Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Комплексное использование подземных минерализованных вод севера Русской платформы

ВАК РФ 04.00.06, Гидрогеология

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Виноград, Наталия Анатольевна

Введение

1. Основные типы месторождений промышленных подземных вод и состояние освоения гидромииеральпого сырья в России и за рубежом

1.1. Освоение гидроминерального сырья за рубежом

1.2. Использование природных минерализованных вод в народном хозяйстве России

2. Экономико-географический очерк

3. Геологическое строение территории

3.1. Стратиграфия

3.2. Тектоника

3.3. Нефтегазоноскость

4. Гидрогеологические особенности

4.1. Воды четвертичных отложений

4.2. Воды дочетвертичных отложений

4.3. Гидрогеологическое районирование

5. Минеральные лечебные, промышленные и термальные воды северной части Русской платформы

5.1. Минеральные лечебные воды

5.2. Промышленные воды

5.3. Термальные воды

6. Гидрохимические особенности формирования зон высокой насыщенности калием, бором, йодом и литием в подземных минерализованных водах изучаемой территории

7. Методика комплексной оценки потенциальной ценности минеральных лечебных, промышленных и термальных вод территорий и отдельных водоносных комплексов

8. Районирование изученной территории по изложенной методике и выделение площадей с наивысшей потенциальной ценностью водных ресурсов

Введение Диссертация по геологии, на тему "Комплексное использование подземных минерализованных вод севера Русской платформы"

Принцип единства природных вод Земли может быть практически реализован путем внедрения комплексного подхода к оценке ресурсов подземных вод России и мира. Актуальность этого принципа для России обусловлена наличием огромных ресурсов подземной гидросферы, представленных питьевыми и лечебными водами, гидроминеральным сырьем и тепловой энергией. Изменение методов хозяйствования и геополитической обстановки привело к необходимости серьезного пересмотра концепции водопользования, уточнения качества и ценности природных вод. Особый интерес вызывает север европейской территории России вследствие выгодного географического положения и гидрогеологических условий, благоприятных для нахождения минеральных и термальных вод. Вместе с тем, потенциальные возможности использования гидроминерального сырья не до конца изучены и оценены. В связи с этим актуальной является выполненная в данной работе разработка единых подходов к оценке ценности минеральных лечебных, промышленных и термальных подземных вод на основе изучения закономерностей распространения и условий формирования этих типов подземных вод. Определение потенциальной ценности ресурсов подземной гидросферы дает возможность создать научную базу мониторинга и охраны водных ресурсов.

Цель работы - обобщение имеющейся гидрогеологической информации о подземных минерализованных водах севера Русской платформы и создание на этой основе системы интегральной комплексной оценки минеральных лечебных, промышленных и термальных вод, применимой как для изучаемого региона, так и для любой другой территории, а также районирование изучаемой территории на основе предложенной методики.

Основные задачи исследований - сбор информации по всем известным проявлениям подземных минерализованных вод изучаемого региона; анализ состояния освоения гидроминерального сырья в России и за рубежом; изучение вопросов формирования повышенных концентраций ряда лечебных и промышленно ценных компонентов в подземных водах изучаемой территории; выработка критериев и создание методики экспертной балльной оценки потенциальной ценности 4 подземных минерализованных вод; районирование изучаемого региона и выделение перспективных площадей на основе предложенной методики.

В основу работы положен разнообразный фактический материал, собранный автором в результате полевых работ, проводимых кафедрой гидрогеологии СПбГУ, а также фондовые материалы, предоставленные НГДУ "Тэбукнефть" (пос. Нижний Одес), институтом ПечорНИПИнефть (г. Ухта), НШУ "Яреганефть" (пос. Ярега), Валдайским филиалом ГГИ (г. Валдай), Центральным НИИ Курортологии и Физиотерапии Минздрава России и рядом других организаций, и опубликованные материалы по гидрогеологическим условиям изучаемой территории и экономике минерального сырья. [47, 49, 20,2'I, «22, ¿4,25, 32, 58, 631.

Основные положения работы и их научная новизна: впервые за последние десятилетия произведено обобщение данных о качестве и ресурсах подземных минерализованных вод севера европейской части России; выявлены, систематизированы и оценены факторы, определяющие ценность ресурсов минеральных лечебных, промышленных и термальных вод на примере севера европейской части России; предложена система сравнительной комплексной оценки потенциальной ценности подземных минерализованных вод как лечебного, промышленного и теплоэнергетического сырья; показана возможность и разработаны принципы применения данной системы на региональном, зональном и локальном уровне; проведено районирование изучаемой территории на основе предложенной методики, составлена карта перспективности подземных минерализованных вод европейского севера России как лечебного, промышленного и теплоэнергетического сырья, на основе разработанной методики выявлены наиболее перспективные для освоения площади.

Разработанные в диссертации положения и полученные результаты позволят административным органам решить задачи рационального использования недр, определить ценность земель с учетом ценности подземной гидросферы, систематизировать данные о составе и ресурсах недр. Результаты могут быть использованы в целях охраны водных ресурсов (выделение охранных зон), для перспективного планирования, для разработки схем рационального водопользования, и дадут возможность как органам власти, так и отдельным предприятиям и 5 организациям выбрать участки для добычи промышленно ценных компонентов, организации курортного дела и строительства заводов розлива.

Основные положения работы были доложены на Международной конференции «Закономерности эволюции земной коры» (С-Петербург, 1996), Ирландско-российском семинаре «Аспекты текущей гидрогеологической работы на Северо-Западе России и в Ирландии» (Дублин, Ирландия, 1997), итальянско-российской конференции «Охрана окружающей среды городских территорий» (Равенна, Италия, 1998), конференции, посвященной 85-летию со дня рождения Г.В.Короткевича (С-Петербург, 1999), международной конференции «Полезные ископаемые: формирование, прогноз, ресурсы» (С-Петербург, 1999), польско-российском семинаре по геологии и гидрогеологии (Вроцлав, Польша, 1999). Основные результаты опубликованы в 9 работах.

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном университете, научный руководитель - доктор геолого-минералогических наук, профессор А.Н.Воронов, которому автор выражает глубокую благодарность. Автор также благодарит сотрудников научных и производственных организаций - начальника ГО НГДУ "Тэбукнефть" (пос. Нижний Одес) Ю.П.Зырянова, зав. отделом физико-химических исследований нефти, газа и воды института "ПечорНИПИнефть" (г. Ухта) В.И.Литвиненко, зав. сектором нефтяной гидрогеологии и литогидрогеохимии института "БелНИПИнефть" (Беларусь, г. Гомель) д. г.-м.н. В.Д.Порошина за содействие в сборе материалов для данной работы, заведующего кафедрой гидрогеологии московского Открытого Университета, профессора, президента Международной академии минеральных ресурсов С.С.Бондаренко, профессора кафедры гидрогеологии и инженерной геологии СПбГИ А.И.Короткова за консультации, а также сотрудников кафедры гидрогеологии геологического факультета СПбГУ, способствовавших выполнению и оформлению диссертации.

Диссертация состоит из введения, восьми глав и заключения, имеет объем 200 страниц, сопровождается 5 таблицами и иллюстрирована 20 рисунками. Список использованной литературы состоит из 84 наименований.

Заключение Диссертация по теме "Гидрогеология", Виноград, Наталия Анатольевна

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проблема комплексного изучения и использования ресурсов подземной гидросферы в настоящее время стала особенно актуальной. Это обусловлено экологическими, экономическими и другими факторами. Особое место занимает освоение ресурсов подземных минерализованных вод, которые используются как лечебные, промышленные и термальные.

Несмотря на неравномерную изученность подземной гидросферы северной части Русской платформы, существует необходимость комплексного сравнительного анализа потенциальной ценности водных ресурсов. Изучение экономико-географических особенностей, геологического строения и гидрогеологических условий этой территории позволило: я проанализировать характер распространения минеральных лечебных, промышленных и термальных вод; ■ подтвердить закономерности распределения ряда лечебных и промышленно ценных компонентов в подземных водах региона.

В работе дан обзор состояния и перспектив освоения гидроминерального сырья в России и за рубежом, на основе которого выявлены критерии, значимые для оценки рентабельности извлечения того или иного компонента из подземных вод.

На основе существующих классификаций минеральных лечебных вод, использования результатов бальнеологических исследований, промышленных кондиций на содержание ценных компонентов в подземных водах, анализа конъюнктуры минерального сырья и тенденций его потребления на мировом рынке создана балльная шкала для оценки потенциальной ценности подземных вод, относящихся к минеральным лечебным, промышленным и термальным, и разработана методика такой оценки на региональном, зональном и локальном уровне.

По созданной методике проведена комплексная региональная оценка потенциальной ценности минерализованных подземных вод севера Русской платформы, зональная оценка выполнена для Тимано-Печорской провинции, локальная - для Ленинградской области.

На основе результатов оценки выявлены перспективные площади с наивысшей потенциальной ценностью подземных минерализованных вод в региональном и

192 зональном масштабах, перспективы комплексного освоения минеральных лечебных и промышленных вод Ленинградской области.

Выработанная методика относится к разряду экспертных оценок, а поэтому имеет ряд таких недостатков, как некоторая субъективность, влияние недостатка сведений на результаты и т.д. Кроме того, невозможно учесть все факторы, влияющие на ценность лечебных вод и гидроминерального сырья. Схематичной и требующей доработки выглядит шкала оценки термальных вод. Вместе с тем, применение предлагаемой методики для Тимано-Печорской провинции выявило ее эффективность (имелась возможность сравнения результатов с картами перспективных гидроминеральных районов, составленных по другим методикам). Применение методики на локальном уровне требует введения и уточнения величин поправочных коэффициентов и большого объема гидрогеологической, экономико-географической и экономической информации.

Дальнейшие исследования в этой области должны быть сосредоточены на выявлении особенностей распределения всех лечебных и промышленно ценных компонентов в подземных водах территории, а также усовершенствование предложенной методики на разных уровнях. Для пресных подземных вод должна быть создана аналогичная методика или усовершенствованы и адаптированы к российским условиям имеющиеся зарубежные методики. Важным аспектом дальнейших исследований должна стать выработка критериев отбора и определение количества и характера гидрогеологической информации, используемой при обосновании рентабельности освоения ресурсов подземной гидросферы конкретных регионов.

Итак, предлагаемая методика сравнительной балльной оценки потенциальной ценности водных ресурсов является важным шагом на пути всеобщей стоимостной оценки подземной гидросферы как значимой части земных недр. В связи с этим разработка единых подходов к оценке ценности минеральных лечебных, промышленных и термальных подземных вод на основе изучения закономерностей распространения и условий формирования этих типов подземных вод, выполненная в данной работе, имеет большое научное и практическое значение. Определение потенциальной ценности ресурсов подземной гидросферы дает возможность создать научную базу мониторинга и охраны водных ресурсов.

193

Разработанные в диссертации положения и полученные результаты позволят административным органам решить задачи рационального использования недр путем выбора перспективных площадей для комплексного освоения подземных минерализованных вод. Работа имеет значение для оценки ценности земель и систематизации данных о составе и ресурсах недр и дает возможность как органам власти, так и отдельным предприятиям и организациям выбрать участки для первоочередного освоения как для добычи промышленно ценных компонентов, так и для организации курортного дела и строительства заводов розлива.

194

Библиография Диссертация по геологии, кандидата геолого-минералогических наук, Виноград, Наталия Анатольевна, Санкт-Петербург

1. Алейникова M. Л., Клименко И А. Стронций в природных сбросных водах и способы его извлечения. - М., 1980.

2. Антипов М.А., Бондаренко С.С., Стрепетов В.П., Каспаров С.М. Минеральное сырье. Бром и йод: Справочник. М.: ЗАО «Геоинформмарк», 1998.

3. Бондаренко С.С. Минеральное сырье. Воды промышленные: Справочник. -М.: ЗАО «Геоинформмарк», 1999.-45 с.

4. Бондаренко С.С., Куликов Г.В. Подземные промышленные воды. М.: Недра, 1984.

5. Бондаренко С.С., Лубенский Л.А., Куликов Г.В. Геолого-экономическая оценка месторождений подземных промышленных вод. М.: Недра, 1988.

6. Бондаренко С.С., Попов В. М., Стрепетов В. П. Основные типы месторождений и масштабы добычи гидроминерального сырья в капиталистических и развивающихся странах. М., 1986.

7. Боревский Б.В., Боревский Л.В., Ершов Г.Е., Святовец C.B. Гидрогеологические аспекты изучения и использования природных рассолов на территории Москвы и ее окрестностей. Разведка и охрана недр, № 8-9,1997.

8. Быбочкин A.M. Минерально-сырьевой потенциал России в условиях рыночных отношений и различных форм собственности // Горный журн. 1993. № 1.

9. Быховский Л.З., Линде Т.П., Петрова Н.В. Перспективы развития и освоения минерально-сырьевой базы лития. "Минеральные ресурсы России - экономика и управление" № 6, 1997.

10. Вартанян Г.С., Бондаренко С.С., Боревский Л.В., Плотникова Р.И., Шпак A.A. Проблемы изучения и освоения подземных вод как лечебного, теплоэнергетического и гидроминерального сырья. Разведка и охрана недр, № 12,1999. С. 22-26.

11. Вартанян Г.С., Гродзенский В.Д., Плотникова Р.И., Стрепетов В.П. и др.195

12. Подземные воды России: проблемы изучения, использования, охраны и освоения. М.: АОЗТ "Геоинформмарк". - 1996.

13. Вартанян Г.С., Плотникова Р.И. Типизация месторождений минеральных вод по степени защищенности от техногенного воздействия. Разведка и охрана недр. № 1,1998.

14. Вдовыкин Т.П., Ярцев P.A., Ярцева О.Г. Проблема комплексного использования минерально-сырьевых ресурсов нефтяных месторождений Западной Сибири. "Геология, геофизика и разработка нефтяных месторождений" № 12,1997.

15. Воронов А.Н., Шварц A.A. Новые экологические оценки качества пресных подземных вод. "Геоэкология", № 2, 1995. Стр. 75 80.

16. Временные требования к изучению и подсчету запасов попутных вод нефтяных и газонефтяных месторождений как источника минерального сырья. -М.: 1992.

17. Галай Е.И. Рациональное использование природных и техногенных минерализованных вод в агроландшафтах Беларуси. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук. Минск, 1996.

18. Гатальский М.А. Подземные воды и газы палеозоя северной половины Русской платформы. Тр. ВНИГРИ, спец. серия, вып. 9. - Л.: 1954.

19. Геотермическая карта северной Евразии / Смыслов АЛ., Гашева И.М., Богуславский Э.И., Вайнблат А.Б., Певзнер JI.A., Хахаев Б.Н. Недра, 1993.

20. Гидрогеологические условия Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции. Мильков В.М., Руфов С.Б., Коваленко B.C. - СПб, Недра, 1993.

21. Гидрогеология СССР. Т. Ш. Ленинградская, Псковская и Новгородская области. М., Недра, 1967.

22. Гидрогеология СССР. Т. ХШ. Коми АССР и Ненецкий национальный округ Архангельской области РСФСР. М., Недра, 1970.

23. Гидрогеология СССР. Т. XLIV. Архангельская и Вологодская области. М., Недра, 1969.196

24. Гуревич В.И. Геохимия минеральных промышленных вод северной части Русской платформы. Автореф. дис. на соискание уч. степ. канд. г.-м. н. -Л., 1963.

25. Гуревич В.И. Калий в водах Северо-Двинского артезианского бассейна. -Материалы по региональной и поисковой гидрогеологии. Тр. ВСЕГЕИ, т. 101. Л., 1963. Стр. 218-239.

26. Гуревич В.И. Распределение бора в породах и водах северной части Русской платформы. Труды ВНИИГалургии, вып. XLV. М., Недра, 1964. Стр. 211 -249.

27. Забродин Н.И., Нечаева A.A., Коробочкина Т.В. Содержание редких щелочных элементов в соляном сырье Советского Союза и перспективы их промышленного освоения. В кн.: Редкие щелочные металлы. Новосибирск, 1960.

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

29. Запасы и добыча важнейших видов минерального сырья развитых капиталистических и развивающихся стран (на начало 1991 г.) М. 1991.

30. Иванов В.В., Невраев Г.А. Классификация подземных минеральных вод. "Труды Центрального института курортологии и физиотерапии". "Недра", 1964.

31. Игнатович Н.К. Гидрогеология Русской платформы. 1948.

32. Карта геотермальных месторождений северной Евразии / Смыслов A.A., Богуславский Э.И., Вайнблат А.Б., Гашева И.М. Недра, 1993.

33. Каталог пунктов использования подземных минеральных вод СССР (к карте подземных минеральных вод СССР масштаба 1:2 500 000, редактор Л.А.Яроцкий). М.: ВСЕГИНГЕО, 1976.

34. Кирюхин В.А., Толстихин Н.И. Региональная гидрогеология: Учебник для вузов М., Недра, 1987.

35. Кирюхин В.К., Швец В.М. Процессы формирования йодных вод. М., Недра, 1980.197

36. Клименко И.А., Медведев Ст.А., Медведев С.А., Терснтьсва М.В. Современное состояние освоения гидроминеральных ресурсов в качестве сырьевого источника редких элементов в СССР и за рубежом. М., 1983.

37. Климентов П.П. Общая гидрогеология. М., 1980.

38. Клычев Н.В., Навроцкий O.K., Тимофеев Г.И. Гидроминеральный потенциал подземных вод Нижнего Поволжья. "Недра Поволжья и Прикаспия", вып. 12, февраль 1997.

39. Кондратьев К.Я., Донченко В.К., Лосев К.С., Фролов А.К. Экология -экономика политика. СПб: Научный центр РАН, 1996. - 827 с.

40. Кононов В.И. О современном состоянии геотермических исследований и использовании глубинного тепла Земли в СССР и за рубежом. М.: Изд. ГИН АН СССР, 1982.

41. Короткое А.И. Среднерусский артезианский бассейн. Л.,1982.

42. Короткое А.И., Боровицкий Б.В., Николаев A.C., Петров В.В., Блохин В.А. Полюстровское месторождение минеральных вод. Разв. и охр. недр, № 78,1998.

43. Корценштейн В.Н. Растворенные газы подземной гидросферы Земли. М.: Недра, 1984.230 с.

44. Кудельский A.B. Гидрогеология, гидрогеохимия йода. Минск, "Наука и техника", 1976.

45. Кудельский A.B. Прогнозирование региональной йодоносности подземных вод. Минск, "Наука и техника", 1978.

46. Кудельский A.B., Козлов М.Ф. Геохимия, формирование и распространение йодо-бромных вод. Минск, "Наука и техника", 1970.

47. Кузнецов В.А. Роль ионного обмена при формировании подземных вод и рассолов. Новгород, 1997.

48. Куликов Г.В., Жевлаков A.B., Бондаренко С.С. Минеральные лечебные198воды СССР: справочник. М., Недра, 1991.

49. Курбанов М.К. Закономерности формирования ресурсов термоминеральных вод Восточного Предкавказья и Дагестана: Автореф. докт. дис. СПб., 1993.

50. Лебедев В.И. О некоторых факторах миграции щелочных элементов. Геохимия. № 6,1957.

51. Месторождения литофильных редких металлов. Под ред. Л.Н.Овчинникова и Н.А.Солодова. -М.: Недра, 1980.

52. Методические рекомендации по изучению и оценке попутных вод месторождений полезных ископаемых в целях их использования в качестве гидроминерального сырья / Сост. Р.И.Иовчев, Г.К.Павленко, Л.И.Рохлин, В.З.Рубейкин и др. / М., ВСЕГИНГЕО, 1985.

53. Невская Н.М. Гидрогеологические особенности размещения зон нефтегазонакопления Тимано-Печорской провинции. / В кн.: Гидрогеологические условия нефтегазоносности некоторых регионов СССР.-Л.: 1981.

54. Новое в развитии минерально-сырьевой базы редких металлов. Сырьевая база, производство и потребление редких металлов за рубежом./ Отв. ред. Э.К.Буренков. М., 1991.

55. Объяснительная записка к "Карте прогнозных ресурсов и эксплуатационных запасов основных типов минеральных вод м-ба 1:5000000." Сост. Г.С.Вартанян, С.С.Бондаренко и др. М., ВСЕГИНГЕО, 1983.

56. Объяснительная записка к атласу гидрогеологических и инженерно-геологических карт СССР. М., 1983.

57. Плотность прогнозных ресурсов геотермального теплоснабжения северной Евразии / Дядькин Ю.Д., Богуславский Э.И., Вайнблат А.Б., Остроумова И.М., Моисеенко У.И. Недра, 1993.

58. Подземные воды Европейского Северо-Востока СССР. Сыктывкар, 1989.

59. Попов В.М. Гидрогеохимические закономерности распространения и перспективы использования промышленных вод Тимано-Печорской провинции: Автореф. дис. . канд. геол.-мин. наук/Ленинградский Горный199ин-т. Л., 1963.

60. Посохов Е.В., Толстихин НИ. Минеральные воды (лечебные, промышленные, энергетические). Л., Недра, 1977.

61. Ресурсы термальных вод СССР. М., Недра, 1975.

62. Селадьина В.В. Гидрогеологические условия и гидроминеральные ресурсы курорта «Старая Русса». Автореф. дис. . канд. геол.-мин. наук. - Л.,1 г\пс 1У /О.

63. Скробов А.А., Смирнов В.И. Природные минеральные воды Северного края (Материалы по минеральным водам Архангельской и Вологодской областей и Коми АССР). М.Д, Архангельск, 1939.

64. Состояние окружающей среды Северо-Западного и Северного регионов России / Под ред. А.К.Фролова.- СПб., 1995.—370 с.

65. Структура платформенного чехла Европейского Севера СССР/ В.А.Дедеев, В.Н.Гецен, И.В.Запорожцева и др./ Л.: Наука, 1982.

66. Шадерман Ф.И. Гидроминеральное сырье в современном и будущем промышленном производстве. "Разведка и охрана недр", 1993, № 3. Стр. 38 - 40.

67. Шварцев С.Л. Общая гидрогеология. М., Недра, 1996.

68. Шпак А.А., Мелькановицкий И.М., Сережников А.И. Методы изучения и оценки геотермальных ресурсов. М.: Недра, 1992.

69. Экологические проблемы Северо-Запада России и пути их решения. СПб, 1997.

70. Экономика природопользования/ Под ред. Т.С.Хачатурова. М., Изд-во МГУ, 1991.

71. Ясовеев М.Г. Подземная гидросфера Беларуси (строение, экология, рациональное использование): Автореф. докт. дис. Минск, 1998.

72. Collins A.G. Geochemistry of oilfield water. 1975.

73. Ludington S., Orris G. J., Cox D. P. e. a. Mineral deposit models // US Geol. Survey Bull. 1992. N 1975.

74. Metals & Minerals Annual Review. 1993.

75. Metals & Minerals Annual Review. 1997.