Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Закономерности формирования и перспективы использования подземных рассолов северной части залива Кара-Богаз-Гол

ВАК РФ 04.00.06, Гидрогеология

Автореферат диссертации по теме "Закономерности формирования и перспективы использования подземных рассолов северной части залива Кара-Богаз-Гол"

Л\ИНИСТЕРСТВО

ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РСФСР

ЛЕНИНГРАДСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА, ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОРНЫЙ ИНСТИТУТ имени Г. В. ПЛЕХАНОВА

Специализированный совет Д.063.15.07

На правах рукописи

ШВАРЦ

Алексей Аркадьевич

УДК 553.776:556.314

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПОДЗЕМНЫХ РАССОЛОВ СЕВЕРНОЙ ЧАСТИ ЗАЛИВА КАРА-БОГАЗ-ГОЛ

СПЕЦИАЛЬНОСТЬ 04.00.06 — ГИДРОГЕОЛОГИЯ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

ЛЕНИНГРАД 1990

Работа выполнена в Институте земной коры Ленинградского государственного университета.

Научный руководитель—• кандидат геолого-миисралогических наук, доцент КУРИЛЕНКО В. В.

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук, профессор КОРОТКОВ А. И.; кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник ОЗЯБКИН В. Н.

Ведущее предприятие — Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт галургии.

Защита состоится « Щ » „им^аих 1990 г. в /Ъ час. Зй мин. на заседании специализированного совета Д 063.15.07 при Ленинградском горном институте им. Г.-В. Плеханова по адресу: 199026, Ленинград, В. О., 21 линия, 2, ауд. ¿±5&

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ленинградского горного института.

Автореферат разослан « » О1990 г.

Ученый секретарь специализированного совета, доцент

А. В. КУЗЬМИН

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Залив Кара.-£ога8-Гол, представляя собой уникальный оовраиепаый сода, родпый басс.айа., является одновреиедно крупнейший нестороаданиен прзродных оодвЙ.и рассолов для промышленного получения сульфатов-п хло.р2до:з натрия, магния, калия, а таете брома, бора и разных другая микроэлементов. Промызленяая эксплуатадня повархвоотных рзо-солов залива, организованная в 1929,году, в связи о нестабильности его гидрогеологического и гидрохимического раяамов оназалаоь нерентабельной. - .

С 1953 года химическое производство било переорваатвро-ввно на использование а качестве сырья подземных рассолов, приуроченных к "погребенным" оолипка отлоаениян, а обаохпей части залива. Согласно перспективному плану использовзвая сырья залива Кара-Богаз-Гол, р5зра.ботзяяоыу Мияхаапро^са СССР, развитие химического производства з ЗШ пяхаязтав танже базируется на "погребенных" рассолах;. В связи- с этин. изучение и моделирование процессов формирования хяаачеоного состава подземных иешристальных раосодов, а такге разработка методов рационального использования гидроианерэльянх ресурсов с учетом охраны геологической среды, имеет больаое научное и прэнтичесное значение. .

Цель работы заключается в следующем - Исследовать закономерности формирования химического состава подвеняых мен-нристальных рассолов и разработать критерии для ах районирования по генетичеснии признакам. .....

- Количественно, на основе физико-химического моделаро-вания, оценить изменения химического состава меяяряоильннх рассолов з процессе диагенетичесних и гипергенных преобразований соляных отложений.

- Исследовать закономерности распределения в плане в разрезе минеральных разностей солявых отложений и химичеоного состава межкристальных рассолов в пределах северной чаоти за-

- -

лива Кара-Богаз-Гол.

- Разработать рзаоиендации по учету гидрогеодогичесвих и гадрогаохамичесвих факторов при -нсплуатации гидроиивераль-пых ресурсов валавэ Еера-Богаэ-Гол.

Материал. Материалом для диссертации поолукидя результаты многодетных иссдвдовавнй, выполиеиаих б раинах рад я хоздоговорных и госбвдвахЕнх тем при непосредственном участии автора. в ро,боте использовано: свыше грех тыс. анализов подзаиянх вод в рассолов, большое нолнчество материалов, накопленных в фоадах ПО "Нарабогазоульфат"., ГУ ТССР, ВНИИГ, ГОШ, НКИЗК ЛГУ, в частноста, геологичеовиа разрезы более чей 300 скважян.

..Научная иози.вна работы Заключается в следующей: разрз-бодипы ирвтерзи для гаолого-гидрогеохимичесзого районирования содеакшх рассольрнх горизонтов северной части залива Кара-Богаз-Гол; предлоге пагод. диагиоствни развития гапергеввых • процессов, опредвяящвх иамеагнвб хвыичссвого состава иег-арзоэддьдой рапы. В отлечии, .от суп;еотвувщах вачественвых . подходов, предлагаемых иетод, основанный ва авализе сововуп-есозз гпдрохкыачзоавх коэффацаовтог, является количеотгеивым; шариа для оцеааи взиеневип хздзческого состава иегври-огальних рассолов, пра вх азаЕКодзйствнв с рассоловмецавдиыи оовязы праиевев, рзЕработанвый дра участии автора, иетод числеезого £,аешзд-х»шнчгсного коделироззния ъыаеуказавних процессов; проведено ноличесгвзввзп оцевве гидрогеохпавчес-еех процессов, протевакдос ка соЕрвигквоа этапеч развития за-дввз Ив рз-Бога 8-Го,д в системе. "ненар^огальяый рассол-соляные оглогаввя*' в првродвон диапазоне температур.

Прзнтвчвсвак значимость работы Заключается в том, что получавши равуяьт.аты позволили решить еадзчу по выбору новых перспективных для эвеплуатации с производственно-техноло-ГЕчесвой и 8Воаоцичесаой точев зрения участков рассольных

горизонтов; разработать реноыевдации по эксплуатации промышленных рассолов с учетом их рационального использования и охраны геоло.гичесной среды; провести на основе фиэино-химического моделирования прогнозирование изменения няче.ства гидроыинерального сырья в процессе его эксплуатации; предложить иетод расчета технологических схем добычи и переработка подземных рассолов.

Реализация результатов. Основные выводы и результаты исследований нашли отражение з 6 отчетах, выполненных в Институте земной норы ЛГУ. Отдельные положения работы нашли свое отрэвение з рекомеццациях ВНИИ Галургии и Института химии АН ТССР по технологии добычи рассолов, обе.спечивэсцей повышение качества и степени их извлечения иа недр.

Апробация результатов. Основные полохения работы докладывались на конференциях молодых ученых ЛГУ (1986,1987, 1989 гг.), на гидрогеологической комиссии Ленинградоного отделения Географического общества СССР (1987), на 4 нвуч-.ной конференции молодых ученых Московоного гаолого-разве-дочного института (1989). Некоторые положения работы ввнла отрзкепие в докладе на Всесоюзном семинаре, посвященном памяти Б.Л. Личнова "Роль подземной гидросферы в истории . -Земли" (1989), тезисах I Всесоюзного съезда инхенероз-геологов, гидрогеологов, геонриологоз (1988).

Публикации. По теме диссертации опубликовано б печатных работ.

Объем работы. Диссертация излоаена на 137 стр. и содер-вит 32 рис., 10 табл., список использованных источников, внлючающий 68 наименований, приложение.

Автор выракает благодарность научному, .руководителю, кандидату геолого-минералогичесних наун, доценту В.В. Кури-ленко за постоянное внимание и работе и многократное обсуждение наиболее существенных'вопросов при выполнении исследований.

- б -

садвтшв работы

I» Введение Дается обадя характеристика работы

2. Крзтний обзор геолого-гидрогеологичесной изученности райоЕа. в главе приведена враткая исторая гголого-гидрогеоло-гичесаого ваучавая района залива Кара-Богаа-Гол вачисая С Х1Хв. по настойцее время. Основы стратиграфического расчленения от-.логакай, слагающих берега зализа, отрзаввы в трудах Н.И. Ан-друсова, Б,1. Федоровича, Н.Г1. Луппова, Ы.В., Бояруноса,

С.Ю. Геллера и др. Гидрогеологический!; исследованиями в При-ворэбогазьв занимались Н.Ф. Двэли, Г .А. Лебедев, I.A. Ни-натзн, В.А. Сергеев, Л.В. Еловсная в др. Ряд цепных.сведений по геодого-гвдрогеологичесЕиы условиям лагунных отлоЕений залива содержится в работах П.А. lipa вое лавлава, ¿.И. Дзенс-Ли-товсвого, Т.Д., Васильегз.» Е.И. Вапвиовой, М.Ю. .Гаркавп, Э.И. Прассолова и др. В последнее время большоЁ вклад в изучение процессов звапоритозой седиментации в заливе Кара-Богаз-Гол внесли Г.В. Коротвевач, В.В. Куриленно, В.П. Федин а др. В завлвчввни отмечается недостаточная изученность закономерности распределения в плаве и разрезе минеральных разностей соляных отлоязний и химического состава приуроченных н ниц мег-нриотальных рассолов, а танкз процессов их взаимодействия.

3. .фивико-гаографичесний. очерн. Залив Кара- Богаз-Го.л располокен ыа восточной побережье Каспийского моря и отделяется os ааго узкими песчаными носами с проливом, за.регули-ровавЕШ временным водопропускным сооружением с расходом около. .1,8 нм^/год. Климат района исследований определяется принадлежностью данной территории а поясу внутркмвтериноЕых пустёаь, а танке влиянием Каспийского моря. Среднегодовая температура составляет 12,9°С (1979-1988), абсолютный максимум 41,VC, минимум-20,5°С.. Величина атмосферных осаднов колеблется от 80 до 200 мм/год, испаряемость достигает 1200 мы/год. Средняя относительная влааность воздуха составляет около 65%. Ветровой режим характеризуется среднегодовой скоростью 6,1 м/с.

БдинотввнЕым водным бассейном на исслвдуекоД терряторэп является сам Карэ-Богад-Гол. 3 результате последней рзгрзссиа Каспип стоа «орсяой воды з залив снизился с 22,5. ни3/г°Д з 19.30 г. до 5,4- им3/год в 1979 г..» при этом площадь зеркагз воды сократилась с 18,3 тыс.нм^ до 9,6 тыс.ки^. По пере сокращения внваторяи отмечалось интенсивное сгущение .поверхяост-ных рассолов, сопровождающееся последовательной садкой сйдзй.

Больаой внлад в изучение поверхностная .рассолов залива Кара-Богаз-Гол и процессов эвапорзтовой седиментации везсля М.Г. Валяпко, А.Д. Пелыд ., И.Н. Лепепшов , Д.В. Буйкззнч, В .П. Федин к другие исследователя.

Отчленение заливз от Каспийского поря в карте 1980 г. определило условия ускоренного ооаднонанопленая. Уже в августу

1983 года поверхностные рассолы оказалась прантичеспи полностью распространенными мезду твердыни соляными отлогзиаяии, т.е. превратились в межкристальные (подземные)» В сэцтябрз

1984 г. з зализ была восстановлена подэчг мореной воды. Новая поверхностная рэпа формируется за счет расторгшая рзпа'е выпавших солей (с заключенными в них межкристальными рассолами) иугараваняя вновь поступающей воды. Плоцзд® акватории не превышает 1600 ни£- н концу .испарительного сезона и увеличивается до 3600-4000 ям^ при средней глубине 0,7-0,8 кзтроз.

Геологическое строение .района исследований.В глазе отмечается, что в пределах исследуемой северной части залива Кара-Богаз-Гол развиты отложения различного возраста - от мезозойских до современных включительно. Они представлены нонтинентальными, лагунными и морскими фзциями. Геосинвлигаль-ный этап дзнной территории закончился в конце палеозоя, после которого она вступила в новую платформенную фазу своего развития. В тектоническом отношении район исследований относится я эпигерцинсной платформе и принадлежит к приподнятой ее часта -Карабогазсному своду. В его геологичеснои разрезе выделяются два структурных яруса.

Поснольку основным объектом исследований являются лагунные отложения их геологическое строение рассматривается более подробно. Формирование лагунных отложений обусловлено в основном трансгрессиями и регрессиями Каспийского моря от хвалынского

до настоящего времени. Их состав, строение и мощности очень изменчивы как в плане, тан и в разрезе.

В соответствии с геологический строением залива слагающие его недра лагунные отлокения представлены следующими породами (снизу вверх): глинами бакинского возраста ( О I в), плотными, карбонатнши, загипсованными, мощностью более 10 м (все свввкины на территории бывавй акватории залива не вышли из отложений бакинского возраста); илами никнехвалынсвого возраста ( СЗШ^), гипсово-карболатными, плотными, мощностью до б м; галогенными отложениями ( 0111^1),н которым относятся прослои гвлита, глауберита, астрахапита (третий соляной пласт); илама верхнехвалынсного возраста ( ОШ^), гипсово-карбонатными, плотными, мощностью от 4. до 7 м.; галогенными отлокениями ), представленными чередованием слоев глауберита, га ли та и астра-ханита, количество которых и мощность изменчивы по простиранию ( второй соляной пласт); илами новока.спийского возраста (С^У^), гипсово-нарбонатиыми, мощностью от 3 до 8 м; современными галогенными отложениями ( 0^), сложенными г.влитом, астраханитом и ■ частично эпсомитом, мощностью от нуля до 5 м.

Общая мощность Хвалынских и современных отложений нолеблет-ся от 20 до 55 и. Пестроте состава, строевая в мощности соляных оалоЕг.ний говорит как о частом изменении гидрохимических условий в древней заливе, тад и о наличии процессов вторичного ми-вералообразования на стадии диагенеза соляных отложений.

5. Гидрогеологические зслови.я района исследований. Изучаемая территория приурочена н Кра.снозодсво-Ыангы2давсиоиу артезианскому бассейну второго порядка, выделяемого составе восточной части Средне-Каспийского артезианского бассзйна пе.р^ого порядка. Здесь ..выделяются два гидрогеологических атака, разделенных мощной водоупорной толщей и резко отличввдкеоя друг от друга по условиям питания, разгру.зни и формиромная подземных вод. В работе рассматриваются гидрогеологические условия тольно верхнего гидродинамического этажа.

В пределах обрамления северной части залива Кара-Богоз-Гой

з неоген-четвертичном водоносной кошшнсе выделяются следующие водоносные горизонты: новонаспайский, хззлынский, хазарсний, акчагыльский,. сарнат-тортонский. Все водоносные горизонты объединяются в единую водовиещаюяую снстему по общцоста гидродинамических признаков. По химическому составу воды в осяознон относятся к сульфатному типу, (по классификации Курнакова-Валяыно) и .кяеют минерализацию от I до 50 г/л. При рассмотрении разгрузки подземных вод материнозого обрамления в северную часть зэлвза Кара-Богаз-Гол, выделено 3 участка, различных по своему геологическому строению и гидрогеологическим условиям-. Это северная нарзбогазсная коса, Кургузульсная бухта, .северное и сеце.розо-сточное побережье ззливэ. Суммарный расход грунтовых вод оценен в б х 10 м^/год. Эта величина мала по сравнению с приходом в залив мореной воды ( 1.8. х Ю9 ц3/год) и его питанием за счет атмосферных осадков и конденсационной влаги ( 10^ м^/год), однако, достаточна для интенсивного развития гипзргеяных процессов в краевых зонах соляных пластов.

В соответствии с геологическим строением лагунных отложений северной части ззливз Кара-Богаз-Гол здесь выделяются три . горизонта менкристэльных рассолов, из которых один поверхностный и два "погребенных".

При описэнии первого горизонта отмечается, что ои имеет региональное развитие по всей площади залавз, зона аэрации, при средней мощности 0,1-0,3 м., сокращается по мере приблигения к акватории. Коэффициент фильтрации пластз колеблется от первых десятков до первых сотен метров в сутки. Общая минерала-:. зация возрастает от берега в центральной частя залива от. 25 до 32 масс$ при увеличении содержания ионов сульфата от 10 до 35 энв7а и магния от 15 до 85 знв^.

При описании второго рассольного горизонта дается характеристика глубины его залегания (5-8 м), модности (2-10 м), положения пьезометрической поверхности (уровень устанавливается на глубине 0,1-0,3 и), отмечается, что коэффициент фильтрации колеблется от первых сотен до 2000 м/сут. Химический состав рассолов характеризуется минерализацией от 20 до 32 масс/« при

содержании иона сульфата от 10 до 45 экв.%, а ионо магния от 10 до 65 экв.$. При описании третьего рассольного горизонта дается характеристика глубины его залегания (14-18 и), мощности ( 2-6 м), пьезометрического уровня (устанавливается по глубине 0,1-0,3 ы), отмечается локальность его распростра-аания. Коэффициент фильтрации составляет 500-800 ы/сут. До химическому составу подземных рассолов третий горизонт сходен оо вторым.

Все рассольные горизонты представляют собой единый гидравлический взаимосвязанный комплекс, питание которого осуществляется за счет грунтового стока с коренных берегов залива, инфильтрации и инфлюацни, атмосферных осадков и нагонной поверхностной рапы залива. -

Разгрузке рассолов происходит в акваторию залива, а танке за счет внутриплаотового испарения и перетекания. ..

По результатам анализа материалов режимных гидрогеологических наблюдений делается вывод об. .относитздьной стабильности гидродинамического режима и,как следствие, гидрогеохимичесзого режима подземных рассолов. Динамика их изменения опреде^незсп в осиовеом климатическими факторами и в меньшей степени гедрогео-логическим режиаоц поверхностной рапы залива.

В отдельном подразделе рассмотрен участок проныиленной эксплуатации рассолов второго горизонта.. Доказано, что на, .территории месторождения имеют место общие для всего залива диа-генетические и гипергенные процессы, однзно здесь, они протекают значительно активнее. Отмечается, что качество подземных рассолов, добываемых в Кургузульской бухте зависит от следующих факторов: геолого-гидрогеологических (состав откачиваемых рассолов значительно изменяется в зависимотси от меога.расположения эксплуатационной снважины); техногенных (режим работы рас-солоз.абора, утечки из трубопроводов и канвдов, эоловый разнос, тенардита);, климатических (температура, о.садки, нагонная рапа). .Наложение перечисленных фвнторов друг на друга определяет периодические изменения .химического состава эксплуатируемых рассолов в пределах месторождения.

6. Условия формирования подземных рассолов залива Кара-Богаз-Гол. В главе отмечается, что стадии осолонения залива имели место

в его истории неоднократно, по крайней мере, дважды.В связи с перспективой промышленной эксплуатации, возникает задача рас-аифровки генезиса и установления основных путей формирования химического состава межкристальных рассолов.

Основываясь на представлениях, полученных в результате работ М.Г. Валяшко, Т.В. Галаховской,. .А.Б. Ходькова, АД. Пелыпз, Г.В. Короткевича, В.В. Куриленно и других авторов,выполнен анализ процессов формирования химического состава подземных рассолов кан на стадии открытого солеродного бассейна, таи и в специфической подземной обстановке. На основе изучения геологического строения лагунных отложений, минералогического и химического состава .солей и межкристальных рассолов сделан аяализ процессов осадкоаакопления в заливе в халынское время. По результатам проведенного эксперимента рассмотрено изцзненив бромных коэффициентов ( ^о^'* 0г/(Х > ) в процесса

эвапоритового сгущения Каспийской воды. В дальнейшем эта зависимости использовались при расшифровке условий формирования межкристальных рассолов. При этом отмечается,что после захоронения поверхностной рапы основной направленностью физи-но-химических преобразований, происходящих в подземных горизонтах, является тенденция к установлению равновесного состояния между химическим составом меннонстальпых рассолов и минеральным составом вмещающих их солей.

При взаимодействии системы соль-рассол с водами атмосфер-но-инфильтрационного генезиса, нагонкой поверхностной.рапой залива и поровыми водами иловых отложений происходит образование рассола выщелачивания. Отмечается, что его отличительной чертой является очень низное содержание галофильных элементов. В начестве одного из них рассматривается бром. Показывается, что его выделение в осадок вместе с хлоридами и содержание в рассолах выщелачивания является мало.значимым.

Из сказанного выше делается вывод, что формирование химического состава подземных рассолов определяется разбавлением их агрессивными водами и последующим взаимодействием с рассоло-вмещающими отложениями. Степень развития данного процесса может быть охарактеризована с помощью анализа бромных коэффициентов Вг/а ; Вг/^а,), значения ноторых возрастают в процессе испаре-

ния морской воды и уменьшаются или остаются постоянными при

растворевии той иди иной соли. Так, например, бром-хлорный коэффициент остается постоянный при растворении сульфатных солей, а при растворении галита уменьшается; бром-сульфатный коэффициент ведет себя наоборот.

Величины бромных коэффициентов для "погребенного" рассола сравнивает с графикой их изменения при испаргнии воды Каспийского мора. Определяют, какой из коэффициентов отвечает большая степени сгущения морской воды (С0 ). Величина С0 отражает хими-чесамй состав, рассола, при котором началось преимущественное рэстЕорапае одного из вядералов. Количество Ъъ , соответствующее, внгчению Со прднимэют за его содержание, .в первоначальном рассоле. Разделив рз считанную величину на содержание Вь в пробе меикрастальЕого рассола, получим сте.пнь его разбавленности. Отмечается, что методике расчета имеет ряд допущений, например, де учитываются процессы высаливания одной соли при растворении другой. Однако, с ее помощью мозно определить степень интен-оаввости развития гидергенных процессов.

В тех районах, где процессы выщелачивания идут очень активно, применение приведенной выше методики невозможно. Например, в Кургузульсной бухте значения всех коэффициентов часто ниже, чем в Каспийском море. Для оценки таких интенсивных процессов рас-гворзвая предлагается сравнение.величин бромных коэффициентов о их фэновша значениями для "погребеппых" рассолов залива. Дополнительная информация об условиях формирования подземных рассолов бша. .долучанз. с помощью естественного изотопного состава исследуемых вод. В качестве трассера использовался изотоп кпслорода-18. Определение ЪаО выполнялось в лаборатории ВСБГИНГЕО. В краевых частях "погребенных" рассольных горизонтов .концентрации 6'40 составляют - 3,8 «• - 2.0 что может свидетельствовать о наличии разбавления рассолов водвм*: атмосферно-инфильтрационного генезиса. На рассоянии 10 и более .км от коренного берега вовценграции %>г0 колеблются .от - 0,5 до..+ 0,9 % Результаты .изотопного анализа в основеом подтвердили сделанные ранее выводы о генезисе подземных межкристальных рассолов залива Карз-Богаз-Гол.

7. Районирование подземных гидромина ральных р?о?рсоз сагц;-ной части залива Карз-Богзз-Год. В глаза обосвоютаагса нзтодя» на проведения райоаароЕЗВЕЯ. Оеаозызэясь вэ обззх пззогопзр-о-стях распределения и услогзях фарнировэвйя подзеагчх кэдзрэгь-ных ресурсов залива Кара-Бога з-Гоа (Куралевко 1987), прздп-гз.ются критерии для геолого-гидрогеогогпчеопого рзйояярогзпая подземных рассольных горизонтов Оазарзой часта еэлзгз. Прз-водятся результаты проведенного рзйоааровзная по паргсиу, sso-рому и третьему горизонта«.

В первом горизонте выделены 3 рэдввльзо распологвяянв относительно пролива зоны. По преоблздагсзы наваралзи ora кзз-ваны: галитовая, галят-астрзханитовая и галит-астраэЕПЗ-Еасо-митовая. - .

Во втором горизонте установлены 4- рздиальяо распологавзш зоны: гэлит-глауберитовая, глауберит-галит-эстрахэнатоЕЗп, глауберитовая, глауберат-астраханитозая.

В третьем горизонта - 3 зоны: гзлпт-глэубарзгогзя, гэгзт-глауберит-астрахзвитовая а глауберит-астрзхазатогэз.

Формирование указанных гволого-ивдвралогичасвдх зол связывается с процессами звапоритозой седиментация, дЕэгаветвчво-кими и гиперге.нными преобразованиями соляных о^логензй; оггэ-чзется роль гадрогзологачесзнх фгатороз, з 5 заде пзлгогзодогн-чесних факторов и тектонических условий. В пределах наследуемой территории заделевы гидрогеохимичгскне зоны, прзктзчесгз совпадающие с гволого-минерзлогачесввии.

Обращается внимание га зависимость химического состагз под-, земных рассолов от преобладающего в соляных озяозаииях минерала. Делается вывод о генетической взаимосвязи геолого-иинзрзлогп-ческих и гидрогеохимических зон.

Дается оценка минеральных и гидроывве ральных реоурсов з пределах северной части зализа Карз-Богзз-Гол, а тзвзз рзспрзде-ление в подземных межкристальных рассолах концентрация осно.згцз микро- и манрономпонентов ( JóárJUjiCJÍl $0<, ( SC , Бг.Б и т.д.).

8. Физино-хицичесиое моделирование процессов формирования подзецвых рассолов залква Кара-Богаз-Гол. В главе отмечается необходимость, применения численного физино-химического моделирования для исследования процессов, происходящих в рассольных горизонтах. В условиях залива КБГ это позволяет количественно оценить изменение химического состава межкристальных рассолов при диагепетичесних и гипергенных преобразованиях соляных отложений, е также в условиях их промышленной эксплуатации.

Рассматриваются существующие методы численного гидро.гео-химического моделирования и обосновывается преимущество для вксокоминерализованных вод метода, основанного на условии фазового и хивдче.ского равновесия.

В общем виде для всех растворов, насыщенных относительно твердой фазы определенного состава , имеет место следующее равенство: __

Т&вки = , где

0,1- активность ¿-го номпонента в растворе; ¿1- стехиометричесние коэффициенты, характеризующие состав твердой фазы;

ПР- произведение растворимости твердой фазы (постоянно при зеданной температуре).

При расчете активности компонентов в растворе для наховде-ния коэффициентов активности элентролитов и осмотического коэффициента воды предлагается использовать уравнения Питцера $Ътцор 1974),Показывается возможность применения уравнений Питцерз для интервала температур от - 5 до 30° С без изменения набора бинарных параметров, расчитанных для температуры 25° С. При этом логарифмы произведений растворимости твердых фаз имеют линейную функциональную зависимость от температуры.

. Дается описание предлагаемого алгоритма, позволяющего производить оценку взаимодействия природных вод, рассолов и солей сложного химического составе (Ж, М^ЦС£, ЬО^- Нг& ), участвующих в процессах растворения, замещения и осаждения галогенных минералов, присутствующих в заливе Кара-Богаз-Гол. Приводится принципиальная блок-схема разработанной программы (см.рис.).

Рисуяон. Принципиальная блок-схема програыни иоделярозанпя гидрогаохвничесвих процессов з рэссольиых горизонтах.

Отмечается, что расчет насыщенности межкристальных рассолов относительно рассоловавкаюсдах солей подтвердил районирование гидроминаральных ресурсов северной части зализа Кара-Богаз-Гол.

Промоделированы процессы растворения а переотдоненая соляных минералов в условиях фильтрации подземных рассолов. Оценен фактор влияния изменения температуры на процессы зторич-ного минералообразоввдия для ра.ссолов различного химического .состава. Показано, что в разных тидрогеохимическиг зонах в природ-

пои интервала температур будут кристаллизовываться различные веоричны« .цЕЕвралы, например, при понижении температуры г зоне I 110.93т садиться мирабилит, а в гоне 1У- гпсомит. Делается ввдод, что прнаенвиге метода, числснного физико-химического цодвларокшви открывает широкие возможности для прогноза качества пронцпленнт: рассолов в процессе энсплуатадии. Большой практический интерес предложенный алгоритм представляет также прз технических расчетах способов переработки гидроминеральных ресурсов валива Кара-Богез-Гол.

9» Перспективы проиыилавкого использования гидроминеральных расурсов северной части залива Кара-Богаз-Гол. В главе рассматриваются перспективы развития химической промышленности на подземном гидроминвральноы сырье залива Кара-Богаз-Гол . Отмечается, что преимущество подземных рассолов перед вновь формирующейся поверхностной рапой заключается в их защищенности от климатических изменений и, как следствие высокой стабильности гидрохимического и температурного режимов. При этом, при комплексном использовании сырьевой базы залива целесообразна совместная эксплуатация подземных и поверхностных рассолов.

Отдельный раздел посвящен возможностям усовершенствования работы, действующего в Кургузульской бухте рассолпромысла. Отмечено, что при существующей схеме рассолзабора значительное увеличение объемов откачен без'снижения их качества представляется невозможным. В этом случае активизируются процессы развития нарстово-суффозиояных образований, способствующих проникновению в эксплуатируемый горизонт обессу.льфаченной поверхностной рапы, е также интенсификации подтока подземных .рассолов из северной части бухты где отмечается повышенное содержание иона магния. Рассмотрены рекомендации (Кураленко 1983 г.) по усовершенствованию работы рассолпромысла. Указывается на необходимость их учете в при проектировании новых рассолозаборов.

При рассмотрении перспектив промышленного использования гидромицвральных ресурсов северной части залива Кара-Богаз-Гол равомавдоваио использовать участии проектируемых рассолозаборов,

руководствуясь принципом соответствия преобладающего в разрезе соляного пласта минерала, номенклатуре, намечаемой н выпуску хицичесной .продунции. В этом случае в процессе эксплуатации будет проходить естественно« обогащение добываемого гидроми-норального сырья за счет насыщения рассолов по преобладающему з разреза ми.цералу. Отмечается, что с целью активизации данного процесса представляется целесообразным усиливать агрессивность фильтрующихся к эксплуатационным снЕЗЖиная межн.рястэльных рассолов. В этой связи практический .иятзрас представляют разбавленные отходы химического производства, что танке несомненно имеет большое природоохранное зяачеааэ.

3 главе, приводятся выделенные (на основании проведенного гео.лого.-гидрогеохимичесиого районирования) перспективные участии для добычи тенардита, эпсомита и битофита, с .учетом содержания цзааых микроэлементов. Отмечено, что одзим из перспективных методов эксплуатации подземных рэссолод .23либо может стзть их одновременная добычз в различных гвдрогеохиыи-чесних зонах с дальнэйпим смещением пэрзд парзрэботяой с. целью повышения качества. Приведены нояретныэ рзсчз.ты, подтверждающие увеличение таких показателей нэп "заход" мирабилита и содержание микроэлементов.

Заключение

При изучении процессов формирования подззг.'зых рзссолоз Карз-Богзз-Гола зеобходиыо учитывать эззпорвтовую, дизгзпзти-ческую и гиперганнутз состзвляющнз ах химгчвсзого состзвз. Основные результаты прозедзяннх полззых, энсперимздтальных и аазли-тичесних исследоЕЗпай, гздрогзохимцческого моделарогззия, з тзззз систелатизации лптзрэтурзых я фондовых материалов зэклечэзтся в следусцен:

.. I. Установлено, что динамика изменения химачесзого состава подземных рассолов зависят от минералогического сосгзза рзссоло-вмецающих отложений, температурного режима и интенсивности взаимодействия системы соль-рассол с водами зтмосфзрзо-анфаль-трзционного геявзисз, нагонной поверхностной р„-1;ой зализа и поровыми водами иловых отлогзний.

2. Рекомендовано количественную оценку гипергенных процессор, изменяющих химический состав межкристальных расс.о.лов, проводить с помощью анализа предложенной совокупности гидрохимических коэффициентов.

3. УстзЕовлено, что анализ физико-химических взаимодействий в рассольных горизонтах возможен при моделировании природных процессов. Разработанный метод численного гидрогеохимического моделирования позволил количественно оценить влияние основных природных факторов на .изменение химического состава межкристальных рассолов при диагенетических и гипергенных преобразованиях соляных отложений, а танке в условиях эксплуатации рассолов.

На основе разработанных критериев произведено районирование, позволившее оценить минеральные и гидроминеральные ресурсы северной части залива Кара-Богаз-Го.д. Установленна вертикальная и горизонтальная зональности подземных рассолов, отвечающие их генетической взаимосвязи с рассоловмещающими соляными отложениями.

5. Рекомендовано участки расположения проектируемых рассоло-зв.боров выбирать, руководствуясь принципом соответствия преобладающего в разрезе соляного пласта минерала номенклатуре, намечаемой к выпуску химической продукции. При этом в процессе эксплуатации возможно управлять качеством добываемого гидроминерального сырья, используя для'этого отходы промышленного ГЕ-лургического производства.

Основное содержание работы отражено в следующих публикациях:

1. Куриленно В.В., Шварц A.A. Характеристика гидрогеологического и гидрогеохимического режимов северной части залива Кара-Богаз-Гол в условиях его усыхания. Деп. ВИНИТИ от 06 августа 1986г № 5602-Б 86, 7 с.

2. Шварц A.A. К вопросу об определении, условий формирования "погребенных" межкристальных рассолов залива Кара-Богаз-Гол // Вестник ЛГУ, сер. 7, 1987, вып. с. 80-82.

З.Куриленко В.В., Рудай И.Г., Шварц A.A. Особенности форми-

рования и промышленного освоения подземных рассолов северной половины залива Нара-Богаз-Гол // Вестнин ЛГУ, с«р.7. 1988. Вып. 4. с. 19-27.

4. Куриленно В.В., Шварц A.A. Оценва техногенного зоздгй-стзия за геолого-гидроггологичесние условия Кургузульсзой бухты залива Кара-Богаз-Гол // Проблемы инженерной геологии, гидрогеологии и геокриологии районов интенсивной инзаирной .нагрузки, и охрана геологической среды. Тез.докл. I зсес. съезда. Киев. Изд. Наукова-думка, 1989. ч.5. с. 92-93.

5. Куриленко З.В., И.зарц A.A. Применение численных методов при физико-химическом моделировании условий формирования подземных рассолов северной половины зализа Кара-Бога з-Гсл // Мзт. Всесоюзн. семинара. Роль подземной гидросферы з история земля. Л. Изд. ЛГУ, 1989. с. 85-87.

6. Куриленко В.В., Шззрц A.A. Применение численных методов для физино-химического моделирования процессов развития современных эвапоритовых бассейнов (на примере зализа Кэрэ-Богзз-Гол) // Проблемы гидрогеологии Польши. П нонф. Вроцлоз. 1969. с. 227230.