Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Формирование и геохимические особенности рассолов Южного Предуралья

ВАК РФ 25.00.07, Гидрогеология

Автореферат диссертации по теме "Формирование и геохимические особенности рассолов Южного Предуралья"

На правах рукописи

Носарева Светлана Павловна

ФОРМИРОВАНИЕ И ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РАССОЛОВ ЮЖНОГО ПРЕДУРАЛЬЯ

Специальность 25.00.07 — Гидрогеология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

ООЗ1бЬ5Т 1

|ч

Пермь — 2007

Работа выполнена в Институте геологии Уфимского научного центра РАН

Научный руководитель' доктор геолого-минералогических наук, профессор

Попов Владимир Георгиевич

Официальные оппоненты доктор геолого-минералогических наук, профессор

Быков Владимир Никифорович,

кандидат геолого-минералогических наук, доцент Шестов Иван Никандрович

Ведущая организация Уфимский государственный нефтяной технический

университет

Защита состоится 1 ноября 2007 года в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212 189 01 в Пермском государственном университете по адресу. 614990, г Пермь, ул Букирева, 15, в зале заседаний Ученого совета Факс (3422)37-16-11

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Пермского государственного университета

Автореферат диссертации разослан «<£&» сентября 2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор

Гершанок В А.

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы Территория исследований — Южное Предуралье, является одним из наиболее развитых в промышленно-экономическом отношении регионов Урало-Поволжья Среди заключенных в его недрах минеральных богатств особую роль играют хозяйственно-питьевые, минеральные лечебные и промышленные воды Геохимической спецификой подземной гидросферы служат исключительно разнообразные по составу рассолы и соленые воды Подобная ситуация свойственна не только Предуралью, но многим другим осадочным бассейнам платформенного типа с галогенными формациями Поэтому выяснение происхождения, закономерностей формирования и размещения высокоминерализованных вод является одной из фундаментальных проблем современной теоретической гидрогеологии и генетической гидрогеохимии Эта проблема вот уже более 100 лет, со времени выхода в свет работ в 1901 г Н С Курнакова и в 1902 г Я X Вант-Гоффа, обсуждается отечественными и зарубежными исследователями Однако, несмотря на это, еще целый ряд важных аспектов, касающихся роли эвапоритовых палеобассейнов в формировании запасов и состава подземных рассолов, механизма массопереноса между поверхностной и подземной гидросферами, процессов метаморфизации рассолов в терригенных и карбонатных формациях, особенностей распределения и накопления микроэлементов в различных генетических и геохимических типах рассолов и др, выяснен недостаточно

Исследования в области закономерностей распеределения и формирования подземных рассолов Предуралья имеют важное практическое значение в связи с перспективами их использования в качестве гидроминерального сырья для промышленных и бальнеологических целей Несомненный интерес рассольная проблематика представляет также при решении вопросов, касающихся прогноза нефтегазоносное™ с помощью гидрогеохимических показателей, охраны геологической среды в районах разработки нефтегазовых месторождений и пр

В регионе возрастает техногенное воздействие на подземные воды и вмещающие их породы, которое вызывает формирование в верхней части подземной гидросферы новых, ранее не свойственных ей геохимических типов подземных вод. Интерес представляют попутные рассолы нефтяных месторождений как источник брома, йода и других промышленно ценных компонентов, для использования в содово-цементном производстве (в Баш-кортостане находится крупнейший а РФ Стерлитамакский СЦК) и др

Анализ закономерностей размещения и формирования основных геохимических и генетических типов подземных вод Южного Предуралья является одним из основных направлений гидрогеологических исследовании в Институте геологик УНЦ РАН, в которых автор принимал непосредственное участие на протяжении последних 30 лет

Объектом исследований является юго-восточная часть Волго-Уральского артезианского бассейна

Целью работы является выяснение закономерностей распространения и формирования различных геохимических типов подземных рассолов в Южном Предуралье в связи с использованием их в народном хозяйстве Основвые задачи исследований:

— изучение закономерностей размещения рассолоносных комплексов в осадочном чехле юго-восточной части Волго-Уральского артезианского бассейна и их гидрогеологической зональности,

— типизация рассолов по геохимическим особенностям и условиям залегания,

— выяснение роли раннепермского галогенеза и плотностной (концентрационной) конвекции в формировании рассольной гидрогеохимической зоны;

— оценка роли эпигенетических процессов в метаморфизации рассолов,

— анализ закономерностей распределения и накопления в рассолах микроэлементов,

— оценка перспектив использования подземных рассолов Башкирского Пред-уралья в качестве гидроминерального сырья и для бальнеологических целей

Исходные материалы. В основу диссертационной работы положены материалы, полученные автором в процессе гидрогеологических исследований Института геологии УНЦ РАН по темам «Закономерности формирования минеральных вод Башкирского Предуралья в связи с проблемой использования и охраны их ресурсов» (Гос per № 5-78-77/27), «Гидрогеохимические процессы и происхождение подземных вод осадочных бассейнов» (Гос per. № 5-82-88/14), «Гидрогеохимические и гидрогеодинамические процессы в природных и техногенных системах Южного Урала и Предуралья» (Гос per № 5—97—14/1), включенным в программу АН СССР (РАН) по важнейшим фундаментальным проблемам на 1972—2004 гг Автор в качестве исполнителя принимал участие в тематических, в том числе полевых и экспериментальных исследованиях с 1978 г

Методы исследований Для решения поставленных задач произведены сбор, систематизация и обобщение материалов по геологии, региональной гидрогеологии и гидрогеохимии Башкирского Предуралья; проведены полевые гидрогеологические исследования, в результате которых выполнен анализ более 1500 проб подземных вод, в том числе нефтепромысловых рассолов Из керна нефтяных скважин отобрано более 300 образцов терригенных и карбонатных пород позднего протерозоя и палеозоя для проведения экспериментальных работйо моделированию природных гидрогеохимических процессов в системе «вода—порода»

Научная новизна. 1 Выполнена типизация рассолов по условиям залегания и геохимическим особенностям, определено их положение в вертикальной гидрогеологической зональности осадочного чехла региона.

2 Доказана парагенетическая связь различных геохимических типов рассолов с жидкой и твердой фазами раннепермского галогенеза, ведущая роль плотностной конвекции солеродных рассолов из позднепалеозойских эвапоритовых бассейнов в формировании запасов и состава рассолов хлоркальциевого типа, доминирующих в осадочном чехле бассейна

3 Установлено, что в существовавших литолого-щдрогеохимических условиях осадочного бассейна ведущее значение среди процессов метаморфиза-

ции солеродных рассолов хлормагниевого типа принадлежит метасоматической доломитизации известняков палеозоя и верхнего протерозоя Геохимически менее значимы гидролитические и обменно-адсорбционные процессы в терри-генных породах

4 Показано, что селективная аккумуляция микроэлементов (брома, калия, бора, йода, стронция, лития, рубидия и цезия) в различных генетических типах рассолов является следствием их геохимической эволюции при галогенезе и в эпигенетическую стадию преобразования осадочных пород

5 Определены наиболее перспективные гидрогеологические комплексы палеозоя как источники поликомпонентных промышленных и бальнеологических рассолов

Практическая значимость. Выявленные закономерности распространения и формирования рассолов Южного Предуралья позволяют обосновать их комплексное освоение в качестве источников гидроминерального сырья для извлечения ценных элементов и минеральных солей, а также способствуют более широкому использованию их в бальнеологии В нефтедобывающих районах Волго-Уральскои области они позволяют оценить и минимизировать негативное геоэкологическое воздействие на качественное состояние минеральных, пресных подземных и поверхностных вод

Полученные материалы могут быть использованы в учебном процессе при проведении занятий по гидрогеологии, гидрогеодинамике и гидрогеохимии

Основные защищаемые положения.

1 Геохимия трех основых типов хлоридных рассолов — 1) магниевых и натриево-магниевых внутри- и межсолевых, 2) натриевых над- и подсолевых и 3) кальциевых и натриево-кальциевых подсолевых—определяется их пространственной и генетической связью с твердой и жидкой фазами раннепермского галогенеза

2 Формирование рассолов хлоркальциевого типа, доминирующих в под-солевой толще Предуралья, обусловлено процессами плотностной концентрационной конвекции хлоридной натриево-магниевой маточной рапы раннепермского эвапоритового палеобассейна и последующей метаморфизации в подстилающих породах палеозоя по механизму метасоматической доломитизации известняков

3 Процессы миграции и аккумуляции микроэлементов в рассолах и формирование самих рассолов тесно взаимосвязаны, в Южном Предуралье селективное накопление микроэлементов в различных геохимических (генетических) типах подземных рассолов определяется геохимическими особенностями раннепермского галогенеза и последующими эпигенетическими процессами взаимодействия в системе «рассол — порода».

4 Рассолы, обогащенные гапофильными и биофильными элементами (Вг, I, К, В), редкими щелочными металлами (1д, Ш>, Се), могут быть использованы в качестве промышленного гидроминерального сырья. Основными резервуарами их служат средне-верхнедевонскии карбонатно-терригенный, верхнедевонско-турнейский карбонатный и нижнекаменноугольный (визейский) терригенный комплексы На базе бальнеологических сероводородных рассолов нижней перми

и йодобромных рассолов девона и карбона возможно существенное расширение санаторно-курортного комплекса Республики Башкортостан

Апробация работы и публикации. По теме диссертации опубликовано ^работ. Основные положения и результаты исследований докладывались на международных, всероссийских и региональных конференциях в гг Москве (2003, 2005), Новочеркасске (1987, 2006), Тюмени (1987), Перми (1991, 2000) и Уфе (1992, 1994,1999).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения и списка литературы, включающего 147 наименований. Объем текста — 166 стр., количество таблиц — 12, рисунков — 22, текстовых приложений — 2

Работа выполнена в лаборатории гидрогеологии и геоэкологии Института геологии УНЦ РАН За многолетнюю помощь в проведении исследований и подготовке диссертации автор выражает глубокую благодарность научному руководителю, профессору В Г Попову В процессе исследований автор постоянно пользовался советами и поддержкой заведующего лабораторией гидрогеологии и геоэкологии Института геологии УНЦ РАН, профессора РФ Абдрахманова, которому автор искренне признателен Автор также признателен коллегам по совместной работе, за внимание и повседневную помощь в работе

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Югава 1. Основные теоретические положения и состояние проблемы

Глава посвящена анализу состояния проблемы и ее основным теоретическим положениям, касающимся формирования рассолов и соленых вод в седиментаци-онных бассейнах Базируясь на работах отечественных (Е А. Басков, А.П Виноградов, М.Г. Валяшко, А Е Гуревич, Н.К. Игнатович, И К Зайцев, Л И Капченко, С Р Крайнов, С И Смирнов, В А. Сулин, Н И Толстихин, Е В Пиннекер, К.Е Питьева, Е В Посохов, В М Швец, А.Е. Ходьков и др.) и зарубежных (А С Лейн, В В Руби, Дж Дривер, П Соннефельд и др ) исследователей, применительно к исследуемому региону рассматриваются основные концепции происхождения высокоминерализованных подземных вод Анализируются вопросы, касающиеся влияния литолого-фациального состава осадочного чехла и истории геологического развития бассейнов на размещение и геохимические особенности рассолов, литолого-гидрогеохимические последствия процессов гало-генеза в эвапоритовых палеоводоемах на различных стадиях его протекания

При оценке основных видов массопереноса в глубоких частях подземной гидросферы особое внимание уделено процессам молекулярной диффузии и концентрационной плотностной конвекции Показано, что в пористо-трещинной среде с коэффициентом диффузии 10~7— Ю-6 см2/с дальность перемещения солей от галогенной толщи за весь период ее существования не превысит 500—1000 м Вместе с тем исследованиями М Г Валяшко, А И Поливановои,Л Г Богашовой, В Г Попова, А А Куваева и др установлено, что процессы плотностной конвекции маточной рапы из поверхностных эвапоритовых бассейнов в подземную гидросферу под влиянием носящих общепланетарный характер гравитационных

сил могут явиться главным фактором формирования мощной зоны подсолевых рассолов

В настоящее время наиболее аргументированной концепцией формирования высокоминерализованных глубокозалегающих рассолов осадочных бассейнов, в том числе Волго-Уральского бассейна, признается седиментационно-эпи-генетическая (литогенетическая) Она связывает происхождение высокомета-морфизованных рассолов с эволюцией вод седиментационных бассейнов минувших геологических эпох в ходе галогенеза и последующей метаморфиза-ции их под влиянием диа- и эпигенетических процессов Первичной основой формирования седиментогенных хлоридных рассолов является испарительное концентрирование морской воды в эвапоритовых бассейнах Меньшая часть образовавшихся в результате сгущения морской воды маточных рассолов осталась в захороненном состоянии в соленосных формациях, а большая — конвективно погрузилась в подстилающие терригенно-карбонатные толщи, где подверглась геохимической метаморфизации в ходе дальнейшей эволюции гидрогеологических структур

Применительно к Волго-Уральскому бассейну седиментационно-эпигенети-ческая концепция формирования хлоркальциевых рассолов развита в работах В Г Попова (1985—2006) Основное внимание в них уделено процессам концентрационной конвекции хлоридной магниевой маточной рапы из пермских эвапоритовых палеоводоемов в палеозойскую осадочную толщу, а также проблеме метаморфизации рассолов за счет обменно-адсорбционных и обменно-абсорбционных процессов

Глава 2. Гидрогеологическая зональность нижнего этажа осадочного чехла Южного Предуралья

В главе рассмотрены общие закономерности размещения и формирования подземных вод юго-востока Русской плиты

Краткий обзор изученности гидрогеологических комплексов Среди трудов общетеоретического характера, внесших большой вклад в познание процессов формирования подземных вод исследуемого региона и сопредельных территорий, выделяются работы Т П Афанасьева, Н Д Буданова, М И Зайдельсона, Н К Игнатовича, В А Кротовой, К И Макова, В Г Попова, В А Сулина, А И Силина-Бекчурина, ГП Якобсона и др

Вопросы региональной гидрогеологии и гидрогеохимии, в той или иной мере касающиеся изучения геохимии и генезиса минеральных промышленных и лечебных вод Предуралья, рассмотрены также в сводных работах и отдельных публикациях РФ Абдрахманова, Г В Бельтюкова, С С Бондаренко, В Н Быкова, А Я Гаева, К А Горбуновой, А Н Козина, ГА. Максимовича, В И Мартина, Б В Озолина, ГН Плотниковой, Э М Пуркиной, О М Севастьянова, Л В Славяновой, Е Ф Станкевича, Л С Табаксблата, В Ф Ткачева, А.И Чис-товского, И Н. Шестова, А. В Шурубора и др

Несмотря на"значительное количество работ по гидрогеологии Предуралья, некоторые аспекты проблемы распространения, геохимии, генезиса и формирования рассолов не нашли в них достаточно полного освещения и по-прежнему

носят дискуссионный характер Одна из причин этого — недостаточное экспериментальное обоснование гидрогеохимических процессов, происходящих в глубоких комплексах исследуемого региона Очевидно, что от выяснения всех этих вопросов в конечном итоге зависит решение проблемы поисков и рационального использования гидроминеральных ресурсов региона

Геолого-тектоническое строение Формирование и изменение химического состава подземных вод региона обусловлено особенностями его геолого-тектонического строения. В геотектоническом отношении исследуемая территория относится к Волго-Уральской антеклизе и Предуральскому краевому прогибу — основным геологическим структурам на востоке Русской плиты В ее пределах по поверхности архейско-нижнепротерозойского фундамента и вышележащих верхнепротерозойских и палеозойских отложений выделяются Татарский, Пермско-Башкирский своды, Бирская, Верхне-Камская, Юрюзано-Сылвенская и Вельская впадины, а также краевая часть (моноклинальный склон) платформы Поверхность кристаллического фундамента в пределах Башкортостана закономерно погружается с запада и северо-запада на восток и юго-восток от 1,6—4,0 до 6,0—8,0 км, а на границе со складчатым Уралом залегает на глубине 15—17 км

Гидрогеологическая стратификация осадочного чехла Южное Предуралье — это юго-восточная часть Волго-Уральского артезианского бассейна Кунгурской соленосной толщей осадочный чехол палеозоя — верхнего протерозоя делится на 2 гидрогеологических этажа, с принципиально различными условиями формирования подземных вод (табл.) Рассолы связаны главным образом с под-кунгурскими отложениями нижнего этажа Выделено и охарактеризовано 9 гидрогеологических комплексов, характеризующихся общностью литоло-гических, гидрогеодинамических и гидрогеохимических условий архейско-нижнепротерозойский метаморфический (I), верхнепротерозойский карбонатно-терригенный (И), средне-верхнедевонский карбонатно-терригенный (Ш), верхнедевонско-турнейский карбонатный (IV), нижнекаменноугольный терригенный (V), нижне-среднекаменноугольный карбонатный (VI), средне-каменноугольный (верейский) терригенно-карбонатный (VII), средне-верхнекаменноугольный и нижнепермский карбонатный (VIII), нижнепермский (кунгурский) карбонатно-галогенный (IX)

До глубины в среднем 1,5 км распространена инфильтрогенная без- и субнапорная гидрогеодинамическая система, охватывающая гидрогеологические комплексы, находящиеся в обстановке затрудненного и весьма затрудненного водообмена Под нею находится седиментогенная напорная гидрогеодинамическая система, соответствующая условиям квазизастойного водного режима

Вертикальная гидрогеологическая зональность Под нею понимается закономерность в пространственно-временной организации подземной гидросферы, определенная направленность изменения гидрогеодинамических, газогидро-геохимических, геотермических и гидрогеохронологических параметров Предуралью, как и ряду других платформенных седиментационных бассейнов, свойственна тесная парагенетическая связь ионно-солевого состава вод и водо-растворенных газов, взаимосвязь газогидрогеохимических и гидрогеодинамических параметров

Таблица

Сопоставление гидрогеодинамической (ГД), гидрогеохимической (ГХ) и газовой (ГЗ) зональностей (Попов, 1985)

1 ГД ГЗ ГХ 1!£ Р,ат

Зоны Н,м V, м/год 1,10® лет Генезис вод Зоны Газосодержание, см3/дм3 АгхЮО N2 Не/Аг Зоны Подзоны М, г/дм3 рН ЕИ,мВ

Верхний Интенсивного водообмена 50-250 п10Ч0п 10-М0-3 Инфильтрационный 15-50 >1,2 <0,4 НСОз Мд-Са 0,3-1,0 6,7-«,5 +100 -«50 4-10 1-50

Ма 0,5-1,7 7,3—8,5 +100 +300

Затрудненного водообмена 50-350 п 10-3-10-1 БОд Мд-Са 1-3 7,3-8,4 +250 -150

N3 1,5-20 7,4-8,8

БОд-С! Са-Ыа 5-36 6,7-7,5 +100 -180 10-35 50-180

| Нижний Весьма затрудненного водообмена 15002000 п10-1-П10-» й ш з: 8 НгЗ-Мг НгЗ-СОг N2-044 50-800 0,3-1,0 0,4-3

С1 Мд 300—390| 5,4-7,0 -100 -430

Ма 36-320

Застойного режима 30005000 п10-з- п10-5 150-500 1 >5 1 2 II Иг-СН« 250-1500 0,15-0,5 3-15 Иа-Са 200-330 5,9-7,3 -100 -300 35-150 180-500

Гидрогеодинамическая зональность Нижний (подкунгурский) этаж подразделяется на зоны весьма затрудненного водообмена и квазизастойного гидро-геодинамического режима Градиентно-упорядоченное распределение с глубиной показателей общего ионно-солевого, микрокомпонентного и газового состава вод соответствует прямому типу зональности и позволяет их использовать в качестве критериев региональной гидрогеодинамики

Гидрогеодинамика нижнего этажа бассейна, заключающего рассолы, определяется совокупностью местных (внутриструктурных) областей питания и дренажа, первыми из которых являются положительные морфотектони-ческие элементы (своды — возвышенности—водоразделы), а вторыми — отрицательные (депрессии —низменности—долины рек) Этаж включает палеозойские и допалеозойские комплексы мощностью от 1,5—2,0 до 5—6 км и более Здесь в восстановительной геохимической обстановке распространены преимущественно рассольные воды, температура, минерализация и метамор-физация которых растут с глубиной Анализ гидрогеодинамических карт различных горизонтов палеозоя, размещения гидрогеохимических и гидрогеотермических аномалии и др показывает, что ведущим гидрогеодинамическим процессом служит вертикальная миграция вод, в разной степени охватывающая все зоны бассейна Латеральный массоперенос имеет подчиненный локальный характер по наиболее проницаемым и выдержанным горизонтам (С„ D2+, и др ) (Попов, 1985)

В исследуемом регионе, имеющем сложное геолого-тектоническое строение, границу между зонами весьма затрудненного водообмена и квазизастойного режима невозможно очертить рамками какого-либо одного гидрогеологического комплекса или литолого-стратиграфического подразделения Общепризнано, что гидрогеодинамика сильно влияет на газогидрогеохимические и гидрогеотермические характеристики Метаморфизация рассолов, величины бромного градиента (Вг/Н), коэффициентов Вг/М, Не/Ar наиболее резко возрастают в стратиграфическом интервале между терригенными комплексами С, и D2+3, что отвечает глубине около 1,3—1,5 км Важно отметить, что именно здесь из газовой фазы исчезает биохимический сероводород, генерация которого связана с подвижными подземными водами (Плотникова, 1981) Этот уровень, судя по всему, и отвечает границе между зонами весьма затрудненного и застойного режима

Для нефтегазоносных бассейнов скорость движения рассолов на глубине 1,5—2 км в зоне квазизастойного режима оценивается в п (Ю-'—10*4) м/год (Колодий, 1983), что в Предуралье близко к скоростям неотектонических движений (Рождественский, 1971)

Зональность химического состава подземных вод В пределах нижнего этажа, кровля которого залегает на глубине до 300—500 м, в восстановительной геохимической обстановке (Eh -250 -430 мВ, pH 5,4-7,0залегаютхлоридные рассолы различного происхождения (инфильтрогенные, седиментогенные и смешанные) с концентрацией солеи до 250—300 г/дм3 и выше (рис 1)

По катионному составу хлоридная зона подразделяется на 3 основные подзоны натриевых, кальциево-натриевых (натриево-кальциевых) и магниевых (натриево-магниевых) рассолов

Подзона хлоридных натриевых рассолов (30-320 г/дм5) связана с еул Зав изированными и битуминозными карбонатными породами нижнепермского и каменноугольного возраста. Геохимически она отвечает умеренной и резко восстановительной обстановке {ЕН-100...—430 мВ), рН 5,4—7,0, Газовый состав рассолов — сульфидно-углекисло-метаново-азотный.

Рис. 1. Гидрогеохимический разрез Башкирского Предуралья

1-7 — химический состав и минерализация подземных вод (г/дм*): 1 — гидрокарбонатные, реже сул ьфатн о-гидро карбонатные И хлоридн о-гидрокарбонатные разнообразного катионного состава (до 1), 2 — сульфатные кальциевые (1-3), 3 —сульфатные натриевые и кальциево-натриевые (3—10, редко более), 4 — сул ьфатн о-хлоридные кальциево-натриевые (З-Ш), 5 — сульфатно-хлоридные кальциево-натриевые и хлоридные натриевые (10-36), 6 — хлоридные натриевые (36-310), 7 — хлоридныс кальциево-натриевые и натрие во-кальциевые (250-330); 8 — гидрогеохимические границы; 9 — стратиграфические границы; 10 — скважина: цифры слева — минерализация (г/дм!), справа — содержание иодэ в опробованном интервале (мг/дм5), наверху номер скважины и название нефтеразведочной площади; ] 1 — изолинии содержания брома (г/дм!); 12 — гидроизотермы

Подзона хлоридных кал ьциево-натриевых (натриево-кальциевых) рассолов (200—330 г/дм') охватывает верхнепротерозойские, девонские, отчасти Нижнекамск ноу голыше и даже среднекаменноугоиьные отложения. Содержание СаСЦ здесь достигает 60-80%, среди водорастаорснных газов преобладают Ы; и СН,. Термо геохимическая среда характеризуется параметрам и: ЕЪ —100..,—300 мВ, рН 5,9-7,3, Т35-15СС.

Мощность верхней подзоны изменяется в пределах 0,8-1,5 км, а нижней — от 0,3—2 км на Татарском своде до 4-5 км и Бирской впадине и Пермско-Баш-кирском своде и до 7 км в Предуральском прогибе. Граница между подзонами обычно проходит на глубине 1300—1500 м в различных горизонтах палеозоя: О, (Татарский свод, Верхне-Камская и Бирская впадины), С; (моноклинальный

склон платформы), С2 (Предуральский прогиб) В целом ее положение соответствует границе между гидрогеодинамическими зонами нижнего этажа

Подзона хлоридных магниевых (натриево-магниевых) рассолов связана с пермскими соленосными формациями. Наиболее изучены они на сопредельных территориях Соликамской, Бузулукской и Прикаспийской впадин (Бельтюков, 1970, Севастьянов, 1983), где вскрыты на глубине 400—1100 м Отличаются исключительно высокой минерализацией (до 400 г/дм3 и более), концентрациями магния, брома, калия, бора и других гапофильных элементов В газовом составе преобладают N2 и СН4 Рассолы этого типа следует ожидать в кун-гурской эвапоритовой формации Вельской впадины и примыкающего к ней склона платформы, где мощность солей (гипс, галит, сильвинит, карналлит) достигает 500 м и более

Зональность водорастворенныхгазов По составу водорастворенных газов в пределах нижнего гидрогеодинамическогоэтажа выделяется 2 зоны сероводородно-углекисло-метаново-азотная и азотно-метановая (метаново-азотная) Первая приурочена к сульфатизированным и битуминозным породам Р,—С, В верхней ее части концентрация биохимического H2S в хлоридных натриевых рассолах достигает 1—1,5 г/дм3, с глубинои по мере снижения подвижности рассолов и накопления в них СаС12 она снижается до 10—50 мг/дм3 Общая газонасыщенность вод 200—800 мл/дм3 Мощность зоны достигает 1,5 км

Зона бессульфидных азотно-метановых (метаново-азотных) и метановых газов прослеживается до кристаллического фундамента и продолжается в нем (скв 20000, Миннибаево) Мощность ее в осадочном чехле от 0,2 до 6 км и более Содержание СН4+ТУ в рассолах нефтяных месторождений (Шкапово, Туймазы и др) достигает 80—92% при величине газового фактора 600—1000 мл/дм3 Гидрогеодинамически зона N2—СН4-газов отвечает условиям застойного режима, а гидрогеохимически — зоне высокометаморфизованных (rNa/rCl 0,1—0,6) натриево-кальциевых (кальциево-натриевых) рассолов (250—330 г/дм3), формирующихся в обстановке нормально восстановительной среды Рассолы описываемой зоны повсеместно содержат гелий (до 5-8 мл/дм3) Величина Не/Аг составляет 3-15, что указывает на гидрогеологическую закрытость недр.

Геотермический режим Влияние гидрогеодинамики, а также тектоники и литолого-фациального состава пород сказывается и на геотермическом режиме недр Наиболее полно геотермический режим недр характеризуется величиной теплового потока В зоне весьма затрудненного водообмена и застойного режима величина теплового потока практически постоянна по всему исследованному интервалу (35—46 мВт/м2) при довольно значительном изменении геотермического градиента (^0—^,5°С/100 м) (Сальников, Голованова, 1990)

Положительные гидрогеотермические аномалии на фоне стационарного теплового поля вызваны разгрузкой глубокозалегающих рассолов из нижнего этажа бассейна в верхнии К ним относятся локальные термоаномалии — минеральные источники в Вельской впадине Предуральского прогиба и обширная площадная аномалия в Верхне-Камской и Бирской впадинах, в пределах которой температура на глубине 500—1500 м превышает фоновую на 5—10°С (Ходькова, 1965)

Бгава 3. Формирование и генезис рассолов седиментационного бассейна

Классификация рассолов по геохимическим особенностям и условиям залегания Генетически и геохимически связанные с галогенными породами, хлоридные рассолы представлены тремя основными типами 1) хлоридными магниевыми, натриево-магниевыми, 2) хлоридными натриевыми и 3) хлоридными натриево-кальциевыми, кальциево-натриевыми

Хлоридные магниевые меж- и внутрисолевые рассолы (М 450—510 г/дм3, р 1,28—1,32г/см3) являются захороненной маточной рапой кунгурского эвапори-тового палеобассейна, соответствующей завершающим стадиям испарительного концентрирования морской воды Растворитель и растворенное вещество их сингенетичны, изначально они имеют морское (талассогенное) происхождение Обе фазы галогенеза — рассолы и вмещающие их соли — одновозрастны (250— 260 млн лет) Рассолы обогащены бромом (до 5— 17,5 г/дм3), калием (40—50 г/дм3) и магнием (до 70—120 г/дм3)

Хлоридные натриевые рассолы относятся к над- и подсолевым, реже к подсоле-вым, обычно заключены в карбонатных породах Р,—С В этихрассолах растворитель и содержащееся в нем вещество имеют различную природу Вода имеет метеогенное происхождение, а источником растворенных веществ являются породы, слагающие карбонатно-галогенные лагунно-морские формации Отличительными чертами этих типичных рассолов растворения и диффузионного выщелачивания солей являются высокие значения коэффициентов rNa/rCl (0,9—1,0) и Cl/Br (>300, до 8000), обедненность бромом (<0,2 г/дм3), низкие величины отношения Не/Ar (0,4—3,0), высокая сульфатность (до 3—8 г/дм3 SO|~), азотный, сероводо-родно-азотный и сероводородно-углекисло-метаново-азотный состав Минерализация их изменяется от 36—70 до 300-320 г/дм3 Нижний ее предел — соленость нормальной морской воды, а верхний — величина растворимости NaCl

Хлоридные натриево-калъциевые (кальциево-натриевые) рассолы (M 200— 330 г/дм3) доминируют в наиболее погруженных частях осадочного чехла и имеют высокую метаморфизацию (rNa/rCl 0,2—0,7, СаС12 до 50—80%), высокие значения Не/Аг (3—15), азотно-метановый газовый состав, обогащены бромом (до 2—2,5 г/дм3, С1/Вг70—160), калием (до 2,5 г/дм3) и другими микроэлементами (Li, Rb, Cs) Они образовались в результате конвективного гравитационного погружения высоко минерализованных тяжелых (р до 1,3—1,4 г/см') маточных хлормагниевых рассолов из поверхностных солеродных палеоводоемов в подстилающие породы, насыщенные менее минерализованными, а следовательно менее плотными водами (р 1,03—1,1 г/см3) Нисходящая миграция хлоридных магниевых и натриево-магниевых рассолов через карбонатно-терригенные породы сопровождалась их метаморфизацией, заключающейся в обмене гидрати-рованного магния и натрия на кальций породы Поскольку рассолы поступили в уже сформировавшиеся породы на эпигенетической стадии их преобразования, эти рассолы принято называть седиментационно-эпигенетическими Растворитель их обычно моложе вмещающих пород и части заимствованного из них растворенного вещества (кальция)

Литолого-фациальные и гидрохимические обстановки раннепермского галогенеза Основную роль в формировании огромной массы рассолов в толще палеозойских

и рифейско-вендских пород исследуемого бассейна сыграли процессы галогенеза в раннепермскую эпоху, являющуюся частью элизионного этапа, начало которого относится к московскому веку среднего карбона, а конец — к татарскому веку верхней перми На протяжении предшествующих этапов гидрогеологического развития (PR2, D. С) седиментация протекала преимущественно в условиях морских бассейнов с нормальной и повышенной соленостью Инфильтрацион-ные этапы по сравнению с этапами элизионного развития играли резко подчиненную роль (раннеэйфельское, позднеживетское, ранневизейское, поздненамюрское, верейское время), причем глубина проникновения инфиль-трационных вод не превышала первых сотен метров. В целом палеогидро-геологические условия способствовали накоплению и сохранению в палеозойском разрезе нормальных морских и слаборассольных вод

В раннепермскую эпоху (ассельский, сакмарский и артинский века) условия осадконакопления носили близкий характер (Мерзляков, 1979) Для ассельского, сакмарского и артинского веков пермского периода характерно четыре основных типалитолого-фациальных и гидрогеохимических обстановок, зонально прослеживаемых в виде субмеридиональных полос уральского простирания В западной части территории в условиях мелководного шельфа с высокой соленостью (М140— 320 г/дм3, р 1,13—1,23 г/см3) развита доломитово-сульфатная фация, в центральной — нормально-морская и слабо рассольная (М36-150 г/дм3, р 1,02-1,17 г/см3) известняково-доломитовая К востоку они последовательно сменяются карбонатными шельфовыми и рифогенными осадками, а затем глинисто-карбонатными глубоководными (депрессионными) породами морского бассейна с нормальной соленостью (М 1—36 г/дм3, р 1,0—1,02 г/см3) Судя по литолого-фациальному облику пород, состав вод эвапоритового бассейна на ассельско-артинской стадии был преимущественно хлоридным натриевым

В кунгурском веке, в условиях аридного климата и постоянно прогибающегося ложа солеродного бассейна под влиянием нисходящих тектонических движений в нем отлагались гипсы, каменная, калийная и магниевая соли. 50% площади бассейна принадлежало доломитово-гипсово-ангидритовой фации, а на юго-востоке бассейна, в Вельской впадине Предуральского прогиба, в условиях накопления мощных толщ каменной соли, получила развитие галитово-сильвинитово-карналлитовая фация, соответствующая весьма крепким рассолам хлоридного магниевого состава (М470-510 г/дм3, р 1,29-1,36 г/см3)

Процессы плотностной конвекции маточной рапы солеродного бассейна в подстилающую толщу палеозоя В раннепермскую эпоху на востоке Русской плиты сформировалась гравитационно-неустойчивая гидрогеодинамическая и гидрогеохимическая система, поверхностная часть которой была представлена эвапо-ритовым бассейном с высокоминерализованной (до 400 г/дм3 и более) тяжелой (Рх до 1,3—1,37 г/см3)хлормагниевой маточной рапой, а подземная — карбонатными, в меньшей степени терригенными, породами карбона, девона, венда и рифея, насыщенными менее минерализованными (36—150 г/дм3), следовательно более легкими (р21,02—1,11 г/см3) водами Величина вертикального градиента концентрационной конвекции 1р в зависимости от соотношения плотностей поверхностных рассолов эвапоритовых бассейнов перми и залегающих под ними

подземных рассолов в отложениях палеозоя изменялась в широких пределах Судя по литолого-гидрогеохимическим данным, наиболее характерной для пермского периода была ситуация, при которой гравитационное погружение испытывала рапа бассейна, находящегося на гипсовой стадии галогенеза (р, 1,13— 1,23 г/см3), в среду слабых рассолов (рг 1,05-1,13 г/см5). В этом случае величина 1Р составляет 0,08—0,17 При значении /р равном 0,1, коэффициенте фильтрации в вертикальном направлении Кг очень слаботрещиноватых карбонатных пород 10"4 м/сут, их пористости «о 0,05 скорость нисходящей конвективной миграции рассолов Ур из солеродных бассейнов не превысит 10 см/год Следовательно, при Ур—5 см/год подсолевая толща мощностью 2000 м будет заполнена рассолами за 40 тыс лет, что согласуется с продолжительностью накопления соленосных толщ (временем существования эвапоритовых бассейнов) (Фивег, 1954)

Крепкие рассолы раннепермских бассейнов путем свободной конвекции перемещались в нижележащие комплексы палеозоя еще до начала формирования соленосной толщи В дальнейшем накопление солей сопровождалось их уплотнением, уменьшением пористости, отжимом межкристальной маточной рапы хлормагниевого состава, которая также гравитационного погружалась в глубокие части формирующегося артезианского бассейна Таким образом, жидкая фаза позднепермского галогенеза заняла гравитационно-устойчивое положение в подсолевой терригенно-карбонатной толще Предуралья, сформировав хлоридную гидрогеохимическую зону Принципиальная схема миграции рассолов из эва-поритового бассейна в подстилающую осадочную толщу показана на рис 2

Геохимические процессы взаимодействия в системе «рассол—порода» в пост-седиментационную стадию развития осадочного бассейна Конвективное погружение хлормагниевых рассолов сопровождалось их метаморфизацией при взаимодействии с породами и изменением состава самих пород в результате доломитизации, альбитизации, обменной адсорбции и других процессов В существующих литолого-гидрогеохимических условиях региона основным процессом, ведущим к удалению магния из фильтрующихся через карбонатные породы рассолов и накоплению в них кальция, является метасоматическая доломитизация известняков фанерозоя Вследствие исключительной обогащенности магнием (до 80 и более г/дм3, гСа/гМи 0,1—0,01 при М 230—450 г/дм3) они обладают высокой доломитизирующей способностью Это подтверждается литолого-фациальным анализом карбонатных толщ (Ронов, 1956, Сюндюков, 1975) и балансовыми литолого-гидрогеохимическими расчетами (Попов, 1985) Масса кальция, высвобождающегося из известняков при ихдоломитизации, вполне обеспечивает образование хлоркальциевых рассолов соответствующего геохимического состава в осадочном чехле региона Врезультате эпигенетической доломитизации происходит также существенное увеличение пористости (на 10—12%) и проницаемости (вдесятки раз) карбонатных пород, т.е образование вторичных коллекторов нефти, газа, минеральных и промышленных вод

Гидролитические и ионообменные процессы в терригенных породах не оказывают существенного метаморфизующего воздействия на состав глубоких рассолов в связи с ограниченным развитием этих пород в палеозойском разрезе и их весьма низкие обменно-адсорбционные свойства (емкость поглощенного

Стадия I ■ молодого бассейна (5000 пет) Стадии ¡1 • зрелого бассейна (20000 лет] Сгадил III - старого бассейна (40000 пет)

ВНИ ЕПЗз СИ* (Mis ОЕЗв ЕШ? [тар ЕЗэ Г~1»с Е53" ЕВ'? ШИэ ЕЕ)" НИ" Biie Qv

Рис. 2. Механизм шотностной конвекции рассолов из ранке пермского эваггаритового бассейна. Составила СП, Носарева с использованием материалов ВТ. Попова (2000)

¡-4 — минерализация (Л/, г/дм1) ч плотность рассолов (г, г/см'):! — М до 400, г до 1,36; 1 — М до 330, г до 1,30; 3 — М до 150, г до 1,13; 4 — Л/до 36, г по 1,02, 5—8 — состав рассолов: 5 — хлоридные магниевые, натриево-магниевые (с ол сродная рапа); 6 — хлоридные натриевые (морская вода); 7 — хлоридные натриевые (диффузионного выщелачивания); 8 — хлоридные натриево-кальциевые (ссднмелтациошю-эпигенетические); 9-17 — прочие обозначения: 9 — солсродный бассейн с хлоридными магниевыми рассолами с А/до 400 г/дм1 к более; 10 — песчаники; Л — известняки; 12 — доломиты; 13 — доломиты с включениями гипсов и ангидритов; 14 — соли; 15 — фундамент; 16 — водоупорная толща; 17 — направление движения конвективных потоков

комплекса песчаников карбона и девона на глубине более 1—1,5 км не превышает 5— 10ммоль/100г породы) Решающая роль позднепалеозойского галогенеза в формировании хлоркалъциевых рассолов подтверждается и результатами определения их абсолютного возраста гелий-аргоновым и кинетико-геохимичес-ким методами (Попов, Носарева, Михайлов, 2003) Закономерным следствием процессов галогенеза, плотностной конвекции и взаимодействия в системе «солеродный рассол—порода» является селективная аккумуляция микроэлементов в различных геохимических (генетических) типах рассолов

Глава 4. Закономерности распределения и накопления микроэлементов в рассолах

В главе анализируются закономерности распределения и накопления брома, йода, калия, бора, стронция, лития, рубидия и цезия в рассолах Предуралья с позиции седиментационно-эпигенетической концепции их формирования Теоретические основы гидрогеохимии микроэлементов изложены в монографических трудах М Г Валяшко, И К Зайцева, Н И Толстихина, А В Кудельского, С Р Краинова, В М. Швеца, СЛ Шварцева.АМ Никанороваидр, а особенности миграции и аккумуляции их в рассолах Предуралья — в работах Л В Славяновои, М С Галицина, К Е Питьевой, В Г Попова, Г В Бельтюкова, А Я Гаева, И Н Шестова, О М Севастьянова и др

Для оценки связи микроэлементов с геолого-гидрогеологическими параметрами, количественных показателей связи между отдельными микроэлементами, выявления сходств (или различий) в поведении элементов в водах различных комплексов, для целей прогнозирования концентраций микроэлементов по гидрогеологическим данным использованы вероятностно-статистические методы (корреляционный и регрессионный анализ)

Для Башкирского Предуралья процессы накопления брома, калия, йода, бора, стронция и других редких микроэлементов в подземной гидросфере существенно различны (рис. 3)

Бром Содержание брома в соленых водах и рассолах от п до п 103 мг/дм3 Геохимия брома в рассолах тесно связана с эволюцией их состава в эпоху позднепалеозойского галогенеза и в последующие периоды, когда, с одной стороны, происходила метаморфизация погружающихся в подстилающие породы маточных рассолов, а с другой — внедрение инфильтрогенных вод в верхнюю часть подсолевой осадочной толщи Отсюда ясна причина обогащенности бромом крепких магниевых седиментогенных маточных рассолов Предуралья (3—5 г/дм3 и более), знаменующих заключительные фазы галогенеза, и их производных седиментогенно-эпигенетическихкальциевыхрассоловдевонских и протерозойских пород, находящихся в условиях застой ного режима Напротив, бедны бромом преимущественно инфильтрогенные хлоридные натриевые рассолы нижнепермских и каменноугольных пород зоны весьма затрудненного водообмена (менее 0,3-0,1 г/дм1, С1/Вг до 1000—8000) Общей чертой рассолов Предуралья является корреляционная связь между бромом и кальцием, близкая к функциональной (г > 9,5) Бром и кальций в рассолах не сингенетичны источник первого — маточная рапа, а второго — карбонатные породы Причина связи между ними заклю-

чается в том, что а) в ходе галогенеза бром накапливается параллельно магнию, б) при доломитизации известняков происходит эквивалентный межфазовый обмен кальция породы на магний раствора В результате этого кальций наследует ранее принадлежавшую магнию связь с бромом

11,мг/дм3 ЗОн

Гидрогеологические комплексы

[Щ ЬС1

Ш и, с,

160 200 Сз,г/дм3

. «'а

0,2

Гидрогеологические комплексы

СП '-с.

ГЛ »3-е,

Ш

Ьг»г/дм3

ЯЬ мг/дм^ 4 •

I илрогеологические комплексы

д А •

Вгг/дм3 25т

□1С| СИ о,-с,

о™

Гидрогеологические комплексы

ЕИ "С1

Ш Вэ-Ч

Ш °2.3

0.2

0.6 0,в

. вгг/дм3

Рис 3 Поведение микроэлементов в рассолах Предуралья

Калий Содержание калия в рассолах Предуралья изменяется в пределах п (Ш1—104) мг/дм3 Известно, что калий по геохимическим особенностям и характеру накопления в природных рассолах близок к брому Так же, как и бром, калий обладает довольно отчетливой тенденцией к накоплению в рассолах по мере увеличения их минерализации Однако, в отличие от брома, содержание которого в процессе испарительного концентрирования морской воды растет вплоть до эвтоники, концентрация калия увеличивается только до начала кристаллизации сильвина (26 г/дм3), после чего уменьшается при садке карналлита — 18,8 г/дм3 и в эвтоническую стадию — 0,1 г/дм3 (Валяшко, 1962) Таким образом, калий накапливается как в твердой, так и в жидкой фазах галогенеза, тогда как бром самостоятельных минеральных скоплений не образует Поэтому надсолевые ин-фильтрогенные рассолы выщелачивания Башкирского Предуралья в случае взаимо-деиствия с калииными солями содержат больше калия (до 2—5 г/дм3), чем брома (<0,3 г/дм3) Однако наиболее высокой калиеносностыо отличаются межсолевые маточные и подсолевые седиментогенно-эпигенетические рассолы Концентрации калия в них, вместе с тем, испытывают значительные вариации (12-42 г/дм3) в соответствии с принадлежностью к той или иной стадии галогенеза, регламентирую -

щей распределение элемента между его твердой и жидкой фазами Верхняя граница рассолов с промышленными концентрациями брома (>0,5 г/дм3) и калия (> 1 г/дм3) проходит на глубине 1,0— 1,2 км в каменноугольных отложениях.

Йод Содержание йода в рассолах палеозоя и рифея - венда колеблется от долей до 20-25, иногда 50-90 мг/дм3 Обладая высокой летучестью, микроэлемент не образует скоплений ни в жидкой, ни в твердой фазах галогенеза и содержится в них в крайне малых количествах Поэтому ни соли, ни маточные рассолы не могут явиться существенным источником поступления I в рассолы В связи с этим характерной чертой йода служит значительная инд ифферентность к геохимическим свойствам водной среды коэффициент корреляции йода с минерализацией и главными ионами рассолов от 0,06 до 0,3 И только с NH4 связь I сильная (г до 0,84). Наиболее обогащены I слабометаморфизованные (rNa/rCl 0,7—0,9) хлоридные натриевые рассолы, часто с невысокой минерализацией (60—100 г/дм3), заключенные в богатых ОВ рифогенных известняках нижней перми Предуральского прогиба Статистический анализ показал, что в рассолах всех комплексов палеозоя распределения I и N Н4 подчиняются одной закономерности, указывающей на наличие главного фактора, контролирующего накопление этих элементов Им является деструкция обогащенного иодом азотсодержащего ОВ, происходившая в довольно мягких температурных условиях (100—150°С) Такая Т вполне достаточна для эмиграции I и NH4 из пород (Кирюхин, Швец, 1980)

Бор. Максимальные концентрации бора (Н3В03) — n(102—103) мг/дм3 — приурочены к меж- и внутрисолевым хлоридным магниевым и крепким натриево-магниевым рассолам (М 300—400 г/дм3 и более) Близкий характер изменения концентраций В и Вг при сгущении морской рапы, казалось бы, дает основание предполагать наличие тесной корреляционной связи между ними и в производных седиментогенно-эпигенетических рассолах, а также обогащенность последних бором. Однако наиболее бромоносные глубокозалега-ющие рассолы нижнего карбона, девона и верхнего протерозоя Предуралья сильно обеднены бором (10-50 мг/дм3 Н3В03) и, напротив, обогащены им хлоридные натриевые рассолы выщелачивания (до 2 г/дм3 НэВОэ) Низкие концентрации бора в метаморфизованных рассолах объясняются его соосажде-нием с кальцием в виде слаборастворимых кальциевых боратов при процессах метасоматической доломитизации (Попов, 1985)

Литий, рубидий, цезий Высокие концентрации Li, Rb и Cs связаны с хлор-магниевыми рассолами галогенных формаций и с их производными глубоко-залегающими хлоридными натриево-кальциевыми седиментогенно-эпигенети-ческими рассолами Максимальные концентрации редких щелочных элементов во внутри- и подсолевых метаморфизованных рассолах галогенных формаций очень велики и приближаются (мг/дм3) Li — к 700; Rb — к 100, Cs — к 10 (Крайнов и др, 2004) Максимальные концентрации указанных выше элементов приурочены к наиболее метаморфизованным рассолам, обладающим максимальными содержаниями кальция (более 100 г/дм3) и калия (более 10 г/дм3) В рассолах палеозойских комплексов Башкирского Предуралья концентрация лития достигает 10—20, рубидия 1,8, цезия 0,2 мг/дм3 В свете современных представлений о формировании седиментационных рассолов считается, что образование в них избыточ-

ных концентраций редких щелочных элементов (по сравнению с продуктами сгущения морской воды) — это результат геохимической метаморфизации первичных хлормагниевых рассолов во вмещающих породах, в ходе которой происходит формирование хлоркальциевых рассолов и эмиграция элементов из пород (М Г Валяшко, И К Зайцев, С Р Крайнов, С Л Шварцев и др )

Стронций В исследуемом регионе 5г, благодаря близким геохимическим свойствам с Са, вместе с ним накапливается в подземных рассолах Максимальные концентрации Бг характерны для наиболее высокометаморфизованных глубокозалегающих хлоркальциевых рассолов терригенного девона платформенной части Башкирского Предуралья (Туймазинская, Шкаповская, Знаменская площади и др ) — 780—880 мг/дм3 и терригенного карбона (Арланская группа месторождений) — 350—400 мг/дм3 Корреляционная связь стронция с кальцием и бромом весьма тесная (г >0,9) (см рис 3)

Известно, что Бг осаждается вместе с Са на первых доломитово-ангидри-товых стадиях гадогенеза В ходе дальнейшего сгущения талассогенного раствора увеличения их концентраций не происходит Поэтому высокие содержания Бг связаны с межфазовыми процессами взаимодеиствия в системе «рассол — порода», в результате которых происходит формирование хлоркальциевых рассолов В исследуемом регионе ведущая роль при этом, как указывалось, принадлежит процессам доломитизации карбонатных пород

Полученные уравнения регрессии (у = ау+ЬуХ, х = ах+Ьху) позволяют прогнозировать концентрации микроэлементов в рассолах различных гидрогеологических комплексов по общим гидрогеологическим и гидрогеохимическим данным

Глава 5. Перспективы использования рассолов в промышленных целях и бальнеологии

В недрах Башкирского Предуралья заключены значительные запасы промышленных рассолов различного ионно-солевого состава, содержащих кондиционные количества Вг, I, К, В, Бг, 1д, КЬ и Се Соответственно различаются воды — бромные, йодные, йодобромные, стронциевые, литиевые и др Нередко промышленно ценные компоненты в рассолах присутствуют совместно, что позволяет рассматривать их как поликомпонентное гидроминеральное сырье

Основными резервуарами промышленных рассолов служат нефтегазоносные терригенные и карбонатные комплексы девона и карбона Они имеют широкое развитие в пределах рассматриваемой территории, нередко достаточную и устойчивую водообильность В качестве перспективных на промышленные воды можно рассматривать и позднепротерозойские (банлинские) терригенные отложения платформенной части территории

Проблема использования промышленных вод носит многогранный комплексный характер Основными аспектами ее являются следующие распределение промышленно ценных компонентов в рассолах, глубина залегания и производительность продуктивных гидрогеологических комплексов осадочной толщи (эксплуатационные ресурсы рассолов), геоэкологические условия разработки месторождений (в т ч условия утилизации отработанных вод) и др

Особенности распределения и накопления промышленно ценных компонентов региона подчинены вертикальной гидрогеохимической зональности Большинство микроэлементов, исключая бор и йод, накапливаются в крепких хлоркальциевых рассолах, образующих выдержанную в пространстве зону мощностью до 2—3 км и более.

Источником промышленных вод в Башкирском Предуралье служат под-кунгурские гидрогеологические комплексы, входящие в состав нижнего гидрогеологического этажа. Выделены следующие перспективные на промышленные рассолы комплексы: D2+3, D3—C,t и C¡v

Средне-верхнедевонский карбонатно-терригенный комплекс (D2+J мощностью до 150—200 м залегает на глубине 1,5— 1,9 км Пьезометрические уровни рассолов находятся на отметках+15 —105 м В составе комплекса вьщеляетсядо 5 пластов водоносных песчаников и алевролитов, разделенных относительно водоупорными глинистыми породами Мощность отдельных песчаниковых пластов изменяется от нескольких до 20—30 м, а суммарная достигает 50—60 м Пористость их 10— 25%, проницаемость 0,1—1Д и более Величина пластового давления составляет 200—220 ат Статические (пьезометрические) уровни устанавливаются на абсолютных отметках от +30 до —100 м, те на глубине в среднем 100-200 м от поверхности земли Наиболее высокой водообильностью комплекс обладает в пределах Татарского свода (пл Шкаповская и Туймазинская) Комплекс содержит хлоркальциевые азотно-метановые рассолы с минерализацией 280—330 г/дм3. Термогеохимическая среда имеет следующие показатели Eh от—100 до —300 мВ, рН 5,9—7,0, Т 30—40°С Средние концентрации микроэлементов составляют (мг/дм5) ВгиК-1200-1300,1-5-6,Li-6-10,Cs-0,1-0,2,Rb-1,3-1,8,Sr-320—360 Распределение брома в рассолах комплекса показано на рис 4

Верхнедевонско-нижнекаменноугольный карбонатный водоносный комплекс (Df-C,t) Общая мощность комплекса в платформенной части — 300—500 м, в Юрю-зано-Сылвенской депрессии — 300—950 м, в Вельской депрессии — 250—500 м Глубина залегания кровли на платформе 1,0—1,7 км Пьезометрические уровни рассолов устанавливаются на отметках +5 +35 м В целом для комплекса в любой части его разреза лучшими коллекторекими свойствами обладают породы бортовой зоны (рифовые и сопутствующие им известняки), а худшими — тонкослоистые известняки депрессионных фаций. Пористость коллекторов колеблется от 0,1 до 28%, проницаемость —от долей до 1,0—2,14 Д. На ряде участков комплекс имеет высокую водообильность, связанную с наличием зон интенсивной трещинова-тости и палеокарста Минерализация хлоркальциевых рассолов достигает 250— 300 г/дм3 Средние содержания микроэлементов (мг/дм3) Вт — 400—600, К — 1300-1400; I - 7-8, Li - 8, Sr - 320, Rb - 1,4; Cs - 0,2

Нижнекаменноугольный терригенный водоносный комплекс (C¡v) развит преимущественно в северо-западной части региона (Верхне- Камская и Бирская впадины), где его мощность 40—100, иногда до 180м Глубина залегания кровли комплекса 1,2—1,3 км Рассолы обладают высоким напором положение пьезометрического уровня рассолов определяется абсолютными отметками +20 —40 м. Суммарная мощность пластов-коллекторов, представленных песчаниками и алевролитами, изменяется от 5 до 60 м Наиболее высокими коллекгорскими

Рис 4 Карта бромоносности рассолов средне-верхнедевонского карбонатно-терригенного комплекса (Попов, 1985)

1-2 — границы тектонических элементов первого и второго порядков, 3 — изолиния концентрации брома, г/дм1, 4 — скважина в числителе — глубина опробования, км, в знаменателе — минерализация рассолов (г/дм3) и концентрация в них брома (г/дм3)

свойствами (пористость 10—37%, проницаемость 5—13 Д) отличаются песчаники, залегающие в нижней части комплекса По составу рассолы хлоридные натриевые и кальциево-натриевые с минерализацией 250—270 г/дм3 Средние концентрации микроэлементов (мг/дм3) бром 400—500, калий 1100—1200, стронций 300— 400, литии 5—10, иод до 20 Среди водорастворенных газов преобладает азот, Е11 от -100 до -400 мВ, рН 5,4-7, Т 20-25"С

Эксплуатация указанных выше комплексов возможна путем создания водозаборов из 20—25 скважин, оборудованных на рассолоносные горизонты девона и карбона с суммарной производительностью около 10000 м3/сут (Краснокамское

месторождение) На базе их возможна организация комплексного химического производства по переработке гидроминерального сырья, извлечению и использованию ценных микрокомпонентов в народном хозяйстве рассматриваемого региона

Хлорицные рассолы ценны не только в промышленном, но и в бальнеологическом отношении. Среди них выделяются две группы минеральных вод: сероводородные (сульфидные) и йодобромные. Как коллекторы сульфидных вод наибольший интерес представляют трещинно-карстовые карбонатные отложения ассельско-артинского возраста В них установлены 1) сульфатные кальциевые (М 3—5 г/дм3, Н2Б <150 мг/дм3), 2) сульфатно-хлоридные кальциево-натриевые (М 5-43 г/дм3, Н25 60—300 мг/дм3) и 3) хлоридные натриевые воды, являющиеся основным типом сульфидных вод нижнепермских отложений. Воды этого типа залегают на глубине 100—1000 м и имеют температуру до 20°С Минерализация их на юго-западе Башкирии (в пределах моноклинального склона платформы), а также на северо-западе (в Верхне-Камской впадине) достигает 250—300 г/дм3, на Татарском своде и в Бирской впадине снижается до 40—100 г/дм3 Концентрация Н2Б чаще всего составляет 250-300 мг/дм3 В рассолах повсеместно присутствуют бром (до 500 мг/дм3), иод (до 12 мг/дм3) и бор (до 1700 мг/дм5 Н3В03), что является дополнительным лечебным фактором.

В бальнеолечебнице НГДУ «Южарланнефть» для ванн используются рассолы следующего состава.

СН4-1Ч2 НгЭ 0,48 Вг 0,203 Н3ВО3 0,6 1 0,024 М 149 С1975°4 3 н ЕЬ _380 т 9д

Ыа84Са81^8

Р100 СО 1

¡Чг-СН* Вг 0,324 М 253 --4 - рН 5,9 ЕЬ -260 Т 13

Ыа86СаЮ1^4

Сульфидные бром-йод-борные рассолы выведены с глубины 316—325 м из загипсованных известняков ассельско-артинского возраста, а бромные — с глубины 1265-1275 м из визейских песчаников нижнего карбона Поликомпонентные сероводородные хлоридные натриевые рассолы установлены и в нижнепермских отложениях Вельской впадины Они отличаются высокими концентрациями Н28 (до 1 г/дм3 и более), Вг (до 830 мг/дм3), I (до 90 мг/дм3) и Н3В03 (не менее 35 мг/дм3) Минерализация рассолов обычно составляет 250-290 г/дм3, но в структурах кинзебулатовского типа снижается до 100—36 г/дм3.

С увеличением глубины, сопровождающимся снижением подвижности подземных вод и ростом их метаморфизации, содержание Н28 закономерно снижается до полного исчезновения втерригенных породах нижнего карбона — верхнего девона.

Главная роль в формировании сульфидных вод Предуралья принадлежит процессам биохимическои сульфатредукции Протекание их в карбонатных нижнепермских средах обеспечивается благодаря сочетанию ряда факторов 1) наличию гипсово-ангидритовых пород, являющихся источником сульфатов в подземных водах; 2) подвижности подземных вод; 3) обогащенности карбонатных коллекторов ОВ (битумы, нефть, СН4); 4) слабому развитию содержащих закисное

железо глинистых пород, 5) параметрам среды обитания сульфатвосстанавлива-ющих микроорганизмов (Т<20°С, Р< 10 МПа, ЕЬ-Ю -430 мВ, рН 5-7)

Азотно-метановые бромные (йодобромные) рассолы с минерализацией 250—300 г/дм3, не содержащие Н^, повсеместно распространены в терригенных комплексах среднего—верхнего девона и нижнего карбона, а также в карбонатных франско-турнейских отложениях, залегающих на глубине свыше 1,2—1,5 км Даже при десятикратном разбавлении количество Вг в них останется на уровне 50—120 мг/дм3, те существенно выше минимальной концентрации Вг (25 мг/дм3) в бальнеологических (и лечебно-питьевых) бромных водах Иногда азотно-угле-водородные рассолы палеозоя в кондиционных количествах содержат как бром, так и йод, и являются, таким образом, бикомпонентными (йодобромными) Высокая бальнеологическая ценность их подтверждается лечебной практикой на курорте «Усть-Качка» в Пермском крае и во многих других здравницах России

Башкирское Предуралье обладает значительными запасами и благоприятными условиями добычи бальнеологических сульфидных и бромных (йодо-бромных) рассолов, которые вместе с минеральными питьевыми водами являются надежной базой для расширения санаторно-курортной сети в регионе В настоящее время их использование еще далеко не соответствует потенциальным возможностям подземной гидросферы, на базе их функционирует лишь ограниченное число здравниц (НГДУ «Арланнефть», «Южарланнефть», «Октябрьскнефть», АНК «Башнефть», «Светлый Ключ», «Красноусольский»)

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные результаты исследования формирования и геохимических особенностей рассолов Южного Предуралья отражены в следующих положениях

1 Систематизированы и проанализированы основополагающие данные по вертикальной гидрогеохимической, газогидрогеохимической и гидрогеодина-мической зональностям региона, контролирующим распределение минеральных промышленных и лечебных вод в осадочном чехле бассейна

2 Выделены и охарактеризованы основные геохимические и генетические типы хлоридных рассолов, установлены пространственно-временные закономерности их размещения в палеозое и позднем протерозое Генетически и геохимически связанные с твердой и жидкой фазами раннепермского галогенеза рассолы представлены тремя основными типами 1) хлоридными магниевыми (натриево-магниевыми) реликтовыми маточными рассолами раннепермского палеобассейна (М 450—510 г/дм'), 2) хлоридными натриевыми рассолами инфильтрационно-диффузионного выщелачивания каменных солей (М36—320 г/дм3) и 3) хлоридными натриево-кальциевыми (кальциевб-натриевыми) еедиментогенно-эпигенети-ческими рассолами (М 200—330 г/дм3)

3 Освещены (с составлением специализированных карт) основные лито-лого-гидрохимические обстановки раннепермского солеродного палеобассейна на юго-востоке Русской плиты В ассельском, сакмарском и артинском веках наиболее широкое развитие получили нормально-морская и слаборассольная известняковая, известняково-доломитовая (Л/36-140 г/дм3, р 1,02—1,13 г/см3),

рассольная доломитово-гипсово-ангидритовая (М 140—320 г/дм3, р 1,13— 1,23 г/см3), в кунгурском веке — рассольные доломитово-ангидритово-галитовая (А/320—470г/дм3, р 1,23-1,29 г/см3) и ангидритово-галит-карналлитовая (М470-510 г/дм3, р 1,29—1,36 г/см3) литолого-гидрохимические зоны Ведущее значение в накоплении подсолевых рассолов, доминирующих в осадочной толще, и формировании их химического состава принадлежит процессам галогенеза в ранне-пермскую эпоху и шготносгной (концентрационной) конвекции маточных рассолов из эвапоритовых палеобассейнов в подстилающие терригенно-карбонатные толщи палеозоя и протерозоя.

4 Выполнен гидрогеохимический анализ распределения отдельных гало-фильных, биофильных элементов и редких щелочных металлов (Вг, 1, К, В, 8г, Ц, Ш>, Се) в различных гидрогеологических комплексах Установлено, что процессы формирования хлоридных рассолов и закономерности распределения и накопления в них микроэлементовтеснейшим образом взаимосвязаны Показано, что селективная аккумуляция микроэлементов в различных геохимических (генетических) типах рассолов является следствием их геохимической эволюции при гапогенезе в эвапоритовом раннепермском палеобассеине и последующих процессов метаморфизации солероднои рапы в эпигенетическую стадию преобразования осадочных пород

5 Выполненные исследования по изучению геохимических особенностей, закономерностей формирования и размещения хлоридных рассолов в подземной гидросфере региона, а также закономерностей распределения и накопления в них микроэлементов, способствуют 1) организации химического производства с целью комплексной переработки гидроминерального сырья, извлечения из него ценных микроэлементов для использования их в народном хозяйстве, 2) расширению существующих и созданию сети новых бальнеолечебниц на базе поликомпонентных сероводородных и йодобромных рассолов, 3) решению гвдрогеоэкологических задач в районах разработки нефтяных месторождений Южного Предуралья

Список работ, опубликованных по теме д иссертации

1 Вероятностно-статистические закономерности распределения микроэлементов в подземных рассолах Предуралья // Применение математических методов и ЭВМ в геологии - Новочеркасск НПИ, 1987 - С 84-86 (соавт. В.Г Попов, доля автора 50%)

2. Опыт изучения гидрогеохимии микроэлементов с помощью математических методов // Геология и минерально-сырьевые ресурсы Западно-Сибирскои плиты и ее обрамления — "Помень, 1987 — С 23-24 (соавт В Г Попов, доля автора 50%)

3 Рольтехногенеза в изменении химического состава минеральных промышленных вод // Проблемы гидрогеоэкологии Башкирии — Уфа, 1992. - С. 27 (соавт В Г Попов, доля автора 50%)

4 Изменение геологической среды в нефтедобывающих районах Башкирского Предуралья // Проблемы техногенного изменения геологической среды и охраны недр в горнодобывающих регионах — Пермь, 1991 — С 56—57 (соавт РФ Абдрахманов, доля автора 50%)

5 Экологические исследования Волжского бассейна // Научно-информ бюлл — Тольятти, 1991 -С 27-28 (соавт РФ Абдрахманов, В Г Попов, доля автора 20%).

6 К геохимии стронция в подземных водах Предуралья // Ежегодник—1993 / ИГ УНЦ РАН - Уфа, 1994 - С 118-119

7 Техногенное нарушение месторождений минеральных промышленных вод Западного Башкортостана // Геология и минерально-сырьевые ресурсы Республики Башкортостан Тез докл - Уфа, 1994 — С 83—84.

8. Вероятностно-статистические закономерности распределения микрокомпонентов в промышленных водах Западного Башкортостана// Ежегодник—1994 / ИГ УНЦ РАН - Уфа, 1995 - С 84-86

9 Геохимические особенности поведения лития, рубидия и цезия в подземных водах Башкирского Предуралья // Ежегодник—1995 / ИГ УНЦ РАН — Уфа, 1996 - С 191-193

10 Особенности геохимии микроэлементов в рассолах Башкирского Предуралья // Материалы Ш Республ геол конф «1еология и полезные ископаемые Республики Башкортостан, проблемы и перспективы освоения минерально-сырьевой базы» - Уфа, 1999 - С 230-233

11 Микрокомпоненты в подземной гидросфере Башкирского Предуралья—источник гидроминерального сырья // Геология и полезные ископаемые Западного Урала Мат-лы регион научно-практ конф., Перм ун-т. — Пермь, 2000 - С 222-224

12 Геохимия микроэлементов в рассолах Волго-Уральского осадочного бассейна в связи с особенностями их формирования // Материалы VI Международной конф «Новые идеи в науках о Земле» — М , 2003 — С 251 (соавт В Г Попов, В И Михайлов, доля автора 25%)

13 Роль плотностнои конвекции в формировании рассолов Башкирского Предуралья // Мат-лы V Республиканской геол конф «Геология и полезные ископаемые Республики Башкортостан, проблемы и перспективы освоения минерально-сырьевом базы» - Уфа, 2003 - С 244-247

14 Хлоридные рассолы Башкирского Предуралья — источник гидроминерального сырья // Материалы Международной научн конф «Новые идеи о Земле» — Москва, 2005 - С 316-318

15 Геохимия и генезис рассолов Южного Предуралья // Материалы международной научн конф «Гидрогеология в начале XXI века» ЮРГТУ — Новочеркасск, 2006 - С 96-98 (соавт В Г Попов, доля автора 50%)

16 О роли пермского эвапоритового палеобассейна в формировании рассолов Южного Предуралья // Современные проблемы науки и образования — 2007. — № 2 - С. 12-17 (соавт В Г Попов, доля автора 80%)

17 Раннепермский пшогенез и его роль в формировании запасов и состава попутных рассолов нефтегазоносного Южного Предуралья // Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений — 2007 — № 6 —С 9—12 (соавт В Г Попов, Н Г Беликова, И Е Клейменова, доля автора 70%)

Носарева Светлана Павловна

ФОРМИРОВАНИЕ И ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РАССОЛОВ ЮЖНОГО ПРЕДУРАЛЬЯ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Издательская лицензия № 06788 от 01 11 2001 г ООО «Издательство «Здравоохранение Башкортостана» 450000, РБ, г Уфа, а/я 1293, тел /факс (347) 250-13-82

Подписано в печать 25 09 2007 г Формат 60x84/16 Гарнитура Times New Roman Бумага офсетная Отпечатано на ризографе Уел печ л 1,63 Уч -изд. л 1,74 Тираж 100 Заказ № 365

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Носарева, Светлана Павловна

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ И

СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ.

1.1. КОНЦЕПЦИИ ПРОИСХОЖДЕНИЯ ВЫСОКОМИНЕРАЛИЗОВАННЫХ ВОД СЕДИМЕНТАЦИОННЫХ БАССЕЙНОВ.

1.2. СЕДИМЕНТАЦИОННО-ЭПИГЕНЕТИЧЕСКАЯ КОНЦЕПЦИЯ ФОРМИРОВАНИЯ РАССОЛОВ.

1.2.1. Изменение минерализации, плотности и ионно-солевого состава морской воды при галогенезе.

1.2.2. Массоперенос в подземной гидросфере.

1.2.3. Метаморфизация рассолов при взаимодействии с карбонатными и терригенными породами.

Глава 2. ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ЗОНАЛЬНОСТЬ НИЖНЕГО

ЭТАЖА ОСАДОЧНОГО ЧЕХЛА ЮЖНОГО ПРЕДУРАЛЬЯ.

2.1. КРАТКИЙ ОБЗОР ИЗУЧЕННОСТИ ГЛУБИННЫХ ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ.

2.2. ГЕОЛОГО-ТЕКТОНИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ.

2.3. ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКАЯ СТРАТИФИКАЦИЯ ОСАДОЧНОГО ЧЕХЛА.

2.4. ВЕРТИКАЛЬНАЯ ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ЗОНАЛЬНОСТЬ.

2.4.1. Гидрогеодинамическая зональность.

2.4.2. Зональность химического состава подземных вод.

2.4.3. Зональность водорастворенных газов.

2.4.4. Геотермический режим.

Глава 3. ФОРМИРОВАНИЕ И ГЕНЕЗИС РАССОЛОВ СЕДИМЕНТА

ЦИОННОГО БАССЕЙНА.

3.1. КЛАССИФИКАЦИЯ РАССОЛОВ ПО ГЕОХИМИЧЕСКИМ ОСОБЕННОСТЯМ И УСЛОВИЯМ ЗАЛЕГАНИЯ.

3.2. ЛИТОЛОГО-ФАЦИАЛЬНЫЕ И ГИДРОХИМИЧЕСКИЕ ОБСТАНОВКИ РАННЕПЕРМСКОГО ГАЛОГЕНЕЗА.

3.3. ПРОЦЕССЫ ПЛОТНОСТНОЙ КОНВЕКЦИИ МАТОЧНОЙ РАПЫ НИЖНЕПЕРМСКОГО СОЛЕРОДНОГО БАССЕЙНА

В ПОДСТИЛАЮЩУЮ ТОЛЩУ ПАЛЕОЗОЯ.

3.4. ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ В СИСТЕМЕ «РАССОЛ-ПОРОДА» В ПОСТСЕДИМЕНТАЦИОННУЮ СТАДИЮ РАЗВИТИЯ ОСАДОЧНОГО БАССЕЙНА.

Глава 4. ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ И НАКОПЛЕНИЯ

МИКРОЭЛЕМЕНТОВ В РАССОЛАХ.

Глава 5. ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РАССОЛОВ

В ПРОМЫШЛЕННЫХ ЦЕЛЯХ И БАЛЬНЕОЛОГИИ.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Формирование и геохимические особенности рассолов Южного Предуралья"

Актуальность работы. Территория исследований — Южное Предуралье является одним из наиболее развитых в промышленно-экономическом отношении регионов Урало-Поволжья. Среди заключенных в его недрах минеральных богатств особую роль играют хозяйственно-питьевые, минеральные лечебные и промышленные воды. Геохимической спецификой подземной гидросферы служат исключительно разнообразные по составу рассолы и соленые воды. Подобная ситуация свойственна не только Предуралью, но многим другим осадочным бассейнам платформенного типа с галогенными формациями. Поэтому выяснение происхождения, закономерностей формирования и размещения высокоминерализованных вод является одной из фундаментальных проблем современной теоретической гидрогеологии и генетической гидрогеохимии. Эта проблема вот уже более 100 лет, со времени выхода в свет работ в 1901 г. Н.С. Курнакова и в 1902 г. Я.Х. Вант-Гоффа, обсуждается отечественными и зарубежными исследователями. Однако, несмотря на это, еще многие важные аспекты, касающиеся роли эвапоритовых палеобас-сейнов в формировании запасов и состава подземных рассолов, механизма массопереноса между поверхностной и подземной гидросферами, процессов метаморфизации рассолов в терригенных и карбонатных формациях, особенностей распределения и накопления микроэлементов в различных генетических и геохимических типах рассолов и др., выяснены недостаточно.

Исследования в области закономерностей распределения и формирования подземных рассолов Предуралья имеют важное практическое значение в связи с перспективами их использования в качестве гидроминерального сырья для промышленных и бальнеологических целей. Несомненный интерес рассольная проблематика представляет также при решении вопросов, касающихся прогноза нефтегазоносности с помощью гидрогеохимических показателей, охраны геологической среды в районах разработки нефтегазовых месторождений и пр.

В регионе возрастает техногенное воздействие на подземные воды и вмещающие их породы, которое вызывает формирование в верхней части подземной гидросферы новых, ранее не свойственных ей геохимических типов подземных вод. Интерес представляют попутные рассолы нефтяных месторождений как источник брома, йода и других промышленно ценных компонентов, для использования в содово-цементном производстве (в Башкортостане находится крупнейший а РФ Стерлитамакский СЦК) и др.

Анализ закономерностей размещения и формирования основных геохимических и генетических типов подземных вод Южного Предуралья является одним из основных направлений гидрогеологических исследований в Институте геологии УНЦ РАН на протяжении последних 30 лет, в которых автор принимал непосредственное участие.

Объектом исследований является юго-восточная часть Волго-Ураль-ского артезианского бассейна.

Целью работы является выяснение закономерностей распространения и формирования различных геохимических типов подземных рассолов в Южном Предуралье в связи с использованием их в народном хозяйстве. Основные задачи исследований: изучение размещения рассолоносных комплексов в осадочном чехле юго-восточной части Волго-Уральского артезианского бассейна и их гидрогеологической зональности; типизация рассолов по геохимическим особенностям и условиям залегания; выяснение роли раннепермского галогенеза и плотностной (концентрационной) конвекции в формировании рассольной гидрогеохимической зоны; оценка роли эпигенетических процессов в метаморфизации рассолов; анализ закономерностей распределения и накопления в рассолах микроэлементов; оценка перспектив использования подземных рассолов Башкирского Предуралья в качестве гидроминерального сырья и для бальнеологических целей.

Исходные материалы.

В основу диссертационной работы положены материалы, полученные автором в процессе гидрогеологических исследований Института геологии УНЦ РАН по темам «Закономерности формирования минеральных вод Башкирского Предуралья в связи с проблемой использования и охраны их ресурсов» (Гос. per. № 5-78-77/27), «Гидрогеохимические процессы и происхождение подземных вод осадочных бассейнов» (Гос. per. № 5-82-88/14), «Гидрогеохимические и гидрогеодинамические процессы в природных и техногенных системах Южного Урала и Предуралья» (Гос. per. №5-97-14/1), включенным в программу АН СССР (РАН) по важнейшим фундаментальным проблемам на 1972-2004 гг. Автор в качестве исполнителя принимал участие в тематических, в том числе полевых и экспериментальных исследованиях с 1978 г.

Методы исследований. Для решения поставленных задач произведены сбор, систематизация и обобщение материалов по геологии, региональной гидрогеологии и гидрогеохимии Башкирского Предуралья; проведены полевые гидрогеологические исследования, в результате которых выполнен анализ более 1500 проб подземных вод, в том числе нефтепромысловых рассолов. Из керна нефтяных скважин отобрано более 300 образцов терригенных и карбонатных пород позднего протерозоя и палеозоя для проведения экспериментальных работ по моделированию природных гидрогеохимических процессов в системе «вода-порода».

Научная новизна.

1. Выполнена типизация рассолов по условиям залегания и геохимическим особенностям, определено их положение в вертикальной гидрогеологической зональности осадочного чехла региона.

2. Доказана парагенетическая связь различных геохимических типов рассолов с жидкой и твердой фазами раннепермского галогенеза, ведущая роль плотностной конвекции солеродных рассолов из позднепалеозойского эвапоритового бассейна в формировании запасов и рассолов хлоркальциево-го типа, доминирующих в осадочном чехле бассейна.

3. Установлено, что в существующих литолого-гидрогеохимических условиях осадочного бассейна ведущее значение среди процессов метамор-физации солеродных рассолов хлормагниевого типа принадлежит метасомати-ческой доломитизации известняков палеозоя и верхнего протерозоя. Геохимически менее значимы гидролитические и обменно-адсорбционные процессы в терригенных породах.

4. Показано, что селективная аккумуляция микроэлементов (брома, калия, бора, йода, стронция, лития, рубидия и цезия) в различных генетических типах рассолов является следствием их геохимической эволюции при галоге-незе и в эпигенетическую стадию преобразования осадочных пород.

5. Определены наиболее перспективные гидрогеологические комплексы палеозоя как источники поликомпонентных промышленных и бальнеологических рассолов.

Практическая значимость.

Выявленные закономерности распространения и формирования рассолов Южного Предуралья позволяют обосновать их комплексное освоение в качестве источников гидроминерального сырья для извлечения ценных элементов и минеральных солей, а также способствуют более широкому использованию их в бальнеологии. В районах нефтедобывающего техногенеза Вол-го-Уральской области они позволяют оценить и минимизировать негативное геоэкологическое воздействие на качественное состояние минеральных, пресных подземных и поверхностных вод.

Полученные материалы могут быть использованы в учебном процессе при проведении занятий по гидрогеологии, гидрогеодинамике и гидрогеохимии.

Основные защищаемые положения.

1. Геохимия трех основных типов хлоридных рассолов: 1) магниевых и натриево-магниевых внутри- и межсолевых, 2) натриевых над- и подсолевых и 3) кальциевых и натриево-кальциевых подсолевых — определяется их пространственной и генетической связью с твердой и жидкой фазами ранне-пермского галогенеза.

2. Формирование рассолов хлоркальциевого типа, доминирующих в подсолевой толще Предуралья, обусловлено процессами плотностной концентрационной конвекции хлоридной натриево-магниевой маточной рапы раннепермского эвапоритового палеобассейна и последующей метаморфиза-ции в подстилающих породах палеозоя по механизму метасоматической доломитизации известняков.

3. Процессы миграции и аккумуляции микроэлементов в рассолах и формирование самих рассолов тесно взаимосвязаны: в Южном Предуралье селективное накопление микроэлементов в различных геохимических (генетических) типах подземных рассолов определяется геохимическими особенностями раннепермского галогенеза и последующими эпигенетическими процессами взаимодействия в системе «рассол-порода».

4. Рассолы, обогащенные галофильными и биофильными элементами (Вг, I, К, В), редкими щелочными металлами (1Л, ЯЬ, Сб), могут быть использованы в качестве промышленного гидроминерального сырья. Основными резервуарами их служат средне-верхнедевонский карбонатно-терригенный, верхнедевон-ско-турнейский карбонатный и нижнекаменноугольный (визейский) терриген-ный комплексы. На базе бальнеологических сероводородных рассолов нижней перми и йодобромных рассолов девона и карбона возможно существенное расширение санаторно-курортного комплекса Республики Башкортостан.

Апробация работы и публикации.

По теме диссертации опубликовано 17 работ. Основные положения и результаты исследований докладывались на международных, всероссийских и региональных конференциях в г.г. Москве (2003, 2005), Новочеркасске (1987, 2006), Тюмени (1987), Перми (1991, 2000) и Уфе (1992, 1994, 1999).

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения и списка литературы, включающего 147 наименований. Объем текста — 166 с., количество таблиц — 12, рисунков — 22, текстовых приложений — 2.

Заключение Диссертация по теме "Гидрогеология", Носарева, Светлана Павловна

Основные результаты исследования формирования и геохимических особенностей рассолов региона отражены в следующих положениях:

1. Систематизированы и проанализированы основополагающие данные по вертикальной гидрогеохимической, газогидрогеохимической и гидрогео-динамической зональностям региона, контролирующим распределение минеральных промышленных и лечебных вод в осадочном чехле бассейна.

2. Выделены и охарактеризованы основные геохимические и генетические типы хлоридных рассолов, установлены пространственно-временные закономерности их размещения в палеозое и позднем протерозое. Генетически и геохимически связанные с твердой и жидкой фазами раннепермского галоге-неза рассолы представлены тремя основными типами: 1) хлоридными магниевыми (натриево-магниевыми) реликтовыми маточными рассолами раннеперм-ского палеобассейна (М450-510 г/дм ); 2) хлоридными натриевыми рассолами инфильтрационно-диффузионного выщелачивания каменных солей (М36-320 г/дм) и 3) хлоридными натриево-кальциевыми (кальциево-натриевыми) седиментационно-эпигенетическими рассолами (М200-330 г/дм ).

3. Освещены (с составлением специализированных карт) основные ли-толого-гидрохимические обстановки раннепермского солеродного палеобассейна на юго-востоке Русской плиты. В ассельском, сакмарском и артинском веках наиболее широкое развитие получили следующие литолого-гидрохи-мические зоны: слаборассольная известняково-доломитовая (М 36-150 г/дм , р 1,02-1,13 г/см3), рассольная доломитово-гипсово-ангидритовая (М 140320 г/дм , р 1,13-1,23 г/см); в кунгурском веке: рассольные доломитово

3 3 ангидритово-галитовая (М 320-470 г/дм , р 1,23-1,29 г/см ) и ангидритово

7 о галитово-карналлитовая (М 470-510 г/дм , р 1,29-1,36 г/см ). Ведущее значение в накоплении подсолевых рассолов, доминирующих в осадочной толще, и формировании их химического состава принадлежит процессам галогенеза в раннепермскую эпоху и плотностной (концентрационной) конвекции маточных рассолов из эвапоритовых палеобассейнов в подстилающие терри-генно-карбонатные толщи палеозоя и протерозоя.

4. Выполнен гидрогеохимический анализ распределения отдельных га-лофильных, биофильных элементов и редких щелочных металлов (Вг, I, К, В, Бг, \Л, Шэ, Сб) в различных гидрогеологических комплексах. Установлено, что процессы формирования хлоридных рассолов и закономерности распределения и накопления в них микроэлементов теснейшим образом взаимосвязаны. Показано, что селективная аккумуляция микроэлементов в различных геохимических (генетических) типах рассолов является следствием их геохимической эволюции при галогенезе в эвапоритовом раннепермском палео-бассейне и последующих процессов метаморфизации солеродной рапы в эпигенетическую стадию преобразования осадочных пород.

5. Выполненные исследования по изучению геохимических особенностей, закономерностей формирования и размещения хлоридных рассолов в подземной гидросфере региона, а также закономерностей распределения и накопления в них микроэлементов способствуют: 1) организации химического производства с целью комплексной переработки гидроминерального сырья, извлечения из него ценных микроэлементов для использования их в народном хозяйстве; 2) расширению существующих и созданию сети новых бальнеолечебниц на базе поликомпонентных сероводородных и йодо-бромных рассолов; 3) решению гидрогеоэкологических задач в районах разработки нефтяных месторождений Южного Предуралья.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Носарева, Светлана Павловна, Пермь

1. Абдрахманов Р.Ф. Техногенез в подземной гидросфере Предуралья. Уфа: УНЦ РАН, 1993.-208 с.

2. Абдрахманов Р.Ф., Попов В.Г. Гидрогеология Южного Предуралья. Уфа: БФАН СССР, 1985.- 124 с.

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

4. Аборенко Н.В. Взаимосвязь сорбционной способности и ионного потенциала катионов//Докл. АН СССР.- 1985.-Т. 281, № 1.-С. 143-146.

5. Алекин O.A. Основы гидрохимии. Л.: Гидрометеоиздат, 1970. - 442 с.

6. Альтовский М.А. К вопросу о формировании химического состава подземных вод // Тр. ВСЕГИНГЕО. М.: 1950. - № 13. - С. 23-29.

7. Афанасьев Т.П. Гидрогеология и гидрогеохимия Поволжья: (Краткий очерк). -М.: Наука, 1965.- 173 с.

8. Балашов Л.С. Подземные хлоридные воды и рассолы как комплексный источник редких и рассеянных элементов // Труды юбилейной сессии ученых советов ВСЕГИНГЕО, МГУ, МГРИ и ПНИИС. М., 1968. - С. 96-124.

9. Басков Е.А. Главные черты распространения и формирования основных типов подземных рассолов Сибирской платформы // Подземные рассолы СССР. Л.: ВСЕГЕИ, 1976.-С. 61-75.

10. Бельпоков Г.В. К геохимии седиментационных рассолов соляных месторождений // Геохимия. 1970. -№ 9. - С. 1131-1135.

11. Близеев Б.И. Строение, условия формирования кунгурской галогенной толщи юго-востока Русской платформы и сопредельной части Предуральского прогиба и перспективы ее калиеносности: Автореф. дис. . канд. г.-м. наук. Казань, 1970.-20 с.

12. Бондаренко С.С., Куликов Г.В. Подземные промышленные воды. М.: Недра, 1985.-385 с.

13. Боревский А.Л., Печерин А.Т., Стрепетов В.П. и др. Перспективы использования промышленных подземных вод в Пермском Прикамье // Тр. ВНИИ гидрогеологии и инженерной геологии. М., 1975. - Вып. 99. - С. 30-38.

14. Бунеев А.Н. Основы гидрогеохимии минеральных вод осадочных отложений. -М.: Медгиз, 1953.-228 с.

15. Валяшко М.Г. Геохимические закономерности формирования месторождений калийных солей. -М.: Изд-во МГУ, 1962. 398 с.

16. Валяшко М.Г. Основные вопросы геохимии природных вод и работы лаборатории экспериментальной геохимии МГУ // Закономерности формирования химического состава природных вод. М.:Изд-во МГУ, 1981. - С. 4-31.

17. Валяшко М.Г., Поливанова А.И., Жеребцова И.К. Экспериментальные исследования перемещения растворов различного удельного веса в пористых породах в связи с вертикальной гидрогеохимической зональностью // Геохимия. -1963.-№3.-С. 312-316.

18. Валяшко М.Г., Поливанова А.И., Жеребцова И.К. и др. Геохимия и генезис рассолов Иркутского Амфитеатра. М.: Наука, 1965. - 160 с.

19. Вахрушев Г.В, Минеральные воды и грязи Башкирии. Уфа: Башкнигоиздат, 1961.- 156 с.

20. Виноградов А.П. Среднее содержание химических элементов в главных типах изверженных пород земной коры // Геохимия. 1962. -№ 7. - С. 555-571.

21. Вишняков С.Г. Генетические типы доломитовых пород северо-западной окраины Русской платформы // Типы доломитовых пород и их генезис. М.: Изд-во АН СССР, 1956. - С. 209-255.

22. Власова Н.К., Валяшко М.Г. Экспериментальные исследования по генезису хлоркальциевых вод // Материалы научного семинара по проблеме формирования хлоридных кальциево-натриевых вод. М.: ВСЕГИНГЕО, 1968. -С.121-125.

23. Гаев АЛ., Хоментовский A.C. О глубинной гидродинамике (на примере востока Русской платформы) // Докл. АН СССР. 1982. Т. 263, Вып. 3. - С. 267-270.

24. Галаховская Т.В. Распределение бора в процессе испарения морской воды и при метаморфизации морской воды и продуктов ее сгущения // Тр. ВНИИГ. -Л., 1954. Вып. 45. - С. 249-277.

25. Гатальский М.А. Оценка перспектив нефтегазоносности Русской платформы по гидрохимическим показателям // Тр. ВНИГРИ. JL: Гостоптехиздат, 1958. -Вып. 3, Т. 3. - С. 120-147.

26. Гедройц К.К. Избранные научные труды. М.: Наука, 1975. - 637 с.

27. Гидрогеологические условия формирования и размещения нефтяных и газовых месторождений Волго-Уральской области / Под ред. ЕА. Барс и М.И. Зайдельсона. М.: Недра, 1973. - 279 с.

28. Гидрогеология Волго-Уральской нефтегазоносной области / Под ред. М.И. Субботы и Г.П. Якобсона. М.: Недра, 1967. - 422 с.

29. Гидрогеология СССР / Под ред. Е.А. Зубровой. М.: Недра, 1972. - Т. 15. -344 с.

30. Гидрохимическая карта СССР. 1:7500000 / Под ред. И.К. Зайцева и Н.И. Тол-стихина. М.: Изд-во ГУГК, 1966.

31. Гиринский Н.К. К вопросу образования рассолов и их воздействия на воды морского генезиса // Тр. Лабор. гидрогеол. проблем АН СССР. М., 1958. -Т. 16.-С. 151-154.

32. Горбов А.Ф. Геохимия бора. Л.: Недра, 1976. - 152 с.

33. Гуревич А.Е. Процессы миграции подземных вод, нефтей и газов. JL: Недра, 1969.- 111 с.

34. Дривер Д.И. Геохимия природных вод. М.: Мир, 1985. - 440 с.

35. Жеребцова И.К., Волкова H.H. Экспериментальное изучение поведения микроэлементов в процессе естественного солнечного испарения воды Черного моря и рапы Сасык-Сивашского озера // Геохимия. 1966. - № 7. -С. 832-845.

36. Зайдельсон М.И. Йодо-бромные воды Куйбышевского Поволжья и перспективы их промышленного использования // Тр. научно-технического совещания по гидрогеологии и инженерной геологии. М.: Недра, 1968. - Вып. 2. -С. 216-219.

37. Зайдельсон М.И. О природных водонапорных системах нефтегазоносных бассейнов платформенного типа (на примере юго-востока Русской платформы) // Тр. КуйбышевНИИНП. 1969. - Вып. 43. - С. 57-74.

38. Зайцев И.К. Основные закономерности распространения, формирования и очередные задачи изучения минеральных промышленных вод СССР // Формирование и геохимия подземных вод Сибири и Дальнего Востока. М.: Наука, 1967.-С. 112-121.

39. Зайцев И.К. Гидрогеохимия СССР. Л.:Недра, 1986. - 239 с.

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

41. Егорова Н.П., Халимов Б.В., Озолин Б.В. и др. Закономерности размещения и условия формирования залежей нефти и газа Волго-Уральской области. М.: Недра, 1975. - Т. 4: Башкирская АССР - 237 с.

42. Иванов В.В., Невраев Г.А. Классификация подземных минеральных вод. М/. Недра, 1964.- 167 с.

43. Иванов В.В., К.П.Сафронова, Т.М.Требухова и др. Минеральные воды Урала и Предуралья // Минеральные воды СССР / Под ред. В.В. Иванова. М., 1974. -С. 95-102.

44. Игнатович Н.К. Гидрогеология Русской платформы. М.; Л.: Госгеолиздат, 1948.-334 с.

45. Камалетдинов М.А., Казанцев Ю.В., Казанцева Т.Т. и др. Главные особенности тектоники и закономерности размещения нефтяных и газовых месторождений Предуральского прогиба: Препр. / АН СССР. Башкирский филиал. Ин-т геологии. Уфа, 1977. - 49 с.

46. Капченко Л.Н. Механизм накопления кальция в рассолах хлоркальциевого типа//Тр. ВНИГРИ. Л.: ОНТИ ВНИГРИ, 1971. - Вып. 305. - С. 36-43.

47. Капченко Л.Н. Роль ионообменной адсорбции в формировании состава глубо-козалегающих подземных вод // Литология и полезные ископаемые. 1972. -№6.-С. 95-107.

48. Капченко Л.Н. Связь нефти, рассолов и соли в земной коре. Л.: Недра, 1974. -183 с.

49. Капченко Л.Н. Гидрогеологические основы теории нефтегазонакопления. Л.: Недра, 1983.-264 с.

50. Карцев А.А. Гидрогеология нефтяных и газовых месторождений. М.: Недра,1972.-303 с.

51. Кирюхин В.А., Толстихин Н.И. Региональная гидрогеология. М.: Недра, 1987.-382 с.

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

53. Козин А.Н. Закономерности распространения бора в пластовых водах высокой минерализации // Тр. КуйбышевНИИНП. 1965. Вып. 29. - С. 153-169.

54. Колодий В.В. Гидрогеологические условия миграции и аккумуляции нефти // Геология и геохимия горючих ископаемых. Киев, 1983. - С. 33-42. (Тр. ИГиРГИ; Вып. 61).

55. Крайнов С.Р. Геохимия редких элементов в подземных водах. М.: Недра,1973.-296 с.

56. Крайнов С.Р., Добровольский Е.В., Матвеева и др. Геохимический анализ способности подземных вод седиментационных бассейнов к образованию доломита//Геохимия. 1986.-№ 9.-С. 1285-1302.

57. Крайнов С.Р., Матвеев Л.И., Рыженко Б.Н. и др. Геохимические особенности эволюции поровых вод седиментационных бассейнов (в связи с их участием в стратиформном рудообразовании) // Геохимия. 1984. - № 8. - С. 1155-1169.

58. Крайнов С.Р., Рыженко Б.Н., Швец В.М. Геохимия подземных вод. Теоретические, природные и экологические аспекты / Отв. ред. акад. Н.П. Лаверов. М.: Наука, 2004. - 677 с.

59. Крайнов С.Р., Швец В.М. Основы геохимии подземных вод. М.: Недра, 1980. -286 с.

60. Кротова В.А. Волго-Уральская нефтеносная область. Гидрогеология. Л.: Гос-топтехиздат, 1956.-267 с. (Тр. ВНИГРИ; Нов. сер.; Вып. 94).

61. Кротова В.А. Гидрогеологические факторы формирования нефтяных месторождений (на примере Предуралья) // Тр. ВНИГРИ. Л.: Гостоптехиздат, 1962. -Вып. 191.-330 с.

62. Кудельский A.B. Гидрогеология, гидрохимия йода. Минск.: Наука и техника, 1976.-216 с.

63. Кудельский A.B. Закономерности распространения йодных вод и рассолов в осадочной толще земной коры // Докл. АН СССР. 1976. - Т. 230, № 2. - С. 436-439.

64. Кудельский A.B., Козлов М.Ф. Геохимия, формирование и распространение йодобромных вод. Минск: Наука и техника, 1970. - 143 с.

65. Лагутенкова Н.С., Чепикова И.К. Верхнедокембрийские отложения Волго-Ураль-ской области и перспективы их нефтегазоносности. М.: Наука, 1982. - 111 с.

66. Лебедев В.И. Энергия гидратации, ионный обмен и причины образования существенно хлоркальциевых вод // Проблемы геохимии. М., 1965. - С. 237-248.

67. Лебедев В.И. К седиментационно-диагенетической теории образования хлор-кальциевых вод // Вестник ЛГУ. 1966. - № 6. - С. 26-40.

68. Максимович Г.А. Шестов И.Н. Гидрогеохимия минеральных вод и грязей // Химическая география и гидрогеохимия Пермской области. Пермь, 1967. -С. 128-146.

69. Максимович Г.А., Шестов И.Н., Шурубор A.B. Влияние Пермского соле-родного бассейна на формирование хлоридно-натриево-кальциевых рассолов // Формирование подземных вод артезианских бассейнов. Л., 1968. -С. 53-55.

70. Мерзляков Г.А. Пермские соленосные бассейны Евразии. Новосибирск: Наука, 1979.- 142 с.

71. Морозов С.Г., Иванова Т.В., Андреев Ю.В. Особенности химического состава и генезис осадочных пород верхнего протерозоя востока Русской плиты // Геохимия платформенных и геосинклинальных осадочных пород и руд. М.: Наука, 1983.-С. 4(М8.

72. Никаноров А.М., Тарасов М.Г., Федоров Ю.А. Геохимия и формирование подземных вод и рассолов. Л.: Гидрометеоиздат, 1983. - 243 с.

73. Косарева С.П. К геохимии стронция в подземных водах Предуралья // Ежегод-ник-1993 / ИГ УНЦ РАН. Уфа, 1994.-С. 118-119

74. Носарева С.П. Техногенное нарушение месторождений минеральных промышленных вод Западного Башкортостана // Геология и минерально-сырьевые ресурсы Республики Башкортостан: Тез. докл. Уфа. 1994. - С. 83-84.

75. Носарева С.П. Вероятностно-статистические закономерности распределения микрокомпонентов в промышленных водах Западного Башкортостана // Еже-годник-1994 / ИГ УНЦ РАН. Уфа, 1995. - С. 84-86.

76. Носарева С.П. Геохимические особенности поведения лития, рубидия и цезия в подземных водах Башкирского Предуралья // Ежегодник-1995 / ИГ УНЦ РАН.-Уфа, 1996.-С. 191-193.

77. Носарева С.П. Микрокомпоненты в подземной гидросфере Башкирского Предуралья — источник гидроминерального сырья // Геология и полезные ископаемые Западного Урала: Матер, регион, научно-практ. конф. / Перм. ун-т. -Пермь, 2000.-С. 222-224.

78. Носарева С.П. Хлоридные рассолы Башкирского Предуралья — источник гидроминерального сырья // Фундаментальные проблемы нефтегазовой геологии: Матер. Международной научн. конф., 25-27 окг. 2005 г. М., 2005. - С. 316-318.

79. Носарева С.П., Попов В.Г. Геохимия и генезис рассолов Южного Предуралья // Гидрогеология в начале XXI века: Мат-лы междунфрод. науч. конф., 14-16 сент. 2006 г. Новочеркасск: Изд-во ЮРГТУ, 2006. - С. 96-98.

80. Носарева С.П., Попов В.Г. О роли пермского эвапоритового палеобассейна в формировании рассолов Южного Предуралья // Современные проблемы науки и образования. 2007. - № 2. - С. 12-17.

81. Овчинников A.M. Минеральные воды. 2-е изд. - М.: Госгеотехиздат, 1963. -375 с.

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

83. Озолин Б.В. Башкирское Предуралье // Гидрогеология Волго-Уральской нефтегазоносной области. М.: Недра, 1967. - С. 98-172.

84. Основы гидрогеологии. Гидрогеохимия / Под ред. J1.C. Шварцева. Новосибирск: Наука, 1982. - 286 с.

85. Перельман А.И. Геохимия эпигенетических процессов. М.: Недра, 1965. - 272 с.

86. Пиннекер Е.В. Основные гипотезы формирования состава концентрированных рассолов // Основы гидрогеологии. Гидрогеохимия. Новосибирск: Наука, 1982.-С. 202-206.

87. Питьева К.Е. Подземные воды палеозоя Северного Прикаспия. М.: Изд-во МГУ, 1971.-354 с.

88. Питьева К.Е. Гидрогеохимия. -М.: Изд-во МГУ, 1978. 125 с.

89. Плотников Н.А. Промышленные подземные воды // Справочное руководство гидрогеолога.- JL: Недра, 1967. Т. 1. - С. 209-216.

90. Плотникова Г.Н. Сероводородные воды СССР. М.: Наука, 1981. - 132 с.

91. Поливанова А.И. Роль плотности и состава в перемещении растворов (по экспериментальным данным) // Новые данные по геологии, геохимии и полезным ископаемым соленосных бассейнов. Новосибирск: Наука, 1982. - С. 16-28.

92. Поляк Б.Г., Толстихин И.Н., Якуцени В.П. Изотопный состав гелия и тепловой поток — геохимический и геофизический аспекты тектогенеза // Геотектоника. -1979.-№5.-С. 3-23.

93. Попов В.Г. Гидрогеологическое взаимоотношение Южного Урала Предураль-ского прогиба в связи с особенностями их структуры // Шарьяжи Урала и связь с ними полезных ископаемых. Уфа: БФАН СССР, 1980. - С. 79-84.

94. Попов В.Г. Гидрогеохимия и гидрогеодинамика Предуралья. М.:Наука, 1985. -278 с.

95. Попов В.Г. О связи хлоркальциевых рассолов с процессами метасоматической доломитизации известняков // Литология и полезные ископаемые. 1989. -№4.-С. 97-103.

96. Попов В.Г. Геохимические особенности и возраст рассолов Волго-Уральского бассейна // Отечественная геология. 1994. - № 2. - С. 62-66.

97. Попов В.Г. Литолого-гидрогеохимическая роль плотностной конвекции в се-диментационных бассейнах с галогенными формациями // Литология и полезные ископаемые. 2000. - № 4. - С. 413-420.

98. Попов В.Г. Роль плотностной конвекции в формировании гидрогеохимической зональности артезианских бассейнов // Водные ресурсы. 2002. - Т. 29, № 4. -С. 433-441.

99. Попов В.Г. Литолого-гидрогеохимические последствия ионообменных процессов в седиментационных бассейнах (на примере Волго-Уральского бассейна) // Литология и полезные ископаемые. 2004. - № 1. - С. 48-59.

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

101. Попов В.Г., Егоров H.H. Гелиевые исследования в гидрогеологии. М.: Наука, 1990.- 168 с.

102. Попов В.Г., Носарева С.П. Вероятностно-статистические закономерности распределения микроэлементов в подземных рассолах Предуралья // Применение математических методов и ЭВМ в геологии. Новочеркасск, 1987. - С. 84-86.

103. Попов В.Г., Носарева С.П., Михайлов В.И. Геохимия микроэлементов в рассолах Волго-Уральского осадочного бассейна в связи с особенностями их формирования // Мат-лы 6-й Международ, конф. «Новые идеи в науках о Земле». -Москва, 2003.-Т. 1-С. 251.

104. Попов В.Г.Сюндюков А.З. Роль седиментогенеза и постседиментационных процессов в формировании хлоркальциевых рассолов Южного Предуралья // Геология и нефтегазоносность Урала и Предуралья. Уфа: БФАН СССР, 1984. -С. 39-44.

105. Попов В.Г., Шестов И.Н. Геохимия бора в подземных рассолах Предуралья в связи с особенностями их формирования // Геохимические закономерности формирования галогенных отложений. Новосибирск: СО АН СССР, 1983. -С. 93-95.

106. Ю9.Порошин В.Д. К вопросу формирования высокоминерализованных хлоркальциевых рассолов // Литология и полезные ископаемые. 1981.-№ 9 - С. 55-61.

107. Посохов Е.В. Общая гидрогеохимия. Л.: Недра, 1975. - 208 с.

108. Посохов Е.В. Формирование хлоридных вод гидросферы. Л.: Гидрометеоиз-дат, 1977.-246 с.

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

110. ИЗ. Резников А.Н. Определение возраста рассолов и соленых вод кинетико-геохимическим методом // Изв. АН СССР. Сер. геол. 1989. - С. 120-129.

111. Рождественский А.П. Новейшая тектоника и развитие рельефа Южного Пре-дуралья.-М.: Наука, 1971.-303 с.

112. Сальников В.Е., Голованова И.В. Новые данные о распределении теплового потока на Урале // Геология и геофизика. 1990. -№ 12. - С. 129-135.

113. Сальников В.Е., Попов В.Г. Геотермический режим и гидродинамические условия Южного Урала и Приуралья // Изв. АН СССР. Сер. геол. 1982. - № 3. -С.128-135.

114. Самарина B.C. Гидрогеохимия. Д.: Изд-во ЛГУ, 1977. - 359 с.

115. Севастьянов О.М. Условия формирования химического состава подземных вод Южного Предуралья // Гидрохимия Урала. Л.: Гидрометеоиздат, 1975. -Вып. 5.-С. 75-81.

116. Севастьянов О.М., Севастьянова С.К. Подземные минеральные воды Оренбургского Приуралья // Гидрохимия Урала. 1979. - № 6. - С. 19-28.

117. Славянова Л.В. Минеральные и промышленные воды Волго-Уральской области. М.: Госгеолтехиздат, 1963. - 94 с.

118. Смирнов С.И. Происхождение солености подземных вод седиментационных бассейнов. Анализ проблемы методами термодинамики и физико-химической гидродинамики. -М.: Недра, 1971. 216 с.

119. Солодов H.A., Балашов Л.С., Кременецкий A.A. Геохимия лития, рубидия и цезия. М.: Недра, 1980. - 233 с.

120. Сонненфелд П. Рассолы и эвапориты. М.: Мир, 1988. - 490 с.

121. Станкевич Е.Ф. О динамике подземных вод глубинных водоносных горизонтов осадочной толщи платформы // Изв. АН СССР. Сер. геол. 1971. - № 4. -С.130-136.

122. Сулин В.А. Условия образования, основы классификации и состав природных вод, в частности вод нефтяных месторождений. М.: Изд-во АН СССР, 1948. - 107 с.

123. Сыроватко М.В. Основные вопросы освоения месторождений подземных промышленных вод // Тр. Всесоюзн. заочн. политехи, ин-та. М., 1967. - Вып. 37. -С. 3-33.

124. Сюндюков А.З. Литология, фации и нефтегазоносность карбонатных отложений Западной Башкирии. М.:Наука, 1975. - 174 с.

125. Тихвинский И.Н., Мерзляков Г.А., Сементовский Ю.В., Сувейздис П.И. Строение и условия формирования пермских соленосных отложений на территории СССР // Проблемы соленакопления. Новосибирск: Наука, 1977. - Т. 2. - С. 3-16.

126. Ходьков А.Е., Валуконис Г.Ю. Формирование и геологическая роль подземных вод. Л.: Изд-во ЛГУ, 1968. - 216 с.

127. Чистовский А.И. К вопросу о формировании рассолов верхне- и нижнепермских отложений в юго-восточной части Волго-Уральской области // Сов. геология. 1974.-№ 10.-С. 135-140.

128. Шварцев С.Л. Формирование концентрированных рассолов с позиции теории равновесия в системе вода-порода // Основы гидрогеологии. Гидрогеохимия. -Новосибирск: Наука, 1982. С. 206-212.

129. Шебеста А.А. Исследование процессов взаимодействия подземных вод с горными породами при высоких температурах (в связи с извлечением геотермальной энергии): Автореф. дис. канд. геол.-мин. наук. Л., 1985. - 21 с.

130. Шестов И.Н., Иванов В.Н. Микроэлементы подземных вод Пермской области // Сов. геология. 1964. -№ 2. - С. 143-146.

131. Шестов И.Н., Шурубор А.В. Роль Урала как области питания восточной части Волго-Камского артезианского бассейна // Гидрогеология и карстоведение. -Пермь: Изд-во ПГУ, 1975. Вып. 7. - С. 98-103.

132. Щербаков А.В. Гидрогеохимические исследования при поисках и разведке бо-роносных вод. М.: Госгеолтехиздат, 1961. - 127 с.

133. Якобсон Г.П. Палеогидрогеологические и современные гидрогеологические закономерности формирования и размещения нефтегазоносных месторождений. М.: Недра, 1973.-268 с.

134. Яроцкий Л.А. Основные закономерности образования сероводородных вод // Вопросы формирования и распространения минеральных вод СССР. М.: Изд-во ЦНИИКиФ, 1960.-С. 141-168.

135. Berner R.A., Morse I.W. Dessolution kinetic of calcium carbonate in sea water: 4th Theory of calcite dissolution // Amer. J. Sci. 1974. - Vol. 274. - P. 108-134.

136. Boles J. R., Franks S.G. Clay diagenesis in Wicox sandstones of South-west Texas: implications of smectite diagenesis on sandstone cementation // J. Sed. Petrol. -1979.-Vol. 49, N 1,-P. 55-70.

137. Brookins D.G. Eh-pH diagrams for geochemistry. -N.Y.: Springer, 1987 180 p.

138. Frape S.K., Fritz P. The chemistry and isotopic composition of saline ground waters from Sudbury basin, Ontario // Canad. J. Earth Sci. 1982. - Vol. 19. - P. 645-661.

139. Krumgalz B.S., Millero F. J. Physicochemical study of Dead Sea waters. 1. Activity coefficients of major ions in Dead Sea water // Mar. Chem. 1982. - Vol. 11. -P.209-222.

140. Nakayama F.S. Evaluation of the sodium-calcium exchange constants in chloride and sulfate soil systems by the associated and non-associated models // Soil Sci. -1975. Vol. 119, N 6. - P. 405-410.

141. Perry E., Hower J. Late-stage dehydration in deeply buried pelitic sediments // Am. Assoc. Petrol. Geolog. Bull. 1972. - Vol. 56, N 10. - P. 2013-2021.

142. Powers M.C. Adjustment of clays to chemical change and the cocept of equivalence level // Proc. Natl. Conf. «Clay and clay minerals». 1959. - Vol. 6. - P. 309-326.

143. Powers M.C. Fluid-release mechanisms in compacting marine mudrocks and their importance in oil exploration // Am. Assoc. Petrol. Geolog. Bull. 1967. - Vol. 51, N7.-P. 1240-1254.

144. Sayles F.L., Mangelsdorf P.C. The equilibrium of clay minerals with seawater: Exchenge reacteons //• Geochim. et cosmochim. acta. 1977. - Vol.41, N7. -P. 951-960.