Гидрогеодинамические и гидрогеохимические особенности Пятигорского месторождения минеральных вод

Бондарева, Галина Леонтьевна

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Гидрогеодинамические и гидрогеохимические особенности Пятигорского месторождения минеральных вод
ВАК РФ 25.00.07, Гидрогеология

Автореферат диссертации по теме "Гидрогеодинамические и гидрогеохимические особенности Пятигорского месторождения минеральных вод"

400000/

На правах рукописи

Бондарева Галина Леонтьевна

ГИДРОГЕОДИНАМИЧЕСКИЕ И ГИДРОГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПЯТИГОРСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ ВОД

Специальность 25.00.07 - «Гидрогеология»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата геолого-минералогических наук

2 2 СЕН 2011

Пермь 2011

4853387

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

Научный руководитель: доктор геолого-минералогических наук,

профессор Попов Владимир Георгиевич

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук,

профессор Кудряшов Алексей Иванович

кандидат геолого-минералогических наук, доцент Минькевич Ирина Игоревна

Ведущая организация: ОАО «Кавказгидрогеология», Ставропольский край, г. Железноводск, п. Иноземцево, ул. Шоссейная, 207

Защита диссертации состоится «20» октября 2011 г. в 13.30 часов на заседании диссертационного совета Д 212.189.01 при Пермском государственном университете по адресу: г. Пермь, ул. Букирева, 15, корп. 1, зал заседаний Ученого совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Пермского государственного университета.

Автореферат разослан сентября 2011 г.

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

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

Учёный секретарь диссертационного совета Д 212.189.01, доктор технических наук, профессор

В.А. Гершанок

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Пятигорское месторождение является уникальным по богатству типов минеральных лечебных вод, представленных серово-дородно-углекислыми, азотно-углекислыми, углекислыми, углекислыми со-ляно-щелочными (содовыми) и радоновыми водами. Оно относится к группе месторождений, на базе которых функционируют всемирно известные курорты Кавказских Минеральных Вод (КМВ).

Указом Президента Российской Федерации от 27.03.1992 г. № 309 в целях сохранения природных свойств всемирно известной местности с уникальными лечебными и оздоровительными факторами, историко-архитектурным и культурным обликом, региону КМВ был придан статус «Особо охраняемого эколого-курортного региона Российской Федерации».

За более чем 200-летний период был накоплен большой фактический материал по геологическому строению, тектонике, гидрогеологическим условиям и опыту эксплуатации Пятигорского месторождения минеральных вод. Несмотря на это, до настоящего времени отсутствует общепринятая концепция формирования минеральных вод, их ресурсов, ионно-солевого, изотопного и газового составов, что связано с весьма сложным геолого-тектоническим строением, гидрогеодинамическими и гидрогеохимическими условиями. Недостаточно изученным также остается вопрос, касающийся характера изменения количественных и качественных параметров минеральных вод в процессе разработки месторождения.

Выполненная автором работа соответствует национальному проекту Российской Федерации «Здоровье» и направлению работы ОАО «Кавминку-рортресурсы», являющемуся единственным предприятием, добывающим минеральные воды Пятигорского месторождения и нацелена на прогнозирование возможных негативных изменений в процессе его разработки и их предупреждение.

Объект исследовании - подземные воды мезозойско-кайнозойской терригенно-карбонатной толщи Кавминводского интрузивно-купольного поднятия.

Предмет исследований - закономерности изменения гидрогеодинами-ческих и гидрогеохимических параметров подземных вод в пределах Пятигорского месторождения.

Цель работы — выяснение закономерностей и факторов формирования гидрогеодинамического и гидрогеохимического режима Пятигорского месторождения минеральных вод в природно-техногенных условиях.

Задачи исследований: 1) анализ закономерностей размещения подземных минеральных вод в осадочной толще Кавминводского интрузивно-купольного поднятия; 2) исследование газовой и изотопной составляющих подземных минеральных вод как показателей условий их формирования и происхождения; 3) выявление главных факторов и процессов формирования состава различных геохимических типов минеральных вод; 4) установление

генезиса минеральных вод Пятигорского месторождения; 5) изучение гидро-геодинамического и гидрогеохимического режима водоносных горизонтов и условий их взаимосвязи; 6) рекомендации по оптимальному режиму разработки месторождения.

Исходные материалы и личный вклад автора.

Основой работы послужили материалы, полученные автором в результате собственных натурных и лабораторных исследований химического состава и мониторинга гидрогеодинамического режима подземных минеральных вод Пятигорского месторождения (2003-2006 гг.); участие в исследованиях по прогнозу землетрясений (1993-1996 гг.); литературные источники и фондовые материалы ОАО «Кавминкурортресурсы» и СКФ ФГУ ТФИ по СКФО (г. Ессентуки); результаты режимных наблюдений за период 19342009 гг. В работе использовано свыше 15,7 тыс. анализов ионно-солевого и газового состава подземных вод и более 23,3 тыс. результатов наблюдений гидрогеодинамических параметров. Все материалы исследований, положенные в основу диссертации, а также рисунки, схемы, карты, таблицы, представленные в тексте без библиографических указаний, составлены и обработаны диссертантом лично.

Методы исследований.

Для решения поставленных задач выполнены сбор, систематизация, комплексный анализ и обобщение литературных и фондовых материалов по геологии, гидрогеологии и гидрогеохимии региона КМВ и Пятигорского месторождения; проведены натурные и лабораторные физико-химические исследования и наблюдения гидрогеодинамических параметров минеральных вод; создана база данных, включающая результаты многолетних режимных наблюдений гидрогеодинамических и гидрогеохимических параметров Пятигорского месторождения, сведения о землетрясениях Северного Кавказа и солнечной активности; выполнен графо-аналитический и математико-статистический анализ полученных данных.

Научная новизна: 1) впервые на современном уровне проанализированы и обобщены материалы по проблеме размещения, формирования и происхождения минеральных вод Пятигорского месторождения; 2) применительно к существующим РГ-условиям титонско-валанжинского и аптско-нижнеальбского горизонтов предложено принципиально новое решение проблемы трансформации углекислоты в системе «сверхкритический СОг ск-флюид - СОг раств. - СОг своб»; 3) рассчитаны «базовые» (глубинные) температуры вод с использованием гидрохимических геотермометров и оценены глубины формирования минеральных вод Пятигорского месторождения, а также глубина размещения промежуточного магматического очага; 4) рассчитаны индексы насыщения минеральных вод по отношению к 65-ти наиболее распространённым минералам; 5) проведён анализ многолетних изменений гидрогеодинамических и гидрогеохимических параметров водоносных горизонтов Пятигорского месторождения за период 1934-2009 гг.; 6) установлено, что

Пятигорское месторождение минеральных вод на региональном уровне гид-рогеодинамически связано с соседними месторождениями (Ессентукским, Кисловодским); 7) впервые статистически оценено влияние на режим месторождения атмосферного давления, солнечной и сейсмической активности.

Защищаемые положения:

1. СС>2 в титонско-валанжинском и аптско-нижнеальбском водоносных горизонтах (при Р>1,Ъ МПа и 7>31 °С) находится в состоянии сверхкритического флюида, который при снижении РГ-параметров переходит в газообразное состояние с формированием инжекционных куполов в верхнемеловом водоносном горизонте.

2. Доминирующие минеральные воды содового и сульфатно-натриевого геохимических типов формируются в гетерогенной системе «инфильтроген-ные воды - терригенно-карбонатные породы - термометаморфическая СОг» в результате процессов углекислотного выщелачивания, гидролиза, обменной адсорбции и смешения вод различных водоносных горизонтов.

3. Пятигорское месторождение минеральных вод гидрогеодинамически связано с другими месторождениями (Ессентукским, Кисловодским) региона Кавказских Минеральных Вод.

4. Гидрогеодинамический и гидрогеохимический режимы Пятигорского месторождения испытывают совокупное влияние агмогенных и космогенных факторов, а также сейсмичности Северного Кавказа.

Практическая значимость. Результаты выполненных исследований дают возможность своевременно вырабатывать рекомендации по рациональной разработке месторождения; минимизировать негативное антропогенное влияние; усовершенствовать организацию мониторинга не только на территории Пятигорского, но и граничащих с ним месторождений; использовать данные мониторинга гидрогеодинамического и гидрогеохимического режима месторождения в качестве дополнительного материала для прогноза землетрясений в Северо-Кавказском регионе.

Систематизированные данные послужат основой при проведении планируемой переоценки эксплуатационных запасов Пятигорского месторождения минеральных вод.

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

Апробация работы и публикации. Результаты исследований докладывались и обсуждались на VII и VIII международных научных конференциях «Новые идеи в науках о Земле» (Москва 2005, 2007), международной научной конференции «Проблемы водных ресурсов, геотермии и геоэкологии» (Минск, 2005), II всероссийском совещании «Современные проблемы изучения и использования питьевых подземных вод» (Звенигород, 2006), международных научных конференциях в Новочеркасске (2006), Ростове-на-Дону (2006), 57, 58 и 60 научно-технических конференциях профессорско-

преподавательского состава, научных работников, аспирантов и студентов ЮРГТУ (НПИ) (Новочеркасск, 2008, 2009, 2011), VII и VIII международных научно-практических конференциях «Международные и отечественные технологии освоения природных минеральных ресурсов и глобальной энергии» (Астрахань, 2008, 2009). Результаты исследований используются с 2006 г. в качестве лекционного материала при прохождении учебной практики студентов-гидрогеологов ЮРГТУ (НПИ) в ОАО «Кавминкурортресурсы».

По теме диссертации опубликовано 15 работ, из них 2 статьи в журналах из перечня ВАК.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения и списка литературы, включающего 102 наименования. Общий объём работы составил: 125 страниц текста, 27 таблиц, 40 рисунков.

Работа выполнена под научным руководством д.г.-м.н., профессора В.Г. Попова, которому автор выражает глубокую благодарность. При выполнении исследований большую помощь автору оказали: заместитель директора по геологии ЗАО НПП «Севкавгеопром» Л.Л. Круткин и заместитель генерального директора по недропользованию ОАО «Кавминкурортресурсы» Л.Л. Скок. Автор также признателен к.г.-м.н. Л.Д. Пруцкой, Е.Г. Потапову и В.Ю. Абрамову, коллегам по работе М.А. Самотею, Н.М. Кучер и др.

Введение. Обосновывается актуальность выбранной темы, формулируются цель и основные задачи исследования, показана научная новизна и практическая значимость работы, определяются основные положения, выносимые автором на защиту.

Глава 1. Краткий обзор геолого-гидрогеологической изученности

Данная глава отражена в работах [5, 11-15].

В истории геолого-гидрогеологического изучения Пятигорского месторождения минеральных вод выделяются три периода.

I период (до начала XX века) связан с именами И.А. Гюльденштедта, П.С. Палласа, Ф.П. Гааза, А.П. Нелюбина, Ф.А. Баталина и др. Основными результатами их работ стало описание сероводородно-углекислых минеральных источников Пятигорского месторождения, их химического состава и бальнеологических свойств, первого анализа их режима, составление геологического разреза по линии Эльбрус-Бештау и геологической карты Пятигорского района, определение округа горно-санитарной охраны минеральных источников.

II период (1906-1941 гг.) характеризуется большим объёмом буровых работ, в результате которых были открыты новые типы вод, составлена первая геологическая карта г. Машук масштаба 1:5000, открыта радиоактивность Теплосерных источников и разработана концепция их формирования, составлена гидрогеологическая стратификация Кавминводского артезианского бассейна. Свой вклад в эти исследования внесли А.П. Герасимов, З.Э. Кар-сгенс, Я.В. Лангваген, А.Н. Огильви, Ф.А. Макаренко, A.M. Овчинников и др.

III период (с 1945 г.) связан с именами И.И. Володкевича, И.Я. Пантелеева, Н.С. Погорельского, В.Л. Августинского, А.Б. Островского, З.А. Мя-

кота, В.Н. Динабург, В.Г. Тимохина и др. Он характеризуется планомерным изучением геолого-структурных, геотермических и гидрогеологических условий месторождения, физико-химических параметров минеральных вод, условий их формирования, движения и разгрузки, выполнением подсчёта эксплуатационных запасов месторождения.

Несмотря на значительный объём проведенных исследований, многие аспекты формирования и размещения минеральных вод выяснены недостаточно и нуждаются в дальнейшем изучении с учётом новых геолого-структурных, гидрогеологических и газогидрохимических данных на основе современных методов исследований. Решение этих вопросов имеет большое значение для рационального использования гидроминеральных ресурсов Пятигорского месторождения.

Глава 2. Характеристика региона Кавказских Минеральных Вод

Основное содержание главы отражено в работах [1, 7, 9, 13].

Формирование и распределение минеральных вод и их запасов на территории региона обусловлены его сложным геолого-тектоническим строением, современным магматизмом, особенностями геоморфологии и климатических условий.

Территория исследований расположена в тектонически и магматически активной зоне сопряжения Транскавказского поперечного поднятия с Пред-кавказской зоной краевых прогибов и поднятий и складчато-глыбовым сооружением Большого Кавказа. Геологическое строение территории исследования описано в главе 2.

Минераловодский артезианский бассейн (МАБ) расположен в границах двух геологических структур - Минераловодского тектонического выступа зоны Предкавказских краевых прогибов и поднятий и Северо-Кавказской моноклинали Северо-Кавказского краевого массива и характеризуется моноклинальным залеганием пород мальм-эоценового структурного этажа альпийской эпохи, нарушаемого в районе миоценовых гор-лакколитов Кавмин-водского интрузивно-купольного наложенного поднятия (КМВ ИКП).

На площади региона КМВ развиты пять водоносных горизонтов и комплексов (триасово-нижне-среднеюрский, верхнеюрско-меловой, палеогеновый, неогеново-эоплейстоценовый, четвертичный) и региональный майкопский водоупорный горизонт, описанные в главе 2.

Субмеридиональные сбросовые и раздвиговые системы (Ессентукская, Кисловодская, Машукская и др.), узлы складчато-инъекционных куполовидных поднятий, разломы и флексурно-разрывные зоны являются важнейшими для локализации минеральных вод. Месторождения минеральных углекислых вод региона КМВ приурочены к зонам тектонических нарушений, рас-положеных в пределах поднятий, прежде всего, КМВ ИКП и Нагутского.

В формировании месторождений минеральных вод региона КМВ прослеживаются некоторые общие закономерности: 1) областью питания боль-

шинства водоносных горизонтов и комплексов является южная часть региона КМВ, где юрские, меловые и палеогеновые отложения выходят на поверхность; 2) движение подземных вод обусловлено моноклинальным залеганием пород и направлено по их падению - на север и северо-восток; 3) наличие многочисленных разнонаправленных тектонических нарушений и зон повышенной трещиноватости вмещающих пород создаёт условия для вертикального перетока и смешения подземных вод различных водоносных горизонтов, формируя при этом месторождения минеральных вод; 4) ССЬ поступает из палеозойского кристаллического фундамента по зонам тектонических нарушений в мезозойско-кайнозойский осадочный чехол и его генезис - глубинный термометаморфический; 5) основными процессами, формирующими ионно-солевой состав минеральных вод, являются: углекислотное выщелачивание осадочных пород, смешение вод различных водоносных горизонтов, гидролитическое взаимодействие воды и породы.

Глава 3. Геолого-гидрогеологические и геотермические условия формирования Пятигорского месторождения минеральных вод

Данная глава отражена в работах [1, 2, 7, 14].

3.1. Геолого-структурные условия. Важнейшим из них является положение месторождения в пределах Северо-Кавказской моноклинали, разбитой на блоки мобильными тектоническими разрывными нарушениями, флюидопроницаемыми от фундамента вплоть до земной поверхности, и характеризующейся высокой сейсмичностью и молодым интрузивным магматизмом, определившим аномальное температурное и газогидрогеохимическое поля месторождения.

На локальном уровне Пятигорское месторождение располагается на восточном фланге Минераловодского выступа, в пределах КМВ ИКП. В геологическом отношении выступ представлен мезозойско-кайнозойскими терри-генными и карбонатными отложениями чехла, залегающими на размытой поверхности сильно дислоцированных палеозойских метаморфических и магматических образований фундамента, осложненными неоген-четвертичными гранит-порфировыми и кварцевыми сиенит-порфировыми интрузивами, слагающими горы-лакколиты. К одному из них - горе Машук -и приурочено исследуемое месторождение (рис. 1).

При образовании г. Машук магма куполообразно приподняла на 1300 м всю осадочную толщу мезозоя-кайнозоя. В строении образовавшейся складки принимают участие верхнеюрские, меловые и палеогеновые отложения, представленные известняками, мергелями, песчаниками и аргиллитами, перекрытыми на северном, восточном и южном склонах осадками минеральных источников - четвертичными травертинами.

3.2. Гидрогеологические условия. Пятигорское месторождение находится в пределах МАБ пластово-трещинных и трещинно-жильных напорных вод, в котором гидрогеодинамически взаимодействуют горизонты пресных и

1 I

возраст гидрогеологического подразделения, слева в числителе - дебит при самоизли-ве, м3/суг, в знаменателе - температура воды, °С, справа в числителе - уровень в относительных отметках, м, в знаменателе - минерализация воды, г/л; II - назначение скважин: 1 - эксплуатационная, 2 - наблюдательная; III - тип воды: 1 - радоновый, 2 - сероводородно-углекислый, 3 - углекислый, 4 - углекислый соляно-щелочной; IV -тектонические нарушения: 1 - полукольцевые разломы, 2 - прочие; V - область смешения вод в пределах зоны региональных северо-восточных разломов с восходящими термами, VI - область дренажа, растекания и метаморфизации терм полукольцевых разломов, VII - область циркуляции соляно-щелочных вод

минеральных вод. Месторождение имеет две области питания - региональную, в районе Кабардинского и Джинальского хребтов, и местную, на горе Машук. Минеральные воды Пятигорского месторождения приурочены практически ко всем гидростратиграфическим подразделениям мезозойско-кайнозойского осадочного чехла. Здесь выделены титонско-валанжинский, аптско-нижнеальбский, верхнемеловой, датско-зеландский (эльбурганский) и четвертичный хемогенный водоносные горизонты, а также водоупорные толщи - палеогеновая, танетская (с водоносным горизонтом в средней части разреза), эоценовая, средне-верхнеальбская и олигоцен-нижнемиоценовая (майкопская). Существенную роль играют также воды глубоких полукольцевых разломов, разгружающиеся в палеогеновые и четвертичные осадки.

Основными гидрогеодинамическими процессами являются: латеральный массоперенос; вертикальная миграция подземных вод и газов по тектоническим нарушениям, охватывающая все зоны месторождения; естественная разгрузка на склонах г. Машук.

3.3. Геотермические условия. Главная роль в формировании геотермического режима недр принадлежит глубинному эндогенному тепловому потоку. Цитологические, геолого-структурные и гидрогеологические условия являются факторами второго порядка, определяющими характер пространственного распределения естественного теплового поля, наличие на региональном тепловом фоне геотермических неоднородностей - положительных и отрицательных аномалий. При этом литологический фактор контролирует условия кондуктивного, а тектонический и гидрогеодинамический - конвективного теплопереноса.

На участках глубоких тектонических разломов в зонах восходящих глубинных тепловых потоков, независимо от глубин залегания гидростратиграфических подразделений, их геотермический режим характеризуется наличием положительных тепловых аномалий, которые выделяются по всем водоносным горизонтам, развитым в зонах полукольцевых разломов г. Машук, являющихся очагами восходящей разгрузки субвертикальных потоков глубинных подземных вод. Линейные положительные аномалии приурочены к системам субмеридиональных разломов. На их фоне повышенными значениями температур выделяются зоны пересечения полукольцевых и радиальных разломов на г. Машук.

Наличие магматического очага непосредственно под месторождением (Греков, 2005) сильно уменьшает геотермическую ступень, величина которой составляет для водоупорных пород - 9-18 м/°С, для водоносных горизонтов -22,1-48,9 м/°С, в зависимости от возраста водовмещающих пород и их лито-логического состава, и имеет тенденцию к увеличению от молодых отложений к более древним.

Для оценки условий формирования минеральных вод Пятигорского месторождения были рассчитаны «базовые» (глубинные) температуры вод с использованием гидрохимических геотермометров: №-К, Ыа-К-Са, №-1л, К-

Ы, \lg-Li, БКХ Возможность их применения оценена с помощью диаграммы У. Гиггенбаха (рис. 26). Для вод типа I (гидрокарбонатно-натриевого) были получены величины базовых температур в диапазоне 30-113 °С (в среднем 71 °С), для вод типа II (сульфатно-натриевого) - 61-138 °С (в среднем 92 °С).

грамма Пайпера) (а) и диаграмма У. Гиггенфаха (б)

Расчетные глубины формирования минеральных вод, с учетом полученных величин базовых температур и геотермической ступени, составили для вод типа I - 240-900 м, для вод типа II - 760-1800 м.

Глубина размещения промежуточного магматического очага, по величинам геотермического градиента и базовых температур составила ~9 км, что не противоречит результатам последних геофизических исследований. Повышенный температурный фон активизирует углекислотное выщелачивание пород и другие гидрогеохимические процессы.

Глава 4. Факторы формирования химического состава минеральных вод Пятигорского месторождения

Основное содержание главы отражено в работах [3-6, 8-15]. В главе 4 рассматриваются общие факторы формирования химического состава минеральных вод Пятигорского месторождения, их газовый и изотопный состав.

4.1. Систематизация исходных фактических данных и методики их получения и обработки. В процессе работы были собраны, систематизированы и проанализированы геолого-структурные, геотермические, гидрогеологические и другие сведения по региону КМВ и Пятигорскому месторождению минеральных вод. Создана компьютерная база данных, построены графики временных рядов и карты-схемы. Для анализа данных применялись графо-аналитические, расчётные и математико-статистические методы.

4.2. Газовый состав минеральных вод

Первое защищаемое научное положение:

С02 в титонско-валанжинском и аптско-нижнеальбском водонос-

ных горизонтах (при Р>7,3 МПа и 7>31 °С) находится в состоянии сверхкритического флюида, который при снижении РГ-параметров переходит в газообразное состояние с формированием инжекционных куполов в верхнемеловом водоносном горизонте.

Газовый состав минеральных вод большинства скважин и источников Пятигорского месторождения - углекислый (СОг 93-100%об.) с примесью N2 (<7% об.)- В сероводородно-углекислых источниках содержится биохимический Н28 в количестве 10-12 мг/л. В газовом составе вод большинства горизонтов присутствуют также О2 и СН4 (табл. 1).

Таблица 1. Сопоставление гидрогеодинамической (ГД), гидрогеохимической (ГХ) и газовой (ГЗ) зоналыюстей___

гд ГЗ ГХ

Водоносный Н, V, 1, а __ Гаюсо- „ м, рН Тпл °С

« ГО горизонт м м'год лет ч § £ о СП дсржание, см/л о сп б с г/л Рпл,ат

я X о ю о 0-40.3 - 20-30 « С'02 - Н,5-М, 02 125-165 БО, 2,1-5,3 6,2-7,5 41-57 2,3-2,8

о' В СО,^, - НСО, 9,0-10,0 2КЦ

р о ¿V 59-217 - 20-30 5 СН4-О, 140-280 БО, 4,5-11,0 6,0-7,4 7,0-40,9

о. >5 НСО, 10,0-27,0

X I Р, d-.il 13-100 20-30 О СО, - N1-СН4-11,5-0, 280-480 804 № 4,8-5,2 6,2-6,9 39-40 10,9-33,6

О я К; 47-434 10 130-500 X СО, -14,- 160-280 НСО, 4.8-11.0 6,1-7,7 50-51

у а СН4-0; 1.6-7,6 3,1-148,2

о о К! а-а1 188-420 30 490-500 3 со, - к, - 85-120 НСО, 2,9-4.3 6,5-6,9 58-60

У $ сн,-о. эо4 6.6-6.9 5.8-91,7

о Я J з и-К, V 190-360 15 (75-720) 120-500 с N2 - сог С114 0-1113 БО4 4,1-16,6 - 60-75 122,7129,9

yv.1t N1 3 (вскры то) Инфнльтра-илонный N,-0, 202 НСОз 0.2-0,6 6,5 10-12

Свободный (растворенный) СО2 является основным бальнеологическим компонентом, определяющим качественный облик и процессы формирования углекислых минеральных вод. Для РГ-условий водоносных горизонтов Пятигорского месторождения характерно два фазовых состояния СОг: газообразный и сверхкритический флюид (С02 Ск флюид)- При Р>7,3 МПа и 7>31 °С (критическая точка) С02 находится в сверхкритическом состоянии, при котором его плотность как у жидкости, а вязкость и поверхностное натяжение как у газа. При Р<7,3 МПа С02 ск флюид переходит в газообразное состояние с формированием инжекционных куполов, в которых происходит понижение Т за счёт адиабатического расширения (взрыва) и рост Р вследствие уменьшения плотности, приводящие к резкому увеличению объёма системы «СО2 Ск-флюид — вода», характеризующейся избыточным мольным объёмом смеси Н20 - СОг-Из кристаллического фундамента С02, как продукт термометаморфизма осадочных пород, поступает в виде газового ск-флюида, который, как менее плотный (р 0,8 г/см3), накапливается в антиклинальной флюидоловушке («газовой шапке») в титонско-валанжинском водоносном горизонте, являющемся

для него пластом-коллектором. Далее ск-флюид мигрирует в вышележащий верхнемеловой водоносный горизонт транзитом через аптско-нижнеальбский водоносный горизонт и через водоупоры, где, по мере снижения РТ— параметров, переходит в газообразное состояние. Переход сопровождается формированием аномально высоких пластовых давлений и площадных газовых ореолов.

4.3. Изотопный состав минеральных вод. Анализ данных изотопного состава минеральных вод МАБ указывает на их гетерогенность.

Изотопный состав углерода в углекислом газе региона КМВ колеблется в пределах -13,0-н-2,9%о, составляя в среднем -3,6%о, что свидетельствует о термометаморфическом происхождении СОг-

Изотопные значения 813С метана для месторождений минеральных вод МАБ составляют -58,8-М4,7%о. Высокие значения 513С метана (-24,6+-14,7%о) свидетельствуют о том, что часть углеводородных газов могла образоваться при воздействии высоких температур на ОВ. Низкие значения 513С (-58,8+-46,6%о) указывают на возможное протекание биохимических процессов наряду с метаморфизмом ОВ.

Результаты исследований изотопного состава углерода подземных вод и вмещающих пород (813С пород -31,6+-27,3%о, раствора - -31,4+-26,4%о), изотопного состава урана (у=1,1+2,0±0,3) указывают на ведущую роль процессов углекислотного выщелачивания в формировании химического состава углекислых минеральных вод. Это также подтверждается прямой корреляционной связью 813С с Г минеральных вод (г=0,27+1,0) и водоносным горизонтом (г=0,57+0,81).

бЭ.Хо

1 - атмосферные осадки и поверхностные воды, 2 — минеральные источники области питания, 3-7 водоносные горизонты: 3 - четвертичный, 4 - танетский и датско-зеландский, 5 - верхнемеловой, 6 - аптско-нижнеальбский, 7 - титонско-валанжинский, 8 - ледник Большой Азау, 9 - линия Крейга. Месторождения: 10 -Ессентукское, 11 - Нагугское, 12 - Пятигорское, 13 - Кисло-водское, 14 - Бештаугорское, 15 - Железноводское

Рис. 3. Изотопный состав природных вод региона КМВ по данным многолетних исследований (1966-2009 гг.)

•й -

* _ » аки ■ • 1 ■ 2 - 3 - 9 " 10 О 11 о 12 л 13 х 14 ° 15

- ■ я * ■ 5 ■ 6 ■ 7

• " - 8 5"0,94.

-16 -14 -12 -10 -в -6 -4 -2 О

Большая часть определений 5Э и 5180 (рис. 3) соответствует средним значениям содержания тяжелых изотопов в атмосферных осадках и поверхностных водах и располагается вблизи линии Крейга, т.е. попадает в область метеогенных вод. Однако имеется ряд водопунктов (Нагутское месторождение), для которых концентрации 50 и б,80 составили соответственно -59,(Н--33,0%о и -4,0^-1,1/оо, что характерно для седиментогенных вод.

Возраст воды различных горизонтов, установленный радиоуглеродным, радиево-радоновым, урановым и тритиевым методами (табл. 2) в целом соответствует гидрогеодинамическим условиям МАБ, характеризующимся: 1) наличием активного водообмена в водоносном горизонте К^-аЬ, 2) увеличением радиологического возраста подземных вод по мере погружения вмещающих пород; 3) «омоложением» подземных вод К2 и Р/, связанным с инфильтрацией атмосферных осадков или внедрением вод К\а-а1\ 4) «удревне-нием» подземных вод К^-сй, связанным с внедрением в него вод ./¡Н-К^'.

Таблица 2. Радиологический возраст подземных вод региона КМВ (в скобках указан возраст в области транзита, вне скобок - в области питания)_

Возраст водоносного горизонта (комплекса) Радиологический возраст подземных вод, лет

Поляков В.А., Соколовский Л.Г. (Т), 2005 г. ОАО «Кавказгидрогеология», 1980-1983 гг.

Иа226/^222 и234/и238

20-30 1,2-2 100-135 тыс.

р, 20-30 5-13 (180-300) (60-100 и > тыс.)

к2 20-30(130-500) 50-200(1-3 тыс.) (78-207 тыс.)

к, 490-500 6-20 (50-2700) (128 тыс.)

J3tt-K.1v 10-30 (120-500 и >) 50-500(1-3 тыс.) 8-11 (42-86) тыс.

4.4. Геохимические типы минеральных вод и их формирование

Второе защищаемое научное положение:

Доминирующие минеральные воды содового и сульфатно-натриевого геохимических типов формируются в гетерогенной системе «инфильтрогенные воды - терригенно-карбонатные породы - термометаморфическая С02» в результате процессов углекислотного выщелачивания, гидролиза, обменной адсорбции и смешения вод различных водоносных горизонтов.

Химический состав минеральных вод Пятигорского месторождения формируется в пределах площади г. Машук за счёт следующих факторов:

1) инфильтрационного питания подземных вод в области их выхода на поверхность на юге, за пределами месторождения и местного, на г. Машук;

2) перетока через средне-верхнеальбский водоупорный горизонт пресных вод аптско-нижнеальбского водоносного горизонта; 2) подтока из титонско-валанжинского горизонта транзитом через аптско-нижнеальбский ск-флюидов СОг по системам тектонической трещиноватости; 4) присутствия солей морского генезиса (включая бораты и бромиды) в породах верхнего мела и танета.

Формирование химического состава минеральных вод обусловлено взаимодействием СОг с вмещающими породами, обменно-адсорбционными и

гидролитическими процессами в системе «вода-алюмосиликатная порода», смешением вод различных горизонтов при участии биохимической сульфат-редукции и радиоактивного распада.

Минеральные воды Пятигорского месторождения, по классификации O.A. Алекина - Е.В. Посохова (1975), принадлежат к двум геохимическим типам: I - гидрокарбонатно-натриевому и II - сульфатно-натриевому. К типу I относятся углекислые соляно-щелочные воды танетского и верхнемелового водоносных горизонтов, к типу II - сероводородно-углекислые, азотно-углекислые, углекислые и радоновые воды (см. рис. 2а).

Минеральные воды геохимического типа 1. В настоящее время универсальной концепции, объясняющей процессы содообразования в подземной гидросфере, не существует. Экспериментальные работы (Сурков, 1957; Буна-кова, 1982; Попов, 1992 и др.) свидетельствуют о совместном участии в формировании содовых вод региона КМВ процессов углекислотного выщелачивания карбонатных пород (известняки, доломиты), гидролиза основных и кислых алюмосиликатов в литолого-гидрогеохимической системе «вода -порода - СОг» согласно следующим реакциям:

СаСОз + Н20 + СОг О Са2' + 2НС03 , CaC03xMgC03 +С02 + 2Н20 <=> Ca2t + Mg2+ + 4НС03~,

2CaAl2Si208 (анортит) + 4С02 + 6H20->2Al2Si205(0H)4 (каолинит) + 2Са2+ + 4НС03" 2NaAlSi308 (альбит) + 2С02 + 11Н20—Al2Si205(0H)4 (каолинит) + 2Na+ + 2НС03" + 4H4Si04, Са(НС03)2 (вода) + 2Na+ (аде.) 2NaHC03 (вода) + Са2+ (аде.).

Во всех этих процессах участвует термометаморфический С02. Содовая составляющая минеральных вод обеспечивается кинетикой двух последних ионообменных реакций (соответственно обменной абсорбции и адсорбции), а поступление в раствор соли NaCl происходит в основном за счёт выщелачивания из пород галита, содержащегося в виде включений в породах морского происхождения. В качестве вытеснителя натрия из поглощённого комплекса глинистых минералов могут выступать щелочноземельные компоненты или ион Н+, образующийся при растворении в воде С02 и частичной диссоциации самой Н20 и обладающий наиболее высокой среди катионов энергией поглощения.

Наличие повышенных концентраций Вг и J в водах верхнемеловых (rBr/rJ=4,4) и палеогеновых (rBr/rJ=8,0) отложений служит подтверждением наличия в регионе КМВ седиментационных морских вод (Погорельский, 1973). Коэффициент С1/Вг в этих водах составляет, соответственно, 252 и 193, т.е. ниже, чем у морской воды (300).

Сульфатные соли в химическом составе углекислых соляно-щелочных минеральных вод образуются главным образом в результате экстракции CaS04 из вмещающих пород морского генезиса (загипсованные мергели и известняки). Источником их также служат процессы окисления сульфидов, содержащихся в мергелях К2 и Pit:

2FeS2 + 702 + 2Н20 = 2FeS04 + 2H2S04 + Q.M,;

Н2804 + СаСОз = Са504 + Н2С03 = Са2+ + БО-,2- + Н+ + НСОз".

Углекислые соляно-щелочные (содовые) воды вскрыты и каптированы в верхнем мелу и сульфидсодержащих битуминозных танетских песчаниках на глубине 130-700 м. Это хлоридные и хлоридно-гидрокарбонатные натриевые воды с М 8,3-17,6 г/дм3, С02раств. - 0,5-1,7 г/дм3, Г15-25 °С (скв. 14, 17, 20, 30, 35). Дебиты скважин, вскрывающих эти воды - 0,006-0,08 л/с.

Минеральные воды геохимического типа II на Пятигорском месторождении формируются в результате ионообменных реакций между натрием, адсорбированным глинистыми минералами, и кальцием гипсовых пород согласно реакции:

Са504 (вода)+2Ыа+(адс.) <->Ыа2504 (вода)+Са2+(адс.)

Результирующим процессом является смешение вод различных водоносных горизонтов в зонах глубоких разломов.

Сероводородно-углекислые воды 504-ПС0!-С1-Са-Ыа состава (скв. Провальская, Варвациевская, Наклонная 2, 16, ист. Лермонтовские) характеризуются МЗ-5,5 г/дм3, С02 0,5-1,6 г/дм3, Н28 9-14 мг/дм3, Г27,1-50 °С. Н28 в них биохимического происхождения. Они формируются в результате смешения подземных вод титонско-валанжинского, аптско-нижнеальбского и верхнемелового горизонтов. Достигая кровли палеогеновых отложений, эти воды разгружаются в травертины г. Горячая, образуя четвертичный хемогенный водоносный горизонт, являющийся основным источником сероводородно-углекислых вод на Пятигорском месторождении.

Углекислые воды 804-С1-НС0з-Са-Ма состава с М 4,2-7,5 г/дм3, С02 0,3-1,9 г/дм3, Т 27-60 °С (скв. 1, 4, 7, 24 и др.) встречены в нижнемеловых, титонско-валанжинских и палеоценовых отложениях. Как показали гидрогеохимические расчеты, в их формировании участвуют воды титона (52%), апт-нижнеальба (10%) и верхнего мела (35%).

Азотно-углекислые воды 804-С1-НС03-Са-Ыа состава с М 3,0-3,3 г/дм3, С02 0,35-0,7 г/дм3развиты в аптско-нижнеальбском водоносном горизонте. Формирование этих вод происходит за счёт смешения вод титонско-валанжинского и аптско-нижнеальбского горизонтов (скв. 26-бис).

Радоновые воды имеют 11С05-504-С1-Са-№ состав с М 2,3-2,9 г/дм3, С02 0,15-0,5 г/дм3, Ил 5-35 пКи/л (ист. Теплосерные, Радиоштольня 2). Образуются в травертинах при разгрузке в них и дальнейшем растекании серово-дородно-углекислых вод на склонах г. Машук, на участках вторичного обогащения осадков радием адсорбционного происхождения. При этом исходные воды теряют Н28 и частично С02 за счёт дегазации и разбавления грунтовыми водами, ведущими к снижению их Ми Г.

В минеральных водах Пятигорского месторождения содержатся микрокомпоненты: Бе, Мп, Хп, Си, Б, Вг, I, Бг, а также ортоборная (1,5-57,2 мг/л) и кремниевая (20-91,8 мг/л) кислоты.

С целью определения степени взаимодействия минеральных вод с вмещающими породами и изучения химических равновесий в водных растворах

были рассчитаны индексы насыщения вод по отношению к 65-ти наиболее распространённым минералам. Минеральные воды Пятигорского месторождения обоих геохимических типов пересыщены по отношению к карбонатным минералам (арагониту, кальциту, доломиту, сидериту), резко пересыщены по отношению к оксидам железа (гётиту, гематиту) и недонасыщены по отношению к сульфатным минералам (ангидриту, гипсу, бариту), а также пириту, флюориту, галиту, витериту.

Для Пятигорского месторождения характерна сложная гидрогеохимическая зональность (см. табл. 1), обусловленная различными фильтрационными характеристиками водоносньгх горизонтов.

Глава 5. Гидрогеологический мониторинг Пятигорского месторождения

Данная глава отражена в работах [3-6, 8, 10, 11].

Гидрогеологический мониторинг Пятигорского месторождения состоял из прослеживания многолетних (1934-2009 гг.) изменений гидрогеодинами-ческих и гидрогеохимических параметров минеральных вод, а также изучения влияния на них атмогенных и космогенных факторов и сейсмической активности Северо-Кавказского региона.

5.1. Гидрогеодинамический и гидрогеохимический режим минеральных вод Пятигорского месторождения.

Третье защищаемое научное положение:

Пятигорское месторождение минеральных вод гидрогеодннамиче-ски связано с другими месторождениями (Ессентукским, Кисловодским) региона Кавказских Минеральных Вод.

В настоящее время на месторождении эксплуатируются 13 и наблюдаются 20 источников минеральных вод. Подавляющее большинство (81,899,6% от общего расхода) источников функционирует на самоизливе, т.е. режим Пятигорского месторождения является слабонарушенным.

Ранее считалось, что Пятигорское месторождение минеральных вод гидрогеодинамически не связано с другими месторождениями КМВ. Проведённый графо-аналитический, статистический и кластерный анализ показал, что Пятигорское месторождение на региональном уровне гидрогеодинамически связано с другими месторождениями (Ессентукским, Кисловодским) КМВ. Наиболее чётко эта связь прослеживается по отложениям нижнего (г=-0,83 для Ессентукского и г=0,54-0,81 для Кисловодского месторождений) и верхнего (оз. Провал - ист. Нарзан - г=0,71) мела и проявляется в результате изменения гидрогеодинамического режима месторождений, обусловленного природными и техногенными факторами (рис. 4).

Подтверждением полученного вывода служат также результаты опытно-фильтрационных работ 2008-2010 гг., проведённых с целью переоценки эксплуатационных запасов минеральных вод Ессентукского и Бештаугорского месторождений минеральных вод. Установлено, что на территории КМВ в

отложениях нижнего и верхнего мела в результате опытных выпусков вод эльбурганского, верхнемелового и титонско-валанжинского горизонтов Ес-сентукского и титонско-валанжинского и аптско-нижнельбского горизонтов Бештаугорского месторождений сформировались депрессионные воронки, достигающие Кисловодского и Пятигорского месторождений.

к рис. 4а: - Расход скв. 1-КМВ-бис - Дебит скв. 19 (К,а-а1),

Ессентукское месторождение Пятигорское месторождение

к рис. 46: _ Расход скв. 1-КМВ-бис (^П+К^), _____Расход скв. 16 (К,),

Ессентукское месторождение Пятигорское месторождение

Уровень оз. Провал (К.), _ Уровень скв. Западная {К;),

Пятигорское месторождение Пятигорское месторождение

Рис. 4. Влияние выпуска из скв. 1-КМВ-бис Ессентукского месторождения на динамику минеральных вод Пятигорского месторождения

Минеральные воды месторождения локализованы в контурах пространственной гидроинжекционной структуры, пересекающей весь гидрогеологический разрез осадочной толщи и проявляющейся в виде контрастной комплексной гидрогазохимической, гидрогеодинамической и гидрогеотермической аномалии. Условия скопления различных типов минеральных вод в значительной степени определяются соотношением гидрогеодинамических и гидрогеохимических характеристик трещинно-жильной и пластовой (тре-щинно-пластовой) систем.

Особенностью гидрогеодинамической обстановки г. Машук является наличие локальной инверсии напоров между горизонтами К2 и К1а-а1, которая оказывает гидравлическое влияние на восходящий поток углекислых вод и интенсифицирует разгрузку вод по системе полукольцевых разломов.

Особенностью водоносной зоны полукольцевых разломов является отчётливо выраженное сходство режима всех источников, приуроченных к ней. Карстовая воронка оз. Провал фиксирует положение «усреднённого» уровня при естественном и искусственном дренировании водоносной зоны полукольцевых разломов на склонах г. Машук, т.е. является её естественным пьезометром. В режиме стока из озера, ограничивающего рост дебитов источников, прослеживаются сезонные и многолетние изменения. Уровень озера повысился в 1965-1994 гг. с -4,5 до -1,1 м, и в настоящее время остается в пределах -1,2+-0,6 м. Внутригодовые амплитуды изменения уровня, достигавшие в 1965-1994 гг. 1,5-2,5 м, в 1994-2009 гг. варьируют в пределах 0-0,7 м.

Степень взаимосвязи водопунктов Пятигорского месторождения с оз. Провал, т.е. с зоной полукольцевых разломов, неоднородна, но она прослеживается для всех водоносных горизонтов - от аптско-нижнеальбского до хемогенного четвертичного. Изменение положения уровня в оз. Провал тесно связано с уровнем воды в скважинах, каптирующих отложения нижнего мела - г=0,98 (скв. Западная), верхнего мела - г=0,72-0,98 (скв. 29, 33, Восточная), палеоцена - г=0,32-0,68 (скв. 1-Холодный нарзан, Красноармейская новая, 17, 30, 35) и дебитом источников, выводящих воду из хемогенного четвертичного водоносного горизонта - г=0,59-0,77 (ист. Теплосерные 1 и 3).

Для большинства водопунктов отмечается рост напоров (уровней) минеральных вод в среднем на 1-2 м, что, наряду с учащением излива из оз. Провал, указывает на обстановку тектонического сжатия.

Изменения напора отражаются на дебите. Так, в последние 25 лет дебит сероводородно-углекислых вод снизился с 1500-2500 до 1000-1700 м3/сут, а радоновых вод вырос с 250-600 до 600-1300 м3/сут, сохраняя в сумме 20003000 м3/сут. Перераспределение ресурсов минеральных вод может быть объяснено: 1) скрытой разгрузкой сероводородно-углекислых вод в четвертичные отложения, где происходит их обогащение радоном; 2) релаксацией напряжённости геологической среды, т.е. смещением в горных породах зон растяжения и сжатия; 3) влиянием сейсмичности.

Графо-аналитический, статистический и кластерный анализ гидрогеоди-намических и гидрогеохимических данных показал наличие связи водоносных горизонтов Пятигорского месторождения между собой; подтвердил, что общей для всех вод ресурсной базой являются водоносные горизонты титон-валанжина и апт-нижнеальба, а результирующим процессом - смешение вод всех водоносных горизонтов.

Многолетний мониторинг минеральных вод Пятигорского месторождения показал стабильность их химического (рис. 5) и газового состава. Исключение составляют радоновые воды, минерализация которых снизилась на 0,3-0,6 г/л, что связано с ростом их дебита. В радоновых водах ист. Теплосерных в 1,5-2 раза уменьшилось содержание Яп, имеющего обратную зависимость с дебитом источников (г=-0,76^-0,51).

5.2. Влияние аншогенных, космогенных факторов и сейсмической активности на режим минеральных вод.

Четвертое защищаемое научное положение:

Гидрогеодинамический и гидрогеохимический режимы Пятигорского месторождения испытывают совокупное влияние атмогенных и космогенных факторов, а также сейсмичности Северного Кавказа.

К атмогенным факторам относятся атмосферные осадки и давление, к космогенным - солнечная активность и лунно-солнечные приливно-отливные изменения силы тяжести.

Атмосферные осадки являются главным источником восполнения естественных ресурсов минеральных вод, что находит отражение в гидрогео-

динамике и подтверждается статистическим анализом. Установлена связь (г=+0,32-Н-0,69) между количеством атмосферных осадков, выпавших как в основной, так и в местной областях питания, с изменениями уровней (напоров) и дебитов источников, выводящих минеральные воды из водоносных горизонтов К2 и ск<2. Для титонско-валанжинского, аптско-нижнеальбского и палеогенового водоносных горизонтов эта связь характеризуется как слабая.

Рис. 5. Зависимость минерализации подземных вод Пятигорского месторождения от содержания основных макрокомпонентов (цветом обозначены воды разных геохимических типов: красным - тип I, синим -тип II) по данным 1934-2009 гг.

з 3 ц 5 а I я 9 ю II М, Г/Л

Сопоставление уровней (напоров) минеральных вод с атмосферным давлением по среднемесячным данным показало, что они имеют обратную связь. Для верхнемелового водоносного горизонта коэффициенты корреляции составили г=-0,36^-0,37, для остальных г<-0,3.

Влияние лунно-солнечных приливно-отливных сил и солнечной ак-

тивности на режим минеральных вод Пятигорского месторождения не выявлено (г не превышает ±0,3). Но, поскольку их влияние является частью глобального, планетарного процесса, то это касается и территории рассматриваемого месторождения.

Минеральные воды Пятигорского месторождения испытывают влияние сейсмической активности, проявляющейся землетрясениями.

Были рассмотрены выборки: по всем землетрясениям Северного Кавказа с магнитудой М>4,0 (2500 событий), землетрясениям, произошедшим в радиусе 400 км от Пятигорского месторождения (1678), 300 км (1005), 200 км (532), 150 км (108) и 100 км (70). Для всех выборок установлена связь гидро-геодинамических и гидрогеохимических параметров различных водоносных горизонтов с энергетическим классом землетрясений, причём наиболее тесная - для землетрясений, эпицентры которых расположены в радиусе до 200 км от Пятигорского месторождения (г=±0,31-н=0,79).

Выявлена реакция гидрогеодинамических и гидрогеохимических параметров источников и скважин на землетрясения, произошедшие 28.02.1978 г. и 12.10.2009 г. (КМВ), 4.03.1984 г. (Чечня), 7.12.1988 г. (Спитак, Армения), 29.04.1991 г. (Рача, Грузия), проявившаяся в резком изменении дебитов, уровней, концентрации макрокомпонентов, содержании растворённых H2S и С02 как в сторону их увеличения, так и в сторону уменьшения. Отмечены аномалии, предшествующие землетрясению, ко- и постсейсмические с различным периодом их проявления - от суток до нескольких лет, что позволяет выделять краткосрочные и среднесрочные эффекты. Степень их проявления зависит от параметров конкретного землетрясения - величины магнитуды М, гипоцентрального расстояния до пункта наблюдения R, глубины очага Н. Результаты исследования подтвердили наличие влияния как дальних сильных, так и близких слабых землетрясений на режим минеральных вод месторождения. Наибольшее влияние на режим Пятигорского месторождения оказали землетрясения, эпицентры которых расположены в юго-восточном направлении от него, что, вероятно, обусловлено их приуроченностью к сейсмотектонически активному Транскавказскому поперечному поднятию.

С 1994 г. отмечается рост геодинамической активности на Кавказе, проявившейся на Пятигорском месторождении в изменении характера гидрогео-динамического режима водопунктов (росте уровней, значительном уменьшении амплитуд изменения уровней (напоров) и дебитов).

Таким образом, сейсмичность территории Северного Кавказа является одним из важнейших факторов, формирующих гидрогеодинамический и гидрогеохимический режим Пятигорского месторождения минеральных вод.

5.3. Научно-практические рекомендации по оптимальному режиму разработки Пятигорского месторождения минеральных вод

Утвержденные в 1968 г. эксплуатационные запасы минеральных вод (категория А+В) по типам составили (м3/сут): сероводородно-углекислые -

1740, слаборадоновые - 400, углекислые - 357, углекислые соляно-щелочные - 6,6. В связи с установленным изменением естественных ресурсов месторождения рекомендуется провести переоценку его эксплуатационных запасов и построить действующую гидрогеологическую модель. Для этого следует оптимизировать наблюдательную сеть (ввести новые и исключить неинформативные скважины) и расширить комплекс наблюдаемых по скважинам параметров минеральных вод различных горизонтов.

В связи с тем, что Пятигорское месторождение гидрогеодинамически связано с соседними месторождениями (Ессентукским, Кисловодским), а также вследствие возросшего числа недропользователей, осуществляющих промышленный розлив и связанную с ним интенсивную добычу минеральных вод месторождений КМВ, рекомендуется контролировать правила эксплуатации водозаборных сооружений и общие объёмы добычи, которые не должны превышать величины утверждённых эксплуатационных запасов.

Для прогноза землетрясений в Северо-Кавказском регионе предлагается ввести, с частотой 1 раз в неделю, определение в воде содержания гелия и кремнекислоты по скв. 4, Провальской, ист. Народный и Пироговский. Полученную информацию следует передавать в ФГУГП «Кавказгеолсъёмка», осуществляющее прогноз землетрясений на территории Северного Кавказа.

Для улучшения неблагоприятного экологического состояния геологической среды, обусловленного значительной техногенной нагрузкой в связи с тем, что здесь расположен г. Пятигорск с хорошо развитой промышленной инфраструктурой, во II зоне санитарной охраны Пятигорского месторождения необходимо проведение комплекса мероприятий по защите подземных вод от загрязнения. На территории г. Пятигорск необходим строгий контроль состояния подземных водонесущих коммуникаций и организация их своевременного ремонта с целью предотвращения утечек.

Антропогенное воздействие на подземные воды может привести к негативным последствиям: истощению запасов, загрязнению, изменению химического и газового состава, которые необходимо своевременно предупредить.

Заключение

Основные результаты исследования гидрогеодинамических и гидрогеохимических особенностей Пятигорского месторождения минеральных вод отражены в следующих положениях.

1. Систематизированы, обобщены и проанализированы основополагающие данные по геологии, геотермии, гидрогеологии и гидрогеохимии региона КМВ и его важнейшего месторождения - Пятигорского.

2. Исследованы газовая и изотопная составляющие подземных минеральных вод как показатели условий их формирования и происхождения. Установлено, что генезис С02 - глубинный термометаморфический, и для РГ-условий водоносных горизонтов месторождений КМВ характерно два фазовых состояния С02: газообразный и сверхкритический флюид С02.

3. Выделены и охарактеризованы основные геохимические типы минеральных вод месторождения: I - гидрокарбонатно-натриевый и II - сульфатно-натриевый; установлены закономерности их размещения на месторождении; выявлены главные факторы и процессы формирования состава геохимических типов минеральных вод; рассчитаны «базовые» температуры вод и оценены глубины их формирования; рассчитаны индексы насыщения минеральных вод по отношению к 65-ти наиболее распространённым минералам.

4. Установлено, что генезис минеральных вод Пятигорского месторождения преимущественно инфильтрационный. Основными процессами формирования минеральных вод являются: углекислотное выщелачивание, гидролиз, обменная адсорбция и смешение вод различных водоносных горизонтов.

5. Доказано, что Пятигорское месторождение минеральных вод гидро-геодинамически связано с другими месторождениями (Ессентукским, Кисло-водским) Кавказских Минеральных Вод.

6. Установлено, что на гидрогеодинамическое и гидрогеохимическое состояние минеральных вод оказывают влияние атмогенные и космогенные факторы и сейсмотектоническая активность Северо-Кавказского региона.

7. Предложены научно-практические рекомендации по оптимальному режиму разработки месторождения.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

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

1. Бондарева Г.Л., Попов В.Г. Особенности структуры и формирования Пятигорского месторождения минеральных вод // Отечественная геология. 2010. № 4. С. 69-76, (доля автора 90%).

2. Бондарева Г.Л. Оценка температурных условий формирования минеральных вод Пятигорского месторождения // Разведка и охрана недр. 2011. № 3. С. 40-42.

Статьи в иных изданиях

3. Пруцкая Л.Д., Батурина Н.В., Дорогавцева (Бондарева) Г.Л. Сейсмо-гидродинамические исследования на территории Северного Кавказа // Глубинное строение, геодинамика, сейсмичность Восточно-Европейской платформы: Тез. докл. науч. конф. / Саратов. 1996. С. 108-109, (доля автора 40%).

4. Бондарева Г.Л. Изменения в режиме р'адоновых вод Пятигорска // Новые идеи в науках о Земле: VII междунар. науч. конф.: Тез. докл. / Москва. 2005.Т.4. С. 119.

5. Бондарева Г.Л. Минеральные воды Пятигорья в последней трети XX века // Проблемы водных ресурсов, геотермии и геоэкологии: Тез. докл.

междунар. науч. конф. / Минск. 2005. Т. 1. С. 62-64.

6. Бондарева ГЛ., Путятина Е.В. Гидрогеохимические особенности угле-кисло-сероводородных вод Пятигорского месторождения // Современные проблемы изучения и использования питьевых подземных вод: II все-росс. сов.: Тез. докл. / Звенигород. 2006. С. 16-18, (доля автора 90%).

7. Бондарева Г.Л. Геотермические условия Пятигорского месторождения минеральных вод // Проблемы геологии, геоэкологии и минерагении юга России и Кавказа: V междунар. науч.-практ. конф.: Тез. докл. / Новочеркасск. 2006. Т. 1.С. 47-51.

8. Бондарева Г.Л. Радоновые воды курорта Пятигорск // Гидрогеология в начале XXI века: Тез. докл. междунар. науч. конф. / Новочеркасск. 2006. С. 34-35.

9. Бондарева Г.Л. Радоновые воды горы Бештау // Проблемы геологии и освоения недр юга России: Тез. докл. междунар. науч. конф. / Ростов-на-Дону. 2006. С. 252-253.

10. Бондарева Г.Л. Радоновые воды Пятигорского и Бештаугорского месторождений // Новые идеи в науках о Земле: VIII междунар. науч. конф.: Тез. докл. / Москва. 2007. Т. 8. С. 141-143.

11. Бондарева Г.Л. Влияние солнечной активности на гидрогеодинамиче-ский и гидрогеохимический режим Пятигорского месторождения // Новые идеи в науках о Земле: VIII междунар. науч. конф.: Тез. докл. / Москва. 2007. Т. 8. С. 144-146.

12. Бондарева Г.Л. Газовый и изотопный состав минеральных вод Пятигорского месторождения // 57-ая науч.-техн. конф. проф.-преп. состава, науч. работников, аспирантов и студентов ЮРГТУ (НПИ): Сб. статей и сообщ. / Новочеркасск. 2008. С. 8-11.

13. Бондарева Г.Л. Условия формирования месторождений минеральных вод региона Кавказских Минеральных Вод // Геология, география и глобальная энергия: Сб. науч. тр. / Астрахань. 2008. № 1 (28). С. 115-119.

14. Бондарева Г.Л. Основные факторы формирования режима Пятигорского месторождения минеральных вод // 57-ая науч.-техн. конф. проф.-преп. состава, науч. работников, аспирантов и студентов ЮРГТУ (НПИ): Рез. иссл.-2009 / Новочеркасск. 2009. С. 45-47.

15. Бондарева Г.Л. Газовый состав минеральных вод Пятигорского месторождения // Геология, география и глобальная энергия: Сб. науч. тр. / Астрахань. 2009. № 3 (34). С. 151-154.

Подписано в печать 15.08.11. Формат 60x84/16 Печать офсетная. Уч. изд. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № 1502 Отпечатано "Бланкиздат", г. Ессентуки, ул. Новая, 5а

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Бондарева, Галина Леонтьевна

Введение.

Глава 1. Краткий обзор геолого-гидрогеологической изученности

Глава 2. Характеристика региона Кавказских Минеральных Вод.

2.11 Природно-климатические особенности региона.;. 17;

2.1.1. Орогидрография.

2.1.2. Климат.

2:2".; Геолого-тектоническое строение региона.

2:3: Гидрогеологические условия..:.

2.3.1. Гидрогеологическое районирование.

2.3.2. Гидрогеологическая стратификация и характеристика подразделений.

Глава 3. Геолого-гидрогеологические и*геотермические условия формирования Пятигорского месторождения минеральных вод.

3.1. Геолого-структурные условия.

3.2. Гидрогеологические условия.

3.3. Геотермические условия;.:.:.

Глава 4. Факторы формирования химического состава минеральных вод

Пятигорского месторождения

4.1. Систематизация исходных фактических данных и метот дики их получения и обработки

4:2. Газовый состав минеральных вод .::.

4.3. Изотопный состав минеральных вод.

4.4. Геохимические типы минеральных вод н их формироваг ние.

4.4.1. Минеральные воды геохимического типа 1.

4.4.2. Минеральные воды геохимического типа И.

4.4.3. Основные факторы формирования минеральных вод Пятигорского месторождения.

Глава 5. Гидрогеологический мониторинг Пятигорского месторождения

5.1. Гидрогеодинамический и гидрогеохимический режим минеральных вод Пятигорского месторождения.

5.1.1. Гидрогеодинамический режим.

5.1.2. Гидрогеохимический режим.

5.2. Влияние атмогенных, космогенных факторов и сейсмической активности на режим минеральных вод.

5.3. Научно-практические рекомендации по оптимальному режиму разработки Пятигорского месторождения минеральных вод.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Гидрогеодинамические и гидрогеохимические особенности Пятигорского месторождения минеральных вод"

Актуальность работы. Пятигорское месторождение является уникальным по богатству типов минеральных лечебных вод, представленных серово-дородно-углекислыми, азотно-углекислыми, углекислыми, углекислыми соля-но-щелочными (содовыми) и радоновыми водами. Пятигорское месторождение относится к группе месторождений, на базе которых функционируют известные в России и во всем мире курорты Кавказских Минеральных Вод (КМВ).

Указом Президента Российской Федерации от 27 марта 1992 года № 309 в целях сохранения природных свойств всемирно известной местности с уникальными лечебными и оздоровительными факторами, историко-архитектурным и культурным обликом, региону КМВ был придан статус «Особо охраняемого эколого-курортного региона Российской Федерации».

За более чем 200-летний период был накоплен большой фактический материал по геологическому строению, тектонике, гидрогеологическим условиям и опыту эксплуатации Пятигорского месторождения минеральных вод. Несмотря на это, до настоящего времени отсутствует общепринятая концепция формирования минеральных вод, их ресурсов, ионно-солевого, изотопного и газового составов, что связано с весьма сложными геолого-тектоническим строением, гидрогеодинамическими и гидрогеохимическими условиями. Наряду с этой фундаментальной проблемой, важным и, вместе с тем, недостаточно изученным, является вопрос, касающийся характера изменения количественных и качественных параметров;минеральных вод в процессе разработки месторождения.

Выполненная автором работа соответствует национальному проекту Российской Федерации «Здоровье» и направлению работы ОАО «Кавминкурортре-сурсы», являющемуся единственным предприятием, добывающим минеральные воды Пятигорского месторождения и нацелена на прогнозирование возможных негативных изменений в процессе его разработки и их предупреждение.

Объект исследований - подземные воды мезозойско-кайнозойской тер-ригенно-карбонатной толщи Кавминводского интрузивно-купольного поднятия.

Предмет исследований - закономерности изменений гидрогеодинамиче-ских и гидрогеохимических параметров подземных вод в пределах Пятигорского месторождения.

Цель работы — выяснение закономерностей и факторов формирования гидрогеодинамического и гидрогеохимического режимов Пятигорского месторождения минеральных вод в природно-техногенных условиях.

Основные задачи исследований: анализ закономерностей размещения подземных минеральных вод в осадочной толще Кавминводского интрузивно-купольного поднятия; исследование газовой и изотопной составляющих подземных минеральных вод как показателя условий их формирования и происхождения; выявление главных факторов и процессов формирования состава различных геохимических типов минеральных вод; установление генезиса минеральных вод Пятигорского месторождения; изучение гидрогеодинамического и гидрогеохимического режимов водоносных горизонтов и условий их взаимосвязи;

-рекомендации по оптимальному режиму разработки месторождения.

Исходные материалы и личный вклад автора.

Основой работы послужили материалы, полученные автором в результате собственных натурных и лабораторных исследований химического состава и мониторинга гидрогеодинамического режима подземных минеральных вод Пятигорского месторождения (2003-2006 гг.); участие в исследованиях по прогнозу землетрясений (1993-1996 гг.) в рамках государственной программы по ведению мониторинга гидрогеодеформационного поля и ряда геофизических полей в Северо-Кавказском регионе; литературные источники и фондовые материалы ОАО «Кавминкурортресурсы» и СКФ ФГУ ТФИ по ЮФО (г. Ессентуки); результаты многолетних режимных наблюдений за период 1934

2009 гг. В работе использовано свыше 15,7 тыс. анализов ионно-солевого и газового состава подземных вод и более 23,3 тыс. результатов наблюдений гидро-геодинамических параметров. Все материалы исследований, положенные в основу диссертации, а также рисунки, схемы, карты, таблицы, представленные в тексте без библиографических указаний, составлены и обработаны диссертантом лично.

Методы исследований.

Научная новизна.

1) Впервые на современном уровне проанализированы и обобщены материалы по проблеме размещения, формирования и происхождения минеральных вод Пятигорского месторождения.

2) Применительно к существующим РТ—условиям титонско-валанжинского и аптско-нижнеальбского горизонтов предложено принципиально новое решение проблемы трансформации углекислоты в системе «сверхкритический С02 ск-флювд- С02расгв - С02 споб»

3) Рассчитаны «базовые» (глубинные) температуры вод с использованием гидрохимических геотермометров и оценены глубины формирования минеральных вод Пятигорского месторождения, а также глубина размещения промежуточного магматического очага.

4) Рассчитаны индексы насыщения минеральных вод по отношению к 65ти наиболее распространенным минералам.

5) Проведен анализ многолетних изменений гидрогеодинамических и гидрогеохимических параметров водоносных горизонтов Пятигорского месторождения за период 1934-2009 гг.

6) Установлено, что Пятигорское месторождение минеральных вод на региональном уровне гидрогеодинамически связано с соседними месторождениями (Ессентукским, Кисловодским).

7) Впервые статистически оценено влияние на режим месторождения атмосферного давления, солнечной и сейсмической активности;

Основные защищаемые положения.

1. С02 в титонско-валанжинском. и аптско-нижнеальбском водоносных горизонтах (при Р>7,3 МПа и 7>31 °С) находится в состоянии сверхкритического флюида, который при снижении /Т—параметров переходит в газообразное состояние с формированием: инжекционных куполов в верхнемеловом водоносном горизонте. ,

2. Доминирующие минеральные воды содового и сульфатно-натриевого геохимических типов формируются в гетерогенной системе «инфильтрогенные воды - терригенно-карбонатные породы — термометаморфическая СОг» в результате процессов углекислотного выщелачивания, гидролиза, обменной адсорбции и смешения вод различных водоносных горизонтов. •

3. Пятигорское месторождение минеральных вод гидрогеодинамически связано с другими месторождениями (Ессентукским, Кисловодским) Кавказских минеральных вод.

4. Гидрогеодинамический и гидрогеохимический режимы Пятигорского месторождения испытывают совокупное влияние атмогенных и космогенных факторов; а также сейсмичности Северного Кавказа.

Практическая значимость.

Результаты выполненных исследований дают возможность своевременно вырабатывать рекомендации по рациональной разработке месторождения; минимизировать негативное антропогенное влияние; усовершенствовать организацию мониторинга не только на территории Пятигорского, но и граничащих с ним месторождений; использовать данные мониторинга гидрогеодинамическо-го и гидрогеохимического режимов месторождения в качестве дополнительного материала дшшрогноза землетрясений в Северо-Кавказском регионе;

Систематизированные данные послужат основой при проведении планируемой переоценки, эксплуатационных запасов? Пятигорского месторождения минеральных вод.

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

Апробация работы и публикации.

Результаты, исследований докладывались и обсуждались на VII и VIII международных научных конференциях «Новые идеи в науках о Земле» (Москва. 2005^ 2007), международной научной конференции* «Проблемы водных ресурсов, геотермии и геоэкологии» (Минск, 2005), П? всероссийском совещании «Современные проблемы изучения и использования питьевых подземных вод» (Звенигород; 2006), международных, научных конференциях в Новочеркасске (2006), Ростове-на-Дону (2006), 57, 58 и 60 научно-технических конференциях профессорско-преподавательского; состава, научных работников, аспирантов и студентов;ЮРЕТУ* (НЕСИ){(Новочеркасск, 2008; 2009; 201международных научно-практических. конференциях «Международные и отечественные технологии освоения природных минеральных ресурсов; и глобальной энергии» (Астрахань, 2008; 2009); Результаты^ исследованию используются, с 2006 г. в качестве лекционного<материала при прохождении учебной» практики студентов-гидрогеологов ЮРЕТ?У (НПИ) в ОАО «Кавмипкурортресурсы».

По теме диссертации опубликовано 15 работ, из I гах 2 статьи в журналах из перечняВАК.

Структура и объём.раббты^дйссертациячсостоит из введения,глав, зат ключения и списка литературы, включающего 102 наименования. Общий объём работы составил: 125 страниц текста, 27 таблиц, 40 рисунков.

Работа выполнена под научным руководством д.г.-м.н., профессора В.Г. Попова, которому автор выражает глубокую благодарность. При выполнении исследований большую помощь автору оказали: заместитель директора по геологии ЗАО НИИ «Севкавгеопром» JI.JI. Круткин и заместитель генерального директора по техническим вопросам и недропользованию ОАО «Кавминкурор-тресурсы» JI.JI. Скок. Автор также признателен к.г.-м.н. Л.Д. Пруцкой, Е.Г. Потапову и В.Ю. Абрамову, коллегам по работе М.А. Самотею, Н.М. Кучер и др.

Заключение Диссертация по теме "Гидрогеология", Бондарева, Галина Леонтьевна

2. Исследованы газовая и изотопная составляющие подземных минеральных вод как показатели условий их формирования и происхождения. Установлено, что генезис С02 — глубинный термометаморфический, и для РТ—условий водоносных горизонтов месторождений КМВ характерно два фазовых состояния С02: газообразный и сверхкритический флюид С02. Из кристаллического фундамента С02, как продукт термометаморфизма осадочных пород, поступает в виде сверхкритического газового флюида (С02 «с-флюиД который, как менее плотный (р 0,8 г/см ), накапливается в антиклинальной флюидоловушке в ти-тонско-валанжинском водоносном горизонте, являющемся для него пластом-коллектором. Далее С02ск.фЛЮИД мигрирует в вышележащий верхнемеловой водоносный горизонт транзитом через аптско-нижнеальбский водоносный горизонт и водоупоры, где, по мере снижения РГ—параметров переходит в газообразное состояние с образованием обширных ореолов рассеяния углекислого газа купольного типа.

3. Выделены и охарактеризованы основные геохимические типы минеральных вод месторождения: I — гидрокарбонатно-натриевый и II — сульфатно-натриевый; установлены закономерности их размещения на месторождении; выявлены главные факторы и процессы формирования состава геохимических типов минеральных вод; рассчитаны «базовые» температуры вод с использованием гидрохимических геотермометров и оценены глубины их формирования, а также глубина размещения промежуточного магматического очага; рассчитаны индексы насыщения минеральных вод по отношению к 65-ти наиболее распространённым минералам.

4. Установлено, что генезис минеральных вод Пятигорского месторождения преимущественно инфильтрационный. Основными процессами формирования минеральных вод являются углекислотное выщелачивание, гидролиз, обменная адсорбция и смешение вод различных водоносных горизонтов.

5. Доказано, что Пятигорское месторождение минеральных вод гидрогео-динамически связано с другими месторождениями (Ессентукским, Кисловод-ским) Кавказских минеральных вод.

6. Установлено, что на гидрогеодинамическое и гидрогеохимическое состояние минеральных вод оказывают влияние атмогенные (осадки, атмосферное давление) и космогенные (солнечная активность, лунно-солнечные прилив-но-отливные силы) факторы, а также сейсмотектоническая активность СевероКавказского региона.

7. Предложены научно-практические рекомендации по оптимальному режиму разработки месторождения.

Результаты выполненных исследований по изучению гидрогеодинамиче-ских и гидрогеохимических особенностей Пятигорского месторождения минеральных вод дают возможность: 1) своевременно вырабатывать рекомендации по рациональной разработке месторождения; 2) минимизировать негативное антропогенное влияние; 3) усовершенствовать организацию мониторинга не только на территории Пятигорского, но и граничащих с ним месторождений; 4) использовать данные мониторинга гидрогеодинамического и гидрогеохимического режима месторождения в качестве дополнительного материала для прогноза землетрясений в Северо-Кавказском регионе, а также в учебном процессе при проведении занятий по гидрогеологии, гидрогеодинамике и гидрогеохимии.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Бондарева, Галина Леонтьевна, Пермь

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

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

3. Барабанов Л.Н. Термальные и минеральные воды Малого Кавказа: Автореф. дисс. . канд. геол.-мин. наук /М., 1958. 20 с.

4. Берри И.Л. Гидрогеологические основы разведки и каптажа углекислых терм на контакте интрузий и осадочного комплекса (на примере Джермук-ского и некоторых других месторождений): Автореф. дисс. . канд. геол.-мин. наук / М., 1969. 22 с.

5. Бондарева ГЛ. Изменения в режиме радоновых вод Пятигорска // Новые идеи в науках о Земле: VII междунар. науч. конф.:-Тез. докл. / М., 2005. Т.4. С. 119.

6. Бондарева ГЛ. Минеральные воды Пятигорья в последней трети XX века // Проблемы водных ресурсов, геотермии и геоэкологии: Тез. докл. междунар. науч. конф. / Мн., 2005. Т. 1. С. 62-64.

8. Бондарева Г.Л. Радоновые- воды горы Бештау // Проблемы геологии и освоения недр юга России: Тез. докл: междунар. науч. конф. / Ростов-на-Дону. 2006. С. 252-253.

9. Бондарева Г.Л. Влияние солнечной активности на гидрогеодинамический и гидрогеохимический режим Пятигорского месторождения // Новые идеи в науках о Земле: VIII междунар. науч. конф.: Тез. докл. / М., 2007. Т. 8. С. 144-146. :

10. Бондарева Г.Л., Попов В.Г. Особенности структуры и формирования Пятигорского месторождения минеральных вод // Отечественная геология. М., 2010. № 4. С. 69-76.

11. Бондарева Г.Л. Оценка температурных условий формирования минеральных вод Пятигорского месторождения // Разведка и охрана недр. 2011. № 3. С. 40-42.

12. Букаты М.Б. Равновесие подземных рассолов Тунгусского бассейна (Сибирская платформа) с минералами эвапоритовых и терригенных фаций // Геология и геофизика. М., 1999. Т. 40. № 5. С. 750-763.

13. Бунакова Г.В., Данилов С.Р., Ляшенко С.И. и др. Геохимия и генезис термальных минеральных вод Кавминводского артезианского бассейна // Геохимия природных вод: Тр. Второго междунар. симп. / Л., 1982. С. 462-470.

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

15. Вартанян Г.С. Разведка месторождений минеральных подземных вод. М.: Недра, 1990. 220 с.

16. Васильчук Ю.К., Чижова Ю. Н., Папеш В. и др. Изотопный состав языка ледника Большой Азау в Приэльбрусье // Криосфера Земли. М., 2006. Т. X. № 1. С. 56-68.

17. Володкевич И.И. Режим минеральных источников и гидроминеральные ресурсы Пятигорска. Автореф. дисс. . канд. геол.-мин. наук/М., 1956. 15 с.

18. Врублевский М.И. Минеральные воды Центрального Кавказа как одно из проявлений его геологического развития. Л.: Изд-во ЛГУ, 1962. 256 с.

19. Геодинамика, сейсмотектоника и вулканизм Большого Кавказа. / Под ред.акад. Н.П. Лаверова. Минпромнауки России, Минобразования России, РАН, 2001.338 с.

20. Гидрогеология! СССР / Под ред. H.A. Григорьева. М.: Недра, 1968. Т. IX, Северный Кавказ. 488 с.

21. ГОСТ 13273-88. Воды минеральные, питьевые, лечебные и лечебно-столовые. М.: Госстандарт, 1988. 29 с.

22. Греков И.И., Литовко Г.В., Письменская Г.А. и др. Геолого-геофизическая модель Кавминводского интрузивно-купольного поднятия (Северный Кавказ) // Региональная4 геология и металлогения: Сб. науч. тр. / ВСЕГЕИ. Ст.-Петербург, 2005. № 25. С. 167-177.

23. Гудзенко В.В., Дубинчук В.Т. Изотопы радия и радон в природных водах. М.: Наука, 1987. 159 с.

24. Гумеров Ф., Яруллин Р. Сверхкритические флюиды и СКФ-технологии // The Chemical Journal, 2008. V. 10. P. 26-30. V.ll. P. 29-31.

25. Гурбанов A.F., Богатиков O.A., Докучаев А .Я: и др. Транскавказское направление вулканизма: причина, следствие и эпитермальная минерализация // Вестник Владикавказского научного центра: Сб. науч. тр. / Владикавказ, 2007. Т. 7. № 3. С. 25-44.

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

27. Дубинчук В.Т. и др. Ядерно-геофизические методы в гидрогеологии и инженерной геологии. М.: Недра, 1988. 223 с.

28. Иванов B.B. Основные критерии оценки химического состава минеральных вод. М., 1982. 94 с.

29. Карасёва А.П. Углекислые воды // Гидрогеология и химия лечебных минеральных вод: Сб. науч. тр. / М.: ЦНИИКиФ, 1981. С. 30-43.

30. Киссин И.Г. Восточно-Предкавказский артезианский бассейн. М.: Наука, 1964. 240 с.

31. Киссин И.Г. Землетрясения и подземные воды. М.: Наука, 1982. 176 с.

32. Киссин И.Г. Гидрогеологический мониторинг земной коры // Физика Земли. М., 1993. №8. С. 58-69.

33. Кононов В.И. Влияние естественных и искусственных очагов тепла на формирование химического состава подземных вод. М.: Наука, 1965. 148 с.

34. Копылова Г.Н. Сейсмичность как фактор формирования режима подземных вод // Вестник КРАУНЦ. Серия Науки о земле. М., 2006. № 1. Вып. № 7. С. 50-66.

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

36. Круткина О.Н., Пруцкая Л.Д. Земноприливные колебания уровня подземных вод и их изменения при подготовке землетрясений на Северном Кавказе // Уральский геофизический вестник. 2006. № 9. С. 27-33.

37. Лаврушин В.Ю. Формирование подземных флюидов Большого Кавказа и его обрамления в связи с процессами литогенеза и магматизма: Автореф. дисс. . док. геол.-мин. наук/ М., 2008. 50 с.

38. Лаврушин В.Ю., Маковозов А.О. Температура минеральных вод отражение магаматогенной термоаномалии в районе вулкана Казбек // Вестник Владикавказского научного центра. 2004. Т. 4. № 3. С. 33-40.

39. Ляшенко С.И., Потапов Е.Г. Дейтерий и кислород-18 в подземных и поверхностных водах большого района Кавказских Минеральных Вод // Курортные ресурсы Северного Кавказа: Сб. науч. тр. / Изд-во ПНИИКиФ. Пятигорск, 1984. С. 76-90.

40. Маринов H.A. Гидрогеологические исследования за рубежом. М.: Недра,1982. 426 с.

41. Милановский Е.Е. Новейшая тектоника Кавказа. М.: Недра, 1968. 484 с.

42. Никаноров A.M., Посохов Е.В. Гидрохимия. JI: Гидрометеоиздат, 1985. 232 с.

43. Никаноров В.А. Гидрогеохимия Минераловодского артезианского бассейна: Автореф. дисс. . канд. геол.-мин. наук /Ростов-на-Дону, 1997. С.

44. Овчинников A.M. Гидрогеологические условия гидротермальных процессов // Бюллетень Московского общества испытателей природы. Отд. Геологии: Сб. науч. тр. // М., 1957. Т. XXXII (5). С. 126-142.

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

46. Пантелеев И.Я. Очерк истории изучения и развития Кавказских Минеральных вод. М.: Госгеолтехиздат, 1955. 204 с.

47. Пантелеев И.Я., Августинский B.JI. Новые данные по геологии и гидрогеологии Пятигорского месторождения минеральных вод. Пятигорск: ГНИИБИ, 1957. Т. I (29). 492 с.

48. Пантелеев И.Я., Сурков В.Н. Минеральные источники и лечебная грязь района Кавказских Минеральных вод. Пятигорск, 1960. 168 с.

49. Питьёва К.Е. Гидрогеохимия. М.: Изд-во МГУ, 1978. 125 с.

50. Погорельский Н.С. Углекислые воды большого района Кавказских Минеральных Вод. Ставрополь, 1973. 391 с.

51. Поляков В.А., Вартанян Г.С. и др. Изотопные исследования условий формирования минеральных и термальных вод некоторых районов Кавказа. // Водные ресурсы. 1984. № 2. С. 32-43.

52. Поляков В.А., Соколовский Л.Г. Генезис и динамика минеральных, вод Кавказа по результатам изотопно-геохимических исследований.1 М., 2005. С. 6365.

53. Поляков В.А., Соколовский Л;Г. Изотопные исследования генезиса и динамики" природных вод Кавказа // Гидрогеология-в начале XXI века: Мат. меж-дунар. науч. конф. / Новочеркасск, 2006; С.63-65.

54. Попов В.Г. Формирование подземных минеральных вод Предуралья: Авто--реф. дисс. . док. геол.-мин. наук/ Л., 1987. 43 с.

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

56. Попов В.Г., Абдрахманов Р.Ф., Тугуши.И.Н. Обменно-адсорбционные процессы в подземной гидросфере / Уфа: БНЦ УрО РАН, 1992. 156 с.71'.ПосоховЕ.В. Ионный.состав природных вод. Генезис и эволюция. Л.: Гид-рометеоиздат, 1985. 256 с.

57. Посохов Е.В. Общая гидрогеохимия. Л.: Недра, Л975. 208 с.

58. Посохов»Е.В. Сульфатные воды в природе: Л.: Гидрометеоиздат, 1972. 166 с.

59. Потапов»Е.Г. Геолого-гидрогеологические и гидрохимические особенности формированияуглекислых минеральных вод содового типа района КМВ> (на примере Ессентукского и Нагутского-месторождений): Автореф. дисс. . канд. геол.-мин. наук / Л^, 1986. 16 с.

60. Пруцкая Л.Д: Влияние сейсмичности на гидрохимическую обстановку района Кавказских Минеральных вод: Автореф. дисс. . канд. геол.-мин. наук / -Новочеркасск, 1990. 16 с.

61. Пруцкая Л.Д., Батурина Н.В., Глинская О.В. Реакция гидрохимических компонентов подземных вод на влияние космогенических факторов // Разведка и охрана недр. 1990. № 7. С. 40-44.

62. РогожинЕ.А.,НечаевЮ.В. и др. Тенденции развития сейсмичности Кавказа и сейсмогенерирующие зоны Ставрополья // Разведка и охрана недр. 1998; № 2.1. С.23-28. • , .

63. Рогожин Е.А., Хованский Б.Н. О прогнозе землетрясений на Кавказе // Вестник Российской Академии Наук. 1994. Т. 64. № 9. С. 81.8-820.

64. Рябинин Г.В. Гидрогеохимические предвестники: землетрясений в высокосейсмичном регионе (на примере юго-восточной части полуострова Камчатка): Автореф. дисс. . канд. геол.-мин. наук / М., 2007. 21 с.

65. Сазонов И.Г., Харченко В.М;, Коллеганова Д.А. Новеишие; и современные тектонические движения в северной части Транскавказского субмеридионального поднятия и их влияние на рудо- и нефтегазоносность // Разведка и охрана недр. 2009. № 3. С. 9-14. ;

66. Селецкий Ю.Б., Поляков В.А. Дейтерий и кислорорд-18 в подземных водах (масс-спектрометрические исследования). М.: Недра. 19731 144 с.

67. Селецкий Ю.Б., Поляков В.А. и др. Изотопный состав и формирование подземных вод Пластунского месторождения. // Водные ресурсы. 1987. № 3. С. 120-128.

68. Соболев Г.А. Основы прогноза землетрясений; М.: Наука, 1993. 313 с.

69. Стахеев Ю.И. Геохимические предвестники землетрясений // Российский химический журнал. 2005. Т. XLIX. № 4. С. 110-119.

70. Сурков В.Н. К вопросу о генезисе некоторых минеральных вод района КМВ // Уч. записки / Пятигорск: ГНИИБИ, 1957. Т. I (29). С. 397-406.

71. Фролов Н.М. Гидрогеотермия. 2-е изд. М.: Недра, 1976. 280 с.

72. Челноков Г.А., Чепкая H.A., Карабцов A.A. и др. Геохимия углекислых минеральных вод и водовмещающих пород месторождения Ласточка // Тихоокеанская геология. 2006. Т. 25. №3. С. 88-97.

73. Чижевский А.Л. Земное эхо солнечных бурь. М.: Мысль, 1976. 366 с.

74. Чудаев О.В. Геохимия и условия формирования современных гидротерм зоны перехода от азиатского континента к Тихому океану: Автореф. дисс. . док. геол.-мин. наук. / Томск, 2002. 59 с.

75. Шагоянц С.А. Подземные воды Центральной и Восточной частей Северного Кавказа. М.: Госгеолтехиздат, 1959. 307 с.

76. Шварцев C.JI. Геохимия и формирование состава подземных вод инфильт-рационного цикла // Основы гидрогеологии. Гидрогеохимия. Новосибирск: Наука, 1982. С. 148-180.

77. Щербак В.П., Берри И*.Л. Изучение газов минеральных вод. М., 1983. 120 с.

78. Яковлев Л.Е., Поляк Б.Г. Природа изотопно-гелиевой аномалии в Северном Приэльбрусье // Вулканология»и сейсмология. 1997. №6.» С. 3-14.

79. Fouillac С., Michard G. Sodium/litium ratio in water applied to geothermomethry of geothermal reservoirs // Geochemics. 1981. V.10. P.1 55-70.f

80. 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.Pl), p. 109-143, Wiley NY.

81. Fournier R.O., Potter R.W. A magnesium correction-for the Na-K-Ca geother-momether // Geochim. et Cosm. acta, 1979. V. 43. P. 1543-1550.

82. Kharaka Y.K., Mariner R.H. Chemical geothermomethers and their application to formation waters from sedimentary basins // Thermal history of sedimentary basins, methods and case histories. NY: Spring.-Verlag, 1989. P. 99-117.

83. Moraru C.E. Геохимическая характеристика грунтовых вод Молдавскогоартезианского склона // Buletinul Institutului de Geofizicä §i Geologie al A§M. № 1.2066. P. 80-101.

Информация о работе

Бондарева, Галина Леонтьевна
кандидата геолого-минералогических наук
Пермь, 2011
ВАК 25.00.07

Диссертация

Гидрогеодинамические и гидрогеохимические особенности Пятигорского месторождения минеральных вод - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы