлоридов натрия и магния, растворитель - инфильтрогенно-талассогенный.

40 С1-, г/л

Рис. 5. Связь между натрием и хлором в йодобромных водах

0 10 20 30 40 СГ, г/л

Рис. 6. Связь между бромом и хлором в йодобромных водах

Четвертое защищаемое положение:

Гелиевыми исследованиями доказан инфильтрационный генезис углекислых вод, неглубокое залегание «корней» углекислых струй, питающих источники в пределах ГМ, местные источники поступления С02 в осадочный чехол АБ [1,10,13].

Положение раскрывается в шестой главе.

Впервые в регионе был применен гелиевый метод исследования минеральных вод с использованием прибора «ИНГЕМ-1». Определены (Матвеева, Сарновский, 1976; Абайханов, Попов, 2010) фоновые концентрации Не в подземных водах зоны интенсивной циркуляции Центрального Кавказа и Предкавказья: низкогорье (500-1000 м) - (5^1)* 10~5, среднегорье (1000-2000 м) -(4-2)х10 5, высокогорье (2000-3000 и более) - (2,0-0,5)х10"5 мл/л. Они формируются под влиянием барических условий, контролирующих в соответствии с законами газодинамики равновесие в системе «атмосфера-подземные воды» в зависимости от рельефа местности.

Исследование изотопного состава Н и О углекислых минеральных источников Главного и Передового хребтов (Лаврушин и др., 2004) и ионно-солевого состава их (Абайханов, Попов, 2006, 2010) показало, что водная фаза имеет инфильтрационное происхождение: практически все фигуративные точки источников находятся на линии метеогенных вод Крейга (рис. 7).

50 ""* Рис. 7. Изотопный состав углекис-

лых вод Северного Кавказа (по Ю.В. Лаврушину и др., 2004) 1 - Приэльбрусье; 2 - Северная Осетия; 3 — горные районы КМВ; прямая линия - линия метеорных вод (Крейга), полями показаны области значений для: вод КМВ (пунктирная линия) и рек При-эльбрусья (сплошная линия); минераль--II .6 -1 нь,х источников Красной поляны (то-

5"о, %» чечная линия)

-100

-по

Несколько отклоняются от этой зависимости в сторону утяжеления изотопного состава водорода точки углекислых хлоридных солёных вод и рассолов Северо-Юрского ААБ, в составе которых существенную роль играет се-диментогенная составляющая.

Распределение гелия в водах наиболее известных углекислых минеральных источников региона приведен на рисунке 8. Как видно, размах концентраций гелия в них весьма значителен и составляет три порядка - от п х 10 до их10"2 мл/л. По степени гелиеносности источники подразделяются на две группы.

К первой группе относятся естественные выходы углекислых минеральных вод, расположенные в пределах Главного, Передового хребтов и сопредельной части СЮД. Содержание Не в них фоновое - (1,0-2,8)* Ю"5 мл/л (источники: 9 - Лаштракский, 10 - Хасаутский, 14 - Джемагатский и др.) и повышенно фоновое - (10,8—18,9)х 10-5 мл/л (источники: 11- Маринский, 13-Джингирикский), редко слабо аномальное - (32,1-86,4)* 10'5 мл/л (источники: 12 - Индышский, 16 - Махарский, 18 - Улу-Хурзукский 20-Карт-Джюртский). Отличительной чертой их служат наличие 02 и довольно высокие значения ЕЬ (до +200...+240 мВ), свидетельствующие об активном газоводообмене с атмосферой. Воды имеют Т 5,5-13,0 °С (Тохтар-Нарзан -22,0 °С). При этом воды в кристаллических породах (гранитах, гнейсах, пор-фиритах, кристаллических сланцах) обычно имеют меньшую минерализацию (1-2 г/л), чем в песчано-глинистых (7-9 г/л).

К этой группе принадлежат и минеральные кислородно-азотные воды без «специфических» компонентов и свойств, а также пресные грунтовые воды зон экзогенной трещиноватости Кавказа и Предкавказья с низкими концентрациями Не атмосферного происхождения (0,5-10)х 10~5 мл/л).

Вторая группа представлена минеральными водами, вскрытыми скважинами на глубине до 350-390 м, с концентрациями Не (179-3893)х 10 5 мл/л (источники: 1 - Домбайский, 2 - Тебердинский, 4 - Кумский, 7 - Эльтаркач-ский, 8 - Новокарачаевский). Такие концентрации Не (до «х 10"2 мл/л) для указанных и несколько больших глубин следует считать фоновыми. Величина ЕЬ вод снижается до +60...+30 мВ. Фигуративные точки вод этих источников на графике связи Не-С02 образуют с водами источников первой группы одно поле (рис. 9), что указывает на неглубокое формирование ионно-солевого состава минеральных вод, главным образом в пределах зоны выветривания (100-200 м).

Особое место на графике занимают Черкесский (№ 6), Верхне-Подкумский (№ 3) и Красногорский (№ 5) источники. Первый представляет собой термальную воду (45 °С), вскрытую скважиной в карбонатно-терригенных породах юры на глубине 1300-1560 м. Содержание Не в ней равно 6,О* 10 2 мл/л, что отвечает фоновому на этой глубине.

Рис. 8. Гелиеносность углекислых минеральных источников 1-6 - минеральные источники: вверху - номер, справа содержание С02, г/л, заливка соответствует концентрации гелия, их1(г5 мл/л: 1 - до 5, 2 - 5-20, 3 - 20-50, 4 - 50100, 5 - 100-500, 6 - более 500; 7 - границы структурно-формационных зон; 8 - граница области распространения углекислых минеральных вод

Аномальные концентрации Не - (3521-3893)х 10~5 мл/л, более чем на порядок превышающие фоновые, установлены в минеральных водах Верхне-Подкумской и Красногорской скважин на небольшой глубине (47-120 м) в терригенных отложениях юры. Образование этих аномалий объясняется близким (< 200-450 м) залеганием кристаллического фундамента, сложенного палеозойскими гранитами, из которого по зонам разломов происходит внедрение С02 и Не в осадочный чехол. Свидетельством совместной миграции С02 и Не в виде единого флюида служит намечающаяся тенденция связи между этими компонентами (см. рис. 9).

В исследуемом регионе и сопредельных территориях по величине отношения 3Не/4Не воды относятся к трём группам (табл.). К первой принадлежат воды с газами С02-СН4 состава с низким отношением 3Не/4Не (3-10)х10~8), свойственным радиогенному коровому гелию (Поляк, Толстихин, Якуцени,

1979). Они вскрыты в нижнемеловых отложениях Скифской плиты на глубине около 1500 м (г.г. Лермонтов, Черкесск). К этой же группе относятся и пресные воды зоны интенсивной циркуляции.

Не и х 10 5 мл/л

Рис. 9. Связь между концентрациями Не и СО2 в минеральных водах (местоположение источников см. на рис. 8)

Вторая, наиболее представительная группа, включает минеральные источники разнообразного газового состава - от СНЦ-Иг (Уруп, Преградная) до С02-1М2 (Красногорская, Красный Восточ-0x234 со?, г/л ный, Карачаевск и др.) и почти

чисто С02 (Мары, Индыш и др.), для которых изотопное отношение в среднем составляет 5x10 7, что на порядок выше, чем для Скифской плиты. Минеральные воды источников и неглубоких скважин (100-300 м) связаны с юрскими отложениями Северо-Юрского ААБ и СКМ. В общем Не этих вод возможно присутствует часть (и %) мантийного Не.

Третья группа объединяет углекислые источники, приуроченные к ГМи (гранитам палеозоя) ближнего Приэльбрусья: Тохтар-Нарзан, Ирик-Нарзан, Терскол, Тырныауз и др. Высокие отношения 3Не/4Не (до 0,3-0,9)* 10~5), значительно превышающие атмосферное, могут быть объяснены как дегазацией молодых интрузий, так и поступлением по зонам проницаемых разломов мантийного Не. Вследствие этого есть основания предполагать присутствие в С02-газовом флюиде некоторого количества мантийной СО?.

Аргументом в пользу предположения о влиянии интрузивной деятельности на изотопно-гелиевое состояние углекислых вод служит высокое стояние Эльбрусского вулканического очага (на 2-3 км ниже уровня моря), с которым связана повышенная Т находящихся в сфере его влияния углекислых минеральных источников (15-22 °С). Вместе с тем, большинство углекислых минеральных источников Приэльбрусья, имеющих высокие значения изотопно-гелиевого критерия, характеризуются низкими, часто фоновыми концентрациями общего Не (их(10~5-10^) мл/л), что указывает на формирование минеральных вод в зоне экзогенной грещиноватости пород. Это хорошо согласуется с геотермическими определениями, согласно которым глубина питающих минеральные источники струй не превышает сотен метров.

10000

юоо

100

3 *6.

• • 5

• 4

1 7 .

• «

8 •

•

12 «16

•

18* 13

•• 11

9 19

• 17 »15 | • 10

Таблица

Гелий в углекислых минеральных водах Центрального Кавказа и _Предкавказья (в пределах территории КЧР)__

Водопункт 3He/*He, 108 Содержание Не, ИГ5 мл/л М, г/л со2, г/л Т,°С Р Н Состав воды

Ст. Преградная, скв. Б, глуб. 50-312 м (D,_2) 51-150 4124-4436 29,4 0,22 14,5 7,1 Cl-Na

Ст. Преградная, скв. А, глуб. 150-349 м (D,_2) <50 8320 34,8 отс. 10,0 8,4 Cl-Na

С. Псекенча, скв. 68, глуб. 250 м (D2) <50 нет свед. 16,0 нет свед. 9,1 нет свед. Cl-Na

Ст. Красногорская, скв. 496, глуб. 5-22 м Ш <50 3322 6,3 1,54 12,0 6,6 CCl-Na

Аул Нов.Джегуга, скв. 71 глуб. 30-226 м (J3) <50 263,2 2,2 3,91 16,0 6,4 SC- CaNa

Г. Карачаевск, скв. 114, глуб. 189-266 м (Ji+Pz) 7,5 нет свед. 6,6 1,6 16,0 6,5 CCl-Na

Р. Арбакол, скв. 8, глуб. 85-202 м (J,) <50 нет свед. 23,9 1,4 9,0 6,6 Cl-Na

С.Красный-Восток, скв. 2-Э, гл. 91-204 м (J}) <50 177 5,4 3,96 13,0 6,4 C1C-CaNa

Р. Мара, Маринский нарзан, источник (J,) <50 12,0 7,0 2,7 13,0 6,4 CC1-MgNa

Р. Индыш, скв. 4-К, (.PZ3) 51-150 35,0 19,4 2,74 7,7 6,6 CCl-Na

Р. Бийтик-Тюбе, источник (PZ3) 51-150 5,2 2,8 1,17 17,5 7,0 CIC-Na

Р. Бийтик-Тюбе, ист. Тохтар-Нарзан (PZ3) 250-400 5,2 3,1 1,9 19,1 6,5 CIC-Na

Из результатов газогидрогеохимических и изотопно-гелиевых исследований вытекают два принципиально важных вывода:

1) отсутствует сколько-нибудь явная связь между минерализацией, химическим составом вод и концентрацией в них Не, с одной стороны, и величиной изотопно-гелиевого критерия - с другой. Часто аномально высокие отношения

Не/4Не обнаруживаются в минеральных водах явно инфильтрационного геохимического облика их растворителя и ионно-солевого состава с фоновыми концентрациями общего Не. Эти данные свидетельствуют о привносе легкого изотопа 3Не в верхнюю часть земной коры не с водной, а с ССЬ-газовой фазой;

2) присутствие в углекислых минеральных водах мантийного Не не может в общем случае служить доказательством мантийности всего поликомпонентного газово-жидкого флюида. Ионно-солевой состав его представлен компонентами исключительно корового происхождения и связан с литолого-гидрогеохимическими процессами в системе «вода-порода-С02». Вместе с

тем, связь высоких величин изотопно-гелиевого критерия исключительно с С02-водами указывает на вероятное присутствие в них С02 ювенильного происхождения. Однако дать количественную оценку доли С02 в общем гетерогенном углекислом флюиде пока не представляется возможным.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате анализа и обобщения геологических и гидрогеологических данных, впервые выполненных на территории КЧР комплексных исследований минеральных вод, выяснены важнейшие закономерности их распространения и формирования в различных геологических структурах региона.

1. Автором составлена детальная классификация минеральных лечебных вод, включающая 6 групп и 46 типов, многие из которых по физико-химическим показателям имеют большое сходство с известными отечественными и зарубежными представителями минеральных вод. Часть геохимических типов минеральных вод выявлена в регионе впервые. Геохимическое разнообразие минеральных вод, особенности их размещения и формирования на территории Центрального Кавказа и Предкавказья - уникальных гидроминеральных провинций на юге России - контролируются структурно-формационной зональностью, дизъюнктивной тектоникой и историей развития гидрогеологических структур.

2. Анализ газогидрогеохимической роли магматизма, регионального и интрузивного метаморфизма в исследуемом регионе показал, что природа С02 в минеральных водах мезозоя Северо-Юрского ААБ и Предкавказского АБ, связана с процессами регионального термометаморфизма в кристаллическом фундаменте, сложенном метаморфическими и магматическими комплексами палеозоя и протерозоя. Происхождение С02 в минеральных водах и газах ближнего Приэльбрусья преимущественно магматогенное (вулканогенно-метаморфогенное, мантийное). Присутствие метаморфогенной составляющей (за счёт контактового метаморфизма) в водах подтверждается изотопным составом спонтанной С02: величина 513С в них изменяется от -8 до -4 %о. Повышенная величина изотопно-гелиевого критерия 3Не/4Не («х(10"5-10"6) свидетельствует о возможном присутствии ювенильной (мантийной) компоненты в газах (С02, Не) углекислых вод.

Растворитель и растворённые соли углекислых минеральных вод имеют всецело инфильтрационное происхождение.

3. Формирование химического состава минеральных вод происходит в сложных гетерогенных системах «вода-порода-газ-ОВ» в рамках трёх дифференцированных направлений: 1) содового - «метеогенные воды-С02-магматические, метаморфические, осадочные алюмосиликатные породы» (ГМи и ГМм) 2) сульфатнонатриевого - «метеогенные воды-С02-гипсоносные осадочные породы» (АБ) и 3) хлоркальциевого - «талассогенные воды-метеогенные воды С02-осадочные породы» (ААБ и АБ), в основном за счёт процессов конгруэнтного растворения и экстракции солей, инконгруэнтных

ионнообменных взаимодействий (гидролиза, аб- и адсорбции), смешения ин-фильтрогенных и талассогенных вод.

4. Впервые проведенные региональные гелиевые исследования подземных вод совместно с гидрогеотермическими, гидрогеохимическими и изотопными (Н, О, С, Не) определениями показали инфильтрационное происхождение углекислых вод, неглубокое (сотни метров) залегание «корней» углекислых струй, питающих источники в пределах ГМ, местные источники поступления С02 в осадочный чехол АБ. Дальний латеральный перенос поствулканической С02 из Приэльбрусья в область Скифской плиты маловероятен.

5. Выполненные исследования позволяют на научной основе эффективно проводить поисково-разведочные работы на различные типы минеральных вод в Карачаево-Черкесии. Научно-практические рекомендации по расширению санаторно-курортной базы Республики на базе местных гидроминеральных ресурсов используются Министерством строительства, энергетики и жилищно-коммунального хозяйства КЧР и другими заинтересованными организациями.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

Статьи, опубликованные в ведущих рецензируемых научных журналах, определенных Высшей аттестационной комиссией

1. Абайханов У.И. Особенности формирования углекислых минеральных вод

Центрального Кавказа и Предкавказья // Вестник ЮНЦ. 2010. Т. 6. № 2. С. 41-51.

2. Абайханов У.И., Попов В.Г. Геохимические особенности и формирование углекислых минеральных вод Центрального Кавказа и Предкавказья // Отечественная геология. 2010. № 2. С. 60-67 {доля участия автора 80 %).

3. Абайханов У.И., Попов В. Г. Генезис углекислых железистых и железистых

борных вод Центрального Кавказа и Предкавказья (в пределах территории Карачаево-Черкесской Республики) // Геология, география и глобальная энергия. 2011. № 2 (41). С. 175-177 (доля участия автора 70 %).

Статьи в иных изданиях

4. Попов В.Г., Абайханов У.И. Содовые воды Урало-Поволжья и Западного Кавказа // Геология и полезные ископаемые Западного Урала: Мат-лы региональной науч.-практ. конф. Пермь, 2000. С. 215-217 (доля участия автора 50 %).

5. Абайханов У.И., Попов В.Г. Углекислые минеральные воды бассейна р. Бийтик-Тёбе (Западный Кавказ) // Современная гидрогеология на рубеже веков: Материалы междунар. науч. конф., 10-12 сентября 2001 / Новочеркасск-Ростов н/Дону: Южгеология, 2001. С. 29-30 (доля автора 80 %).

6. Абайханов У.И., Попов В.Г. Геохимия и генезис сульфатных натриевых вод // VI междунар. конф. «Новые идеи в науках о земле». Т. 4. М.: Чергю-нов Л. И., 2003. С. 123 (доля участия автора 70 %).

7. Абайханов У.И., Попов В.Г. Классификация и формирование минеральных

вод Карачаево-Черкесии // Проблемы современной гидрогеохимии: Меж-дунар. межвуз. сб. / ЮРГТУ (НПИ). Новочеркасск: ТЕМП, 2003. С. 74-90 (доля участия автора 70 %).

8. Абайханов У.И., Попов В.Г. Геохимия и формирование углекислых йодоб-

ромных вод Центрального Предкавказья // Фундаментальные проблемы современной гидрогеохимии: Труды междунар. науч. конф., посвященной 75-летнему юбилею гидрогеохимии. Томск: Изд-во НТЛ, 2004. С. 131-133 (доля участия автора 70 %).

9. Абайханов У.И., Попов В.Г. Закономерности размещения и формирования

«неспецифических» минеральных вод Карачаево-Черкесии // Проблемы геологии, полезных ископаемых и экологии юга России и Кавказа: Мат-лы IV междунар. науч. конф., 4-6 февраля 2004 / ЮРГТУ (НПИ). Новочеркасск: ТЕМП, 2004. Т. 3. С. 36-40 (доля участия автора 80 %).

10. Абайханов У.И., Попов В.Г. Происхождение углекислоты в минеральных водах Карачаево-Черкесии // Проблемы геологии, геоэкологии и минераге-нии Юга России и Кавказа: Мат-лы V междунар. науч. конф., 28 апреля 2006 / ЮРГТУ (НПИ). Новочеркасск: ТЕМП, 2006. Т. 2. С. 36-43 (доля участия автора 70 %).

11. Абайханов У.И., Попов В.Г. Особенности геохимии и формирования сульфатных натриевых вод Предкавказья (в пределах Карачаево-Черкесии) // Результаты исследований - 2009: материалы 58-й науч.-техн. конф. проф.-преподавательского состава, научных работников, аспирантов и студентов ЮРГТУ (НПИ) / ЮРГТУ (НПИ). Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2009. С. 41-42 (доля участия автора 70 %).

12. Попов В.Г., Абайханов У.И. Углекислые минеральные воды Центрального Кавказа и Предкавказья // Ресурсы подземных вод Юга России и меры по их рациональному использованию, охране и воспроизводству: Мат-лы на-уч.-практ. конф., посвященные 75-легию д-ра геол.-минерал, наук, заслуженного деятеля науки Республики Дагестан, отличника разведки недр СССР Курбанова Магомеда Курбановича / Тр. ин-та геологии ДНЦ РАН. Вып. 55. Махачкала, 2009. С. 57-62 (доля участия автора 50 %).

13. Абайханов У,И., Попов В.Г. Гелий в углекислых минеральных водах Карачаево-Черкесии в связи с их формированием // Проблемы геологии, планетологии, геоэкологии и рационального природопользования: Мат-лы VIII междунар. науч.-практ. конф., 3 декабря 2009 / ЮРГТУ (НПИ). Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2010. С. 61-72 (доля участия автора 70 %).

14. Абайханов У.И., Попов В.Г. Иодобромные углекислые воды Центрального Предкавказья // Геология, география и глобальная энергия. 2009. № 3 (34). С. 120-123 (доля участия автора 70 %).

15. Попов В.Г., Носарева С.П., Абайханов У.И. Особенности геохимии и формирования йодобромных вод Южного Предуралья, Центрального Предкавказья и Нижнего Дона // Гидрогеология и карстоведение: межвуз.

сб. науч. тр. /Перм. гос. ун-т и др. Пермь, 2009. Вып. 18. С. 81-85 (доля участия автора 40 %).

16. Абайханов У.И., Размещение и формирование «неспецифических» минеральных вод Центрального Кавказа и Предкавказья (в пределах Карачаево-Черкесии) // Геология, география и глобальная энергия. 2010. № 3 (38). С. 208-211.

17. Абайханов У.И., Попов В.Г. Углекислые железистые борные и мышьяковистые воды Центрального Кавказа (на примере Карачаево-Черкесской Республики) // Проблемы геологии, планетологии, геоэкологии и рационального природопользования: Мат-лы IX междунар. науч.-практ. конф., 20 декабря 2010 / ЮРГТУ (НПИ). Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2011. С. 119—123 (доля участия автора 70 %).

Подписано в печать 05.09.11. Формат 60x84/16 Печать офсетная. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № 738 Отпечатано ООО «Издательский Дом», г. Ессентуки, Базарный пер., д. 3.

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Абайханов, Умар Иссаевич

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. Геолого-тектонические факторы формирования минеральных вод.

1.1. Зона Главного хребта.

1.2. Палеозойский этаж Северо-Кавказского краевого массива.

1.3. Киммерийско-альпийский чехол Северо-Кавказского краевого массива и Скифской плиты.

ГЛАВА 2. Структурная гидрогеология и гидростратиграфия.

2.1. Гидрогеологическое районирование, типизация гидрогеологических структур и скоплений подземных вод.

2.2. Гидрогеологическая стратификация.

ГЛАВА 3. Классификация минеральных вод и особенности размещения их геохимических типов.

3.1. Классификация минеральных вод.

3.2. Закономерности размещения геохимических типов минеральных вод в гидрогеологических структурах региона. 48

ГЛАВА 4. Происхождение и источники углекислоты в минеральных водах.

4.1. Основные положения и состояние проблемы.

4.2. Генезис С02 в углекислых минеральных водах.

ГЛАВА 5. Формирование ионно-солевого состава минеральных вод

5.1. Углекислые воды.

5.2. Минеральные воды без «специфических» компонентов и свойств.

5.3. Железистые, железистые борные и мышьяковистые углекислые воды.

5.4. Йодобромные воды.

5.5. Кремнистые термальные воды.

5.6. Радоновые воды.

ГЛАВА 6. Гелиевый метод исследований минеральных вод.

6.1. Общетеоретические положения.

6.2. Распределение гелия и его изотопов в минеральных водах в связи с их формированием.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Геохимические особенности и формирование минеральных вод Центрального Кавказа и Предкавказья"

Актуальность работы. Центральный Кавказ и Предкавказье (в.пределах территории Карачаево-Черкесской Республики) исключительно богаты различными по ионно-солевому, газовому и микрокомпонентному составу минеральными водами, начиная от холодных, газирующих С02, гидрокарбонатных кальциевых типа «Нарзан» высокогорной зоны, углекислых хлоридно-гидрокарбонатных кальциево-натриевых типа «Арзни» и «Ессентуки» средне-горной зоны и кончая хлоридными натриевыми йодобромными водами предгорной и кремнистыми термами равнинной зон. Однако даже в этом, хорошо обеспеченном минеральными водами регионе, современное использование их пока ещё далеко не соответствует потенциальным возможностям подземной гидросферы. Это относится как к количеству базирующихся на минеральных водах здравниц, так и к числу применяемых в них для лечения геохимических типов минеральных вод. В настоящее время в Карачаево-Черкесской Республике (КЧР) открыты 13 месторождений минеральных вод: углекислых — 5 (Думское, Красногорское и др.), без «специфических» компонентов и свойств — 4 (Чапаевское, Эшкаконское и др.), железистых — 1 (Тебердинское), йодобром-ных - 1 (Южный участок Черкесского месторождения), кремнистых термальных - 2 (Черкесское, Пригородное) и 23 гидроминеральных участков (8 углекислых, 3 йодобромных, 5 без «специфических» компонентов и свойств, 4 железистых и мышьяковистых, 2 термальных и 1 радоновый), на 7-ми из которых ведется добыча вод для лечебных целей.

Ограниченное использование богатых гидроминеральных ресурсов в значительной степени связано с недостаточной изученностью закономерностей размещения и формирования минеральных вод в различных орогенных и платформенных гидрогеологических структурах Кавказа и Предкавказья. Большая часть гидрогеологической и особенно гидрогеохимической информации в области гидроминеральной проблематики была получена до середины 1980-х годов. В последующие десятилетия обследование и геохимическое исследование многочисленных минеральных источников и гидроминеральных участков практически не проводились. Сводки по минеральным водам КЧР этого периода, вплоть до последнего времени, базировались на устаревшем, ограниченном по объёму материале, далеко не в полной мере отражающем сложные гидрогеологические и гидрогеохимические условия, свойственные различным геологическим структурам региона. В результате слабо изученными оказались весьма ценные йодобромные и полиметаллические воды, некоторые разновидности минеральных вод без «специфических» компонентов и свойств. Вместе с тем остаются дискуссионными целый ряд кардинальных вопросов, касающихся геохимии и происхождения углекислых вод, наиболее ценных в лечебном отношении.

Работа выполнена в рамках «Программы геологического изучения недр и воспроизводства минерально-сырьевой базы КЧР» в 2002-2004 гг. по заданию Правительства и Народного Собрания КЧР (Законы КЧР «О республиканском бюджете КЧР на 2002, 2003 и 2004 гг. от 29.12.2001 г. № 57-РЗ, от 17.02.2003 г. № 9-РЗ и от 22.12.2003 г. № 69-РЗ соответственно).

Задачи исследований:

1) выявление закономерностей размещения минеральных вод;

2) изучение роли структурно-тектонических факторов в формировании минеральных вод;

4) выяснение генезиса и источников углекислоты в минеральных водах различных структурно-формационных зон;

Объектом исследований явились гидрогеологические структуры Центрального Кавказа и Предкавказья (в пределах территории Карачаево-Черкесской Республики) и минеральные лечебные воды, содержащиеся в них.

Предмет исследований - закономерности размещения и формирования различных геохимических типов подземных минеральных лечебных вод.

Фактический материал и методы исследований. В основу диссертационной работы положены материалы многолетних гидрогеологических работ автора на Кавказе и в Предкавказье, выполненных в связи расширением санаторно-курортной базы республики. Наиболее детальное исследование минеральных вод региона было выполнено в 2002-2005 гг. совместно с научным руководителем профессором В.Г. Поповым. В ходе полевых работ было произведено описание и геохимическое опробование более 200 минеральных источников естественного и искусственного происхождения, часть которых были обнаружены и исследованы впервые. При проведении натурных и экспериментальных исследований автором были использованы гидрогеохимические показатели, включающие компоненты ионно-солевого (главные макрокомпоненты), газового (С02, N2, 02, Н28, Не), микрокомпонентного (I, Вг, Аб, Бе, Н28Юз, Н3ВО3) и изотопного (Н, О, С, Не) состава минеральных вод. Как показал опыт гидрогеохимических исследований на Центральном Кавказе и в Предкавказье эти параметры являются наиболее эффективными в теоретическом и прикладном отношениях, так как позволяют наиболее полно решать вопросы размещения и формирования минеральных вод. О 1 Л I.

На месте определялись концентрации О2, Ре и Бе (колориметрирова-нием), С02 (объёмным способом), рН и ЕЙ (с помощью иономера «И-102»), гелия (на магниторазрядном индикаторе «ИНГЕМ-1»). Стационарные химико-аналитические исследования выполнены в аккредитованных испытательных лабораториях ГНПП «Гидрогеоэкология» (г. Черкесск) и филиале ФГУ «Пятигорский центр стандартизации и метрологии» (г. Ессентуки). В работе также широко использованы литературные и фондовые материалы по геологии, тектонике, геофизике, гидрогеологии, изотопии и гидрогеохимии. Использованы результаты более 800 химических анализов ионно-солевого, микрокомпонентного и газового состава подземных вод, включая 250 проб, отобранные автором.

Для систематизации и обобщения гидрогеохимических данных применены математико-статистические методы анализа, изложенные в работах [32, 61, 78 и др.].

Личный вклад автора определяется его участием в полевых, лабораторных и камеральных исследованиях. Для обработки информации, её систематизации и обобщения широко использовались математические методы и компьютерные технологии. Все материалы исследований, положенные в основу диссертации, обработаны лично автором. Все научные обобщения, заключения, расчёты, классификации и графические построения выполнены лично автором. Рисунки, схемы, карты, таблицы, представленные в тексте без библиографических указаний, составлены диссертантом лично.

Научная новизна:

4) выполнен анализ процессов формирования химического состава минеральных вод в сложных гетерогенных литолого-гидрогеохимических системах «вода-порода-газ-ОВ» в рамках трёх дифференцированных направлений - содового, сульфатнонатриевого и хлоркальциевого;

Практическая значимость работы и реализация её результатов.

Детализированы известные и выявлены новые закономерности распространения и формирования минеральных вод, что позволит на научной основе более эффективно решать вопросы их поисков и разведки (с учётом конкретных бальнеологических типов и запасов месторождений минеральных вод), а также их охраны от загрязнения и истощения. Результаты исследований использованы Министерством строительства, энергетики и жилищно-коммунального хозяйства КЧР при разработке «Схемы территориального планирования Карачаево-Черкесской Республики» (2008 г.).

Основные защищаемые положения.

2. Углекислота в минеральных водах большей части региона образуется в протерозой-палеозойском кристаллическом фундаменте и имеет метаморфогенное происхождение, а в гидрогеологических массивах Приэльбрусья - магматогенно-ювенильное.

3. Формирование химического состава минеральных вод реализуется по трём направлениям: 1) содовому — «метеогенные воды-СОг-магматические, метаморфические, осадочные алюмосиликатные породы» (ГМи и ГМм) 2) сульфатнонатриевому — «метеогенные воды-СОг-гипсоносные осадочные породы» (АБ) и 3) хлоркальциевому - «талассогенные воды-метеогенные воды-СОг-осадочные породы» (ААБ и АБ).

Апробация работы и публикации. По теме диссертации опубликованы 17 статей, в том числе 3 статьи в изданиях, включённых в перечень ВАК. По заданию Правительства Карачаево-Черкесской Республики выполнена и внедрена научно-исследовательская работа: «Анализ закономерностей размещения и формирования минеральных вод Карачаево-Черкесской Республики с целью расширения санаторно-курортной базы республики и планирования поисковых работ» (Гос. per. № 77-02-1/1).

Основные результаты и положения работы докладывались на международных и региональных конференциях в г. Пермь (2000, 2009), Москва (2003), Томск (2004), Новочеркасск (2001, 2003, 2004, 2006, 2009, 2010), Астрахань (2009, 2010, 2011), Махачкала (2009).

Заключение Диссертация по теме "Гидрогеология", Абайханов, Умар Иссаевич

Основные результаты исследований сводятся к следующему.

1. Автором составлена детальная классификация минеральных лечебных вод, включающая 6 групп и 46 типов, многие из которых по физико-химическим показателям имеют большое сходство с известными отечественными и зарубежными представителями минеральных вод. Часть геохимических типов минеральных вод выявлена в регионе впервые. В разработанной классификации с позиций генетической гидрогеохимии учтены «запрещенные» типы вод: азотные и метановые гидрокарбонатные и хлоридно-гидрокарбонатные, метановые и углекислые сульфатные и некоторые другие. Геохимическое разнообразие минеральных вод, их размещение и формирование на территории Центрального Кавказа и Предкавказья - уникальных гидроминеральных провинций на юге России — контролируются структурно-формационной зональностью, дизъюнктивной тектоникой и историей развития гидрогеологических структур.

2. Анализ газогидрогеохимической роли магматизма (вулканизма), регионального и интрузивного метаморфизма в исследуемом регионе показал, что природа С02 в минеральных водах мезозоя Северо-Юрского ААБ и Азово-Кубанского АБ, фундамент которых сложен метаморфическими и магматическими комплексами палеозоя и протерозоя, связана с процессами регионального термометаморфизма. Происхождение СО2 в подземных водах и газах ближнего Приэльрусья, преимущественно магматогенное (вулканогенно-метаморфогенная, мантийная). Присутствие метаморфогенной составляющей за счёт контактового метаморфизма) в водах подтверждается изотопным составом спонтанной СОг: величина 513С в них изменяется от -8 до -4 %о. Повышенная величина изотопно-гелиевого критерия 3Не/4Не (/гх(10-5—10~6) свидетельствует о возможном присутствии ювенильной (мантийной) компоненты в газах (С02, Не) углекислых вод.

Проведенными исследованиями установлено, что растворитель и растворённые соли углекислых минеральных вод имеют всецело инфильтрационное происхождение.

3. Показано, что формирование химического состава минеральных вод реализуется в сложных гетерогенных системах «вода-порода-газ-ОВ» в рамках трёх дифференцированных направлений: 1) содового - «метеогенные воды -С02 - магматические, метаморфические, осадочные алюмосиликатные породы» (ГМи и ГМм) 2) сульфатнонатриевого - «метеогенные воды — С02 — гипсонос-ные осадочные породы» (АБ) и 3) хлоркальциевого — «талассогенные воды -метеогенные воды - С02 - осадочные породы» (ААБ и АБ) в основном за счёт процессов конгруэнтного растворения и экстракции солей, инконгруэнтных ионнообменных взаимодействий (гидролиза, аб- и адсорбции), смешения ин-фильтрогенных и талассогенных вод.

4. Впервые в регионе был применен гелиевый метод исследования минеральных вод с использованием «ИНГЕМ-1». Определены фоновые концентрации Не в подземных водах зоны интенсивной циркуляции Центрального Кавказа и Предкавказья: низкогорье (500-1000 м) - (5-4)х10~5, среднегорье (10002000 м) - (4-2)х Ю-5, высокогорье (2000-3000 и более) - (2,0-0,5)х 10"5 мл/л. Они формируются под влиянием барических условий, контролирующих в соответствии с законами газодинамики равновесие в системе «атмосфера-подземные воды» в зависимости от рельефа местности.

Гелиевая компонента подземных вод совместно с гидрогеотермическими, газогидрогеохимическими и изотопными (Н, О, С, Не) определениями показали инфильтрационное происхождение углекислых вод, неглубокое (сотни метров) залегания «корней» углекислых струй, питающих источники в пределах ГМ, местные источники поступления ССЬ в осадочный чехол АБ. Дальний латеральный перенос поствулканической СО2 из Приэльбрусья в область Скифской плиты маловероятен.

5. Выполненное исследование позволяет на научной основе эффективно проводить поисково-разведочные работы на различные типы минеральных вод в Карачаево-Черкесии. Рекомендации по закономерностям размещения и формирования минеральных вод КЧР с целью расширения санаторно-курортной базы республики и планирования поисковых работ используются Министерством строительства, энергетики и жилищно-коммунального хозяйства КЧР, переданы для реализации Министерству здравоохранения и курортов КЧР и другим заинтересованным организациям.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате анализа и обобщения геологических и гидрогеологических данных, полевых, лабораторных и камеральных работ впервые в КЧР выполнены комплексные исследования минеральных вод, выяснены важнейшие закономерности их распространения и формирования в различных геологических структурах, позволившие разработать новую классификацию минеральных вод.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Абайханов, Умар Иссаевич, Пермь

1. Абайханов У. И., Попов В.Г Углекислые минеральные воды бассейна р. Бийтик-Тебё (Западный Кавказ) // Современная гидрогеология на рубеже веков: Мат-лы междунар. науч. конф., 10-12 сентября 2001 / Новочеркасск-Ростов н/Д: Южгеология, 2001. С. 29-30.

2. Абайханов У. И., Попов В.Г. Геохимия и генезис сульфатных натриевых вод // VI междунар. конф. «Новые идеи в науках о земле». Т. 4. М.: Черпонов Л. И., 2003. С. 123.

3. Абайханов У. И., Попов В.Г. Классификация и формирование минеральных вод Карачаево-Черкесии // Проблемы современной гидрогеохимии: Междунар. межвуз. сб. /ЮРГТУ (НПИ). Новочеркасск: ТЕМП, 2003. С. 74-90.

4. Абайханов У. К, Попов В.Г. Йодобромные углекислые воды Центрального Предкавказья // Геология, география и глобальная энергия. 2009. № 3 (34). С. 120-123.

5. Абайханов У.И. Особенности формирования углекислых минеральных вод Центрального Кавказа и Предкавказья // Вестник ЮНЦ. 2010. Т. 6, №2. С. 41-51.

6. Абайханов У. К, Попов В.Г. Геохимические особенности и формирование углекислых минеральных вод Центрального Кавказа и Предкавказья // Отечественная геология. 2010. № 2. С. 60-67.

7. Абайханов У.И. Размещение и формирование «неспецифических» минеральных вод Центрального Кавказа и Предкавказья (в пределах-Карачаево-Черкесии) // Геология, география и глобальная энергия. 2010. № 3 (38). С. 208211.

8. Абайханов У.И., Попов В.Г. Генезис углекислых железистых и железистых борных вод Центрального Кавказа и Предкавказья (в пределах территории Карачаево-Черкесской Республики) // Геология, география и глобальная энергия. 2011. № 2 (41). С. 175-177.

9. Абдрахманов Р. Р., Попов В. Г. Минеральные лечебные воды Башкортостана. Уфа: Гилем, 1999. 298 с.

10. Абдрахманов Р.Ф., Попов В.Г. Геохимические особенности подземных вод Южного Урала // Геологический сборник № 7 / ИГ УНЦ РАН. Уфа: Ди-зайнПолигафСервис, 2008. С. 219-232.

11. Аверъев В.В. О природе углекислых мышьякосодержащих вод и их рудообразующей деятельности // Вопросы формирования и распространения минеральных вод СССР / Под ред. В.В. Иванова. М.: Медгиз, 1960. С. 87-103.

12. Ажгирей Г.Д., Баранов Г.И. и др. Геология Большого Кавказа. М.: Недра, 1976. 263 с.

13. Алёкин O.A. Основы гидрохимии. JL: Гидрометеоиздат, 1970. 442 с.

14. Баранов Г.И. Геолого-тектоническое районирование // 27-й Между-нар. геол. конгресс. Кавказ и Восточный Донбасс. Сводный путеводитель экскурсий 004, 005, 009, 016, 097. М.: Наука, 1984. С. 7-20.

15. Баранов Г.И., Греков И.И. Проблемы докембрия на Северном Кавказе // Докембрий Северной Евразии: Тез. докл. СПб.: ИГГД РАН, 1997. С. 11-12.

16. Белов A.A., Омельченко В.Л. Офиолиты в структуре Марухского покрова и некоторые вопросы стратиграфии и магматизма палеозоя Передового хребта Северного Кавказа // Геотектоника. 1976. №2. С. 44-56.

17. Белов A.A., Омельченко В.Л. Поздневарисские и постварисские надвиги в доверхнеюрском фундаменте Северного Кавказа // Изв. Вузов. / Геология и разведка. 1986. № 9. С. 14-20.

18. Богатиков O.A., Нечаев Ю.В., Собисевич А.Л. Использование космических технологий для мониторинга геологических структур вулкана Эльбрус // ДАН. 2002. Т. 387, № 3. С. 244-247.

19. Богомолов Г.В., Шпаков О.Н. Особенности химического состава подземных вод Белорусского массива // Геохимия. 1973. №8. 1211-1219.

20. Валяшко М.Г. Геохимические закономерности формирования месторождений калийных солей. М: Изд-во МГУ, 1962а. 397 с.

21. Вартанян Г.С. Месторождения углекислых вод горно-складчатых регионов. М.: Недра, 1977. 288 с.

22. Вопросы гидрогеологии минеральных вод: Труды Центрального на-уч.-исслед. ин-та курортологии и физиотерапии / Под ред. В. В. Иванова. Т. XXXIV. М.: МГПИ им. В. И. Ленина, 1977. 275 с.

23. Врублевский М. И. Минеральные воды Центрального Кавказа как одно из проявлений его геологического развития. Л.: Изд-во Ленинградского ун-та, 1962. 255 с.

24. Врублевский М.К Углекислые воды юрской депрессии Западного Кавказа // Вопросы гидрогеологии и гидрохимии. Л., 1966. С. 76-88.

25. Гавришин А.И., Трофимова Т.С. Гидрогеохимические исследования: Учеб. Пособие. Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2006. 139 с.

26. Гаррелс Р., Макензи Ф. Эволюция осадочных пород. М.: Мир, 1974.211 с.

27. Геология СССР / Под ред. A.B. Сидоренко, В.Л. Андрущук. М.: Недра, 1968. Т. IX. 760 с.

28. Гидрогеология СССР / Под ред. H.A. Григорьева. М.: Недра, 1968. Т. IX. 488 с.

29. ГОСТ 13273-88. Воды минеральные питьевые, лечебные и лечебно-столовые. Переизд. август 2003 с Изм. 1 (ИУС 2004, № 4; ИУС 2007, № 5). Взамен ГОСТ 13273-73, кроме разд. 3; введ. 1989-01-01. Изд-во стандартов, 1988. 29 с.

30. Григорьев H.A., Чернцов А.И. Мышьяковистые воды Кавказа // Тр. по геологии и полезным ископаемым Северного Кавказа. Ростов н/Д, 1939. Вып. III. С. 12-17.

31. Дотдуев С.И. О покровном строении Большого Кавказа// Геотектоника. 1986. №5. С. 94-106.

32. Дривер Дж. Геохимия природных вод. М.: Мир, 1985. 440 с.

33. Зайцев И. К, Толстихин Н. И. Закономерности распространения и формирования минеральных (промышленных и лечебных) подземных вод на территории СССР. М.: Недра, 1972. 280 с.

34. Иванов В. В., Невраев Г. А. Классификация подземных минеральных вод. М.: Недра, 1964. 167 с.

35. Иванов В. В. Гидрогеология главнейших типов минеральных вод. Основы курортологии. М.: Недра, 1977. 288 с.

36. Капченко Л.Н. Роль ионно-обменной адсорбции в формировании состава глубокозалегающих подземных вод // Литология и полезные ископаемые, 1972. №6. С. 95-107.

37. Карнаух Ю.В. Покровная структура и рудоносность Урупо-Лабинского рудного района: Автореф. дис. . канд. геол.-минерал. наук. Тбилиси, 1990. 23 с.

38. Кирюхин В. К, Швец В. М. Процессы формирования йодных вод. М.: Недра, 1980. 95 с.

39. Кирюхин В. А., Толстихин Н. И. Региональная гидрогеология. М.: Недра, 1987.382 с.

40. Коржинский Д. С. Термодинамика и геология некоторых метаморфических реакций с выделением газовой фазы // Зап. Всесоюзн. минерал, об-ва, 1935. №1. С.1-17.

41. Крайнов С.Р., Волков Г.А. и др., Мышьякосодержащие углекислые воды Кавказа: (Особенности распространения, химический состав) // Геохимия. 1974. №2. С. 212-227.

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

43. Крайнов С. Р., Рыженко Б.Н., Швец В. М. Геохимия подземных вод. Теоретические, прикладные и экологические аспекты. М.: Наука, 2004. 677 с.

44. Краускопф КБ. Геохимия кремнезема в среде осадкообразования // Геохимия литогенеза. М.: 1963. С. 3-15.

45. Куликов Г. В., Желваков А. В., Бондаренко С. С. Минеральные лечебные воды СССР. М.: Недра, 1991. 399 с.

46. Лаврушин В. Ю., Дубинина Е. О., и др. Углекислые минеральные воды Северного Кавказа: Изотопно-геохимические признаки происхождения водной и газовой фазы // Фундаментальные проблемы современной гидрогеохимии. Томск: Изд-во НТЛ, 2004. С.41-46.

47. Лаврушин В. Ю. Формирование подземных флюидов Большого Кавказа и его обрамления в связи с процессами литогенеза и магматизма: Автореф. дис. д-ра геол.-минерал. наук. М., 2008. 50 с.

48. Липецкий В.Ф. О летучих углефикациях рассеянного органического вещества осадочных пород на различных стадиях метаморфизма // Геохимия углесодержащих флюидов. 1967. Вып. 12. С. 34-46.

49. Лунев А.Л., Сереженко В.А. К вопросу о тектоническом районировании Северного Кавказа // Труды по геологии и полезным ископаемым Северного Кавказа / Ставропол. кн. изд-во. 1972. Вып. XIII. С. 3-12.

50. Мамырин Б.А., Толстихин И.Н. Изотопы гелия в природе. М.: Энерго-издат, 1981. 222 с.

51. Матвеева Л.А. Экспериментальное и теоретическое обоснование механизма взаимодействия воды с породой при выветривании и гипергенное ру-дообразование // Кора выветривания и гипергенное рудообразование. М.: 1977, С. 123-133.

52. Матвеева Э. С., Сарновскгш A.B. Гелий в подземных водах Малого Кавказа // Изв. АН Армянской ССР. Науки о Земле. 1976. №6. С. 56-65.

53. Матвеева Э. СТолстихин H.H., Якуцени В.П. Изотопно-гелиевый критерий происхождения газов и выявления зон неотектогенеза (на примере Кавказа) // Геохимия. 1978. №3. С. 307-317.

54. Миллер Р.Л., Канн Дж. С. Статистический анализ в геологических науках. М.: Мир, 1965. 482 с.

55. Мигрок Б.М. Механизм растворения кремнезема и извлечения его из растворов в природных условиях // Геохимия. 1972. № 6. С. 1133-1136.

56. Овчинников A.M. Минеральные воды. М.: Госгеолтехиздат, 1963. 375с.

57. Огилъви А.Н. К вопросу о методике изучения минеральных источников // Тр. Бальнеологич. ин-та Кавказских минеральных вод. 1925. Т. 2. С. 3-7.

58. Омелъченко B.JI. О месте пород Блыбского комплекса в домезозой-ской структуре зоны Передового хребта (Северный Кавказ) // Геотектоника, 2007. № 4. С. 60-70.

59. Панченко А. С. Направленное изменение катионного состава рассолов соленосных отложений во времени // Изв. вузов. Геология и разведка. 1966. № 2 С. 103-105.

60. Плотникова Г. Н. Сероводородные воды СССР. М.: Недра, 1981. 132с.

61. Попов В. Г., Егоров Н. Н. Гелиевые исследования в гидрогеологии. М.: Наука, 1990. 168 с.

62. Попов В. Г., Абдрахманов Р. Ф., Тугуили И. Н. Обменно-адсорбционные процессы в подземной гидросфере / БНЦ УрО РАН. Уфа, 1992. 156 с.

63. Попов В.Г, Абайханов У.И. Содовые воды Урало-Поволжья и Западного Кавказа // Геология и полезные ископаемые Западного Урала: Материалы региональной науч.-практ. конф. Пермь, 2000. С. 215-217.

64. Посохов Е. В. Общая гидрогеохимия. JL: Недра, 1975. 208 с.

65. Посохов Е. В. Формирование хлоридных вод гидросферы. JI.: Гидро-метеоиздат, 1977. 427 с.

66. Посохов Е.В. Ионный состав природных вод. Генезис и эволюция. JL: Гидрометеоиздат, 1985. 256 с.

67. Посохов Е. В., Толстихин Н. И. Минеральные воды (лечебные, промышленные, энергетические). JL: Недра, 1977. 240 с.

68. Прущий НЖ, Греков И.И. и др. Геология и минерагения Северного Кавказа современное состояние: (Геологический атлас Северного Кавказа м-ба 1:1 ООО ООО) // Региональная геология и металлогения. 2005. № 25. С. 27-38.

69. Родионов Д.А. Статистические решения в геологии. М.: Недра, 1981.232 с.

70. Смирнов А. А. О природе С02 углекислых подземных вод И Сов. геология, 1955. № 44. С. 88-95.

71. Сомин M.JT. Структурная позиция и геодинамические условия формирования метаморфических комплексов Большого Кавказа и Кубы: Диссертация в форме научного доклада на соискание ученой степени д-ра геол.-минерал. наук. М., 2007. 55 с.

72. Судовикова Н. Б. Ультраметаморфизм и гранитоообразование // Вестник ЛГУ. JL: Изд-во Ленинградского ун-та, 1959. С. 51-62.

73. Углекислые минеральные воды Северного Кавказа / Под ред. И. Я. Пантелеева. М.: Изд-во АН СССР, 1963. 190 с.

74. Файф У., Прайс Н., Томпсон А. Флюиды в земной коре. М.: Мир, 1981.438 с.

75. Федоров Ю. А. Стабильные изотопы и эволюция гидросферы. М.: Истина, 1999. 367 с.

76. Чегодаев Л.Д., Греков И.И., Омелъченко В.Л. Региональная стратиграфическая схема девонских отложений Северного Кавказа. Ессентуки, 2000. 87с.

77. Шварцев C.JI. Гидрогеохимия зоны гипергенеза. М.: Недра, 1998.367с.

78. Chamberlin R.T. The gases in rocks. Carnegie Inst, of Wash. Pub., N 106,1908.

Информация о работе

Абайханов, Умар Иссаевич
кандидата геолого-минералогических наук
Пермь, 2011
ВАК 25.00.07

Диссертация

Геохимические особенности и формирование минеральных вод Центрального Кавказа и Предкавказья - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы