Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Геохимические особенности подземных вод в области активного вулканизма

ВАК РФ 25.00.09, Геохимия, геохимические методы поисков полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Геохимические особенности подземных вод в области активного вулканизма"

На правах рукописи

Калачева Елена Геннадьевна

ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПОДЗЕМНЫХ ВОД В ОБЛАСТИ АКТИВНОГО ВУЛКАНИЗМА (на примере хребта Вернадского, о.Парамушир, Курилы).

25.00.09 - геохимия, геохимические методы поисков полезных ископаемых 25.00.04 петрология, вулканология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

НОВОСИБИРСК2004

Работа выполнена в Институте вулканологии Дальневосточного отделения Российской Академии наук.

Научные руководители:

доктор геолого-минералогических наук Бортникова Светлана Борисовна

доктор геолого-минералогических наук Кирюхин Алексей Владимирович

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук,

профессор Шарапов Виктор Николаевич

доктор геолого-минералогических наук Ломоносов Игорь Сергеевич

Ведущая организация: Институт земной коры СО РАН,

г.Иркутск

Защита состоится« 27 » мая 2004 г. в 12 часов на заседании диссертационного совета Д 003.050.02 в Объединенном институте геологии, геофизики и минералогии СО РАН, в конференц-зале.

Адрес: 630090, Новосибирск, 90, проспект Коптюга, 3 Факс: (3832>332792

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОИГТМ СО РАН Автореферат разослан « 26 » апреля 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор геол.-минерал. наук

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы заключается в необходимости построения геохимических моделей происхождения, циркуляции и изменения состава подземных вод в зонах активного вулканизма для понимания глубинных геотермальных, в том числе рудообразующих процессов. Проблема изучения условий гидротермально - магматических систем имеет как фундаментальное значение при реконструкции условий взаимодействия вода-порода, так и прикладное - для оценки ресурсов подземных вод для питьевых нужд и теплоснабжения населенных пунктов, расположенных в непосредственной близости к активным вулканическим центрам.

С начала 70-х годов на восточной стороне хребта Вернадского вблизи г. Северо-Курильска ведется поисково-разведочное бурение для прогнозной оценки ресурсов подземных вод для тепло- и водоснабжение города. Термальную воду вскрыла только скв. П-2. Изучение керна и шлама скв. ГП-3 стало основой для построения опорного разреза Северо-Парамуширской гидротермально-магматической системы. В настоящее время продолжается глубокое бурение к югу от города Северо-Курильска. Отсутствие ощутимых результатов поисково-разведочных работ на термальные и пригодные для водоснабжения подземные воды объясняется во многом недостаточной изученностью гидрогеологии и гидрогеохимии района т. к. большая часть исследований (Иванов, 1957; Зеленое, 1959; Сидоров, 1966; Никитина 1978; Чудаев и др., 2003) относятся к ограниченной площади, приуроченной к постройки влк. Эбеко и окрестностям г. Северо-Курильска. В последние годы в Институте Вулканологии ДВО РАН с целью изучения геологического строения, процессов рудообразо-вания и условий формирования подземных вод в недрах Северо-Парамуширской гидротермально-магматической системы в пределах хребта Вернадского, на площади (280 км2), проводятся комплексные гео-ло- гидрогеологические работы.

Цель работы состояла в построении гидрогеохимической и гидро-геодинамической модели формирования подземных вод хребта Вернадского, в пределах которого проявляется современная вулканическая и гидротермальная деятельность северной части о. Парамушир.

Для достижения основной цели решались следующие задачи: 1. Определение основных водоносных горизонтов и комплексов, распространенных в пределах хребта Вернадского; изучение гидрогеодина-мических условий формирования подземных вод с помощью численного моделирования.

2. Определение гидрогеохимических типов подземных вод и выявление закономерностей их происхождения в районе исследования.

3. Оценка глубинных температур, изучение гидроизотопного состава подземных вод района.

4. Физико-химическое моделирование условий формирования вторичных и растворения исходных минералов горных пород, вмещающих гидротермальный поток.

Фактический материал. В основу диссертационной работы положены данные, полученные в результате полевых гидрогеохимических и гидрогеологических исследований 2000-2003 гг на территории северной части о.Парамушир. Использовались фондовые материалы ИВ ДВО РАН, Камчатского территориального геологического управления и литературные данные. Всего в ходе работ отобрано и проанализировано более 400 водных проб на общий химических анализ, более 100 проб на широкий спектр микроэлементов. Кроме этого, использовано 200 анализов водных проб, полученных различными исследователями в период с 60х до 90х годов XX века (Мархинин и Стратула, 1977; Барабанов, 1977 и др.). По всем выборка проведена математическая обработка и получены статистические параметры, позволившие выявить генетические связи элементов.

Научная новизна. Впервые для исследуемого района составлена гидрогеологическая карта-схема с нанесением основных водоносных горизонтов и комплексов, разработана трехмерная численная гидродинамическая модель, описывающая питание и циркуляцию подземных вод, проведена типизация подземных вод по ионному составу и физико-химическим параметрам, изучен микроэлементные составы каждого типа вод. Приведены количественные оценки гидрогеохимического фона, и на этой основе выявлен возможный генезис различных типов вод. Построена концептуальная гидрогеохимическая модель северной части о. Парамушир. Выполнено термодинамическое моделирование взаимодействия газонасыщенного водного раствора с вмещающими породами, на основе расчетов индексов насыщения показана возможность формирования твердых фаз в различных типах подземных вод.

Практическая значимость заключается в оценке гидрогеохимических особенностей подземных вод хребта Вернадского, определении основных закономерностей формирования подземных вод различных типов. Проведен экогеохимический анализ питьевых вод района г.Северо-Курильска и выявлены основные опасные элементы, концентрации которых превышают уровень ПДК. Даны рекомендации по улучшению качест-

ва питьевых вод.

Основные защищаемые положения.

1. В пределах хребта Вернадского пластово-трещинные, трещинные и трещинно-жильные, поровые и порово-пластовые напорные и безнапорные воды формируются в гидрогеологических структурах, приуроченных к вулканогенным и вулканогенно-осадочным комплексам миоцен- голоценового возраста. Областью питания для водораздельного вулканогенного бассейна и гидрогеологических массивов является все территория, основное водное питание для артезианского бассейна осуществляется с центральной части о.Парамушир.

2. Подземные воды района разделяются на четыре основные геохимические группы: 1) ультракислые сульфатные (хлоридные) водородные, разгружающиеся в пределах постройки вулкана Эбеко; 2) кислые сульфатные, приуроченные к комплексу гидротермально измененных пород; 3) нейтральные гидрокарбонатно-натриевые воды, распространенные вне зоны влияния процессов гидротермального метаморфизма и современного вулканизма; 4) слабощелочные хлоридно-гидрокарбонатные натриевые, вскрытые в процессе бурения вблизи г. Северо-Курильска.

3. Изменение химического состава каждой группы вод определяется условиями формирования. Слабощелочные воды представляют собой дериват глубинных хлоридно-натриевых гидротерм. Ультракислые воды содержат большую долю глубинных флюидов, с которыми поступают Fe, V, А1, Р, В, F, а из вмещающих пород - Са, Mg, Mn, К, №. При взаимодействии грунтовых вод с гидротермально измененными породами образуются кислые сульфатные воды с повышенными содержаниями Fe, Л!, БЮг, Zn, As, Be. Нейтральные гидрокарбонатно-натриевые воды с пестрым катионным составом формируются только за счет инфильтрации метеорных вод.

4. Питьевая вода в г. Северо-Курильске относится к кислым сульфатным водам и по физическим и химическим параметрам не соответствует требованиям ГОСТа: значение рН ниже допустимого предела (4.5-4.7), содержания Л1, 8е, Сё превышают ПДК в 2-6 раз. В качестве питьевых вод подходят нейтральные гидрокарбонатные воды, разгружающиеся к северу от г. Северо-Курильска.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, семи глав и заключения, изложенных на 115 страницах машинописного текста, включает 29 рисунка, 12 таблиц и список основной ис-

пользуемой литературы из 109 наименований.

Апробация работы. Представленная работа выполнена в отделе геотермии и геохимии ИВ ДВО РАН. Результаты исследований докладывались на юбилейной сессии Камчатского НЦ, посвященной 40-летию ИВ ДВО РАН, Петропавловск-Камчатский, 2002; на Первой Сибирской международной конференции молодых ученых, Новосибирск, 2002 г; на конференции, посвященной Дню Вулканолога, Петропавловск-Камчатский, 2004. Материалы по теме диссертации представлялись на научно-практической конференции 8-е Толстихинские чтения, Санткт-Петербург, 1999; на международном семинаре по применению численного моделирования ТОИОН2, США, Беркли, 1998; на международном геотермальном семинаре в США, Рено, 2002. По теме диссертации опубликовано 10 научных работ.

Благодарности: Автор выражает глубокую благодарность научным руководителям д.г.-м.н. А.В.Кирюхину и д.г.-м.н. С.Б.Бортниковой за внимание, ценные советы и помощь при выполнении работы; к.г.-м.н. В.И.Белоусову за помощь в выборе темы исследований и интерпретации материала; д.г.-м.н. С.Н.Рычагову за предоставленную возможность участия в экспедициях на о-ве Парамушир, обсуждение задач исследований и помощи в увязке гидрогеологических и геологических данных; к.г.-м.н. Г.Н.Копыловой и д.г.-м.н. Г.А.Карпову за конструктивную критику работы, к.г.-м.н. Г.П.Королевой, к.г-м.н. И.Ф.Делеменю, д.г-м.н. И.В.Мелекесцеву, к.г-.м.н. Г.Ф.Пилипенко за плодотворные научные дискуссии. Автор глубоко признателен Л.В.Котенко и Т.А.Котенко за неоценимую помощь при проведении полевых работ, выполнение большого объема гидрометрических работ и предоставленный фотоматериал; всем коллегам по полевым исследованиям - В.Г. Пушкареву, О.Р.Хубаевой, С.АСтафиевскому, И.А.Бойковой, Е.И.Сандимировой. Отдельные слова благодарности Ф.А.Фарберову за постоянную и всестороннюю поддержку. Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (гранты № 03-05-64044а и 03-05-65373а).

Глава 1. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ГЕОЛОГИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ ХРЕБТА ВЕРНАДСКОГО.

Северная часть острова Парамушир сложена породами, имеющими возраст от верхнемиоцен - плиоценового до современного. Фундаментом являются вулканогенно-осадочные породы охотской (Л^3 -Л^) и океанской свит, с которыми согласны и прорывают их дайки,

силлы, субвулканические образования сложной формы, имеющие, в основном, андезито-базальтовый состав. На отложениях охотской и океанской свит залегают лавы андезитов и базальтов верхнеплиоцен - нижне -среднеплейстоценового возраста. Четвертичные вулканы образуют крупную вулканотектоническую структуру, в недрах которой в течение длительного времени происходила миграция магматического расплава анде-зито-базальтового состава (Белоусов и др., 2002).

Действующий вулкан Эбеко, характеризуется фреатическим типом извержений (Мелекесцев и др., 1993). В настоящее время его активность заключается в периодических выбросах резургентного пепла и парогазовой смеси на фоне интенсивной фумарольной деятельности. Основная поверхностная разгрузка тепла и вещества осуществляется через три крупных вершинных кратера и по долинам рек Юрьевой, Горшкова и Кузьминки (Рычагов и др., 2002).

B северной части о. Парамушир выделяется гидротермально-магматическая система плиоцен - голоценового возраста (Рычагов и др., 1999). В ее пределах идет поступление к поверхности тепла и вещества в виде магматических расплавов, газов и глубинных гидротермальных растворов сложного состава, приводящих к формированию зоны восходящего теплового потока (приуроченного к центральной части системы - вулкану Эбеко), а также образованию латеральных потоков гидротерм. Передача тепла и глубинного вещества на поверхность осуществляется за счет магматических источников в верхней мантии и в коре, а также за счет экзотермических химических реакций (Белоусов и др., 2002). В гидротермально-магматической системе на новейшем этапе ее эволюции происходит формирование минерализации золото-полиметаллического и, возможно, медно-порфирового типа (Рычагов и др., 2002).

Глава 2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Методологическая основа исследований заключалась в сочетании подробных полевых работ в районе хребта Вернадского (о. Парамушир), лабораторных анализов водных проб и теоретического моделирования на основе фактических данных.

Полевые исследования проводились в период 2000-2003 гг и включали в себя опробование различных водопроявлений, снежников и дождевых вод, гидрологические работы в точках опробования и на основных реках района для изучение условий питания, движения и разгрузки подземных вод, а также определения их физических свойств и химического состава. Объектами исследований послужили все виды источников, мо-

чажины и разведочные скважины, пробуренные в окрестностях г. Се-веро-Курильска. Опробованием охвачено более 300 источников, 25 рек и их основных притоков. Во всех точках проводился отбор проб на общий химический анализ, в 100 наиболее характерных водопро-явлений дополнительно проводился отбор проб на широкий спектр микроэлементов. Основные физико-химические показатели рН, Eh и температура замерялись на месте отбора.

При лабораторном исследовании основной ионный состав растворов (рН, Na, К, Са, Mg, Fe2+, Fe3+, Al, HC03, F, Cl, S04, H4Si04 и НВОз) определялся в ИВ ДВО РАН стандартными методами (Резников и др., 1970): колориметрии, пламенно-фотометрическим, потен-цио-метрическим, объемным с ошибкой определения S 5%. Многоэлементный состав растворов анализировался методом ICP, прибор IRIS фирмы Jarell Ash Corporation (США) в АЦ ОИГТиМ СО РАН. Ошибка определения составляет 10%. Для оценки базовых температур для подземных вод были использованы химические (Fournier 1973, 1979; Giggenbach 1983, 1988; и другие) и минеральные (Read, Shycher, 1984; Tole et al, 1993) геотермометры.

При моделировании использовались специальные пакеты программ. Индексы насыщения подземных вод определялись с помощью WATEQ4F (J.W. Ball и D.K.Nordstrom, 1991). Численное моделирование выполнялось с использованием программ, Лоуренсовской Беркелевской Лаборатории Министерства Энергетики США: TOUGH2 (модуль EOS9,- описывающий движение подземных вод с учетом неполного водонасыщения) и TOUGHREACT (описывающая процессы фильтрации и теплопереноса с учетом химического взаимодействия флюида с вмещающими горными породами).

Глава 3. ОСОБЕННОСТИ ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ РАЙОНА.

Гидрогеологические условия, распространение, накопление и динамика подземных вод северной части о. Парамушир определяются геологическим строением, климатом и рельефом острова. Выделенные водоносные горизонты и комплексы и их основные характеристики (Гидрогеология СССР, том. 29, 1972) представлены в табл. 1 и на рис. 1. Отсутствие региональных водоупорных толщ на исследуемой территории позволяет рассматривать водоносные горизонты и комплексы в виде единой, гидравлически связанной водной системы,

Таблица 1. Основные водоносные горизонты и комплексы северной части о. Парамушир и их краткая характеристика._

X Водоносные горизонты и комплексы Литологический состав вмещающих пород Мощ H. M Тип подземных вод К-т прониц д

1 Ссовремен-ные эоловые и отложений Средне и мелко зернистые пески с галькой и валунами ДО 20 Безнапорные порового типа 10100

2 Современные аллювиальные отложения Валуны, галька с прослоями глин и суглинков ДО 10 Безнапорные пластово-по-ровые 1-10

3 Элювиально-делювиальные (обвальные) отложения Глыбы, щебень, гравий с прослоями мелкозернистого песка 1015 Безнапорные поровые >100

4 Средне-верх-нечетвертичные ледниковые отложения Валунные и валунно -глыбовые супеси, суглинки, неотсортированные пески от 0.5 ДО 100 Поровые безнапорные 9-10

5 Четвертичные вулканогенные отложения Андезиты, андезито -базальты, туфы, агломераты, брекчии от неизмененных до полностью опали-тизированыых От 100 200 до 900 Напорные и безнапорные трещинные, порово- трещинные и пластово- трещинные 0.01 -1

6 Вулканогенно-осадочные породы миоцен-плиоценового возраста Туфопесчаники, ту-фоконгломераты, алевролиты, аргиллиты, диатомиты, реже андезиты и андезито-базалыы ДО 3000 Трещинные, трещинно- пластовые напорные воды 0.0010.005

7 Нерасчленен-ные интрузивные образов. Кварцевые диориты, диориты, базальты. Трещинные в зоне выветривания > 0.001

состоящей из двух гидрогеологических этажей. Связь между горизонтами и комплексами контролируется вулканотектоникой, системой разломов,

даек, некков. Верхний гидрогеологический этаж представляет собой водораздельный вулканогенный бассейн четвертичного возраста, в пределах которого происходит циркуляция лавовых и трещинно-жильных вод зон тектонических нарушений. Вулканогенный бассейн частично перекрывает собой артезианский бассейн, в пределах чехла которого распространены поровые воды флювиогляциальных отложений четвертичного возраста, а в фундаменте миоцен- -плиоценового возраста циркулируют трещинно-пластовые и трещин-но жильные воды. В пределах фундамента распространены также гидрогеологические массивы, сложенные интрузивными породами.

Основное питание подземных вод осуществляется за счет метеорных вод. На территорию северной части о.Парамушир (с учетом высотного распределения) ежегодно в среднем выпадает 3150 мм, а испарение составляет 380 мм в год. Среднегодовое значение нормы стока 2270 мм (Калачева, 2002). Используя уравнение водного баланса (Куделин, 1960), точность которого достаточна для предварительной оценки количества инфильтрационного питания подземных вод района, определено, что на пополнение из запасов ежегодно поступает 470 мм, что составляет около 15 % от общего количества атмосферных осадков. Область питания подземных вод занимает основную площадь района. Значительные очаги разгрузки подземных вод выявлены в бассейнах всех крупных рек восточного склона хребта Вернадского и некоторых западного. На этих участках избыток влаги составляет от 9% - до 26%, в расчете от среднемноголетних значений осадков.

Значения модуля стока для водоносного комплекса четверичных вулканогенных пород, рассчитанные с помощью трехмерного численного моделирования, уменьшается с глубиной с 5 л/с*км2 до 2.5 Для верхней части водоносного комплекса вулканогенно-осадочных миоцен - плиоценовых отложений модуль подземного стока составляет 1.2 л/с*км2. Распределение расчетного пластового давления на уровне моря показывает наличие градиентов напора от зон распространения блоков пород с низкой проницаемостью (рис. 1). В поле скоростей фильтрации на этом же уровне выявляется значительный поток подземных вод в северо-западном направлении.

Рис.1. Гидрогеологическая гидродинамическая карта-схема северной части о. Парамушир, составленная с использование материалов И.В.Мелекесцева (Мелекесцев и др, 1993). Водоносные горизонты и комплексы: 1-водоносный комплекс миоцен-плиоценовых вулка-ногенно-осадочных отложений, 2- водоносный комплекс вулканогенных четверичных пород, 3- водоносный комплекс плейстоценовых ледниковых отложений, 4 - водоносный горизонт обвальных отложений, 5-водоносный горизонт современных аллювиальных отложений, 6-водоносный горизонт современных эоловых отложений, водоносный комплекс нерасчлененных интрузивных образований. Области разгрузки п/в: 8-четвертичных вулканогенных отложений, 9-грунтовых вод. 10-гидротермально измененные породы. 11-вулканы. 12 - направление и расход (л/с) подземных вод. 13-распределение давления (атм.).

Глава 4. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПОДЗЕМНЫХ ВОД.

4.1. Типизация подземных вод.

За основу для определения типов природных вод в пределах района автором были приняты следующие признаки: 1) кислотно-щелочные свойства; 2) преобладающий ионный состав; 3) температура; 4) общая минерализация. Граница между кислыми, и нейтральными подземными водами была определена как рН=5. Это предельно нижнее значение для атмосферных осадков, не затронутых антропогенным или вулканическим влиянием (Оа1^ау й а1., 1982). В качестве определяющих название типа использовались компоненты, концентрации которых превышает 15 % экв.

Подземные воды района разделяются на четыре основных типа (рис. 2,3,4).

Ультракислые (рН 0.13.0) сульфатные (хлорид-ные) термы. Область разгрузки этих вод ограничена. привершинной частью влк. Эбеко и бассейном р. Юрьевой. Эта группа подземных вод, подразделяется на три подтипа.

К/ т т 4 » 1 - н-а («о.) 2 - Н-АЬвО^О з-с«-во.

щ '

. 1 ' > <м

" „./к •М > «> 4 "Л

Са н в04 С1

Рис.2. Химический состав ультракислых вод

Хлоридно-сульфатные водородные термы проявлены в виде кипящих котлов, не имеющих или с незначительным поверхностным стоком в привершинной части влк. Эбеко. Дебиты их не превышают 0.1-0.2 л/с. Температура высокая: 85 - 99°С. Растворы котлов имеют самые низкие значения рН (< 1.0), максимальные содержания СГ (до 54.7 г/л) и самую высокую минерализацию до 70 г/л. Содержание ионов (в г/л) достигают: Н* - 1.3; Б -0.03, (Н304"+ БО/") -7.1. Содержание катионов существенно ниже, среднее значение (вмг/л) А13+ -365, Ре2+ -410, Ре3+ -100, Са2+ -200, М§2+ -85.

Сулъфатно-хлоридные водородно-алюминиевые термы, разгружаются, в основном, в долине р. Юрьевой. Для этих вод характерно повышенное; а в некоторых случаях и доминирующее значение А13+ среди катионов. Эти источники имеют больший дебит до 2-7 л/с, меньшую минерализацию 5- 27 г/л при рН = 1.0 - 1.4 и Т = 75 - 96°С. Среднее содержание основных компонентов в анионной части составляет (г/л): СГ 1.2, БОд2" - 2.6, НБО^ 2.3; в катионной (г/л): А13+- 0.4, Н* -0.04, Ре2+ 0.17 и Ре3+ 0.055. Величины

Eh для этого типа природных вод достигает +500 мВ (Басков и Суриков, 1975).

Сульфатные кальциевые термы имеют значения рН от 2.0 до 3.0 и Т = 30-60°С. Дебиты источников в среднем составляют 0.1-2 л/с. Общая минерализация 2-5 г/л. В катионном составе преобладает Са2+ (290 - 310 мг/л). Кроме того, значимую роль играют (мг/л): Ре2+ (до 50), Г^"*" (73-88) и (95-140). Среди анионов доминирует 3042" (до 2.5 г/л), содержание С1 незначительно (3-5 мг/л). Характерно повышенное значение НгВЮз 200-500 мг/л и отсутствие Н3ВО3

Кислые (рН 3.5-5.0) сульфатные с пестрым кати-онным составом воды разгружаются в виде отдельных источников с дебитами от 1 до 100-200 л/с в бассейнах практически всех рек, дренирующих восточные склоны хр. Вернадского, и некоторых рек Западного склона. В основном, это низкотемпературные (6-23°С) воды с минерализацией < 1-2 г/л. В анионной части содержание БО/" в

среднем составляет (мг/л): 100-300, С1 - 30-50, НС03~ 0-10, в катионной части концентрация А13+ изменяется (мг/л): от 2 до 49, Са2+ от 25 до 330, М£2+ - от 4 до 62, - 10. Содержание растворе нЩВЮо в среднем составляет 30-70 мг/л.

Нейтральные (рН 6.0 — 7.5) гидрокарбонатные с пестрым катионным составом воды разгружаются в районах, не затронутых гидротермальным метаморфизмом и современной вулканической деятельностью, в основном в северо-восточной и юго-западной частях хр. Вернадского. Они также вскрыты в процессе бурения неглубоких скважин вблизи г. Северо-Курильск. Дебиты источников от 0.5 до 30 л/с, рН 6.7-7.5. Удельные дебиты скважин составляют 0.1 - 0.3 л/с. Общая минерализация вод данной группы 100 -200 мг/л, температура - 3-5°С. В катион-ном составе в равных долях присутствуют Содержания

этих компонентов в среднем составляет 7-15 мг/л. Среди анионов пре-

Са А1 а Я*

Рис. 3. Химический состав кислых сульфатных вод

обладает НСО3" (до 50 мг/л), концентрация БО^* 20-25 мг/л. Содержание кремнекислоты — 18-35 мг/л.

Слабощелочные (7.5-8.0) хлопидно-гидрокарбонатные натриевые

воды Этот тип вод в естественных выходах не встречается, но вскрыт геотермальной скважиной П-2 в долине р. Матросской вблизи г. Северо-Курильска. Температура воды, на изливе 80-95°С, общая минерализация 7.29.5 г/л. Расход скважин изменялся от 0.1 до 14 л/с. Значения рН = 7.7-8.0. Газовый состав вод преимущественно углекислый с Рис. 4 Химический состав нейтральных и

слабощелочных вод

повышенным содержанием азота (Кирюхин, 2000). Среди катионов преобладает Иа+ - 2.3-2.9 г/л; в анионной части - СП И НСО3. Среднее содержание этих компонентов соответственно составляют 2.5 - 2.7 г/л и 2.8 - 3.7 мг/л. Для этих вод, так же как практически для всех типов, характерно повышенное содержание Н^С^ - 140-160 мг/л.Концентрация Н3ВО3 130-170 мг/л.

4.2. Микроэлементный состав подземных вод Северо-

Парамуширскфгодрайона.

Редкие щелочные металлы присутствуют в небольшом количестве в ультракислых и кислых водах. В ультракислых водах содержания Ы в среднем составляет (мг/л) 0.093, ЯЪ - 0.074 и Св - 0.007. В кислых водах содержание этих элементов

Рис.5 Соотношение Ы/КЪ/С в: 1-кислых и 2-ультракислых водах района

значительно ниже, средние значения (мкг/л) Ы - 1.78, ЯЪ - 1.68 и Св -

0.45. Для данных типов вод характерны отличные соотношения этих элементов, занимающие (рис. 5). определенные поля на треугольной диаграмме.

Металогенные элементы в водах исследуемого района распространены по-разному. В значительные концентрациях Аз обнаружен в ультракислых и кислых водах - 1.29 мг/л (ультракислые сульфатно-хлоридные водородно-алюминиевые термы). Б1 определен в кислых и нейтральных водах, среднее значение его в первом случае составляет 0.02 мг/л, а во втором - 0.008 мг/л.

Си, /п и другие халькофильные элементы установлены практически во всех типах вод. Содержание Си в сульфатных (хлоридных) водородных термах влк. Эбеко не превышает 0.038 мг/л, в кислых водах варьирует от 0.002 до 0.2 мг/л, а в нейтральных среднее значение 0.014 мг/л. Концентрация /п в природных водах хр. Вернадского изменяется от 0.036 в нейтральных до 1.4 мг/л в ультракислых. В кислых водах его содержание в среднем 0.23 мг/л.

Элементы подгруппы железа (Бе, Мп, Т1, V, Со и N1) широко распространены в ультракислых и кислых водах. Содержания Бе колеблются от 0.09 до 353 мг/л. Наибольшее его значения обнаружены в ультракислых сульфатно -хлоридных вод ородно -алюминиевых термах; в кислых сульфатных водах - до 42.6 мг/л. Содержание Т1 в ультракислых термах изменяется от 0.02 до 0.9 мг/л, в кислых в средне составляет 0.0023 мг/л. Марганец в ультракислых сульфатно-хлоридных водо-родно-алюминиевых термах содержится до 12.3 мг/л, а в ультракислых сульфатно-кальциевых водах - изменяется от 0.5 до 4.1 мг/л. В кислых сульфатных водах концентрации его < 0.8 мг/л. N1 и Со обнаружены в незначительных количествах во всех типах вод района. В ультракислых водах концентрации составляют (мг/л): Со - 0.003-0.02 и N1 - 0.01-0.1, в кислых в среднем - 0.0042 и 0.0066 соответственно, а в нейтральных содержание обоих компонентов не превышает 0.0005 мг/л.

Элементы группы бериллия присутствуют в незначительных количествах. Концентрации Бе в ультракислых водах составляет в среднем 0.0055 мг/л, а в кислых и нейтральных на порядок меньше. Содержание 8г также на порядок больше в ультракислых водах, чем в кислых, и на два порядка выше, чем в нейтральных, что соответственно составляет (мг/л): 2-3, 0.9-0.2 и 0.03-0.07. Концентрация Ва в природных водах района колеблется в пределах 0.0051-0.1 мг/л, наибольшие значения установлены в ультракислых сульфатно-хлоридных водород-

Фосфор обнаружен как в ультракислых, так и в нейтральных водах. В ультракислых термах содержание его достигает 4-5 мг/л, а в кислых не превышает 0.2 мг/л. В нейтральных водах Р находится в количестве 0.07-0.01 мг/л. Сравнение содержаний микроэлементов в ультракислых водах в период 2001-2003 года с литературными данными (Кононов, 1983), показал (рис. 6), что в целом содержания элементов снизилось, причем в отношении ^ и Zn в два раза, а в отношении ^и и РЬ на порядок Это может быть связано с умень-Рис.6 Среднее содержание микроэлементов шением поступления магма-в различных типах вод района тических эманации к поверх-

ности.

4.4. Взаимосвязь различных типов подземных вод.

В ультракислых водах прослеживаются высокие линейные корреляционные связи между Н+, СГ и общей минерализацией (М) (рис. 7а), а также между И* И СГ (г=+0.99). Выявлена большая группа тесно связанных микроэлементов в этом типе вод. Так А1*+ связан с Ве (г=0.97), Мп (г=0.90), Бе (0.96), Sr, P, V, Zn (рис. 76). Бериллий также тесно связан с Mn (г=0.89), Sr (г=0.94), Fe (г=0.92). Подобная корреляция установлена между остальными указанными элементами. Существует еще одна группа взаимосвязанных элементов (г=0.80-0.96), представленная Са, Mg, К, Si, Li. При этом наблюдается достаточно сильная прямая связь их (г=0.7-0.8) с компонентами первой группы.

Для кислых сульфатных вод выявлены высокие линейные корреляционные связи между минерализацией и Са2+ С БО/' (рис. 8а), Кроме того, в этих водах

но-алюминиевых термах.

60000-,

50000

40000

£ 5

¡[ 30000

I

20000

« • №

юооо- А / 1 » 0

Рис. 7 Корреляционные связи компонентов в ультракислых водах: а - минерализации сН*и СГ, б -. А13+ сР,8г,У,/п.

200

600

800

400 А1, мг/л

выделяется большая группа связанных между собой микроэлементов с уровнями корреляции 0.91-0.98, состоящая из В, Сг, Сз, Ы, ЯЬ, 8с, У, и, 8г (рис. 86). Другая не менее значимая группа, имеющая линейную корреляцию, состоит из Бе, Мп, А1, 81, А1, /п, Бе. При этом наблюдается достаточно сильная (0.8-0.87) связь их с некоторыми компонентами первой группы.

Для нейтральных гидрокарбонатных вод значимых корреляционных связей выявлено не было.

20

10

0

-10

ч -20

о * -30

<0 -40

л 50

а

■о -60

-70

-80

-90

-100

Рис. 8 Корреляционные связи в кислых водах. 43. Источник» водного питания и температурные условия

формирования подземных вод.

Данные по изотопному составу кислорода и водорода подземных вод северной части о.Парамушир представлены в ряде работ (Басков и Суриков, 1975; Меняйлов и др., 1982; Кирюхин и др., 2000).

л®

А упирНСЛЬЕКи»!

* Вснпм

• кйрашыпш 13 пвлрщевиы

тл—[~р» г —»гт

-14-12-10 -3-6-4202468 10 (>ОХ..$МОИГ

Рис. 9 Соотношение стабильных изотопов кислорода и водорода в водах района

По значению 8В%о, 6018%о источники влк. Эбеко, в целом, близки к местным метеорным водам (рис. 9). Но в ультракислых и слабощелочных водах наблюдаются тенденции в сторону утяжеления кисло-

рода. Подобный сдвиг может происходить за счет фракционирования изотопов кислорода в высокотемпературной обстановке (Меняйлов и др, 1982).

Расчеты, проведенные на основе минеральных и кремниевых геотермометров показали, что ультракислые сульфатные (хлоридные) водородные воды формируются в диапазоне температур от 105 до 125°С, сульфатные кислые воды при 55-75°С. Рассчитанные по №-К геотермометру температуры формирования слабощелочных хлоридно-гидрокарбонатных натриевых вод составили - 110-120°С.

4.7. Условия формирования составов подземных вод

Формирование ультракислых вод района, циркулирующих в центральной части (район влк. Эбеко) водоносного комплекса четвертичных вулканогенных пород, происходит следующими способами. 1. В результате смешения магматических эманации и грунтовых вод зоны аэрации образуются сульфатные (хлоридные) — водородные воды, так называемые «фумарольные термы поверхностного формирования» (Иванов, 1966), разгружающиеся в районе привершинной части вулкана. 2. По периферии этого района разгружаются сульфатно-кальциевые воды, образованные также в результате смешения магматических эманации с грунтовыми водами зоны аэрации, но на их формирование в значительной степени оказывает влияние и взаимодействие со вмещающими породами, в результате которого происходит обогащение их рядом породообразующих элементов. 3. Приуроченные к постройке вулкана Влодавца термальные источники представляют собой очаг разгрузки сульфатно-хлоридных водородно-алюминиевых вод, или фумарольных терм «глубинного формирования» (Иванов, 1966), образовавшихся в результате растворения глубинных магматических газов в изолированном водоносном горизонте.

Кислые сульфатные подземные воды вулканогенных пород четвертичного возраста образовались в результате взаимодействия метеорных вод с вулканогенными породами, подвергшимися гидротермальному изменению. Но повышенные значения температуры и концентрации хлор-иона в некоторых выходах этих вод позволяют предположить влияние глубинных флюидов.

Нейтральные гидрокарбонатные с пестрым катионным составом холодные подземные воды формируются за счет инфильтрации атмосферных осадков и распространены в вулканогенных и рыхлых отложениях четвертичного возраста, не затронутых процессами гидротермального метаморфизма.

Отсутствие естественных водопроявлений слабощелочных хло-

ридно-гидрокарбонатных - натриевых вод миоцен-плиоценовых вул-каногенно-осадочных отложений может быть связано со сравнительно более глубоким положением основного резервуара гидротерм, перекрытого толщей четвертичных вулканогенных пород, и с недостаточным пластовым давлением. Данный тип вод вероятнее всего, представляет собой дериват глубинных хлоридно-натриевых рассолов, формирующихся в надинтрузивной зоне (зоне нагрева) гидротермально - магматической системы (Henley et al., 1984).

На основе анализа корреляционных связей в ультракислых и кислых водах выявлены геохимические ассоциации элементов, характеризующиеся сходными условиями формирования. В ультракислых водах первая геохимическая ассоциация микроэлементов, поступающих с глубинным флюидом, включает Al, Be, Fe, V, Р, В, Sr, Zn, Mn. Элементами второй ассоциации: Li, Ca, Mg, К, Na ультракислые воды обогащаются за счет выщелачивания вмещающих пород.

В кислых сульфатных водах также выявлены две ассоциации компонентов В, Cr, Cs, Li, Rb, Sc, Y, U, Nb, Sr и Fe, Mn, Al, Si, Al, Zn, Be, но появление их в растворах связано с взаимодействием подземных вод с гидротермально измененными породами, которые и являются источником этих элементов.

Глава 5. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ВОДА ПОРОДА

5.1 Химические равновесия в подземных водах района.

Проведенное физико-химическое моделирование показало возможности формирования твердых фаз в различных типах подземных вод (табл. 2). В ультракислых водах твердые фазы формируется в ограниченном количестве и представлены фазами, соответствующими группе силикатов. В кислых водах возможно формирование силикатов, гидроокислов и окислов железа и алюминия, гидроксилсульфа-тов алюминия (урбанит и басалюминит) и алюмосиликатов, отвечающих составу каолинита, алунита и др. В щелочных водах возможно образование карбонатов (кальцита, магнезита, арагонита) и кремнезема (кварца, кристобалита).

5.2. Численное моделирование минералообразования Изменения минерального состава вдоль восходящего потока слабощелочных хлоридно-гидрокарбонатных вод спустя 1000 лет после начала его существования, рассчитанные путем термогидродинамического-химического моделирования (глава 2) в основном связаны с

Таблица 2. Индексы насыщения возможных твердых фаз подземными водами.

Соединения Ультракислые Кислые Нейтральные Слабощелочные

Магнетит -5.38 1.79

Гематит -1.13 8.34

Гётит •129 3.20

Ферригидрит -7.55 -2.05

Халцедон 0.69 0.30

Кристобалит 0.63 0.46 0.01 0.12

Кварц 0.97 0.87 0.40 0.76

БЮг аморфный -0.07 -0.49 -0.86 -0.96

Каолинит -6.61 -1.82

Ангидрид -1.59 -2.13 -3.20 -2.51

Гипс -1.86 -190' -2.98 -2.73

Эпсомит -4.82 -4.53 -5.29 -5.48

Магнезит -6.03 -2.81 1.4

Кальцит -5.51 -2.32 1.49

Арагонит -5.37 -1.76 1.38

Аллофан 1.16 -1.17

Урбанит -2.13 -0.30

Басалюминит 0.008

Алунит -4.30 -0.41

Гиббсит -5.28 -1.5

Диаспор -3.81 -0.34

формированием вторичного кальцита и кварца (рис. 10). Эти минералы заполняют до 0.60% и 0.10% порового пространства при условии, что начальная пористость составляет 10.00%. создавая тем самым предпосылки для формирования локальных водоупорных толщ. Вторичное минералооб-разование в продуктивной зоне включает также образование иллита (до 0.19% порового пространства), микроклина (0.11%), кварца (0.08%) незначительное количество Са и Mg- смектитов (0.02-0.04%), и растворение анортита и диопсида.

Рис. 10 Формирование вторичных минералов в результате взаимодействиях слабощелочных гидротерм с вмещающими породами.

Глава 6. ЭКОГЕОХИМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПОДЗЕМНЫХ ВОД СЕВЕРНОЙ ЧАСТИ О. ПАРАМУШИР.

Состав питьевых вод г. Северо-Курильска неизбежно отражает некоторые особенности формирования подземных вод северной части о. Парамушир. По водородному показателю и ряду микроэлементов в питьевой воде обнаружено превышение предельно допустимых концентраций (ПДК) (рис. 11). Значение рН в питьевой воде составляет 4.5-4.8 (при ПДК 6.5-8.5), концентрация А13+ - 0.98 мг/л, что превышает ПДК в 2 раза (ПДК 0.5, II класс опасности, особо токсичный), Сё -0.0066 мг/л, при ПДК 0.001 (I класс опасности, сильно токсичный, канцерогенный, кумулятивный), 8е - 0.0038 мг/л (ПДК 0.001, II класс

опасности, высокотоксичный). В основном,

это связано с тем, что водоснабжение г. Северо-Курильска осуществляется из открытого водозабора, расположенного в междуречье р. Матросская и р. Снежная, а в этом районе наблюдаются многочисленные выходы кислых вод. Наиболее простым способом в решении этой проблемы является очищение вод, поступающих в водопровод, через карбонатный фильтр. В настоящее время проводятся эксперименты по очищению питьевых вод и осаждению токсичных компонентов на биогенном карбонате. В результате такой очистки произойдет повышение рН до уровня ПДК и осаждение вредных элементов.

Кроме того, в качестве питьевой воды можно использовать нейтральные гидрокарбонатные воды, естественные выходы которых существуют близи г. Северо-Курильска. Физические и химические показатели их отвечают требованиям ГОСТу 2874-82 и СниП 2.1.559-96 «Вода питьевая». Кислые сульфатные воды, широко распространенные в окрестностях города, можно использовать только для технических нужд.

Глава 7. КОНЦЕПТУАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ ФОРМИРОВАНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД СЕВЕРНОЙ ЧАСТИ О. ПАРАМУШИР

Концептуальная гидрогеохимическая гидрогеологическая модель северной части острова Парамушир, отражающая условия формирования подземных вод основана на результатах проведенных исследований с учетом процессов, связанных с движением глубинных флюидов, гидротермальным метаморфизмом и рудообразованием и в сущности является моде-

Рис. 11 Сравнительный анализ содержания Al, Cd, Se в различных типах вод питьевой воды г. Северо-Курильска с ГОСТом 287482 «Вода питьевая».

и/слыв сульфатные воды

Условные обозначения:

ю

^ЛК. ЭбекО ультрлкислыв тария

слабощелочны» хлоридно-*идрокар6ан»тни* видротерми

! Фреатическая зона

Зона деухфахных ~ гидротерм

Зона

конвективной теплопередачи

4 Зона

коидуктивной , передачи

Рис. 12 Концептуальная гидрогеохимическая-гидрогеологическая модель форм1фования подземных вод северной части о. Парамушш).

лью Северо-Парамуширской гидротермально-магматической системы.

Принципиальная структура потоков флюидов и формирование физико-химических зон в Северо-Парамуширской гидротермально-магматической системе может быть представлена следующим образом (рис. 12). Выделяются 4 зоны, границы которых в значительной степени условны: кондуктивной теплопередачи, конвективного переноса тепла, двухфазных гидротерм и фреатическая (Рычагов и др, 2003) Кондуктив-ная теплопередача характерна для интрузивных тел, породы которых, как правило, слабо трещиноваты. Для вмещающих интрузию вулканогенно-осадочных пород, особенно приконтактовых зон и надинтрузивного комплекса, типична конвективная теплопередача. Здесь в зоне восходящего потока образуются газо-насыщенные слабокислые, хлоридно натриевые воды слабокислые (рН<4-5, Т=250°С) (Henley et al., 1984). Зона двухфазного состояния располагается на небольших глубинах и в зоне растека гидротерм, где давление пара превышает гидростатическое давление, что вызывает отделение водяного пара и газов (в основном и в подчиненном количестве H2S) от гидротермальных потоков. Поглощение зоны кипения на малых глубинах приводит к формированию углекислых растворов с умеренно низким рН. Фреатическая зона состоит из нескольких потоков кислых и нейтральных подземных вод, подвешенных над хлоридно-натриевыми водами. В верхней части фреатический зоны, области посту-плеиия основного теплового потока происходит окисление сероводорода, который, так же, как СО2, образуется в двухфазной зоне. Причем окисление H2S при контакте с атмосферой приводит к образованию самородной серы в "гидротермальных сольфатарах", а при контакте с аэрированной грунтовой водой - к образованию ультракислых гидротерм (Schoen et al, 1973).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Водоносные горизонты и комплексы северной части о. Парамушир входят в единую, гидравлически связанную, водоносную систему. Результаты численного моделирования показывают, что несмотря на то, район находится в зоне повышенной увлажненности, на формирование подземного стока поступает не более 15% от общего количества атмосферных осадков, и модуль глубокого подземного стока характеризуются невысокими значениями (1.2-5.0 л*с/ км2).

Проявления четвертичного вулканизма, обширная гидротермальная деятельность в настоящее время и на прошлых этапах развития острова наложили отпечаток на гидрогеохимические условия района. В результате

в его пределах развиты разнообразные по химическому составу воды, составляющие четыре основные группы, различающиеся по условиям формирования и характеризующиеся типоморфными ассоциациями микроэлементов. Ультракислые термальные воды циркулируют в вулканогенных отложениях четвертичного возраста, в зоне влияния источника тепла и высокотемпературных газовых эманации. Кислые холодные и слаботермальные воды также формируются в этом водоносном комплексе, но приурочены они к зонам гидротермально измененных пород. Среди неизмененных пород четвертичного возраста и в зоне выветривания нерасчле-ненных интрузивных образований распространены нейтральные гидрокарбонатные воды. Слабощелочные термальные воды приурочены к неогеновым вулканогенно-осадочным отложениям. Распределение и концентрации микроэлементов связаны с содержанием некоторых макрокомпонентов, рН, температурой и составом вмещающих пород (как неизмененных, так и подвергшихся гидротермальному метаморфизму). В целом для данного региона характерны значительные содержания и позволяющие рассматривать эти элементы для большинства типов вод в качестве одних из основных катионов. Кроме этого, повышены концентрации В, Лб, БЬ, Щ, Мп и др. Микроэлементы поступают как в результате взаимодействия со вмещающими породами, так и с глубинными флюидами. Формирование подземных вод района происходит в различных температурных условиях, не превышающих 120°С.

Основными вторичными минералами, образующимися в результате взаимодействия насыщенных углекислым газом хлоридно-гидрокарбонатных натриевых вод являются кальцит, иллит и микроклин. При этом происходит растворение анортита и диопсида, входящих в состав вмещающих пород,.

Питьевые воды г.Северо-Курильска не соответствуют требованиям ГОСТа 2874-82 «Вода питьевая». Для улучшения их качества следует либо использовать фильтры, осаждающие вредные компоненты, либо использовать другой водозабор, отвечающий необходимым стандартам.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ОПУБЛИКОВАННОЙ ПО ТЕМЕ РАБОТЫ.

1. Кирюхин А.В , Словцов И.Б., Делемень И.Ф., Лесных М.Д., Поляков А.Ю., Калачева Е.Г., Рычка И.А. Использование трехмерной гидрогеологической модели в качестве путеводителя по Мутновскому геотермальному месторождению//Минерало-рудообразование в вулканогенно-гидротермальных системах островных дуг (Камчатка-Курильские и Японские острова), Петропавловск-Камчатский, с. 201-205.

2. Кирюхин А.В., Лесных М.Д., Поляков А.Ю., Калачева Е.Г. Использование численного моделирования для анализа измерения давления в Верхне-Мутновском геотермальном резервуаре, Камчатка//Мат-лы 2-й Росс. Конф. по теплообмену РНКТ 1998, т 5, с. 55-57.

3. Кирюхин А.В., Калачева Е.Г., Рычка И.Г., Тищенко Ю.Е. Компьютерное моделирование . гидротермальных систем// Современный вулканизм и связанные с ним процессы, Петропавловск-Камчатский, 1999, с.90-91.

4. Кирюхин А.В., Поляков А.Ю., Фазлуллин СМ., Калачева Е.Г. и др. Испытание геотермальных скважин на Мутновском геотермальном месторождении: предварительные данные по газогидрохимическим характеристика теплоносителя//Труды СПБ ГИ 1999г, с. 123-129.

5. Калачева Е.Г. Гидродинамическая характеристика хребта Вернадскаго (о.Парамушир)//Тезисы доклада 1й Сибирской международной конференции молодых ученых по наукам о Земле. Новосибирск, 2002 г., с. 102-104.

6. Кирюхин А.В., Пруесс К., Аппс Дж., Словцов И.Б., Калачева Е.Г. Моделирование термо - гидродинамических - геохимических процессов на примере геотермальных месторождений// Современный вулканизм и связанные с ним процессы. Петропавловск-Камчатский, 2003, С. 102-103.

7. Рычагов С.Н., Калачева Е.Г., Белоусов В.И. и др. Концептуальная структурно-гидродинамическая модель Северо-Парамуширской гидротермально-магматической конвективной системы // Современный вулканизм и связанные с ним процессы. Петропавловск-Кам. 2003, с. 111-114

8. Рычагов С.Н., Белоусов В.И., ... , Калачева Е.Г. и др. Длительноживущие рудообразующие гидротермально-магматические конвективные системы: фундаментальное научное и практическое значение//Современный вулканизм и связанные с ним процессы. Петропавловск-Камчатский 2003, с. 114-116.

9. Kiryukhin A.V., Lesnykh M.D., Polyakov A. Yu and Kalacheva E.G. TOUGH Applications to Analysis of the Pressure Transient Data of the Verkhne-Mutnovsky Site, Mutnovsky Geothermal Field, Kamchatka// TOUGH - Workshop, Berkeley 1998, p.65-70

10. Rychagov S.N., Kalacheva E.G. and Belousov V.I. Hydrodynamic structure of North-Paramuchir hydrothermal-magmatic system (Kuril Island). Geothermal Energy - The Baseload Renewable Resource, GRC, 2002. p. 103-112.

ФорматЛ8. Бумага офсетная. Печать ризо. С. 24. Тираж 100 экз. Заказ 21/04-10 Отпечатано с предоставленных материалов: «Оперативная полиграфия» 683000, Петропавловск-Камчатский, ул. Ленинская, 46 Индивидуальный предприниматель М. И. Романенко Лицензия ПД 14-2 № 002305от 14.07.2000 года

t-925?

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Калачева, Елена Геннадьевна

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И ГЕОЛОГО-СТРУКТУРНОЕ

СТРОЕНИЕ РАЙОНА

1.1. Общая характеристика района

1.2. Структурно-геологическое строение района

Глава 2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Полевые исследования

2.2. Лабораторные исследования

2.3. Гидродинамическое и физико-химическое моделирование

Глава 3. ОСОБЕННОСТИ ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ

3.1. Гидродинамические условия района

3.2. Гидрогеологическое районирование

Глава 4. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПОДЗЕМНЫХ ВОД СЕВЕРО

ПАРАМУШИРСКОГО РАЙОНА

4.1. Описание основных термопроявлений хребта Вернадского

4.2. Типизация подземных вод района

4.3. Микроэлементный состав подземных вод

4.4. Взаимосвязь различных типов подземных вод

4.5. Источники водного питания

4.6. Температурные условия формирования подземных вод

4.7. Условия формирования подземных вод

Глава 5. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ

ВОДА-ПОРОДА

5.1. Химические равновесия в природных водах хребта Вернадского

5.2. Термогидродинамическое-химическое моделирование взаимодействия гидротермального потока с вмещающими породами

Глава 6. ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПОДЗЕМНЫХ ВОД СЕВЕРНОЙ

ЧАСТИ О. ПАРАМУШИР

Глава 7 КОНЦЕПТУАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ ФОРМИРОВАНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД

СЕВЕРНОЙ ЧАСТИ О. ПАРАМУШИР

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Геохимические особенности подземных вод в области активного вулканизма"

Актуальность работы заключается в необходимости построения геохимических моделей происхождения, циркуляции и изменения состава подземных вод в зонах активного вулканизма для понимания глубинных геотермальных, в том числе рудообразующих, процессов. Проблема изучения условий гидротермально - магматических систем имеет как фундаментальное значение при реконструкции условий взаимодействия вода-порода, так и прикладное - для оценки ресурсов подземных вод для питьевых нужд и теплоснабжения населенных пунктов, расположенных в непосредственной близости к активным вулканическим центрам.

С начала 70-х годов на восточной стороне хребта Вернадского вблизи г. Северо-Курильска ведется поисково-разведочное бурение для прогнозной оценки ресурсов подземных вод для тепло- и водоснабжения города. Термальную воду вскрыла только скв. П-2. Изучение керна и шлама скв. ГП-3 стало основой для построения опорного разреза Северо-Парамуширской гидротермально-магматической системы. В настоящее время продолжается глубокое бурение к югу от г. Северо-Курильска. Отсутствие хороших результатов поисково-разведочных работ на термальные и пригодные для водоснабжения подземные воды объясняется во многом недостаточной изученностью гидрогеологии и гидрогеохимии района, так как большая часть исследований (Иванов, 1957; Зеленов, 1959; Сидоров. 1966; Никитина 1978; Чудаев и др., 2003) относятся к ограниченной площади, приуроченной к постройке влк. Эбеко и окрестностям г. Северо-Курильска. В последние годы в Институте вулканологии ДВО РАИ проводятся комплексные геолого-гидрогеологические работы с целью изучения геологического строения. процессов рудообразования и условий формирования подземных вод в недрах Северо-Парамуширской гидротермально-магматической системы в пределах хребта Вернадского.

Цель работы состоит в построении гидрогеохимической и гидрогеодинамической модели формирования подземных вод хребта Вернадского, в пределах которого проявляется современная вулканическая и гидротермальная деятельность северной части о. Парамушир.

Для достижения основной цели решаются следующие задачи:

1. Определение основных водоносных горизонтов и комплексов, распространенных в пределах хребта Вернадского; изучение гидрогеодинамических условий формирования подземных вод с помощью численного моделирования.

2. Определение гидрогеохимических типов подземных вод и выявление закономерностей их происхождения в районе исследования.

3. Оценка глубинных температур, изучение гидроизотопного состава подземных вод района.

4. Физико-химическое моделирование условий формирования вторичных и растворения исходных минералов горных пород, вмещающих гидротермальный поток.

Фактический материал. В основу диссертационной работы положены данные. полученные в результате полевых гидрогеохимических и гидрогеологических исследований 2000-2003 гг. на территории северной части о.Парамушир. Использовались фондовые материалы ИВ ДВО РАИ, Камчатского территориального геологического управления и литературные данные. В ходе работ отобрано и проанализировано более 400 водных проб на общий химических анализ, более 100 проб на широкий спектр микроэлементов. Кроме этого, использовано 200 анализов водных проб, полученных различными исследователями в период 60х - 90х годов XX века (Мархинин и Стратула, 1977; Барабанов, 1977 и др.). По всем выборкам проведена математическая обработка и получены статистические параметры, позволившие выявить генетические связи элементов.

Научная новизна. Впервые для исследуемого района составлена гидрогеологическая карта-схема с нанесением основных водоносных горизонтов и комплексов, разработана трехмерная численная гидродинамическая модель, описывающая питание и циркуляцию подземных вод, проведена типизация подземных вод по ионному составу и физико-химическим параметрам, изучен микроэлементный состав каждого типа вод. Приведены количественные оценки гидрогеохимического фона, и на этой основе выявлен возможный генезис различных типов вод. Построена концептуальная гидрогеохимическая модель северной части о. Парамушир. Выполнено термодинамическое моделирование взаимодействия газонасыщенного водного раствора с вмещающими породами, на основе расчетов индексов насыщения показана возможность формирования твердых фаз в различных типах подземных вод.

Практическая значимость заключается в оценке гидрогеохимических особенностей подземных вод хребта Вернадского, определении основных закономерностей формирования подземных вод различных типов. Проведен экогеохимический анализ питьевых вод района г.Северо-Курильска и выявлены основные опасные элементы, концентрации которых превышают уровень ПДК. Даны рекомендации по улучшению качества питьевой воды.

Основные защищаемые положения.

1. В пределах хребта Вернадского пластово-трещинные, трещинные и трещинно-жильные, поровые и порово-пластовые напорные и безнапорные воды формируются в гидрогеологических структурах, приуроченных к вулканогенным и вулканогенно-осадочным комплексам миоцен- голоценового возраста. Областью питания для водораздельного вулканогенного бассейна и гидрогеологических массивов является вся территория, основное водное питание для артезианского бассейна осуществляется из центральной части о.Парамушир.

2. Подземные воды района разделяются на четыре основные геохимические группы: 1) ультракислые сульфатные (хлоридные) водородные, разгружающиеся в пределах постройки вулкана Эбеко; 2) кислые сульфатные, приуроченные к комплексу гидротермально измененных пород; 3) нейтральные гидрокарбонатно-натриевые воды, распространенные вне зоны влияния процессов гидротермального метаморфизма и современного вулканизма; 4) слабощелочные хлоридно-гидрокарбонатные натриевые, вскрытые в процессе бурения вблизи г. Северо-Курильска.

3. Изменение химического состава каждой группы вод определяется условиями формирования. Слабощелочные воды представляют собой дериват глубинных хлоридно-натриевых гидротерм. Ультракислые воды содержат большую долю глубинных флюидов, с которыми поступают Fe, V, AI, Р, В, F, а из вмещающих пород - Са. Mg. Мп, К, Na. При взаимодействии грунтовых вод с гидротермально измененными породами образуются кислые сульфатные воды с повышенными содержаниями Fe, Al. Si02, Zn. As, Be. Нейтральные гидрокарбонатно-натриевые воды с пестрым катионным составом формируются только за счет инфильтрации метеорных вод.

4. Питьевая вода в г. Северо-Курильске относится к кислым сульфатным водам и по физическим и химическим параметрам не соответствует требованиям ГОСТа: значение рН ниже допустимого предела (4.5-4.7), содержания Al, Se, Cd превышают ПДК в 2-6 раз. В качестве питьевых вод подходят нейтральные гидрокарбонатные воды, разгружающиеся к северу от г. Северо-Курильска.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, семи глав и заключения, изложенных на 112 страницах машинописного текста, включает 29 рисунков, 12 таблиц и список основной используемой литературы из 109 наименований.

Заключение Диссертация по теме "Геохимия, геохимические методы поисков полезных ископаемых", Калачева, Елена Геннадьевна

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Водоносные горизонты и комплексы северной части о. Парамушир входят в единую, гидравлически связанную, водоносную систему водораздельного вулканогенного бассейна четвертичного возраста, частично перекрывающего артезианский бассейн неоген-четвертичного возраста. Результаты численного моделирования показывают, что несмотря на то, что район находится в зоне повышенной увлажненности, на формирование подземного стока поступает не более 15% от общего количества атмосферных осадков. В связи с этим модуль глубокого подземного стока характеризуется невысокими значениями (1.2-5.0 л*с/ км2).

Наличие проявлений четвертичного вулканизма, обширная гидротермальная деятельность в настоящее время и на прошлых этапах развития острова, наложили отпечаток на гидрогеохимические условия района. В результате в пределах исследуемого района развиты разнообразные по химическому составу воды, составляющие четыре основные группы, различающиеся по условиям формирования и характеризующиеся отличными типоморфными ассоциациями микроэлементов. Ультракислые термальные воды при этом циркулируют в вулканогенных отложениях четвертичного возраста, в зоне влияния источника тепла и высокотемпературных газовых эманаций. Кислые холодные и слаботермальные воды также формируются в этом водоносном комплексе, но приурочены к зонам гидротермально измененных пород. Среди неизмененных пород четвертичного возраста и в зоне выветривания нерасчлененных интрузивных образований распространены нейтральные гидрокарбонатные воды. Слабощелочные термальные воды циркулируют в неогеновых вулканогенно-осадочных отложениях. Распределение и концентрации микроэлементов в подземных водах исследуемого района связаны с содержанием некоторых макрокомпонентов, рН, температурой и составом вмещающих пород (как неизмененных, так и подвергшихся гидротермальному метаморфизму). В целом для данного региона характерны значительные содержания А13+ и Н+, позволяющие рассматривать эти элементы для большинства типов вод в качестве одних из основных катионов. Кроме этого повышены концентрации В, As, Sb, Hg, Мп и др. Подземные воды исследуемого района характеризуются различными типоморфными ассоциациями микроэлементов, поступающих как в результате взаимодействия со вмещающими породами, так и с глубинными флюидами. Формирование подземных вод района происходит в различных температурных условиях, не превышающих 120°С.

Проведенное термодинамическое моделирование позволило оценить степень насыщения подземных вод района по отношению к различным минеральным соединениям. Основными вторичными минералами, образующимися в результате взаимодействия насыщенных углекислым газом хлоридно-гидрокарбонатных натриевых вод, являются кальцит, иллит и микроклин. При этом происходит растворение первичных минералов, входящих в состав вмещающих пород, таких как анортит и диопсид.

Проведенный экогеохимический анализ питьевых вод г.Северо-Курильска показал несоответствие их требованиям ГОСТа 2874-82 «Вода питьевая».

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Калачева, Елена Геннадьевна, Петропавловск-Камчатский

1. Аверьянов И.П. Баланс серы в поствулканическом процессе и проблемы промышленного серонакопления. М.: Наука, 1981. 180 с.

2. Барабанов Л.Н. Химические равновесия и зональность термальных вод Курильских остовов // Гидротермальный процесс в областях тектоно -магматической активности. М.: Наука, 1977. С.155-163.

3. Барнс Х.Л., Эллис А.Дж. Ионизация в водных растворах // Геохимия гидротермальных рудных месторождений (лер. с англ.) М.: Мир, 1970. С. 532542.

4. Басков Е.А., Суриков С.Н. Условия распространения и формирования минеральных вод Большой Курильской вулканической гряды // Мат-лы 4 совещания по подземным водам Сибири и Дальнего Востока. Иркутск-Владивосток, 1970. С.58-59.

5. Басков Е.А., Суриков С.Н. Гидротермы Тихоокеанского сегмента Земли. М.: Недра, 1975. 172 с.

6. Бевз В.Е., Смирнов И.Г., Королева Т.П. О геологическом строении Островов Большой Курильской гряды // Известия Сахалинского отд. Географ. Об-ва СССР. Вып 2. Южно-Сахалинск, 1971. С.83-101.

7. Белоусов В.И. Геология геотермальных полей в областях современного вулканизма. // М.: Наука, 1978. 176с.

8. Белоусов В.И., Белоусова С.П. Природные катастрофы и экологические риски (на примере развития геотермальной энергетики). Петр.-Камч.: Изд. КГПУб. 2002. 160 с.

9. Бернштейн В.А., Сивожелезов С.С., Федорченко В.И., Шилов В.Н. Геофизические наблюдения на некоторых вулканах хребта Вернадского // Труды СахКНИИ. 1966. Вып. 16. С. 44-65.

10. Власов Г.М. Геологические аспекты проблемы геотермии // Вулканизм и глубины Земли. М.: Наука, 1971. С. 202-206.

11. Воронова Л.Г., Сидоров С.С. Химический состав современных гидротерм вулканов хребта Вернадского // Тр. СахКНИИ, Южно-Сахалинск, вып. 16.1965. С.148-162.

12. Воронова Jl.Г., Сидоров С.С., Сурикова Л.В. Эволюция гидротермальной деятельности вулкана Эбеко в период с 1961 по 1963 гг // Тр. СахКНИИ, 1965. Вып 16. С. 162-169.

13. Вулканические серные месторождения и некоторые проблемы гидротермального рудообразования. / Отв редактор. Г.М. Власов. М.: Наука, 1971. 361 с.

14. Гавич И.К., Лучшева А.А., Семенова С.М. Сборник задач по общей гидрогеологии. М.: Высшая школа, 1964. 167 с.

15. Гаррелс P.M., Крайст Ч.Л. Растворы, минералы, равновесия. / Пер. с англ. М.: Мир, 968. 368 с.

16. Геолого-геофизический атлас Курило-Камчатской островной системы. / Под ред. Сергеева К.Ф., Красного М.Л. Л.: ВСЕГЕИ, 1987. 36 л.

17. Гидрогеология СССР. Том XXIX. Камчатка, Курильские и Командорские острова М.: Недра, 1972. 364 с.

18. Горшков Г.С. Хронология извержений вулканов Курильской гряды (17131952гг.) // Тр. ЛВ, 1954. Вып 8. С.58-99.

19. Горшков Г.С. Вулканизм Курильской островной дуги. М.: Наука, 1967. 287 с.

20. Желубовский Ю.С., Прялухина А.Ф. Курильские острова. Стратиграфия // Геология СССР. TXXXI. 4.1. М.: Недра, 1964. С.527-553.

21. Жидкова Л.С., Бевз В.Е., Неверова Т.Н., Шереметьева Г.Н. Биостратиграфия неогеновых отложений островов Большой Курильской дуги. Часть 1 II Изв.Сах. отд. Географ, о-ва СССР, Вып. 2. 1971. С. 53-68

22. Жидкова Л.С., Бевз В.Е., Неверова Т.Н., Шереметьева Г.Н. Биостратиграфия неогеновых отложений островов Большой Курильской дуги. Часть 2. Среднекурильский горизонт (верхнемиоценовые отложения островов Кунашир,

23. Итуруп, Уруп и Парамушир). // Изв. Сах. отд. Географ, о-ва СССР. Вып. 3, Южно-Сахалинск, 1972. С. 86-101.

24. Зеленов К.К. Вынос растворенного алюминия термальными водами Курильской гряды и некоторые вопросы образования геосинклинальных месторождений бокситов // Изв АН СССР. Сер. геол. 1960. №3. С57-71.

25. Зеленов К.К. О выносе растворенного железа в Охотское море гидротермами вулкана Эбеко (Остров Парамушир) // Докл. АН СССР. 1958. Том 120. №5. С. 1089-1092.

26. Зеленов К.К., Ткаченко Р.И., Канакина М.А. Перераспределение рудообразующих элементов в процессе гидротермальной деятельности вулкана Эбеко (остров Парамушир) // Тр. ГИН АН СССР, 1965. Вып. 141, С. 140-167.

27. Иванов В.В. Современная гидротермальная деятельность вулкана Эбеко на острове Парамушир // Геохимия. 1958. №1. С. 64-76.

28. Иванов В.В. О происхождении и классификации современных гидротерм // Геохимия. 1960. №5. С. 28-42.

29. Калачева Е.Г. Гидродинамическая характеристика хребта Вернадскаго (о.Парамушир) // Тезисы доклада Первой Сибирской международной конференции молодых ученых по наукам о Земле. Новосибирск. 2002. стр. 102104.

30. Камчатка, Курильские и Командорские острова. М: Наука, 1974. 438 с.

31. Кирсанов И.Т. Серафимова Е.К., Сидоров С.С., Требенко В.Р., Фарберов А.И. Федорченко В.И. Извержение вулкана Эбеко в марте-апреле 1963 г. // Бюлл. вулк. ст., 1964. №36. С. 15-28.

32. Кирюхин А.В., Калачева Е.Г., Рычка И.Г., Тищенко Ю.Е. Компьютерное моделирование гидротермальных систем // Современный вулканизм и связанные с ним процессы. Петропавловск-Камчатский, 1999. С. 90-91.

33. Кононов В.И. К вопросу о влиянии температуры и давления на распределение ионов в природных растворах // Значение структурных особенностей воды и водных растворов для геологических интерпретаций». М.: Наука, 1968. С.76-85.

34. Кононов В.И. Геохимия термальных вод областей современного вулканизма (рифтовых зон и островных дуг). М.: Наука, 1983. 212 с.

35. Корсунская Г.В. Курильская островная дуга. М.: Гос. изд-во геогр. литературы, 1958.223 с.

36. Куделин Б.И. Принципы региональной оценки естественных ресурсов подземных вод. М.: Изд. МГУ, 1960. 344 с.

37. Мархинин Е.К., Стратула Д.С. Гидротермы Курильских островов. М.: Наука, 1977.212 с.

38. Мелекесцев И.В., Двигало В.Н., Кирьянов В.Ю. и др. Вулкан Эбеко (Курильские острова): История эруптивной активности и будущая вулканическая опасность. 4.1 // Вулканология и сейсмология. 1993. №3. С. 69-81.

39. Меняйлов И.А., Никитина Л.П., Храмова Г.Г. Газогидротермальное извержение вулкана Эбеко в 1967 г. // Бюлл. вулканол. станций. 1969. № 45. С. 3-6.

40. Меняйлов И.А., Никитина Л.П., Шапарь В. Н. Особенности химического и изотопного состава фумарольных газов в межэруптивный период деятельности вулкана Эбеко // Вулканология и сейсмология. 1988. № 4. С. 21-36.

41. Меняйлов И.А., Никитина Л.П., Будников В.А. Активность вулкана Эбеко в 1987-1991 годах. Характер извержений, особенности их продуктов, опасность для г. Северо-Курильска // Вулканология и сейсмология. 1992. № 6. С. 21-33.

42. Набоко С.И. Гидротермальный метаморфизм пород в вулканических областях. М.: Изд-во АН СССР, 1963. 172 с.

43. Нехорошее А.С. Геотермические условия и тепловой поток вулкана Эбеко на острове Парамушир // Бюлл. вулк. Ст. АН СССР, 1960. С. 38-46.

44. Никитина Л.П. Миграция металлов с активных вулканов в бассейн седиментации. М.: Наука, 1978. 80 с.

45. Опыт комплексного исследования района современного и новейшего вулканизма (на примере хр. Вернадского о. Парамушир) // Труды СахКНИИ СО А11СССР. 1966. 206 с.

46. Пампура В.Д. Гидротермы долгоживущих вулканических центров // Изд. Наука, Москва, 1981, 180 с.

47. Пампура В.Д. Геохимия гидротермальных систем областей современного вулканизма// Новосибирск: Наука, 1985. 152 с.

48. Основы гидрогеологии. Гидрогеохимия Новосибирск: Наука, 1982. 286 с.

49. Родионова Р.И., Федорченко В.И, Шилов В.Н. Вулканические плато хребта Вернадского на о. Парамушир (Курильские острова) // 22 сессия Междун. Геол. Конгр., М.: Наука, 1964. с. 129-135

50. Рычагов С.Н., Белоусов В.И. и др. Северо-Парамуширская гидротермально-магматическая система: Характеристика глубокого геологического разреза и модель современного минералорудообразования в ее недрах // Вулканология и сейсмология, 2002. №4.' С 3-21.

51. Сергеев К.Ф. Геологическое строение и развитие района северной группы Курильских островов. М.: Наука, 1966. 150 с.

52. Сергеев К.Ф. Тектоника Курильской островной системы. М.: Наука, 1976. 239 с.

53. Сидоров С.С. К вопросу о гидротермальном метаморфизме пород в поствулканическом процессе на примере вулкана Эбеко (Курильские острова) // ДАН СССР. Том 154, 1964, №3

54. Сидоров С.С. Термальные воды Курильских островов // Тр. 2 Всесоюзного вулканологического совещания. T.l. М.: Наука, 1966. С. 211-218.

55. Скрипко К.А., Филькова Е.М., Храмова Г.Г. Режим кратерного озера вулкана Эбеко в 1966 г // Бюлл. вулк. станций, 1966, №42. С. 33-42.

56. Структура гидротермальной системы. М.: Наука, 1993. 298 с.

57. Сучков В.Е., Шульженко J1.C. Особенности снежного покрова северных Курильских островов и оценка твердых осадков, снегопереноса, продолжительности метелей в различных высотных зонах // Труды ВГИ, вып. 18.

58. Таран Ю.А., Знаменский B.C., Юрова J1.M. Геохимическая модель гидротермальных систем вулкана Баранского (о-в Итуруп, Курильские острова) // Вулканология и сейсмология. 1995. № 4-5. С. 95-115.

59. Ткаченко Р.И. Гидротермально-измененные породы центральной части острова Парамушир и условия их формирования // Бюлл. вулк. ст., 1965. №39. С. 59-68.

60. Федорченко В.И., Абдурахманов А.И., Родионова Р.И. Вулканизм Курильской островной дуги: геология и петрогенезис. М.: Наука, 1989. 238 с.

61. Храмова Г.Г. Влияние активности вулкана Эбеко на поведение бора, фтора, мышьяка, фосфора и кремнекислоты в водах озера Горячего // Бюлл. вулкан, ст., 1976. №52. С. 56-61.

62. Храмова Г.Г. Влияние усиления активности вулкана Эбеко на состав вод озера Горячего // Гидротермальные минералообразующие растворы областей активного вулканизма. Н.: Наука, 1974, С.62-67.

63. Храмова Г.Г. Кратерно- озерные отложения. Динамика формирования (на примере вулкана Эбеко). Владивосток, 1987. 135 с.

64. Чудаев О.В., Чудаева Г.А., Карпов Г.А., Эдмунде У. М., Шанд П. Геохимия вод основных геотермальных районов Камчатки. Влад.: Дальнаука, 2000. 162 с.

65. Amore F.D., Fancell R and Caboi R. Observations on the application of chemical geothermometers to some hydrothermal systems in Sardinia // Geothermic. 1987. Vol.16. №3. P. 271-282.

66. Corbett G.J., Leach T.M. Southwest Pacific Rim Gold-Coper systems: Structure, Alteration and Mineralization // Special Pub. Society of Econ. Geol. Ins. 1998/ №6/ P. 237.

67. Duchi V., Minissale A., Vaselli O., Ancillotti M. Hydrogeochemistry of the Campania region in southern Italy // Journal of Volcanology and Geothermat research. 1995. №67. P. 233-267

68. Fouillac C. and Michard G. Sodium potassium calcium relationships in hot springs of Massif Central // Proc. Second Int. Symposium on Water-Rock Interaction, Strasbourg. 1977. Vol. 3. P. 109-113.

69. Fouillac C. and Michard G. Sodium-lithium ratio in water applied to the geothermometry of geothermal waters // Geothermics. 1981. Vol. 10. P. 55-70.

70. Fournier and Truesdell A.H. An empirical Na-K-Ca geothermometer for natural waters // Geochimica et Cosmochimica Acta. №37. P. 1255-1275.

71. Fournier R.O. Application of water geochemistry to geothermal exploration and reservoir engineering. Geothermal Systems: Principles and Case Histories (Edited by Rybach L. and Muffler L.J.P). Wiley NY. P. 109-143.

72. Fournier R.O. and Potter R.W. A revised and expanded silica (quartz) geothermometer // Geoth. Res. Council Bull, 1982. Vol. 11. P. 3-9.

73. Gemici U. Tarsan G. Hydrogeochemistry of the Simav geothermal field, western Anatolia, Turkey. // Journal of Volcanology and Geothermal research, 2002. №116. P. 215-233.

74. Giggenbach W.F., Geothermal mineral equilibria // Geochimica et Cosmochimica Acta. №45. P. 393-410.

75. Giggenbach W.F., Gonfiantini R., Jangi B.L. and Truesdell A.H. Isotopic and chemical composition of Parbati Valley geothermal discharges, NW Himalaya, India // Geothermics. 1983. №12. P. 99-222.

76. Giggenbach W.F. Geothermal solute equilibria. Derivation of Na-K-Mg-Ca geoindicators. // Geochimica et Cosmochimica Acta. №52. P. 2749-2765.

77. Hedenquist J. Epithermal gold mineralisation. Wairakei, New Zealand. 1988. 360 p.

78. Henley R.W. Ellis A.J. Geothermal systems, ancient and modern // Earth Science Reviews, 1983. №19. P. 1-50.

79. Kalacheva E.G., Rychagov S.N., Chudaev O.V. Dynamic and geochemistry of groundwaters in region volcano Ebeko (island Paramushir) // IAGOD Conference on Metallogeny, 2004. (in press).

80. Kharaka Y.K., Spretch B.J. and Carothers W.W. Low-to-intermediate subsurface temperatures calculated by chemical geothermometers // The American Association of

81. Petroleum Geologists, Annual Convention, Book of Abstracts. New Orleans. 24-27 March, 1985.

82. Kiryukhin A.V., Lesnykh M.D., Polyakov A. Yu and Kalacheva E.G. (1998) TOUGH Applications to Analysis of the Pressure Transient Data of the Verkhne-Mutnovsky Site, Mutnovsky Geothermal Field, Kamchatka // TOUGH Workshop, Berkeley, 1998. P. 65-70.

83. Kiryukhin A.V., Xu T, Pruess K., Apps J., Slovtsov I.B. Thermal-HydrodynamicV

84. Chemical (THC) Modeling Based on Geothermal Field Data // Geothermics. 2004. Vol. 34, №1. p. 1-43.

85. Mahon W.A. Chemistry in the exploration and exploitation of hydro thermal systems // Geothermics. 1970. Special issue 2, P. 1301-1322.

86. Pases T. Asystematic delivation from Na/K/Ca geothermometer below 75°C and above 10-4 atm PC02 // Geochimica et Cosmochimica Acta. 1975. Vol. 39. P. 541-544.

87. Portugal E., Birkle P. et al. Hydrochemical-isotopic and hydrogeological conceptual model of the Las Tres Virgenes geothermal field, Baja California Sur, Mexico // Journal of Volcanology and Geothermal Research. №101.2000. P. 223-244.

88. Pruess К TOUGH2 General Purpose Numerical Simulator for Multiphase Fluid and Heat Flow // LBL-29400. May. 1991.

89. Pruess К Two-Phase Unsaturated Flow at Yucca Mountain, Nevada: A Report on Current Understanding // AGU, 2001. P. 113-133.

90. Pruess К Mathematical modeling of fluid flow and heat transfer in geothermal systems . • an introduction in five lectures // UNU Geothermal Training Program 2002. 84 p.

91. Reed M.H., Spycher W.H., Calculation of pH and mineral equilibria in hydrothermal waters with applications to geothermometry and studies of boiling and dilution // Geochimica et Cosmochimica Acta 48. P. 1479-1492.

92. Rowe G. L., Brantley S. L., Fernandez J. F., Borgia A. The chemical and hydrologic structure of Poas Volcano, Costa Rica // Journal of Volcanology and Geothermal research. 1995. №64. P. 233-267.

93. Rychagov S.N., Kalacheva E.G. and Belousov V.I. Hydrodynamic structure of North-Paramuchir hydrothermal-magmatic system (Kuril Island). Geothermal Energy The Baseload Renewable Resource, GRC. 2002. P. 103-112.

94. Shikazono N. Thermodynamic interpretation of Na/K/Ca geothermometer in the natural water system // Geoch. J., 1976. Vol. 10, P. 47-50.

95. Tole M.P., Armannsson H., Zhong-He P., Arnorsson S. Fluid /mineral equilibrium calculations for geothermal fluids and chemical geothermometry // Geothermics 22, 1993. P. 17-37.

96. Барабанов Л.Н. Гидротермы Курильской вулканической области. Петропавловск-Камчатский, 1976.460 с.

97. Вакин Е.А. Гидрогеология современных вулканических структур и гидротермальные системы юго-востока Камчатки. Диссертация на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук, 1968.

98. Власов Г.М. Основные черты геологического строения и серные месторождения острова Парамушир (Большой Курильской гряды). Фонды Камчатского геологического управления. Отчет №14. Петропавловск-Камчатский. 1953. 304 с.

99. Отчет по теме: «Мониторинг сейсмичности, цунами, вулканов и геотермальных систем Курильских островов, разработка систем контроля, оценка опасных последствий», ИВ ДВО РАН, Петропавловск-Камчатский, 1997.