Гидрогеохимические особенности угольных районов юга Кузбасса

Домрочева, Евгения Витальевна

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Гидрогеохимические особенности угольных районов юга Кузбасса
ВАК РФ 25.00.07, Гидрогеология

Автореферат диссертации по теме "Гидрогеохимические особенности угольных районов юга Кузбасса"

На правах рукописи

ГИДРОГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ УГОЛЬНЫХ РАЙОНОВ

ЮГА КУЗБАССА

Специальность 25.00.07 - Гидрогеология

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени кандидата геолого-минералогических наук

Томск - 2005

Работа выполнена в Томском филиале Инсти гута геологии нефти и I аза СО РАН

Научный руководитель: - доктор геолого-минералогических наук, профессор,

заслуженный деятель науки РФ С Л. Шварцев

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук,

профессор Г.М. Рогов кандидат геолого-минералогических наук, доцент Ю.В. Макушин

Ведущая организация: Территориальное агентство по недропользованию по Кемеровской области

Зашита диссертации состоится « 17 » октября 2005 года в 15°° часов на заседании диссертационного совета Д 212 269 03 при Томском Политехническом университете Адрес: 634034,1. Томск, пр. Ленина, 30

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Томского политехнического университета.

Автореферат разослан «П*^-» сентября 2005г.

Ученый секретарь

диссертационного совета, кандидат географических наук

О.Г. Савичев

% V — ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. В настоядее время Кузнецкий угольный бассейн рассматривается как крупнейшая сырьевая база для добычи сорбированного или угольного метана Это обусловлено тем, что прогнозные ресурсы такого метана в данном бассейне составляют по данным ОАО «Промгаз» более 13 трлн. м3 на площади в 21 тыс. км2, а плотность этих ресурсов достигает 3 млрд м3/км2 Особенно богаты метаном южные районы Кузбасса, среди которых особое место отводится Ьрунаковскому и Томь-Усинскому районам.

Планируемая крупномасштабная добыча угольного метана требует детального изучения не только тектоники, гсолого-промысловых характеристик конкретных площадей и угольных пластов, но и газодинамических фильтрационных, гидродинамических, г-идрогеохимических и многих других параметров Все это невозможно без знания общих гидрогеологических особенностей территории, условий питания и разгрузки подземных вод, их генезиса, зональности и т. д.

Объектом научного исследования являются подземные воды юга Кузбасса, а предметом

- их свойства, состав, процессы и факторы формирования

- -60-е годы при поисках нефти и газа ')ти работы позволили охарактеризовать геологическое строение региона, выяснить условия распределения в вертикальном разрезе подземных вод различного химического состава на максимальную глубину В настоящее время активизировались гидрогеологические работы в связи с оценкой газоносности угольных пластов для выявления угольно-газовых месторождений

Кроме того, актуальность проводимых исследований связана с изучением подземных вод как наиболее динамичного компонента системы вода-порода без которой невозможно объяснить особенности гидрогеохимии этого региона Именно такое представление, развиваемое С Л. Шварцсвым, явилось теоретической базой наших исследований

Имеющийся в наличии большой материал по подземным водам, новейшие теоретические представления о формировании состава вод и новое программное обеспечение дают возможность получить достоверные научные результаты в области гидрогеологии и гидрогеохимии этого региона.

Цель работы. Установить основные закономерности распространения и особенности формирования состава подземных вод, включая содовые, на основе всестороннего анализа , гидродинамических и пщх '^^^^^^^^тей юга Кузбасса

БИБЛИОТЕКА СЛЬмрАирг Пг*

о» ;

геологических,

Основные задачи: 1) создать базу данных по гцдрогеохимическому составу с гидродинамическими и газовыми составляющими. 2) построить серию электронных карт-схем распространения основных гидрогеохимических типов вод, 3) исследовать химический состав подземных вод, 4) установить равновесие подземных вод с основными минералами водовмещающих горных пород, 5) разработать схему формирования состава вод

Исходные материалы. Основу работы составляют материалы, собранные автором в течение последних 5 лет по этому региону в процессе различных гидрогеологических исследований Кроме этого использованы фондовые материалы ОАО «Промгаз», ЗАО «Метан Кузбасса», ПГО «ЗапСибгеология», ПГ Южно-Кузбасская ГРЭ, треста «Кузбассуглеразведка» (Томусинская ГРП), частично ФГУП «Красновоярская ГГЭ» Всего в процессе наших исследований было изучено 270 анализа подземных вод

Методика исследования Исследования проводились на основе комплексного изучения геолого-струкгурных условий, гидрогеохимических и гидродинамических особенностей территории Изучение химического состава подземных вод проводилось по количественным и качественным показателям, полученным новейшими аналитическими методами, включая масс-спектрометрический анализ на ISP-MS Расчет равновесия воды с горными породами проводился с использованием программного комплекса HydroGeo (Букаты, 1999) Для хранения и обработки информации использовались средства пакетов программ Excel, Access, Statistica, для картографической обработки информации широко применялись пакеты программ Surfer, Photoshop, CorelDRAW, ArcView GIS 3 2a

Для решения поставленных в работе задач применялись сравнительные, комплексные и регионально-гидрогеологические подходы а также научные принципы, выдвинутые С Л Шварцевым по равновесно-неравновесному состоянию системы вода-порода

Научная новизна. Полученные новейшие данные по региону обобщены с гидрогеологических и гидрогеохимических позиций, которые позволили уточнить мощности и состав вод зон водообмена активного (0-150 м), замедленного (150-2000 м) и затрудненного 2 км) Впервые с использованием программы гидрогеохимического моделирования «HydroGeo» выполнена количественная оценка равновесия подземных вод с основными породообразующими карбонатными и алюмосиликатными минералами Показано, что на изученной территории широко развиты содовые воды, которые практически повсеместно занимают зону замедленного водообмена, что позволило с новых позиций подойти к выделению гидрогеохимической зональности в регионе

Защищаемые положения: 1 Анализ гидрогеологических данных позволил обосновать наличие в регионе неоднородного по водообильносги, но единого водоносного комплекса с едиными областями питания и разгрузки и нормальной i идрогеохимической зональностью

2 Расчеты равновесий в системе вода-порода показали равновесно-неравновесный характер ее состояния, которое обеспечивает непрерывное растворение первичных алюмосиликатных минералов и образование вторичных карбонатных и глинистых продуктов, устойчивых к растворению в данных гидрогеохимических средах

3 Широко развитые в регионе содовые воды формируются в условиях замедленного водообмена в результате выветривания алюмосиликатов, но только на стадии, когда достигается равновесие подземных вод с кальцитом и монтмориллонитом

Практическая значимость и реализация работы По гидрогеохимическим и гидродинамическим показателям приводится оценка возможных дебитов скважин, участков добычи угольного метана Кроме этого оценено гидрогеохимическое состояние природно-техногенной системы южного Кузбасса, находящегося в сложных экологических условиях в связи с активным развитием промышленности и добывающей отрасли, которое влечет за собой загрязнение не только подземных и поверхностных вод, но и атмосферы, почв, изменение рельефа и т д К настоящему времени материалы диссертации использовались в работе ОАО «Промгаз», а также отдельные главы в учебном процессе ТПУ

Апробация работы. Основные результаты исследований по теме диссертации докладывались на научно-практических семинарах кафедры гидрогеологии и инженерной геолопт и гидрогеоэкологии ТПУ (1999-2002) , на 2°м, 3™, 40М, 5ой и 6ой международных Симпозиумах им академика М А Усова «Проблемы геологии и освоения недр» (Томск, 1998 -2002), Т региональной научно-практической конференции «Проблемы региональной экологии» (Томск, ТНЦ СО РАН, 1998), Ш Межрегиональной экологической студенческой конференции «Экология Сибири» (Новосибирск, 1998), IV международной экологической студенческой конференции «Экология Сибири и сопредельных территории Экологический катализ» (Новосибирск, 1999), региональной конференции геологов Сибири, Дальнего Востока и Северо-востока России «300 лет горно-геологической службы России» (Томск, 2000), Ш международном симпозиуме «Контроль и реабилитация окружающей среды» (Томск, ТНЦ СО РАН, 2002), в Томском отделении СНИИГГиМС «30 лет на службе Томской геологии» (Томск, 2002), Всероссийском совещании по подземны водам Востока Сибири (Красноярск, 2003), научной конференции "Проблемы поисковой и экологической геохимии Сибири" (Томск, 2003)

По теме диссертации опубликовано 10 работ

Струюура и объемы работы. Диссертация состоит из введения, шести глав и заключения общим объемом 172 страниц, включая 71 рисунка, 34 таблицы и список литературы (более ста наименований)

Автор выражает благодарность научному руководителю работы доктору геолого-минералогических наук, профессору С Л Шварцеву за ценные советы и оказанную помощь в работе, а так же д г -м н, профессору Н М Рассказову, к г -м н КИ Кузеванову и др За тесное сотрудничество, использование совместного опубликованного материала, за действенную

помощь и предоставленные данные зав отделом подготовки и освоения метаноугольных месторождений ОАО «Промгаз» В Т Хрюкину. исполнительному директору Новокузнецкого представительства ОАО «Промгаз» М А Попову и исполнительному директору Новокузнецкого представительства проектной организации «Лорез» Т С Поповой За предоставленные материалы хочется поблагодарить Красновоярскую ГРП в лице А И Аникина За оказание содействия при выполнении работы - отдел геологии Территориального агентства по недропользованию по Кемеровской области в лице В М Людвига, сотрудников кафедры гидрогеологии, инженерной геологии и гидрогеоэкологии и проблемной гидрогеохимической лаборатории ТПУ в лице Копыловой Ю Г Автор также благодарит коллектив ТФ ИГНГ СО РАН

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ПОДЗЕМНЫХ ВОД КУЗБАССА

Изучением гидрогеологических условий Кузбасса занимались известные исследователи ПИ Бутов(1920-1930),МИ Кучин,ПА Удодов,СГ Бейромидр (1930-1961),ИВ Гармонов и др (1961), СВ Егоров (1960, 1963, 1964), АА Ростовцев (1958), АИ Кравцов, ГМ Рогов, М А Кузнецова, О В Постникова, В С Кусковский, НМ Рассказов, В М Людвиг, А И Аникин, Д С Покровский и др

Изучение подземных вод в Кузбассе часто связывалось в первую очередь с разработкой угольных месторождений и необходимостью получения воды для водоснабжения населения Одним из первых крупных обобщений многочисленных материалов явился XVII том Гидрогеологии СССР «Кемеровская область и Алтайский край», вышедший в 1972г под редакцией МА Кузнецовой и О В Постниковой В нем изложена история развития гидрогеологии региона, подробно описаны подземные воды всех стратиграфических толщ и магматических комплексов, приведены основные закономерности формирования подземных вод выделенных гидрогеологических районов и территории в целом Впервые сделана попытка восстановить папеогидрогеологические условия, а также составлены классификационные схемы месторождений подземных вод Даны рекомендации по использованию минеральных вод, рассмотрены вопросы охраны подземных вод и намечены задачи их изучения

С 60-х годов на территории Кемеровской области ведет исследования Г М Рогов (2000) Одной из основной его целей было изучение формирования подземных вод и гидрогеологических закономерностей развития процессов катагенеза осадочных отложений применительно к управлению и использованию водных ресурсов Кузбасса в народном хозяйстве Позднее им совместно с В К Поповым вышло в свет обширное обобщение по гидрогеохимии и гидродинамике подземных вод Кузбасса (1985)

Также с 60-х годов в изучаемом районе проводились исследования проблемной гидрогеохимической лабораторией Томского политехнического университета под руководством П А Удодова С 1981 г эти работы возглавил С Л Шварцев В исследованиях 6

принимали участие многие сотрудники ТПУ - Д.С. Покровский. Г.А. Плевако, Е.В., Н.М. Рассказов, В.Г. Иванов. А.Д. Фатеев, позже Е.М. Дутова, и многие другие.

В 70-х годах геолотов привлек к себе внимание Березовоярский участок повышенным содержанием давсонига во вмещающих отложениях. Поэтому в 1989-1993 гг в его пределах проведены опытно-методические работы, сопровождающиеся гидрогеологическими исследованиями.

С начала 90* г.г. в этом регионе проводятся большие исследования Томским филиалом Института геологии нефти и газа (ТФ ИГГНГ) СО РАН. Это, например, работы на территории проектируемого Крапивинского водохранилища в процессе которых была разработана классификация подземных вод по условиям залегания, охарактеризованы закономерности изменения состава вод в зависимости от глубины их залегания, характер их взаимодействия с вмещающими породами, дана оценка загрязнения подземных вод и величины под земного стока в пределах района, рассчитан подземный химический вынос. В этих работах принимали участие многие исследователи, среди которых: B.C. Кусковский, Н.М. Рассказов, СЛ.Шварцев. С 1997 года ТФ ИГНГ СО РАН в рамках федерально-целевой программы "Интеграция" проводит эколого-геохимические исследования подземных вод на этой территории под руководством СJI Шварцева. Продолжаются исследования и Красновоярской гидрогеологической партией (В А Малышев, АЛ Аникин, В.М. Людвиг и др.).

С 2002 ТФ ИГНГ СО РАН совместно с ОАО «Промгаз» проводит работы в рамках хоз. договорной темы «Разработка гидрогеологических моделей и создание баз данных на площадях первоочередных для подготовки к освоению газовым промыслом в Кузнецком угольном бассейне».

Глава 2. ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ КУЗБАССА

Кузнецкий осадочный бассейн представляет собой межгорный прогиб, расположенный на юге Сибири и ограниченный с юго-запада Салаирским кряжем, с оеверо-запада - Томь-Колываньской складчатой зоной, с востока - Кузнецким Алатау и с юга - Горной Шорией. Максимальная мощность пород бассейна до 9-11 км. Основное накопление осадков в бассейне происходило в позднем палеозое с образованием мощных угленосньк отложений (Полянский и др., 2004).

Кузнецкая впадина на протяжении длительного периода от девонского до мезозоя включительно, представляла собой область интенсивного прогибания и накопления осадков, располагающуюся в переходной зоне от геосинклинальной области к платформе. В связи с этим отложения несут на себе черты как геосинклинальных, так и платформенных образований (Геол. строение.., 1959).

В геологическом отношении в разрезе выделяются следующие комплексы: • Верхний, включающий породы кайнозоя, представлен песчано-глинисгыми образованиями, которые имеют широкое распространение в регионе.

• Комплекс континентальных отложений (Т^-К) представлен конгломератами (до 60 %), песчаниками (до 30%) и редко пластами бурых углей.

• Комплекс угленосных палеозойских отложений подразделяется на подкомплексы - верхний, сложенный породами кольчугинской серии (Р2), и нижний, объединяющий угленосные отложения балахонской серии (С1 - Р]).

• Подкомплекс осадков кольчугинской серии (Рт) широко развитый в регионе, сложен песчаниками, алевролитами, аргиллитами с включением до 50 угольных пластов. Его мощность составляет 3600 - 5000 м.

• Подкомплекс лагунно-континентальных отложений балахонской серии (С/ - Р/) сложен песчаниками, алевролитами, аргиллитами, конгломератами, углями общей мощностью от 1100 до 3600 м.

• Морские отложения от протерозоя до нижнего карбона, представленные карбоналными образованиями нижнего кембрия, силура, девона, нижнего карбона, а также эффузивно-осадочными породами нижнего и среднего кембрия, образуют нижний структурный этаж Кузнецкого бассейна. Среди них преобладают песчано-глинистые красноцветные отложения с прослоями мертелей, известняков и эффузивы - фиолетовые порфириты и альбитофиры.

Глава 3. ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ КУЗБАССА

В главе рассмотрены гидрогеологические условия и выявлена гидродинамическая зональность региона. Для его подземных вод характерен преимущественно трещинный тип движения и приуроченность к верхней зоне трещиноватости.

В гидрогеологическом разрезе единого водоносного комплекса различаются следующие водоносные горизонты (ВГ"):

• Верхний ВГ обладает весьма изменчивыми коллекшрскими свойствами, максимум которых приурочен к террасовым осадкам. Величины удельных дебигов от 1 до 15 л/с Суглинистые образования обводнены меньше.

• ВГ континентальных отложений (Г-З-К) характеризуется повышенной пористостью и проницаемостью. Обводненность ВГ неравномерна, удельные дебиты скважин 0,01-0,5 л/с, в долинах до 10 л/с.

• ВГ угленосных палеозойских отложений, содержащий трещит ю-пластовые и трещинные подземные воды, подразделяется на:

Зону кольчугинской серии (Р^. Лучшими коллекторскими свойствами обладают песчаники

ерунаковской подсерии. С глубиной происходит затухание экзогенной трещиноватости и

поэтому, в общем, обводненность пород невысока Она возрастает лишь на отдельных

локальных участках, приуроченных к зонам разломов. Мощность наиболее обводнённой

трещиноватой зоны от 60 до 100 м в долинах рек и до 100 - 150 м на водоразделах.

Зону лагунно-континентальных отложений балахонской серии (С/ - Р:). Эти отложения, в

отличие от пород кольчугинской серии, обладают пониженной водообильностью. В этой зоне 8

выделяются лишь отложения мазуровской толщи с пористостью до 15 %. Удельные дебеты скважин находятся в пределах от 0,1 - 0,5 до 1,5 - 2,5 л/с. В долинах рек в скважинах, пройденных в трещиноватых песчаниках - до 2,5 л/с. С глубиной обводнённость пород уменьшается и удельные дебеты скважин на глубинах более 80 - 120 м снижаются до 0,1 - 0,01 л/с.

• ВГ морских отложений (Pz-C¡) Для этого горизонта характерна низкая пористость отложений (до 5 реже 8 - 10 %) за исключением туфов девонского возраста (до 15 %). Эти особенности, наряду с другими факторами, обусловливают значительные различия в обводнённости горных пород. Наиболее водообильны известняки кембрийского, карбонового и девонского возрастов, где удельные дебиты скважин достигают 1 - 3, иногда 5-10 л/с. Расходы источников составляют 2-4 л/с, редко увеличиваясь до 100 л/с. Эффузивно-осадочные породы обводнены слабо, в связи, с чем расходы вытекающих из них источников не превышают ОД л/с.

По условиям питания и водообмена на изучаемой территории, вслед за Г.М. Роговым, нами выделены три гидродинамические зоны: интенсивного, замедленного и весьма замедленного водообмена

Зона активного водообмена. В Кузнецком прогибе, где долины основных рек врезаны на небольшую глубину и повышенная трещиноватость горных пород установлена до глубины порядка 160 м, мощность зоны интенсивного водообмена составляет 80 - 100 м, а в долинах рек снижается до нескольких десятков метров, а на водоразделах приалатаусской части бассейна увеличивается до 300 м. Если выделять зону активного водообмена, опираясь на повышенные значения коэффициентов фильтрации на уровне не ниже десятых долей м/сут, то в некоторых случаях ее следует увеличить до глубины 400 м.

Условия движения подземных вод в границах этой зоны определяются прямым влиянием гидростатических напоров Формирование фильтрационных потоков происходит под влиянием климатического круговорота воды. Области питания подземных вод расположены на возвышенных водораздельных пространствах. Области разгрузки приурочены к руслам рек и отрицательным формам рельефа, часто имеющим эрозионное происхождение.

Зона замедленного водообмена располагается ниже зоны активного водообмена, охватывая разрез угленосных отложений, и характеризуется особыми гидродинамическими условиями. На границе перехода из одной зоны в другую отмечается резкое падение проницаемости пород, что создает условия, при которых затрудняется передача гидростатических напоров. Движение подземных вод практически изолируется от верхней зоны, теряется гидравлическая связь с поверхностными водами, их областями питания и разгрузки. Возникают условия, характерные для изолированных водоносных горизонтов. Время движения воды резко возрастает и может измеряться геологической шкалой. Преобладают геологические формы движения воды, о чем свидетельствуют геохимические показатели ее состава, которые могут бьггь положены в основу гидрогеологической стратификации.

Движение подземных вод осуществляется по ослабленным зонам тектонических нарушений, способных создавать своеобразные каналы перетоков и области разгрузки. Зона замедленного водообмена характеризуется низкой степенью изученности. Подземные воды этой части гидрогеологического разреза вскрыты и опробованы по редкой сети отдельными глубокими структурно-поисковыми скважинами на нефть и газ, а также более мелкими скважинами. Граница этой зоны прослежена до глубины порядка 2000 м. Мощность ее изменяется в широких пределах: от 100 до 1800 м (Ленинская синклиналь, Борисовская антиклиналь, Абашевский купол) и более.

Зона весьма замедленного водообмена может быть выделена предположительно на глубинах более 2000 м. Практически она изучена только в Абашевской скважине. Вероятное распределение обводненных зон может быть связано с положением наиболее крупных структурных тектонических нарушений глубокого заложения. Эти же структурные элементы геологического разреза могут определять основные гидродинамические характеристики фильтрационных потоков, предположительно восходящей направленности.

Таким образом, на изученной территории выделяется единый водоносный горизонт, который состоит из серии микропласгов разной водопроводимосги.

Глава 4. ГЕОХИМИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД

В главе рассмотрен химический и газовый состав, описана зональность подземных вод. В гидрогеохимическом разрезе выделяются типы подземных вод в соотве1ствии с зонами водообмена: активного, замедленного и весьма замедленного. Гидрогеохимические особенности подземных вод также определяют характер этих зон.

Для подземных вод зоны активного водообмена характерно развитие НС03 - Са, Са^а, Ыа-Са типов вод. Это повсеместно пресные воды с минерализацией до 0,6, реже 1 г/л, чаще нейтральные со средним значением рН - 7,5 (табл. 1). Содержание НС03 - 0,4, реже до 0,91 /л, Са Таблица 1. Средний химический состав подземных вод разных зон водообмена

Ерунаковского и Томь-Усинского районов, мг/л

Водообмен Район Глубина нахождения, и рн Са2' М8г* С1 НС03 Общая минерализация

Активный Еруна-ковский Э5-<460 7.30-8,0 п,(Л 7,6-202 70,2 14.2-117 3.8-58,0 2,1-17 0,1-16.5 4,2 265-701 484 389 - 944

65,2 23,3 6,1 659

Томь-Усинский 50-<550 6.0-8.0 11.7-54.7 0.14-65.3 8.5-27.9 2.8-9.1 6-178 27 42.7-409 76 - 554

7,29 28,3 35,2 18,3 5,1 230 317

Среднее для пайонов 7,5 49,3 50,2 20,8 5.6 15,6 357 488

I1 Еруна-ковский >35->1200 7.3-10.4 179-2441 1.-63.1 16,47 0-37.1 8,23 7-460 0.8-2034 671-6462 1006 - 8848

8,5 1153,4 108 201,69 2398 3906

Томь-Усинский >50-2000 8.30-9.5С 69,6-3381 3.6-42.1 0 6-29 8 3-4200 1.-2380 238-3842 373 - 9480

8,75 1550,3 19,47 9,64 1352 203,3 1385 4485

Среднее для районов 8,63 1351,9 17,97 8,94 730 202,5 1891,5 4195,5

Аба- | шевское 1 >2000 поднятие - 12020 35 167 10982 1748 10956 35700

Примечание в числителе минимальное значение через гире максимальное, в энаменатепе - среднее

до 0,05 г/л, Иа в среднем - 0,05г/л, а С1 - 0,006 г/л (табл 1) Мощность этой зоны различна для разных районов юга Кузбасса, в целом составляя 150-200 м, однако она может увеличиваться, например, до 460м в Ерунаковском районе и до 550 м в Томь-Усинском

Следует отметить, что на участках континентального засоления минерализация подземных вод может возрастать до 2-3 г/л и воды тогда становятся ЭО^НСОз N8, реже 804 -С1 состава, что является исключением Таким же исключением являются и зоны загрязнения связанные с техногенной деятельностью Примером такого загрязнения являются воды района Форштадт в г Новокузнецке, где вследствие многолетнего загрязнения поверхностных и подземных вод отходами алюминиевого производстве их минерализация увеличивается до 21 г/л Это воды с высокими концентрациями хлоридов и сульфатов, по составу они щелочные (рН до 11), НС03-Иа типа, содержание Р в подземных водах до 40,2 мг/л и в поверхностных до 750 мг/л, А1 до 7 мг/л и 61 мг/л соответственно (Дегтярев и др., 2003, Людвиг, 1999,2003)

Другим объектом, который загрязняет воды, является эксплуатация шахт В опробованных нами точках на территории углеразреза отмечены повышенные концентрации 1л (0,056 мг/л), Н§ (до 8,7 мкг/л), Р (1,85 мг/л), Бе (до 8,6 мг/л), а по другим данным и Zn, Си, Ва, Вт, были идентифицированы разновидности органических соединений и микропримесей, определено содержание нефтепродуктов от 0, 25 до 1,108 мг/л

Жизнедеятельность человека и сельское хозяйство также изменяют состав вод Например, в г Междуреченске отмечается повышение содержание нитратов и слабощелочная и щелочная реакция Городские стоки имеют НСОз Са состав с околонейгральной реакцией В составе стоков с города присутствует МИГ до 15 мг/л и органическое вещество (Язиков и др, 2003)

Все эти различия в химическом составе вод зоны активного водообмена на площадях развития различных водоносных подразделений выражаются в пестроте их химического состава Основные факторы, определяющие такой тип вод, это большое количество атмосферных осадков, маломощность четвертичных отложений, значительная густота и глубина вреза гидрографической сети и др С глубиной роль этих факторов уменьшается, что ведет к увеличению минерализации и изменению химического состава подземных вод

В региональном плане прослеживается высотная гидрогеохимическая зональность подземных вод этой зоны Она заключается в изменении химического состава воды, обусловленного постепенным переходом от одного ландшафта к другому, т е по мере понижения отметок в рельефе На построенной нами карте наблюдается увеличение минерализации от 0,2-0,3 до 0,6 г/л с востока (от Кузнецкого Алатау) на запад (рис 1), те в сторону уменьшения отметок рельефа Подобная зависимость наблюдается и с распределением рН Газовый состав вод этой зоны характеризуется наличием газов воздушного происхождения, т е N2, С02 и 02 При этом в водорасгворенном газе резко преобладает N2 (6080%), в меньших количествах присутствует 02 (10-20%) и еще меньше С02 (доли %)В небольших количествах иногда встречается СН4

Оет&ю*"•** 4 Л*'

¿¡^'Осинники Ч»»*»*

Рис. 1. Изменение минерализации (г/т) подземных вод в зоне активного водообмена на территории

юга К} збасса

Для зоны замененного водообмена характерны достаточно сложные гидрогеохимические условия В основном она заполнена гидрокарбонатными натриевыми (содовыми) водами, что подтверждает вывод сделанный ГМ Роговым и В К Поповым (1985) Они отмечали развитие содовых вод до глубины ~ 1 км, но по нашим данным они развиты шире, чем представлялось ранее, и мы находим их на глубинах до 2 км Это воды с минерализацией от 1 (реже от 0,6) до 56 г/л, щелочные с рН = 8,3-10, 4 (табл 1) Химический состав вод этой зоны в первую очередь определяется стадией взаимодействия воды с горными породами Именно поэтому в этой зоне увеличивается содержания НСО; от 0,2 до 6,5 г/л, № до 2,5 г/л и незначительно увеличивается С1 до 0,4 (для содовых) и до 4,2 г/л для вод хлоридного состава, а Са уменьшается до 0,02 г/л (табл 1)

Именно содовые воды в Кузбассе пользуются большим распространением Нами они описаны в Ерунаковском и Томь-Усинском районах в нижнекаменноугольных и пермских отложениях По данным А И Аникина и др (2001) на территории Березовоярского участка, приуроченного к балахонской серии, содовые воды развиты на небольшой глубине (40-150 м) Опробование НСОч N8 вод в различных районах Кузнецкого бассейна, в структурах фундамента и среднего этажа свидетельствует о широком их развитии в пределах всей водонапорной системы

Кроме этого в отдельных случаях распространены сульфатные натриевые воды, минерализация которых достигает 7,1 г/л Подобные воды отмечаются, например, на

территории Таллинского участка (Ерунаковский район) (табл 2) Исключением являются и хлоридные воды

Таблица 2. Химический состав подземных вод с высокими содержаниями 8042' и СГ, мг/л

К» п/п Глубина ч N3 НСО, С1 Общая чинера-тазация рН

1 110 1640.0 1А 1.4 1489 127 8 <2 3046 8 10

ч 6Й0 880,6 1,0 1.0 1562 178,6 1.1 2150 8 20

1479 5 806,5 14 - 951 9 654,0 28,4 2272 8,85

4 5 6 п 1444 5 1177 1 18 " 4ТГ 4,6 1147 47 7 28.8 1434 4010 8 75 ГОТ

1495 2692 2 24 9 1159 217ТГ 6110

1920 5 1522 0 225 11 5 91 5 511 9 2300 4847 7 40

2124 5 2284 0 28 70 1074 2800 109.0 6302 8 65

X 1970.0 "81,0 42 21 1 1794 4200 42 8 9482 8'10

9 595.0 2250.0 , 6 5 ~тт 100 2034 7150 8,77

Подземные воды зоны весьма хыедпеппого вогк)о6мена это воды хлорвдного, хлоридно-гидрокарбонатного типа (содержание СГ до 11 г/л, НСО, до 10,9 г/л) с преобладающим катионом - натрием (до 12 г/л) (табл 1) Именно по переходу гидрокарбонатных натриевьк вод в типичные минерализованные хлоридно- натриевые и устанавливается граница между зонами замедленного и весьма замедленного водообмена Эта зона выделяется нами условно по результатам опробования Абашевской скважины, в которой вскрыты рассолы с минерализацией до 35 г/л (табл 1) Стоит отметить, что подземные воды этой зоны в Кузнецком бассейне почти не изучены

В основном на исследуемой территории распространена прямая гидрогеохимическая зональность, но на локальных участках она нарушается глубинной разгрузкой Тогда на

глубинах 50-100 м мы встречаем минерализованные щелочные метановые воды, например, в Ерунаковском и Томь-Усинском районах, а также на территории Грамотеинского участка Кроме этого, имеются данные о вскрыши термальных воды на глубине 600700 мвд Уроп (Центральный район) (Рогов, 1966) В целом в водах юга Кузбасса преобладает НССЬ ион, реже С1 и 804 Среди катионов преобладает Са и Ма Воды от ультра пресных до умеренно солоноватых, с минерализацией до 9,5 г/л (рис 2 а) По

Рис 2 Изменение состава подъемных вод в 1 омь-Усинском и Ер>наковском районе!х а - чинерали 1адия, г/т, б - шачеиие рН, в - ПСО,, чг/1,1 - Ыа, мг/1. 1 - Томь-Усинский рай)ь 2 - Ерчиаковский район 1 - ЛОашевская стрчктлра

величине рН от нейтральных до щелочных (рис 2 б) С глубиной наблюдается увеличение минерализации и рН Это происходит в первую очередь за счет НС03" (до 3,8 г/л в Томь -Усинском и до 6,5 г/л в Ерунаковском) и (до 3,4 г/л в Томь-Усинском и до 2,4 г/л в Ерунаковском) (рис 2 в, г)

Глава 5. РАВНОВЕСИЕ ПОДЗЕМНЫХ ВОД С ГОРНЫМИ ПОРОДАМИ

Формирование состава подземных вод нельзя понять, не рассматривая равновесия в системе вода-порода В работе анализируется равновесие подземных вод с карбонатными и алюмосиликатными минералами, наиболее широко распространенными в геологическом разрезе юга Кузбасса Взаимодействие подземных вод с карбонатными минералами (кальцитом и доломитом) происходит по реакции конгруэнтного растворения и описывается уравнением

МеС0з+Н20+С02<-Ме2~+2НС0з

Инконгруэнтное растворение алюмосиликатов протекает, в основном, по механизму гидролиза (по УД Келлеру) МеА1йО„- Н/)=Меп-ОН [ЬфН)^] [Ар(ОН)^,, или А 1(ОН)3 (Ме, Н)А(!$,Ю„ , где п относится к неопределенным атомным соотношениям, о и / -соответственно к октаэдрическим и теграэдрическим координатам; Ме - катионы металлов Удаленность системы вода-порода от состояния термодинамического равновесия оценивается

через индекс неравновесности (А) А = \% — где, К-константа реакции при соответствующей

температуре, О - квонтант реакции

Расчет равновесия воды с горными породами проводился по методике, изложенной в работе РМ Гаррелса и ЧЛ Крайста (1968) для температур 5 (имитирующих пластовые условия) и 25 °С (стандартные условия) Расчеты необходимых для вычисления квотанта реакции активных концентраций компонентов определялись с использованием программного комплекса Нус1гоОео (Букаты, 1999) Решение вопроса о направлении преобразования минерального вещества в сложившихся гидрогеохимических условиях проводилось с использованием полей устойчивости минералов, построенных в различных координатах Равновесие подземных вод с карбонатными минералами. Степень насыщения подземных вод по отношению к кальциту определяется по произведению растворимости его ионов в соответствии с реакцией СаС03=Са2 +С03" (1), константа которой для температур 5 и 25 °С равна 108,09 и 10"8-14 соответственно (Гаррелс, Крайст, 1968) На диаграмме насыщения вод равновесие с кальцитом при этих температурах показано линиями Если точки, характеризующие состав конкретной пробы воды выше линии, то подземные воды насыщены к карбонату кальция, а ниже - не насыщены (рис 3,4)

Анализ диаграмм показал, что пресные подземные воды в большинстве случаев не насыщены к кальциту. Содовые воды, развитые в зоне замедленного водообмена, наоборот, все насыщены по отношению к кальцшу (рис. 3). Подобная картина наблюдается и при насыщении подземных вод относительно доломита (рис. 4). Из диаграммы видно, что только подземные воды пресной зоны в основном не насыщены к доломиту, в то время как остальные типы способны высаживать доломит из раствора при стандартной температуре. Конкуренцию этой реакции та, поэтому в данных условиях более вероятно образование магнезиального кальцита, чем доломита

В результате проведенных термодинамических расчетов установлено, что в отложениях юга Кузнецкого бассейна все содовые воды насыщены относительно кальцита и доломита, и

способны высаживать его в виде вторичных минералов. Формирование на протяжении всего времени карбонатных минералов носит закономерный характер, который определяется такими параметрами гидрогеологической среды как рН, температура и минерализация подземных вод. Все эти параметры закономерно изменяются с глубиной. При этом важно отметить, что одним из ведущих факторов непрерывного вторичного карбонагообразования яатяегся неравновесное состояние вод с первичными ачюмосилскатными минералами (Шварцев, 1996).

Равновесие подземных вод с алюмосиликатными минералами. Степень насыщения подземных вод относительно основных породообразующих минералов алюмосиликагных пород можно выяснить посредством нанесения данных по составу вод на диаграммы полей устойчивости алюмосиликатов.

Анализ полученного при построении материала (рис.5) показал, что все подземные воды недонасыщены к первичным минералам. Так в системе НС!- НЮ -AlfirCaO- СО>- Si02(рис. 5а) изученные нами воды достаточно разнородны по содержанию Са и H4Si04, поэтому область нанесенных в виде точек данных достаточно обширна Содовые воды оказались сосредоточены в области устойчивости каолинита, и только несколько точек близки к равновесию или равновесны к Са-монтморилониту. Также основная масса содовых вод пересыщена относительно кварца. Такое поведение точек объясняется тем, что при высоких значениях рН

2 СяСО,

•Э

£ 4 S

s CV'+COj1

■в 7 6 5 -4 .3 -2 1 11 ico,' 1

1 ■ ^ • 3 й 4—5—— в]

Рис. 3, Степень насыщения подземных

вод юга Ку1басса относительно кальцита

Примечание 1- пресные воды зоны активного водообмена 2 - содовые воды 3 - су 1ьфатные

воды 4 - хлорндные воды, 5 - насыщение при 25°С, 6- насышенме при 5°С

составляет реакция образования

1 I ГГ-Т=ТТ] |

Рис. 4. Степень насыщения подземных вод юга Кузбасса относительно доломита

растворимость кремнекислого тоже повышается, что и способствует перемещению точек содового типа в сторону насыщения монтмориллонитом, который является более затратным

^(Н.БЮЛ

Мц-хлорцг

•I3 -2 5 -2

М\сюент \ ч

Гцарослюоа

с . # ♦ ^^ я \ 9 ч % ч

Каолинит

4 -1 ' <

1НГН5.0,|

•- 1 ■- 2 3

Рис. 5. Диаграммы равновесия некоторых глинистых минералов в водных растворах с нанесением данных по составу подземных вод юга Кузбасса

я - анортит-гиббсит као чинит Сп-монтмориллонит б - Ч^-хлориг-гиббснт-кпспинит М£-МОНТМОр1и!.ЮКИТ В - ¡ЛЬбиТ-1иббсНТ каолинит -Ка-МОНГМОршиЮЯИГ. Г - МИКрОКЛИН'М) сковит-гн€6с1гт-каолинит-гидрослюда-к-иогггморт1лпонит

при процессе минералообразования в отношении кремния. На рис. 56 приведена диаграмма полей устойчивости минералов в зависимости от активностей в воде ионов магния, кремнекислоты и рН. Содовые воды имеют более высокие активности этих ионов по сравнению с пресными водами, поэтому точки располагаются выше, хотя основная масса их все же находится в области устойчивости с каолинитом. Большой объем анализов вод с содовым составом находится в равновесном состоянии по отношению, как к каолиниту, гак и к монтмориллошпу (точки, характеризующие эти анализы, находятся на границе полей устойчивости этих минералов), что может указывать на образование смешаннослойных глин. Несколько точек также равновесны относительно \^-хлорита В минералогии глин извесчны случаи образования каолинит-монтмориллонитовых смешанных глин с хлоритовыми слоями. В системе ЗЮгА^уИа^)- СОгН¡О (рис. 5в и 6) степень насыщения подземных вод относительно натриевых минералов устанавливается по равновесиям между альбитом,

каолинитом, гиббситом и Na-моштиориллонитом. Разброс точек достаточно большой, однако основная их масса располагается в области равновесия с каолинитом, несколько точек у границы и в области Ыа-моншориллонига, а также у границы каолинита и альбита. Однако ни одна точка не попадает в область равновесия с альбитом. Ряд точек оказываются в поле устойчивости гиббсита, но формирование этого минерала в данных геохимических условиях маловероятно Скорее всего, речь идет о формировании каолинита и смектитов с низким содержанием катионов в составе, так называемых 1Г-глин. Положение точек в системе SiOr ЛМ1-К2О- С0гН20 (рис 5г) свидетельствует, что в данных гидрогеохимических условиях

содовые воды формируют преимущественно каолинит, а хлоридные вероятнее всего еще и гидрослюду. Гидросяюда

устойчива в более щелочных или в более богатых калием растворах. Образованию К-монтмориллонига здесь препятствует низкая активность H4S1O4, а относительно первичных алюмосиликатов (мусковита и микроклина) воды сильно недонасьццены.

Во всех выше рассмотренных случаях содовые воды неравновесны с первичными алюмосиликатами (анортит, альбит, мусковит, калиевые полевые шпаты) и равновесны по отношению ко вновь образующимся продуктам выветривания первичных алюмосиликатов - глинам (каолинит, монтмориллониты, гидрослюды). Первичные алюмосиликаты инконгруэнтно растворяются с образованием карбонатов и глин группы каолинита и монтмориллонита При этом значительная часть элементов переходит в раствор.

Глава 6. ФОРМИРОВАНИЕ СОСТАВА ПОД ЗЕМНЫХ ВОД ЮГА КУЗБАССА

Формированию состава подземных вод посвящены многие работы В.И. Вернадского, Н.И. Толстихина, О.А Алекина, A.M. Овчинникова, Е.В Посохова, В.А. Кирюхина, Е В. Пиннекера, С.Р. Крайнева, В.М. Швеца. К.Е Питьевой, C.JT Шварцева и многих других. Одним из важных и спорных вопросов является вопрос формирования содовых вод, неразрывно связанный с решением проблемы содообразования в природе в целом Основные теоретические положения по образованию соды рассмотрены в работах В.А. Ковды, У.П. Келлея, И.Н. Антипова-Каратаева, Н.И. Базилевич, Е.В. Посохова, Ю.В. Баталина, Б.С. Касимова, Е Ф. Станкевича, В.Г.

Аиортит

15 14 13 Г— £ 12 С а-монтмориллон ит Насыщение кальцита+4 npnP^fO3 ♦• Лг Л »9 d . • * -

"о 11 & 10 ♦ «¿сл V * ■ X X 0 I

9 о. л

8 7 Каопииит о а к

3 2 4 6 lg [Na-ИЩ в 10

♦ -1 ш-2 3 Д- 4 I

Рис, 6. Система НС I- Н^О-АЬО>-СаОгN а20-С02 -SiO, при 25° С с

нанесением данных по составу подземных вод Кузбасса

Попова, К.К Гедройца, С.Л. Швариева и многих других, но споры вокруг проблемы формирования этих уникальных природных образований актуальны до сих пор Нами этот вопрос рассматривается с теоретических позиций изложенных С.Л. Шварцевым (1978,1998) Формирование состава подземных вод зоны активного водообмена. Основным источником химических элементов в подземных водах зоны активного водообмена являются в первую очередь - почвенно-расгительный слой и атмосферные осадки. Сложившиеся гидрогеологические условия на территории юга Кузбасса: чередование разнопроницаемых и моноклинально залегающих отложений, равнинный рельеф, а также распространение на большей территории верхнего хорошо проницаемого горизонта, который способствует быстрому проникновению атмосферных осадков на такую глубину, при которой исключается испарение и, следовательно, развитие процессов континентального засоления, все это способствует формированию пресных подземных вод.

Атмосферные осадки помимо ионно-солевой составляющей несут в себе газы атмосферного происхождения - кислород, азот и уклекислспу. Попадая в землю под действием таких факторов как рельеф, климат, водообмен, количество выпадающих осадков, степени их испарения и т.п. кислород и углекислый газ определяют окислительную среду подземных вод. Именно она начинает преобразовывать состав подземных вод создавая обстановку для окисления, растворения и выщелачивания вмещающих отложений, в том числе и угленосных. В почве и зоне аэрации они начинают концентрировать в своем составе Са2+, растворяя почвенные конкреции, минералы цемента и водовмещаютцие отложения. В связи с тем, что растворимость карбонатов значительно выше, чем у большинства алюмосиликатов, их растворение происходит быстрее. Однако, параллельно идет процесс инкогруэнтного растворения нестойких в зоне гипергенеза алюмосиликатов типа анортита, роговой обманки, пироксенов, содержащих этот металл, и поэтому на первых этапах вода быстрее концентрирует именно Са2+. Подземные воды становятся гидрокарбонаглыми кальциевыми. Наряду с карбонатными породами идет растворение и алюмосиликатов. Поскольку состав их разный, то и состав воды тоже разнообразен: НС03 Са-М& Са-Иа

При относительно медленном проникновении подземных вод через верхнюю зону возможно развитие континентального засоления на локальных участках обусловленное процессами испарительной концентрации. Это приводит к формированию НСОгС1 или в04 вод Ыа-Сатипа

В настоящее время кроме природных факторов на состав подземных вод оказывает большое влияние и техногенные. Основными в Кузбассе являются: добыча угля, химическое и металлургическое производство, сельское хозяйство, жизнедеятельность человека, городские агломерации, транспорт. На локальных участках техногенное влияние оказывается доминирующим так, например, в районе Фориггаят г. Новокузнецка, как показано в предыдущей главе, катастрофическое изменения состава питьевых вод вызвано влиянием

алюминиевого производства Техногенные отходы производства, сваленные в отвалах, приводят к резкому изменению характера среды, накоплению подвижных в этих условиях элементов (Б, А1 и др ), что коренным образом меняет геохимический тип воды

Другим источником загрязняющих веществ служат шахты, горные выработки, карьеры В процессе эксплуатации, которых повышается содержание нефтепродуктов, органических соединений Кроме этого, развитый в углях пирит при отработке горных выработок получает доступ 02, который окисляет его с образованием вод сульфатного состава Все это приводит к формированию более кислых вод, способных концентрировать тяжелые металлы (№, Бе и т д ), меняющие геохимический тип вод, но в другом направлении

Присутствие в водах повышенных содержаний нитратов, N114" и присутствие органики, как, например, в рассмотренном выше г Междуреченске, является хорошим индикатором, превде всего бытового загрязнения Эта стоки с города, несанкционированные хозяйственно-бытовые свалки, скотомогильники и т д

Более подробно эти и другие примеры загрязняющих веществ, а также процессы, которые к ним приводят, описаны в работе

Таким образом, в зоне активного водообмена распространены инфильтрационные воды, преимущественно гидрокарбонатного кальциевого состава, формирующиеся в условиях инконгруэнтного растворения алюмосиликатов и с образованием вторичных минералов Хозяйственная деятельность способна изменить геохимический тип вод, но пока только на локальных участках

Формирование состава содовых вод зоны замедленного водообмена. 'Зона замедленного водообмена характеризуется сложными гидрогеохимическими условиями Здесь развиты преимущественно гидрокарбонатные натриевые (содовые) воды с рН > 7,6 и минерализацией -0,6 г/л

Подобное изменение химического состава начинается с увеличения времени взаимодействия воды с вмещающими отложениями, вызванное уменьшением их проницаемости Движение воды становится относительно медленным При этом происходит насыщение вод Са2'. а при связывании его с ионом СО^'он переходит из растворенного состояния (Са2++ СО,2-) в твердое - карбонаты (например, кальцит СаСО,) и частично монтмориллонит, те по мере накопления Са2+ достигается насыщение подземных вод гггносигельно карбонатов, которые выпадают в осадок на образующемся карбонатном геохимическом барьере, и только после этого доминирующим в растворе становится ион N8, который в этих геохимических условиях не находит особых барьеров и концентрируется в водном растворе лишь в незначительных количествах связываясь формирующимися минеральными фазами Накопление Са3+ в таких условиях сильно затрудняется, катионы М§ и К, также переходящие в водный раствор за счет гидролиза алюмосиликатов связываются в виде глинистых минералов (каолинит, гидрослюда, монтмориллонит и др ) поэтому воды переходят

из НСОт Са в Т1ГО, \та-Га и Са-Ма тип, а затем и в содовый Ион НСОз" формируется за счет С02, источником которого служит органическое вещество включая уголь, глубинная разгрузка и ОН" образующийся при гидролизе алюмосиликатов

Содовые воды, которые занимают большую часть геологического разреза формируются в условиях замедленного водообмена в результате выветривания алюмосиликатов, но только в том случае когда они насыщены кальцитом и монтмориллонитом Именно замедленный водообмен способствует относительно длительному взаимодействию воды с горными породами и установлению равновесия воды с кальцитом Тем самым на изученной территории бассейна создаются благоприятные условия для накопления в подземных водах Ыа+ и НСО)" за счет растворения первичных алюмосиликатов, с которыми все подземные воды неравновесны Карбонаты N3 в этой геохимической среде не встречают геохимических барьеров и формируют содовые воды, являющиеся результатом строго определенного этапа взаимодействия воды с горными породами, вполне закономерно заполняя нижнюю часть разреза И именно на их фоне в отдельных частных случаях появляются сульфатные воды с минерализацией до 9,5 г/л и имеющие локальное распространение Эти воды связаны с формированием алюмосиликатных пород и насыщены к карбонатным образованиям Источником ЗОд2" служит пирит (сульфиды), окисление которых и приводит к появлению в водах этого иона, что подтверждается, в частности, более низкими значениями рН вод в интервалах с наиболее высокими содержаниями ЯО 2" относительно вод других интервалов одной и той же скважины (Таллинский участок Ерунаковского района) Следует отметить, что подземные воды такого состава обогащены еще и СТ Такое возможно, если наряду с окислением сульфидов происходит частичное испарение воды а это, в свою очередь возможно только в стучае подземного пожара Это подтверждается и развитием здесь метановых газов, те имеет место восстановительная геохимическая обстановка, в которой окисление пирита невозможно

Стоит отметить, что в отличие от подземных вод двух верхних зон, имеющих инфильтрационное происхождение, зона весьма замедленного водообмена приурочена к остаткам древних седименгационных вод, нередко смешанных с инфильтрационными

Таким образом, водообмен - важнейший фактор содообразования Среди других факторов этого процесса следует назвать тип горной породы, поскольку, при прочих равных условиях, чем больше порода содержит тем при относительно более активном водообмене вероятнее образование содовых год Но поскольку все без исключения породы содержат то или иное количество содообразование возможно в любых горных породах, независимо от их состава Следовательно, сода - это продукт растворения водой алюмосиликатов на определенной стадии их взаимодействия с подземными водами в условиях относительно невысокого концентрирования солей и замедленного водообмена

Заключение

В результате геологических, гидрогеологических, гидрогеохимических и гидродинамических исследований установлены гидрогеохимические особенности юга Кузбасса, которые определяются низкой проницаемостью, едиными водоносным горизонтом и областями питания, степенью взаимодействия подземных вод с горными породами Подземные воды изученной территории подчиняются нормальной вертикальной гидродинамической и гидрогеохимической зональности По характеру проницаемости выделяется 3 зоны активного, замедленного и весьма замедленного водообмена Тесно увязываются с гидродинамическими зонами и выделенные гдрогеохимические зоны пресных и солоноватых вод На основе нового материала в работе выделена зона содовых вод

В работе рассмотрены и выявлены основные факторы формирования состава подземных вод зоны активного и замедленного водообмена, подробно описано распространение содовых вод и механизмы их образования Установлено, что в зоне активного водообмена распространены инфильтрационные воды, преимущественно гидрокарбонатного кальциевого состава формирующиеся в условиях инконгруэнтного растворения алюмосиликатов и образованием вторичных карбонатных разностей Содовые воды зоны замедленного водообмена формируются в результате выветривания алюмосиликатов, но только в том случае, когда они насыщены кальцитом и монтмориллонитом

Список работ опубликованных по теме диссертации

1 Закономерности изменчивости минерализации подземных вод центральной части Саяно-Алтайской складчатой области // Труды Четвертого Международного научного симпозиума студентов, аспирантов и молодых ученых им Академика М А Усова Томск, 2000, С 193-194

2 Пространственные закономерности изменения минерализации подземных вод зоны активного водообмена в бассейне р Томи И Материалы Региональной конференции геологов Сибири Дальнего Востока и северо-востока России Томск, 2000, С 368-369 (соавторы Рассказов Н М, Савичев О Г, Дутова Е М )

1 3 Гидрогеохимическая зональность зоны активного водообмена центральной части

Алтае - Саянской складчатой области // Груды V Международного научного симпозиума ■ студентов, аспирантов и молодых ученых им Академикам А Усова Томск, 2001, С 141-144

4 Органические микропримеси в подземных водах питьевого назначения на территории Кемеровской области // Труды VI Международного научного симпозиума студентов, аспирантов и молодых ученых им Академикам А Усова Томск, 2002, С 178-180

5 Содержание органических микропримесей в подземных водах активной зоны водообмена на территории Кемеровской области 11 Материалы докладов Ш Международного симпозиума «Контроль и реабилитация окружающей среды» Томск, 2002 С 100-102

6 Геохимия подземных вод Ерунаковскоге района Кемеровской области ' Труды научной конференции "Проблемы поисковой и экологической |еохимии Сибири" Томск, 2003 С.62-65.

7 I идрогеохимические условия юга Кузбасса (на примере Ерунаковскоге и Томь-Усинского районов) //Труды IX Международного научного симпозиума студентов, аспирантов и молодых ученых им Академика М А Усова Томск, 2005

8 Гидрогеохимическая зональность подземных вод Кузбасса (на примере Грунакогазкого и Томь-Усинского районов) 4 Материалы третьей интеграционной междисциплинарной конференции молодых ученых СО РАН и Высшей школы Иркутск. 2005

9 Гидрогеология Ерунаковскоге района Кузбасса в связи с проблемой добычи угольного метана /'.< ] еология и геофизика 2005 (соавторы Шварцев СЛ., Хрюкин В Т , Кузеванов К И, ПоповаТС. и др)

10. Базовые пункты гидрогеохимических наблюдений в бассейне верхней Оби в 1999г // Труды научной конференции "Проблемы поисковой и эколошческой теохимии Сибири" Томск. 2003 С 289-294 (соавторы Шварцев С Л. Савичев О Г )

Подписано к печати 5 09 05 Формат 60x84/16 Бумага 'Классика" ПечатьИЭО Услпечл 1,28 Л-вэдл 1,16 Заказ 1101 Тира* 100 зкз

иштншю'^'тпу 634060, г Томск, лр Ленина 30

156 04

РНБ Русский фонд

2006-4 12028

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Домрочева, Евгения Витальевна

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. СОСТОЯ1ШЕ ИЗУЧЕ1IIЮСТИ ПОДЗЕМНЫХ ВОД КУЗБАССА

Глава 2. ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕ1 ШЕ КУЗБАССА

2.1. Географическая характеристика

2.2. Стратиграфия и литология

2.3. Тектоническое строение региона

Глава 3. ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ КУЗБАССА

3.1. Характеристика основных гидрогеологических горизонтов

3.2. Гидрогеологические условия Ерупаковского района

3.3. Гидродинамические условия Ерунаковского района

3.4. Гидрогеологические условия Томь-Усинского района

3.5. Гидродинамические условия Томь-Усинского района

Глава 4. ГЕОХИМИЯ ПОДЗЕМ11ЫХ ВОД

4.1. Химический состав подземных вод Ерунаковского района

4.2. Гидрогеохимическая зональность Ерунаковского района

4.3. Состав водорастворепных газов па территории Ерунакоского района

4.4. Химический состав подземных вод Томь-Усинского района

4.5. Гидрогеохимическая зональность подземных вод Томь-Усинского района

4.6. Состав водорастворепных газов на территории Томь-Усинского района

4.7. Общая характеристика геохимии подземных вод Ерунаковского и Томь-Усинского районов

4.8. Влияние техногенного фактора на химический состав подземных вод зоны активного водообмена

Глава 5. РАВНОВЕСИЕ ПОДЗЕМНЫХ ВОД С ГОРНЫМИ ПОРОДАМИ

5.1. Равновесие подземных вод с карбонатными минералами

5.2. Равновесие подземных вод с алюмосиликатными минералами

Глава 6. ФОРМИРОВА1 ШЕ СОСТАВА ПОДЗЕМ11ЫХ ВОД ЮГА

КУЗБАССА

6.1. ФормироваЕше состава подземных вод зоны активного водообмена

6.2. Распространение содовых вод

6.3. Формирование состава содовых вод зоны замедленного водообмена

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Гидрогеохимические особенности угольных районов юга Кузбасса"

Актуальность. В настоящее время Кузнецкий угольный бассейн рассматривается как крупнейшая сырьевая база для добычи сорбированного или угольного метана. Это обусловлено тем, что прогнозные ресурсы такого метана в данном бассейне составляют по данным ОАО «Промгаз» более 13 трлн. м 3 на площади в 21 тыс. км2, а плотность этих ресурсов достигает 3 млрд м3/км2. Особенно богаты метаном южные районы Кузбасса, среди которых особое место отводится Ерунаковскому и Томь-Усинскому районам.

Планируемая крупномасштабная добыча угольного метана требует детального изучения не только тектоники, геолого-промысловых характеристик конкретных площадей и угольных пластов, но и газодинамических, фильтрационных, гидродинамических, гидрогеохимических и многих других параметров. Все это невозможно без знания общих гидрогеологических особенностей территории, условий питания и разгрузки подземных вод, их генезиса, зональности и т. д.

Объектом научного исследования являются подземные воды юга Кузбасса, а предметом - их свойства, состав, процессы и факторы формирования.

Основные массивы сведений о подземных водах Кузбасса накоплены в связи проведением разведочных и эксплуатационных работ по добыче каменного угля и водоснабжению населения. Результаты гидрогеологических работ многократно обобщались различными исследователями, но в основном были сосредоточены в пределах зоны активного водообмена. Материалы о глубинном строении гидрогеологического разреза частично были получены в 50-е - 60-е годы при поисках нефти и газа. Эти работы позволили охарактеризовать геологическое строение региона, выяснить условия распределения в вертикальном разрезе подземных вод различного химического состава на максимальную глубину. В настоящее время активизировались гидрогеологические работы в связи с оценкой газоносности угольных пластов для выявления угольно-газовых месторождений.

Именно такое представление, развиваемое CJI. Шварцевым, явилось теоретической базой наших исследований.

Имеющийся в наличии большой материал по подземным водам, новейшие теоретические представления о формировании состава вод и повое программное обеспечение дают возможность получить достоверные научные результаты в области гидрогеологии и гидрогеохимии этого региона

Цель работы. Установить основные закономерности распространения и особенности формирования состава подземных вод, включая содовые, на основе всестороннего анализа геологических, гидродинамических и гидрогеохимических особенностей юга Кузбасса.

Основные задачи: 1) создать базу данных по гидрогеохимическому составу с гидродинамическими и газовыми составляющими; 2) построить серию электронных карт-схем распространения основных гидрогеохимических типов вод; 3) исследовать химический состав подземных вод; 4) установить равновесие подземных вод с основными минералами водовмещающих горных пород; 5) разработать схему формирования состава вод.

Исходные материалы. Основу работы составляют материалы, собранные автором в течение последних 5 лет по этому региону в процессе различных гидрогеологических исследований. Кроме этого использованы фондовые материалы: ОАО «Промгаз», ЗЛО «Метан Кузбасса», ПГО «ЗапСибгеология», ПГ Южно-Кузбасская ГРЭ, треста «Кузбассуглеразведка» (Томусинская ГРП), частично ФГУП «Красновоярская ГГЭ». Всего в процессе наших исследований было изучено 270 анализов подземных вод.

Методика исследования. Исследования проводились на основе комплексного изучения геолого-структурных условий, гидрогеохимических и гидродинамических особенностей территории. Изучение химического состава подземных вод проводилось по количественным и качественным показателям, полученным новейшими аналитическими методами, включая масс-спектрометрический анализ на ISP-MS. Расчет равновесия воды с горными породами проводился с использованием программного комплекса HydroGeo (Букаты, 1999). Для хранения и обработки информации использовались средства пакетов программ Excel, Access, Statistica; для картографической обработки информации широко применялись пакеты программ: Surfer, Photoshop, CorelDRAW, ArcVicw GIS 3.2a.

Для решения поставленных в работе задач применялись сравнительные, комплексные и регионально-гидрогеологические подходы а также научные принципы, выдвинутые СЛ. Шварцевым по равновесно-неравновесному состоянию системы вода-порода.

Научная новизна. Полученные новейшие данные по региону обобщены с гидрогеологических и гидрогеохимических позиций, которые позволили уточнить мощности и состав вод зон водообмена: активного (0-150 м), замедленного (1502000 м) и затрудненного (> 2 км). Впервые с .использованием программы гидрогеохимического моделирования «HydroGeo» выполнена количественная оценка равновесия подземных вод с основными породообразующими карбонатными и алюмосиликатными минералами. Показано, что на изученной территории широко развиты содовые воды, которые практически повсеместно занимают зону замедленного водообмена, что позволило с новых позиций подойти к выделению гидрогеохимической зональности в регионе.

Защищаемые положения:

1) Анализ гидрогеологических данных позволил обосновать наличие в регионе неоднородных по водообильности, но единого водоносного комплекса с общими областями питания и разгрузки и нормальной гидрогеохнмической зональностью.

2) Расчеты равновесий в системе вода-порода показал равновесно-неравновесный характер ее состояния, которое обеспечивает непрерывное растворение первичных алюмосиликатных минералов и образование вторичных карбонатных и глинистых продуктов, устойчивых к растворению в данных гидрогеохимических средах.

3) Широко развитые в регионе содовые воды формируются в условиях замедленного водообмена в результате выветривания алюмосиликатов, но только на стадии когда достигается равновесие подземных вод с кальцитом и монтмориллонитом.

Практическая значимость и реализация работы. По гидрогеохимическим и гидродинамическим показателям приводится оценка возможных дсбитов скважин, участков добычи угольного метана. Кроме этого оценено гидрогеохимическое состояние нриродно-техногенной системы южного Кузбасса, находящегося в сложных экологических условиях в связи с активным развитием промышленности и добывающей отрасли, которое влечет за собой загрязнение не только подземных и поверхностных вод, по и атмосферы, почв, изменение рельефа и т.д. К настоящему времени материалы диссертации использовались в работе ОАО «Промгаз», а также отдельные главы в учебном процессе ТПУ.

К настоящему времени материалы диссертации использовались при написании отчетов: Временного молодежного творческого коллектива «Водообмен» №1777 «Моделирование процессов трансформации состава эксплуатируемых вод зоны активного водообмена и бессрочный прогноз их качества (на примере северной части бассейна р. Томи)» (2000-2003), Временного молодежного творческого коллектива «Томь» № 1739 «Физико-химическое моделирование на ЭВМ процессов изменения химического состава пресных подземных и поверхностных вод в условиях их антропогенного загрязнения на примере бассейна р.Томь н прилегающих районов Салаира» (1999 - 2000), «Гидрогеохимическое районирование территории Кемеровской области» (2000), «Разработка гидрогеологических моделей Таллинской, Нарыкско-Осташкинской, Томской и Распадской площадей первоочередных для подготовки к освоению газовым промыслом в Кузнецком угольном бассейне» (2002 - 2003), «Проведение научного анализа гидрогеологических и гидродинамических условий Кузнецкого угольного бассейна с целыо оценки газового потенциала и метанообильности угольных пластов» (2005).

Апробация работы. Основные результаты исследований по теме диссертации докладывались на научно-практических семинарах кафедры гидрогеологии и инженерной геологии и гидрогеоэкологии ТПУ (1999-2002) , па 20М, 3"', 40м, 50м и 60М международных Симпозиумах им. академика М.А. Усова «Проблемы геологии и освоения недр» (Томск, 1998 - 2002), I региональной паучио-практической конференции «Проблемы региональной экологии» (Томск, ТНЦ СО РАН, 1998), III Межрегиональной экологической студенческой конференции «Экология Сибири» (Новосибирск, 1998), IV международной экологической студенческой конференции «Экология Сибири и сопредельных территории. Экологический катализ» (Новосибирск, 1999), региональной конференции геологов Сибири, Дальнего Востока и Северо-востока России «300 лет горно-геологической службы России»

Томск, 2000), III международном симпозиуме «Контроль и реабилитация окружающей среды» (Томск, ТНЦ СО РАН, 2002), в Томском отделении СПИИГГиМС «30 лет на службе Томской геологии» (Томск, 2002), Всероссийском совещании по подземиы водам Востока Сибири (Красноярск, 2003), научной конференции "Проблемы поисковой и экологической геохимии Сибири" (Томск, 2003).

По теме диссертации опубликовано 10 работ.

Структура и объемы работы. Диссертация состоит из введения, шести глав и заключения общим объемом 178 страниц, включая 74 рисунка, 34 таблицы и список литературы (более ста наименований).

Заключение Диссертация по теме "Гидрогеология", Домрочева, Евгения Витальевна

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации, в процессе геологических, гидрогеологических, гидрогеохимических и гидродинамических исследований установлены гидрогеохимические особенности юга Кузбасса, которые определяются низкой проницаемостью, едиными водоносным горизонтом и областями питания, степенью взаимодействия подземных вод с горными породами.

Подземные воды изученной территории подчиняются нормальной вертикальной гидродинамической и гидрогеохимической зональности. По характеру проницаемости выделяется 3 зоны: активного, замедленного и весьма замедленного водообмена. Тесно увязываются с гидродинамическими зонами и выделенные гдрогеохимические зоны: пресных и солоноватых вод.

На основе нового материала в работе выделена зона содовых вод. Они встречаются в разных районах юга Кузбасса, что свидетельствует об их широком распространении. Например, в Ерунаковском районе с глкубин 35 м, в Томь-Усинском с 50 м, па территории Березовоярского участка с 41 м.

Проведенные результаты термодинамического равновесия показали, что система «вода-порода» является равновесно-неравновесной. Основными причинами равновесно-неравновесного состояния является то, что взаимодействие воды с первичными алюмосиликатами (анортит, альбит, мусковит, калиевые полевые шпаты) формирует вторичные минералы (глины, монтмориллонит, гидрослюды), которые в данный момент развития системы находятся в равновесии с подземными водами являясь более устойчивыми, и тем самым, сдерживают рост катионов в растворе.

Вторая причина равновесно-неравновесного состояния - это наличие в отложениях продуктов разложения органического вещества и обогащение подземных вод С02 которая нейтрализует высокие значения рН среды при реакции гидролиза.

Кроме этого, все содовые воды насыщены и пересыщены относительно карбонатных минералов. Как мы выяснили, степень насыщения определяется рН и минерализацией подземных вод.

В работе также рассмотрены и выявлены основные факторы формирования состава подземных вод зоны активного и замедленного водообмена, подробно описано распространение содовых вод и механизмы их образования.

Установлено, что в зоне активного водообмена распространены инфильтрационные воды, преимущественно гидрокарбонатного кальциевого состава, формирующиеся в условиях никоигруэитиого растворения алюмосиликатов и образованием вторичных карбонатных разностей.

На локальных участках распространено континентальное засоление, обусловленное процессами испарительной концентрации, что является исключением. В этом случае подземные воды являются сульфатно-гидрокарбопатного натриевого, реже сульфатно-хлорпдного состава.

В настоящее время, кроме природных факторов, на состав подземных вод оказывают большое влияние и техногенные. Основными в Кузбассе являются: добыча угля, химическое металлургическое производство, сельское хозяйство, жизнедеятельность человека, городские агломерации, транспорт. Отмечено, что на локальных участках техногенное влияние может оказывать доминирующее влияние, коренным образом меняя геохимический тип воды.

В зоне замедленного водообмена распространены преимущественно содовые воды с минерализацией >0,6 г/л и рН>7,6. Кроме того, местами редко, локально встречаются сульфатные натриевые типы воды с минерализацией до 7,1 г/л. Источником этого сульфат-иона служат сульфиды (пирит), окисление которых и приводит к появлению в водах этого иона. Иногда подземные воды такого состава обогащены еще и хлор-ионом. Такое возможно если наряду с окислением сульфидов происходит частичное испарение воды, а это, в свою очередь, возможно только в случае подземного пожара. Этот подтверждается и развитием здесь метановых газов, т.е. имеет место восстановительная геохимическая обстановка, в которой окисление пирита невозможно.

Установлено, что содовые воды, занимающие большую часть геологического разреза, формируются в условиях замедленного водообмена в результате выветривания алюмосиликатов, но только в том случае, когда они насыщены кальцитом и монтмориллонитом. Именно замедленный водообмен является основным фактором содообразования, способствуя относительно длительному взаимодействию воды с горными породами, что ведет к осаждению карбоната кальция наряду с образованием монтмориллонита и других глин.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Домрочева, Евгения Витальевна, Томск

1. Акуленко Ю.Н. Геохимия подземных вод зоны шггенсивного водообмена в Кузбассе /

2. Ю.НЛкуленко // Новые данные по геологии и географии Кузбасса и Алтая. -Новокузнецк: Изд-во Кузнецкого отдела Географического общества Союза ССР, 1969.-С. 218-219.

3. Алети/ O.A. Основы гидрохимии / ОААлекин. Л.: Гидрометеоюдат, 1970. - 443 с.

4. Алексеев В.А. Кинетика и механизмы реакций полевых шпатов с водными растворами /

5. В.А.Алекин. М.: ГЕОС, 2002. - 256 с.

6. Аникин А.И., Геохимия подземных вод давсошггоносных пород Березовоярскогоучастка (Кузбасс) / А.ИАникин, В.МЛюдвиг, СЛ.Шварцев // Обской вестник. -2001, №1. С. 65-69.

7. Аштоюв Каратаев И.Н. Вопросы происхождения и географическогораспространения солонцов в СССР / И.Н.А1гтипов Каратаев // Мелиорация солонцов в СССР. -М.: Изд-во АН СССР, 1953.-С. 11-268.

8. Базшевнч H.H. Геохимия почв содового засоления / Н.И.Базилевич. М.: Наука, 1965.351с.

9. Баталии Ю.В. Месторождения природной соды и условия их образования /

10. Ю.В.Баталин, Б.С.Касимов, Е.Ф.Станкевич. М.: Недра, 1973.-206 с.

11. Букаты М.Б. Рекламно-техническое описание программного комплекса HydrGco /

12. Букаты М.Б. М.: ВНТИЦ, Номер гос. Регистрации алгоритмов и программ во всероссийском научно-техническом информационном neinpe (ВНТИЦ) № 50980000051 ПК; 1999.-5 с.

13. Вернадский В.И. Избранные сочинения / В.И.Вернадский. М.: Изд-во АН СССР, 1954.- T.I. 696 с.

14. Вернадский В.И. Избранные сочинения / В.И.Вернадский. М.:Изд-во АН СССР, 1960.- T.IV, Кн.2. 652 с.

15. Гатмов Э.М. Геохимия стабильных шотопов углерода / Э.М.Галимов. М.: Недра, 1968.-226 с.

16. Гаррелс P.M. Растворы, минералы, равновесия / Р.М.Гаррслс, ЧЛ.Крайст. М.: Мир,1968.-369 с.

17. Гсдройц К.К Избранные научные труды / К.К. Гедройц. М.: Наука, 1975. - 637 с.

18. Генезис щелочных карбонатных загрязненных подземных вод в районах нефтегазовыхместорождений/СР.Крайнов и др. //Геохимия.-1999. -№3. С. 289-301.

19. Геологическое строение и перспективы нефтегазоносности Кузбасса / Труды

20. СНИИГИМС. Л.: Государственное научно-техническое изд-во нефтяной и горнотопливной литературы, 1959. - № 4 - 325с.

21. Геология угольных месторождений СССР / под ред. А.К. Матвеевой. М.: Изд-во

22. Московского ун-та, 1990.-352 с.

23. Гидрогеологические условия и перспективы использования Пугачевского месторожденияподземных вод (Кузбасс) / В.СЖусковскгши др. II Всероссийское совещание по подземны водам Востока Сибири: мат. конф. Красноярск, 2003. - С. 67-69.

24. Гидрогеология Ерунаковского района Кузбасса в связи с проблемой добычи угольногометана / СЛ.Шварцев и др. // Геология и геофизика. -2005.

25. Гидрогеология СССР Кемеровская область и Алтайский край /под ред. МЛ. Кузнецова,

26. О.В. Постникова. М.: Недра, 1972. - Т. 17. -т 398с.

27. Гидрогеохимические исследования Колывань-Томской складчатой зоны I ПЛ.Удодов идр.. Томск: ТГУ, 1971. -112 с.

28. ГидрогеохимияIПЛ.Удодовпдр..-Томск.:ТПИ, 1980.-94с.

29. Григорьев Н.К Изотопный состав углерода пород, органического вещества и нефгейюрских и нижнемеловых отложений Западной Сибири / ПК.Григорьев. М.: Недра, 1989.-141 с.

30. Дегтярев В.П., Людвиг В.М. Соответствие ресурсного потенциала подземных вод какэлемента хозяйственной емкости биосферы потребностям населения Кемеровской области. / В.П. Дегтярев, В.М. Людвиг-Томск.: Изд-во ПТУ, 2003. С. 224-227.

31. Домрочева Е.В. Геохимия подземных вод Ерунаковского района Кемеровской области / Е.В, Домрочева // Проблемы поисковой и экологической геохимии Сибири: сб. науч. тр.-Томск, 2003. С. 62-65.

32. Домрочева ЕВ. Гидрогеохимическая зональность зоны активного водообменацентральной части Алтае Саянской складчатой области / Е.В. Домрочева // Труды V

33. Международного научного симпозиума студентов, аспирантов и молодых ученых им. Академика М. Л. Усова. Томск, 2001. С. 141-144.

34. Домрочева ЕВ. Гидрогеохимическая зональность подземных вод Кузбасса (на примере Ерунаковского и Томь-Усинского районов) / Е.В. Домрочева // Третья шггеграционная междисциплинарная конференция молодых ученых СО РАН и Высшей школы: мат. Иркутск, 2005.

35. Домрочева Е.В. Гидрогеохимические условия юга Кузбасса (на примере Ерунаковского и

36. Томь-Усинского районов)/ Е.В. Домрочева // IX Международного научного симпозиума студентов, аспирантов и молодых ученых им. Академика М. А. Усова: сб. науч. тр. Томск, 2005.

37. Дуров С.А. Вспенивание и выброс котловой жидкости /С. А.Дуров // Журнал прикладнойхимии. -1940. №3. - С. 3-7.

38. КаншкА.С. Фшико-химическая теория образования зональности в коре выветривания /

39. А.С.Кашик, И.К.Карпов. Новосибирск: Наука, 1978. - 152с.

40. Кг/рюхгт В.А. Общая гидрогеология / ВАКирюхин, А.И.Коротков, А.Н.Павлов. Л.:1. Недра, 1988.-359с.

41. Кгрют1 В.А. Процессы формирования ионных вод / ВАКирюхин, В.М.Швец.- М.: Недра, 1980.95с.

42. Кирюхгт В.А. Эколого-гсохимические проблемы формирования пресных вод (напримере России) / ВА.Кирюхин, Л.П.Норова Томск, 2004. С. 275-279.

43. КовдаВ.А. Основы учения о почвах /ВАКовда. М.: Наука, 1973. - Кн. 1.-448 с.

44. Ковда В.А. Основы учения о почвах / В АКовда. М.: Наука, 1973. - Кн. II. -468 с.

45. Кожевников К.Я. О факторах образования соды в почвах и грунтах /К Л.Кожевников.

46. М.: Почвовед, 1974. №4. - С. 68-78. 42 .Кравцов А. И. Геол отчее кие условия газоносности угольных, рудных и нерудных месторождении полезных ископаемых / Л.И.Кравцов. - М.: Недра, 1968. - 331 с.

47. Крайнов С.Р. Геохимические системы формирования высококарбонатных щелочных подземных вод в верхних водоносных горизонтах / С.Р.Крайнов, А.П.Белоусова, Б.Н.Рыжепко//Геохимия.-2001. -№12. С. 1251-1264.

48. Кратов С.Р. Геохимия подземных вод / С.Р.Крайнов, Б.Н.Рыжепко, В.М.Швец. М.:1. Наука, 2004.-678 с.

49. Кузнецкий бассейн крупнейшая сырьевая база промысловой добычи метана изугольных тастов / А.М.Карасевич и др.. М.: Издательство Академии горных наук, 2001.-64 с.

50. Людвиг В.М. Техногенное загрязнение фтором в районе Форштадт г. Новокузнецка / ВМЛюдвиг // Обской Вестаик.- 1999.-№3-4.-С. 117-120.

51. Методические рекомендации по изучению а прогнозу режима химического составаподземных вод в естественных и нарушенных условиях (для режимных гидрогеологических партий). -М.: ВСЕГИНГЕО, 1974. -117 с.

52. Методы аначиза природных вод / под. ред. А.А.Резников, Е.П. Муликовская,

53. И.Ю.Соколов. М.: Недра, 1970.-488 с.

54. Методы почвенной микробиологии а биохимии / под. ред. Звягенцев Д.Г. Изд. МГУ,1991.-303 с.

55. О необычно высоких содержаниях фтора в подземных водах активного водообмена /

56. СЛ.Шварцев и др. // III века горно-геологической службы России: Материалы региональной конференции геологов Сибири и Дальнего Востока России. Томск.: Изд-во ОГУП Асиновская типография, 2000. - С. 356-359.

57. Объяснительная записка к Гидрогеологической карте СССР 1:2 500 000. М: Недра,1972.-198 с.

58. Овчинников Л.Н. Вода основа рудообразования / Л.Н.Овчинников // Рудообразующиепроцессы и системы.-М.: 1973.-Т.З.-С. 122-159.

59. Ольховатепко В.Е. Hiг/кснсрпо-гсолотческие условия строительства крупныхкарьеров в Кузнецком угольном бассейне / В.Е. Ольховатепко. Томск: Изд-во Томского ун-та, 1976.-212 с.

60. Органические микропрнмеен в пресных природных водах бассейнов Томи и Верхней

61. Оби / А.Э. Конторович и др. // Геохимия. 2000. - № 5. - С. 533 - 544.

62. Основы гидрогеологии. Геологическая деятельность и история воды в земных недрах/под. ред. Е.В.Пиннекер и др.. Новосибирск: Наука, 1982. - 239 с.

63. Перельман А.И. Геохимия природных вод / А.И. Перельман. М.: Наука, 1982. - 151 с.

64. Перельман А.И. Геохимия эпигенетических процессов / А.И.Перельман. М.: Недра,1968.-332 с.

65. Петрова O.E. Источники углерода в подземных водах юга Кузнецкого бассейна поизотопным критериям / О.ЕЛетрова, СЛ.Шварцев, НЛ.Падолко // Всероссийский симпозиум по стабильным изотопам: мат. симпозиума. 2004. - С. 68-70.

66. Пнтьева К.Е. Гидрогеохнмия / К.Е.Питъева. М.: Изд. МГУ, 1978. - 328 с.

67. Полянский О.П. Модельные реконструкции погружения в Кузнецком осадочномбассейне / О.П.Полянский, В.В.Ревердатго, А.Н.Фомин // Геология и геофизика. -2004. Т. 45, №6. - С. 678-687.

68. Попов В.Г. Обменно-адсорбционные процессы в подземной гидросфере / В.Г.Попов,

69. Р.Ф.Абдрахманов,И.Н. Тугуши. Уфа, 1992. -156 с.

70. Посохов Е.В. Происхождение содовых вод в природе / Е.В. Посохов. Л.:

71. Гидрометеоиздат, 1969.- 153 с.

72. Посохов ЕВ. Происхождение содовых вод в природе / Е.В.Посохов. Л:

73. Гидрометеорологическое изд-во, 1969. 154 с.

74. Посохов Е.В. Хтппеская эволюция гидросферы / Е.В. Посохов. Л.: Гидрометеоиздат,1981.-287 с.

75. Пространственные закономерности изменения минерализации подземных вод зоныактивного водообмена в бассейне р.Томи. / Е.В. Домрочева и др. // III века горногеологической службы России: материалы регион, конф. Томск, 2000. - С. 368-369.

76. Распространение фтора в подземных водах южной Сибири и северо-западного Китая /

77. Yamin Wang и др. // Фундаме1ггальные проблемы воды и водных ресурсов на рубеже третьего тысячелетия. 2000. - С. 298-303.

78. Рассказов Н.М. Биогенные и органические компоненты пресных подземных вод це1ггральной части бассейна р.Томи / Н.М.Рассказов, Е.В. Домрочева, А А.Батурина //

79. Томское отделение СНИИГТиМС: 30 лет на службе Томской геологии: сб. науч. тр. Томск, 2002. - С. 268-272.

80. Редкие элементы в углях Кузнецкого бассейна / С.И.Арбузов и др. // Кемерово: Издво Кемеровский полиграфкомбинат, 2000.-248 с. 70а. Рогов Г.М. Гидрогеология и геоэкология Кузбасса / Г.М.Рогов. Томск: Изд-во ТГЛСУ, 2000.-167 с.

81. Рогов Г.М. Гидрогеология и катагенез пород Кузбасса / ТМРогов, В.КПопов. Томск: Издво Томского уюпзерситста, 1985.-191 с.

82. Рогов Г.М. Подземные воды цешральиого юрского артезианского бассейна Кузбасса /

83. ГМРогов, В.ВЛонамаренко, А.И.Махов // Региональная гидрогеология Сибири и Дальнего Востока.-Иркутск, 1962.—С. 68-71с.

84. Роль В.И. Вернадского в развитии современной гидрогеохимгш / СЛШварцев и др. //

85. Фундаментальные проблемы современной геохимии: Труды Муждуиар. науч. конференции, посвященной 75-летнему юбилею гидрогеохимии. Томск.: Изд-во НТД 20W.-C.5-15.

86. Рылсенко КН. Модель «порода-вода» как основа прогноза химического состава природныхвод земной коры / БНРыо/еенко, С.Р.Крахаюв // Геох! Ш1 ш. 2003. - №9- С. 1002-1024.

87. СаиПиН 2.1.4.1074 01. Птъевая вода. Гигиенические требования к качеству водыцешралшоваппых систем питьевого водоснабжения Котроль качества. -23 с.

88. Состояние геологической среды (недр) Алгае-Саянского (Сибирского) реп юна за 2003 г.

89. Томск: Изд-во «Курсив», 2004. -124 с.

90. Территориальная комтексная программа охраны окружающей среды Кемеровскойобласти до 2005 года.-Кемерово,2003.-Т.1-5.-124 с.

91. Шварцев СЛ. Гидрогеохимичсские условия района Крапивинского водохранилища па р.

92. Томь (Кузбасс) / СЛШваргрв, Н.МРассказов, В. С.Кусковский II Гсолоп 1Я11 геоф! О! 1ка. -1993.-№8.-С. 189-197.

93. ШварцевСЛ. Гццрогеохимиязоиыпшергеиеза/СЛШварцев.-М.:Недра, 1978.-288с.

94. Шварцев СЛ. Общая гидрогеология/СЛШварцев. М.: Недра, 1996.-424 с.

95. Шварцев СЛ. Содовые воды как зеркало противоречий в современной пщрогеохимии /

96. СЛШварцев // Фуцдама пильные проблемы гцдрогсохимии: Труды Международной научной конференции, посвященной 75-летнему юбилею пщрогеохимии. Томск: Изд-во НТЛ, 2004. - С. 70-75.

97. ШвецВ.М. Органические вещества подземных вод/ВМШвец. М.: Недра, 1973.- 192 с.

98. ЩсрбюшВВ.Основыпхш1мии/В.В.Щерби11а.-М.:Недра, 1973.-296с.

99. Яворский В.И. Условия формирования угленосных отложений Кузнецкого бассейна иих тектоника / В.ИЛворский // Труды ВСЕГЕИ Новая серия. М: Госгеолтехиздат, 1957.-Т 19.-75 с.

100. Языков Е.Г. Э кол ого-геохимическая оценка природных вод угледобывающего района

101. Кузбасса (на примере г. Междуреченска) / Е.Г Языков, С.А.Юшков, В.М. Людвиг II Проблемы поисковой и экологической геохимии Сибири. Томск.: Изд-во ТПУ, 2003.-С. 302-305.

102. Blake R. The origin of high sodium bicarbonate waters in the Otway Basin, Victoria, Australia

103. R.Blake //Water-rock. Interaction. Proceed, of 6th Int. Symp. Rotterdam: Brookfield, 1989. -P. 83-85.

104. Domrocheva Y.V. Underground waters geochemistry of the Taldinskaia area, the Yerunakskiiregion (Kemerovskaia area, the sough-east part of west Siberia) / Y. V.Domrocheva II Environment and ecology of Siberia and Arctics. Tomsk, 2003. - P. 119 - 120.

105. Helgeson H.C. Kinetics of mass among silicates and aqueous solutions / H.C. Helgeson И

106. Geochim. et Cosmochim. Acta. 1971.-№5. - P. 421-469.

107. Kelley W.P. Alkali soils, their formation, properties and reclamation / W.P.Kelley. N.Y.,1951.-441 p.

108. Thermodynamics of natural systems / G.M.Anderson et alj. N.Y.: John Wiley and Jons,1996.-293 c.1. ФОНДОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ

109. Разработка гидрогеологических моделей Таллинской Нарыкско-Осташкинской,

110. Томскаи и Распадской площадей первоочередных для подготовки к освоению газовым промыслом в Кузнецком бассейне. Первый этап. Региональная гидрогеология южного Кузбасса и гидрогеологические модели Ерунаковского участка. Томск, 2002. - 159 с.

111. Создание баз данных для гидрогеологических моделей Таллинской, Нарыкско

112. Осташкинской, Томской и Расиадской площадей первоочередных для подготовки к освоению газовым промыслом в Кузнецком бассейне. Томск, 2003.-210 с.

113. Отчет по результатам поисковых работ и геолого-иромысловах исследований наплощадях, подготавливаемых к опытно-промышленной добыче метана из угольных пластов в Ерунаковском районе Кузбасса. ЗЛО «Метан Кузбасса». Кемерово, 2002.-Т. 1-2.

114. Отчет по результатам предваршпельной разведки. Участки Ольжерасские Глубокие. Усинская партия. Новокузнецк, 1987.

115. Отчет па бурение и исследование сквоо/сины Раснадская Глубокая 2в Мрасском районе кузнецкого бассейна. Комитет пр1гродных рес>рсов по Кемеровской области, ГП Южно-Кузбасская ГРЭ. - Междуреченск, 2001. - Кн. I - II.

116. Отчет по полю шахты «Распадская» в Томь Усинском районе Кузбасса. Томуеинская геологоразведочная партия. - Кемерово, 1984. - Т. I.

117. Отчет Южно-кузбасской геологоразведочной экспедиции «Поисковые работы, участок Ольжерасский Глубокий 4» Огветствениый исполнитель Полуконова ILA. Усинская партия. Новокузнецк, 1986-1988.

118. Геологический отчет. Детальная разведка участков Раснадских VI-XI в Томь-Усинском районе Кузбасса. Кемерово, 2000.

119. Отчет на бурение и исследование скваэклам Распадская глубокая-2 в мрасском районе кузнецкого бассейна Начальник ГП "Южно-Кузбасская ГРЭ" А.Ф. Мелинхович Главный геолог ГП "Южно-Кузбасская ГРЭ" В.Ф. Макссв. -Междуреченск, 2001.

120. Отчет предварительная разведка участков Ольжерасские Глубокие 1-3. Усинская партия. Новокузнецк, 1985-1987.1. ДИССЕРТАЦИОННЫЕ РАБОТЫ

121. Бетехтина O.A. Стратиграфия и условия образования угленосных отложений Ерунаковской свшы в Присалаирской полосе Кузбасса Д: автореф. .: дис. канд. геол.- минер, наук / О.А.Бетехшна; Томский Политехнический институт. Томск, 1953.-17 с.

122. Гершанович U.M. Разработка и внедрение геофизических методов исследования гидрогеологических скважин в Кузбассе Д: автореф. дис.: канд. гсол.-минер. наук / И.М.Гершанович; Томский Политехнический ипепггут. -Томск, 1965. 32 с.

123. ПО. Попов В.К. Особенности формирования и использование подземных вод угленосных образований Кузбасса (не примере центральных и южных районов) Д: автореф. дне.: канд. геол.- минер, наук / В.К.Попов; Томский Пол ¡технический институт.- Томск, 1975.-23 с.

124. Рогов Г.М. Гидрогеология Кузнецкого угольного бассайна. дис.: док. геол.- минер, наук / Г.М.Рогов. Томск, 1966. - 647 с.

125. Рогов Г.М. Подземные воды Ведовского геолого-экономического района Кузбасса Д: автореф. дис.: канд. геол.- минер, наук. -Томск, 1960. 16 с.

Информация о работе

Домрочева, Евгения Витальевна
кандидата геолого-минералогических наук
Томск, 2005
ВАК 25.00.07

Диссертация

Гидрогеохимические особенности угольных районов юга Кузбасса - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно