Промышленная вода - природный высококонцентрированный водный раствор различных элементов.Например:растворы нитратов, сульфатов, карбонатов, рассолы щелочных галлоидов. Промышленная вода содержит компоненты, состав и ресурсы которых достаточно для извлечения этих компонентов в промышленных масштабах. Из промышленных вод возможно получение металлов, соответствующих солей, а также микроэлементов.
Подземные воды , имеющие температуру 20°С и выше за счет поступления тепла из глубинных зон земной коры.Термальные воды выходят на поверхность в виде многочисленных горячих источников, гейзеров и паровых струй. В связи с повышенной химическая и биологическая активностью циркулирующие в горных породах подземные термальные воды преимущественно минеральные. Во многих случаях целесообразно использование подземных вод одновременно для энергетики, теплофикации, бальнеологии, а иногда даже для извлечения химических элементов и их соединений.
Скважины, где добываются минеральные воды , составляют отдельную группу источников подземных вод. Минеральная вода отличается повышенным содержанием активных элементов минерального происхождения и особыми свойствами, обусловливающими их лечебное воздействие на человеческий организм.
Термальные и гипертермальные (с температурой свыше 400 С) воды залегают в регионах с активной подземной вулканической деятельностью. Термальные воды используются в качестве теплоносителя для систем отопления жилых домов и промышленных зданий и на геотермальных электростанциях. Отличительной особенностью термальных вод считается повышенное содержание минералов и насыщенность газами.
Классификация структур первого, второго и третьего порядка в геосинклинальных областях, их основные элементы.
Классификация структур первого, второго и третьего порядка в платформенных областях, их основные элементы.
Отличительные особенности нефтегазоносных провинций, крупнейшие нефтегазоносные провинции России.
Россия занимает промежуточное положение между полюсами “сверх потребителя” – США и “сверх добытчика” – Саудовской Аравии. В настоящее время нефтяная промышленность Российской Федерации занимает 2 место в мире. По уровню добычи мы уступаем только Саудовской Аравии. В 2002 году добыто углеводородов: нефти – 379,6 млн.тонн, природного газа – 594 млрд.м 3 .
На территории Российской Федерации находятся три крупные нефтегазоносные провинции: Западно-Сибирская, Волго-Уральская и Тимано-Печерская.
Западно-Сибирская провинция.
Западно-Сибирская – это основная провинция РФ. Крупнейший нефтегазоносный бассейн в мире. Расположен он в пределах Западно-Сибирской равнины на территории Тюменской, Омской, Курганской, Томской и частично Свердловской, Челябинской, Новосибирской областей, Красноярского и Алтайского краев, площадью около 3,5 млн. км 2 Нефтегазоносность бассейна связана с отложениями юрского и мелового возраста. Большая часть нефтяных залежей находиться на глубине 2000-3000 метров. Нефть Западно-Сибирского нефтегазоносного бассейна характеризуется низким содержанием серы (до 1,1%), и парафина (менее 0,5%), содержание бензиновых фракций высокое (40-60%), повышенное количество летучих веществ.
Сейчас на территории Западной Сибири добывается 70% российской нефти. Основной ее объем извлекается насосным способом, на долю фонтанной добычи приходится не более 10%. Из этого следует, что основные месторождения находятся на поздней стадии разработки, что заставляет задуматься над важной проблемой топливной промышленности - старением месторождений. Этот вывод подтверждается и данными по стране в целом.
В Западной Сибири находятся несколько десятков крупных месторождений. Среди них такие известные, как Самотлорское, Мамонтовское, Федоровское, Усть-Балыкское, Убинское, Толумское, Муравленковское, Суторминское, Холмогорское, Талинское, Мортымья-Тетеревское и другие. Большая часть из них расположена в Тюменской области – своеобразном ядре района. В республиканском разделении труда она выделяется как главная база России по снабжению ее народнохозяйственного комплекса нефтью и природным газом. В Тюменской области добывается более 220 млн. тонн нефти, что составляет более 90% всей добычи Западной Сибири и более 55% от всего объема добычи по России. Анализируя данную информацию, нельзя не сделать следующий вывод: нефтедобывающей промышленности Российской Федерации свойственна чрезвычайно высокая концентрация в ведущем районе.
Для нефтяной промышленности Тюменской области характерно снижение объемов добычи. Достигнув максимума в 1988 году 415,1 млн. т, к 1990 году нефтедобыча снизилась до 358,4 млн. т, то есть на 13.7%, причем тенденция падения добычи сохраняется и сейчас.
Основные нефтяные компании работающие на территории Западной Сибири, это – ЛУКОЙЛ, ЮКОС, Сургутнефтегаз, Сибнефть, СИДАНКО, ТНК.
Волго-Уральская провинция.
Вторая по значению нефтяная провинция – Волго-Уральская. Она расположена в восточной части Европейской территории Российской Федерации, в пределах республик Татарстан, Башкортостан, Удмуртия, а также Пермской, Оренбургской, Куйбышевской, Саратовской, Волгоградской Кировской и Ульяновской областей. Нефтяные залежи находятся на глубине от 1600 до 3000 м, т.е. ближе к поверхности по сравнению с Западной Сибирью, что несколько снижает затраты на бурение. Волго-Уральский район дает 24% нефтедобычи страны.
Подавляющую часть нефти и попутного газа (более 4/5) области дают Татария, Башкирия, Куйбышевская область. Добыча нефти ведется на месторождениях Ромашкинское, Ново-Елховское, Чекмагушское, Арланское, Краснохолмское, Оренбургское и другие. Значительная часть нефти, добываемая на промыслах Волго-Уральской нефтегазоносной области, поступает по нефтепроводам на местные нефтеперерабатывающие заводы, расположенные главным образом в Башкирии и Куйбышевской области, а также в других областях (Пермской, Саратовской, Волгоградской, Оренбургской).
Основные нефтяные компании работающие на территории Волго-Уральской провинции: ЛУКОЙЛ, Татнефть, Башнефть, ЮКОС, ТНК.
Тимано-Печерская провинция.
Третья по значимости нефтяная провинция – Тимано-Печерская. Она расположена в пределах Коми, Ненецкого автономного округа Архангельской области и частично на прилегающих территориях, граничит с северной частью Волго-Уральского нефтегазоносного района. Вместе с остальными Тимано-Печерская нефтяная область дает лишь 6% нефти в Российской Федерации (Западная Сибирь и Урало-Поволжье – 94%). Добыча нефти ведется на месторождениях Усинское, Харьягинское, Войвожское, Верхне-грубешорское, Ярегское, Нижне-Омринское, Возейское и другие. Тимано-Печорский район, как Волгоградская и Саратовская области, считается достаточно перспективным. Добыча нефти в Западной Сибири сокращается, а в Ненецком автономном округе уже разведаны запасы углеводородного сырья, соизмеримые с западносибирскими. По оценке американских специалистов, недра арктической тундры хранят 2,5 млрд. тонн нефти.
Почти каждое месторождение, а тем более каждый из нефтегазоносных районов отличаются своими особенностями по составу нефти и поэтому вести переработку, используя какую-либо “стандартную” технологию нецелесообразно. Нужно учитывать уникальный состав нефти для достижения максимальной эффективности переработки, по этой причине приходиться сооружать заводы под конкретные нефтегазоносные области. Существует тесная взаимосвязь между нефтяной и нефтеперерабатывающей промышленностью. Однако развал Советского Союза обусловил появление новой проблемы – разрыв внешних хозяйственных связей нефтяной промышленности. Россия оказалась в крайне невыгодном положении, т.к. вынуждена экспортировать сырую нефть ввиду дисбаланса нефтяной и нефтеперерабатывающей промышленности (объем переработки в 2002 году составил – 184 млн. тонн), в то время как цены на сырую нефть гораздо ниже, чем на нефтепродукты. Кроме того, низкая приспособляемость российских заводов, при переходе на нефть, которая ранее транспортировалась на заводы соседних республик, вызывает некачественную переработку и большие потери продукта.
25. Методы определения возраста геологических тел и восстановления геологических событий прошлого.
Геохроноло́гия (от др.-греч. γῆ - земля + χρόνος - время + λόγος - слово, учение) - комплекс методов определения абсолютного и относительного возраста горных пород или минералов. В число задач этой науки входит и определение возраста Земли как целого. С этих позиций геохронологию можно рассматривать как часть общей планетологии.
Палеонтологический метод Научный геохронологический метод, определяющий последовательность и дату этапов развития земной коры и органического мира, возник в конце XVIII в., когда английский геолог Смит в 1799 г. обнаружил, что в слоях одинакового возраста всегда содержатся ископаемые одних и тех же видов. Он также показал, что остатки древних животных и растений размещены (с увеличением глубины) в одном и том же порядке, хотя расстояния между местами, где они обнаружены, очень большие.
Стратиграфический метод Стратиграфический метод основан на всестороннем изучении расположений геологических (культурных) слоёв относительно друг друга. По тому, выше или ниже тех или иных слоёв расположен исследуемый участок горных пород, можно выяснить его геологический возраст.
Текст дополнен и отредактирован по данным 2015 года .
Карта. Гидроминеральные области Крымского полуострова
Условные обозначения
:
А. Гидроминеральная складчатая область горного Крыма с преимущественным развитием сульфатных и хлоридных (частью термальных в глубине) минеральных, вод, газирующих азотом, в подчиненном значении метаном, сероводородом и редко углекислотой.
Б. Керченская гидроминеральная область углекислых вод в глубоких водоносных горизонтах, а также сероводородных, азотных и метановых холодных и термальных в третичных и нижележащих отложениях.
В. Крымская гидроминеральная область сероводородных, азотных, метановых и смешанного газового состава солоноватых и соленых вод (равнинный Крым), холодных в верхних и термальных в глубоких частях артезианских бассейнов.
Типы вод
Углекислые воды:
1 - углекислые главным образом хлоридно-гидрокарбонатные и гидрокарбонатно-хлоридные натриевые воды с минерализацией 8,8-15,6 г/л (и другие).
Сероводородные воды:
2 - хлоридные, натриевые, преимущественно соленые воды с повсеместно высоким содержанием сероводорода (общего H2S от 50 до 850 мг/л) и минерализацией от 7,8 до 32,5 г/л;
3 - натриевые воды переменного анионного состава (гидрокарбонатно-хлоридные, хлоридно-гидрокарбонатные и др.), с минерализацией преимущественно до 10 г/л и с весьма различным содержанием общего сероводорода - от нескольких десятков до более 300 мг/л и слабосероводородные воды с содержанием H2S около 10 мг/л. Азотные, метановые, смешанного газового состава и другие воды.
Термальные:
4 - азотные пресные гидрокарбонатные натриевые с минерализацией до 1 г/л. Температура 26-35°С;
5 - преимущественно азотные хлоридно-гидрокарбонатные, гидрокарбонатно-хлоридные и хлоридные натриевые (иногда магниевые) с минерализацией от 1 до 3-7 г/л. Температура 20-46°С;
6 - азотные, мета-ново-азотные, азотно-метановые и метановые хлоридные и хлоридно-гидрокарбонатные натриевые, солевые воды (минерализация 10-35 г/л) с температурой от 30 до 40°С и выше;
7 - азотно-метановые и метаново-азотные (иногда метановые) хлоридные кальциево-натриевые воды морской минерализации (35-40 г/л) с температурой свыше 50°С (до 100°);
8 - преимущественно азотные очень горячие свыше (45-50°С) воды по составу натриевые или кальциево-натриевые хлоридные, сульфатно-хлоридные, гидрокарбонатно-хлоридные и хлоридно-гидрокарбонатные с минерализацией 8-50 г/л.
Холодные:
9 - сульфатные (чисто сульфатные, хлоридно-сульфатные и сульфатно-хлоридные (натриево-кальциевые и другие) слабо минерализованные от 1,5 до 10 г/л воды;
10- хлоридные и гидрокарбонатно-хлоридные натриевые, а также кальциево-магниевые воды с минерализацией преимущественно от 3 до 20 г/л;
11 - хлоридно-сульфатные и хлоридные натриевые высокоминерализованные воды (рассолы) с минерализацией выше 50 г/л.
Воды недостаточно изученные: 12 - пресные углекисло-азотные с редкими газами (по предположению).
13 - граница областей минеральных вод;
14 - источник;
15 - скважина;
16 - грязевая сопка с выделением углекислого газа.
Пункты минеральных вод
Равнинный Крым : 1 - окраина Джанкоя, 2 - юго-западнее Джанкоя, 3- Серноводское, 4 - Глебово, 5 - Меловая (Тарханкут), 6 - Северная Новоселовская скважина, 6а, 6б, 6в, 6г, 6д - Южные Новоселовские скважины, 7 - Нижнегорск. 8 - Евпатория - Мойнаки, 9 - Евпатория - у берега моря, 10 - Саки - за железной дорогой, 11 - Саки - курорт, 12 - Саки - против Чеботарской балки, 13 - Ново-Андреевка, 14 - Ново-Александровка, 15 - Новожиловка, 16 - Васильевка, 17, 17а - Белоглинка, 18 - южнее г. Белогорска, 19 - источник Лечебное, 20 - источник Обручева, 21, 21а - Гончаровка, 22 - Бабенково, 23-источник Акмелез, 24 - сероводородная вода у г. Феодосии, 25 - источник Феодосия, 26 - источник Кафа, 27 - Ново-Московская улица в г. Феодосии.
Керченский полуостров : источники: 28 - Сюарташские. 29 - Караларские. 30 - Джайлавские, 31, 31а - Чокракские, 32 - Тарханские, 33 - Баксинские; грязевые сопки: 34 - Бурашские, 35 - Тарханские, 36 - Булганакские, 37 - Еникальские, 38 - Камыш-Бурун, 39, 39а - источники Сеит-Элинские, 40 - источники Каялы-Сарт, 41 - Мошкаревское, 42 - Марьевское, 43 - Костырино (б. Чонгелек).
Горный Крым : 44 - Коктебель, 45 - источники Кизил-Таш, 46 - источник Судакский, 47-источник Карабах, 48-источник Черные воды (б. Аджи-Су), 49 - слабоуглекислая вода в северном портале Ялтинского тоннеля, 50 - сульфатная вода в южном портале Ялтинского тоннеля, 51 - сероводородная вода в южном портале Ялтинского тоннеля, 52 - Ялтинская глубокая скважина, 53 - источник Василь-Сарай, 54 - источник Мелас.
Минеральные и термальные воды различных типов выделены в ряде мест Крыма глубокими скважинами. Минеральные воды Крыма различны по солевому (ионному) и газовому составу: некоторые из них термальные - теплые и горячие (термы). Они представляют значительный интерес как в научном, так и в практическом отношении. Воды могут быть использованы в качестве питьевых лечебных вод и в бальнеологических целях. Однако пока они используются еще в малой степени только на курортах Саки, Евпатория, Феодосия, Судак, Ялта, Алушта, Черные воды (Бахчисарайский район) и в некоторых монастырях, а также в сельских купелях и банях.
По геолого-структурным условиям и составу присутствующих в недрах Крымского полуострова минеральных к термальных вод выделены три крупные гидрогеологические области :
А. Гидроминеральная складчатая область Горного Крыма с преимущественным развитием сульфатных и хлоридных, частью термальных (в глубине) минеральных вод, газирующих азотом, в подчиненном значении метаном, сероводородом и редко углекислотой.
Б. Керченская гидроминеральная область распространения сероводородных, азотных и метановых холодных вод в третичных и нижележащих отложениях (в отдельных источниках содержится углекислота).
В. Гидроминеральная область Равнинного Крыма сероводородных, азотных, метановых и смешанного газового состава солоноватых и соленых вод, холодных в верхних и термальных в глубоких частях артезианских бассейнов.
Горный Крым
Площадь развития таврических сланцев в горном Крыму характеризуется широким распространением солоноватых сульфатных вод (с содержанием НСО3 больше 25%-экв, иногда больше SO4), образующихся вследствие разрушения и растворения колчеданов. Местами имеются слабосероводородные источники с содержанием сероводорода 3-10 мг/л и с различным химическим составом вод - Мелас , Карабах , Судакский источник.
В южной половине Ялтинского тоннеля сульфатные воды выступают в зоне контакта верхней и средней юры и из трещин самых низов известняков верхней юры. В среднеюрских сланцах и верхнеюрских известняках много жил и прожилков гипса (вероятно, древнее образование). Можно предполагать, что в современный период происходит растворение гипса карстовыми водами известняков с образованием сульфатных вод. Минерализация последних 0,7-3,4 г/л; наиболее часта минерализация 2,0-2,5 г/л с содержанием сульфатов 0,4-2,0 г/л. Эта вода содержит небольшие количества йода, брома и бора.
В некоторых местах тоннеля отдельные струи сульфатной воды содержат значительное количество стронция (до 7,6 мг/л) и свинца (0,003-0,01%). бора до 2,3 мг/л, ряд металлов (железо, титан, цирконий, никель, ванадий) в малом количестве, фосфор (Р2О5) до 2,2 мг/л, йод до 2,1 мг/л, бром 0,4-3,0 мг/л, кремнекислоту до 13,5 мг/л, марганец 0,18-0,30 мг/л, медь до 0,003 мг/л. Наличие металлов в воде, вероятно, связано с рудопроявлением в глубоких частях области распространения таврической серии.
Сероводородные воды (H2S до 40 мг/л), по-видимому, формируются в глубине толщи таврических сланцев и по линиям тектонических разломов поднимаются под напором к контактовой зоне средне- и верхнеюрских пород. Крепкая сероводородная вода в тоннеле содержит около 70 мг/л йода и около 7 мг/л брома. Слабые сероводородные воды в горной части Крыма этих компонентов не содержат. Содержание йода в крепкой сероводородной воде одного из источников (69,8 мг/л) сходно с содержанием йода (до 56,3 мг/л) в таврических сланцах на глубине 1000-2257 м в Ялтинской скважине.
Хлоридные воды содержатся в глубоких горизонтах таврических сланцев. Состав их, по-видимому, типичен для глубокой - хлоридной зоны.
Хлоридные воды горного Крыма можно рассматривать как метаморфизованные (частью хлор-кальциевые), содержащие комплекс микрокомпонентов морского происхождения (йод, бром, бор).
Присутствие в этих водах небольшого количества метана, азота, углекислоты и сероводорода может свидетельствовать о происходящих на глубине биохимических процессах. К соленым водам относятся: источник Черные воды (б. Аджи-Су), соленые воды скважин в Ялте. Глубина Ялтинской скважины 2257 м. Минерализация воды этой скважины от 38,9 до 49,3 г/л. Вода содержит много йода 52,3-56,3 мг/л, брома 65,6 мг/л, НВO2 16 мг/л. Вода источника Черные воды имеет минерализацию 3,8-4,5 г/л.
В Коктебеле известны нитратные сульфатно-хлоридные и хлоридно-сульфатно-карбонатные воды с содержанием нитратов от 0,68 до 5,3 г/л. Воды в четвертичных суглинках.
В горном Крыму имеются также незначительные слабоуглекислые проявления в сланцах таврической серии. Содержание СO2 свободной в воде источников (по неполным данным) 246-251 мг/л.
В горном Крыму в ряде случаев установлена несомненная связь между минеральными источниками и газопроявлениями и тектоническим строением (линиями разломов).
Керченский полуостров
В восточной части Керченского полуострова отдельные источники содержат углекислоту. По химическому составу воды хлоридно-гидрокарбонатные натриевые и гидрокарбонатно-хлоридные натриевые с содержанием свободной углекислоты 500- 2000 г/л и минерализацией 8,8-15,6 г/л.
Углекислые воды выходят на поверхность в виде трех групп небольших восходящих источников: Каялы-Сырт, Сеит-Эли Нижний и Тарханский № 2. Вблизи некоторых источников углекислые воды вскрыты буровыми скважинами глубиной 100-300 м (скважины переливают с дебитом до 0,3 л/сек). Минеральная углекислая вода поднимается по трещинам разломов земной коры на площадях главным образом деятельности древнего грязевого вулканизма. Содержание СО2 в составе газов вод от 36 до 96%. В некоторых пунктах в составе газов имеется немного водорода или сероводорода. Отношение He:Ar изменяется от 0,1 до 0,7, это можно отнести за счет подтока газа со значительной и большой глубины. Отношение Ar:N2 говорит о том, что азот в газах в основном глубинный, но встречается и биохимический. В районе имеются также грязевые сопки. с выделением некоторого количества СО2 (Булганакские, Тарханские и др.)- В газовых выделениях таких сопок установлено присутствие следов ртути. Очевидно, пары ртути должны быть и в газах углекислых источников.
Углекислые и сопочные воды содержат фтор, бром, йод, бор, барий, аммоний, нитраты, битуминозное вещество. Нафтеновые кислоты отсутствуют или имеются в незначительном количестве. В водах содержатся (в мг/л): литий 2,0-6,6; калий 40-260; кремнекислота 0-88; фосфор (Р205) 0-10; стронций 2,0-3,7 железо (Fе2+ + Fе3+) 0-4,0; фтор 0- 0,60; мышьяк 0-0,05; бор - много (НВO2 800-1600); воды бедны кальцием (0-192) и магнием (23-120).
Спектральным анализом в углекислых водах определены марганец, никель, кобальт, титан, ванадий, хром, молибден, цирконий, медь, свинец, серебро, цинк, олово, галлий, лантан, бериллий, ртуть, мышьяк,сурьма, германий и некоторые другие элементы. Содержание некоторых из них значительно: хрома до 0,01%, свинца до 0,005%, меди до 0,001%, цинка до 0,01%, олова до 0,1%. Оловоносность характерна для всех углекислых источников.
Ртуть в ряде случаев определена аналитическим методом (0,002- 0,005 мг/л). Содержание ртути по спектральному анализу 4 10-3% в воде весьма превышает ее кларковое содержание в земной коре (7,7 10-6%).
Общая радиоактивность, содержание радона, урана в этих водах колеблется в пределах 1,3 10-6 - 9,7 10-6 г/л.
Углекислые и сопочные воды - это трещинно-жильные субтермальные (термальные) воды, в которых углекислота, бор, литий, мышьяк, сурьма, ртуть, фосфор и некоторые другие микроэлементы взаимосвязаны и поступают из большой глубины (эндогенные продукты). Больше всего их содержится в очагах и вблизи очагов их появления на земной поверхности. Керченские углекислые источники и сопки - своего рода уникумы, и их воды весьма сложны по условиям формирования. Появление ионов металлов и ряда других (редких) микрокомпонентов в этих водах, по-видимому, обусловлено сложностью и значительной глубиной их формирования при возможном влиянии основных (щелочных) магматических пород недр. В частности, бор здесь может быть в виде глубинных летучих соединений с СО2, аммиаком, мышьяком, сурьмой, ртутью, фосфором и некоторыми другими микрокомпонентами в газовой фазе. Связывать углекислые воды Керченского полуострова с нефтяными факторами, вероятно, не приходится. Эти воды не имеют отношения ни к нефтепроявлениям, ни к сероводородным водам, приуроченным только к верхней части разреза полуострова.
Формирование ионно-солевого и газового состава углекислых вод Керченского полуострова, видимо, связано с весьма глубоко залегающими мезозойскими и, возможно, палеозойскими породами. Малые же дебиты и низкую температуру вод можно объяснить значительной глубиной источника питания и длительностью пути поступления их по трещинам разломов через мощную глинистую толщу майкопа, препятствующую вертикальному движению (подъему) вод к земной поверхности.
Керченский полуостров богат сероводородными водами разной концентрации, связанными главным образом с чюкракским горизонтом известняков и песков, залегающих на майкопских глинах. По данным М. М. Фомичева и Л. А. Яроцкого, областью их питания служат выходы чокракских песчаных отложений, которые являются водоносными.
На крыльях антиклиналей, в местах разломов, в понижениях рельефа, в озерах и местами в Азовском море эти воды дренируются, образуя восходящие источники. Они разгружаются также буровыми скважинами.
Дебиты источников сероводородных вод небольшие. Несмотря на это, данные исследований указывают (Л. А. Яроцкий) на значительные «накопившиеся» ресурсы сероводородных вод, а также на возможности их получения на некоторых участках, где отсутствуют сероводородные источники.
Наибольшая минерализация сероводородных вод наблюдается в погружениях небольших (местных) синклинальных структур, где подземный сток наиболее замедлен и поэтому метаморфизация больше. Минерализация сероводородных вод от нескольких до 32,5 г/л с содержанием общего сероводорода от 5-10 до 360-640 мг/л.
Наиболее крепкие (высоко-концентрированные) сероводородные воды представлены Чокракскими, Караларскими, Сююрташскими, Джайлавскими и другими источниками северо-западнее г. Керчи в районе Чокракского озера . Баксинские источники северо-восточнее г. Керчи менее минерализованы. Они вытекают из пород сармата. Крепкие сероводородные воды обнаружены и на юго-востоке полуострова в отложениях среднего миоцена. Здесь марьевские воды содержат общего H2S от 40 до 292 мг/л при минерализации 9-12 г/л.
Сероводородные воды полуострова хлоридные натриевые, хлоридно-гидрокарбонатные натриевые и другие. Содержание в этих водах йода, брома и бора тем больше, чем больше сероводорода.
Образование сероводородных вод Керченского полуострова обычно объясняется восстановительными процессами (восстановление сульфатов). Однако богатые H2S подземные воды можно объяснить и микробиологическими процессами. Вся территория Керченской области отличается той или иной зараженностью сероводородом, что в общем можно связывать с разрушением нефтяных залежей и восстановительными процессами в глинистых толщах.
На юго-западной равнине Керченского полуострова в 1963 г. одна скважина (скв. 111 на Мошкаревской антиклинали) дала большой самоизлив соленой метановой термальной воды из эоцена - верхнего мела. Вода была вскрыта в двух интервалах на глубине 1007-1030 м с дебитом 17,4 л/сек и температурой на изливе 51° С, на глубине 1105- 1112 м с дебитом 10,3 л/сек и температурой на изливе 54° С. Вода хлоридно-гидрокарбонатная натриевая при минерализации в первом интервале 9,5 г/л и во втором 10,5 г/л.
В районе пос. Костырино (б. Чонгелек) в юго-восточной части полуострова скважиной вскрыты холодные и термальные (до 45° С на изливе) азотные воды, незначительные по дебиту, связанные с небольшим нефтяным месторождением. Южнее Керчи у Камыш-Буруна вскрыта холодная хлоридная натриевая вода с минерализацией до 67 г/л, со значительным дебитом в неогеновых отложениях.
Равнинный Крым
Распространение и разнообразие подземных вод в равнинном Крыму в целом связано с рядом водоносных горизонтов в комплексах различного возраста - от палеозоя до неогена включительно.
На южной окраине равнинного Крыма в Бахчисарайском районе (предгорья) имеется пресный источник Обручева с углекислоазотной водой в верхнемеловых мергелях. Кроме того, в восточной части этой зоны отмечаются участки с некоторой восстановительной обстановкой в отложениях главным образом палеоцена. Здесь воды малодебитные с содержанием общего сероводорода от 10 до 130 мг/л.
На площади северной части равнинного Крыма (в Присивашье ) тоже местами имеются сероводородные воды, приуроченные к отложениям главным образом среднего миоцена. Здесь вследствие отдаленного положения от области питания и погружения слоев влияние внешних факторов на формирование химического состава и газового состава подземных вод ослабевает и возрастает значение внутренних и глубинных факторов воздействия. В связи с этим местами в тех или других водоносных горизонтах происходят процессы десульфатизации, создается некоторая восстановительная обстановка с образованием сероводородных (обычно слабых) вод. В основном содержание H2S около 5-10 мг/л, а в пос. Нижнегорском (по М. М. Фомичеву) до 130 мг/л. По химическому составу сероводородные воды относятся к гидрокарбонатно-хлоридным натриевым и хлоридным натриевым с минерализацией от 1-2 до 7-11 г/л.
На площади равнинного Крыма и отчасти в предгорьях (вблизи области питания) широко распространены азотные, метановые, смешанного состава газов и другие воды. Так, у г. Феодосии и в самом городе имеются солоноватые минеральные воды, приуроченные к меловым и палеоценовым отложениям, связанные с тектоническими трещинами разломов в мергелистых породах. Эти воды представлены небольшими источниками Феодосия и Кафа (Нарзан Крымский).
В равнинном Крыму азотные и метановые воды являются термальными от теплых до горячих при изливе из буровых скважин. В большинстве гидротермы приурочены к напорным водоносным горизонтам, в меньшей степени - к тектонически трещиноватым породам.
Наиболее древние породы в равнинном Крыму, содержащие минеральную воду, - это палеозойские известняки в г. Евпатория . Здесь скв. 2 и 8 вскрыта хлоридная натриевая азотная вода на глубине 871 и 893 м с дебитом 7 и 10,4 л/сек и температурой на изливе 40-41° С при минерализации 9,3-9,6 г/л. В составе газа (состав газа приведен в процентах от общего содержания газов) воды этих двух скважин имеется некоторое различие, а именно: в Мойнакcкой водогрязелечебнице, кроме основного азота, присутствует СО2 (10,3%), метана - нет; сероводорода 7 мг/л, очень мало гелия (0,013%), радона 2 ед. Махе. В скважине же у берега моря содержание СО2 в составе газа- 15,5%, метана 11,0%, H2S 4 мг/л, повышенное содержание гелия (0,386%), радона 2 ед. Махе. Отношение Не:Ar равно 0,42. Последней скважиной выше палеозоя была вскрыта минеральная вода еще в альбских отложениях на глубине 525-655 м: дебит на изливе 7 л/сек, температура воды 36° С.
Минеральные воды среднеюрских отложений, связанные с трещинами в конгломератах, известны в дер. Белоглинка в 4 км северо-западнее г. Симферополя. Вскрыты на глубине 300-357 м от поверхности. Вода изливается из двух скважин с дебитом до 2,5-3,0 л/сек при температуре 22,7° и 24,2° С. Минерализация 3,0-3,2 г/л, по типу хлоридногидрокарбонатная натриевая азотная с редкими газами. Отмечается повышенное содержание гелия; отношение Не:Ar равно 0,43. Вода содержит фтор, мышьяк, сурьму, железо, марганец, титан, стронций, цирконий, ванадий, свинец, цинк, серебро, медь. Содержание цинка до 0,05%, меди до 0,01% по спектральному анализу. Содержание фтора колеблется в пределах 0,6-3,5 мг/л. Фтор, металлы, гелий в воде могут быть объяснены нахождением района на площади Симферопольского антиклинального поднятия, где, несомненно, к поверхности близки отложения палеозоя, а на той или иной глубине возможны интрузии. Повышенное содержание гелия и фтора и наличие металлов в воде могут быть объяснены и разломом, проходящим в этом районе по долине р. Салгир.
Северо-восточнее г. Старый Крым , у дер. Бабенково , Кировский район, в северной глубоко погруженной части верхнеюрских известняков горного массива Агармыша на глубине 728 м вскрыты гидрокарбонатно-хлоридные натриевые воды. В газовом составе вод содержится азот (35,6%) и метан (61,8%). Дебит воды из скважины на изливе значителен - до 30 л/сек, температура воды 32,2° С. Этот тип воды формируется в недрах благодаря погружению известняков на довольно значительную глубину и некоторому удалению от области питания.
Также северо-восточнее г. Старый Крым, у дер. Гончаровки , в известняках нижнего мела с глубины 625 м вскрыта самоизливающаяся хлоридная вода с минерализацией 6,2 г/л. Дебит при изливе 8-9 л/сек, температура воды 32° С. В состав газов входят метан, азот, углекислота.
В 15 км восточнее г. Белогорск имеется сульфатная натриево-кальциевая вода источника Лечебное (б. Катырша-Сарай) с очень малым дебитом и минерализацией в разных выходах от 3,8 (скважина) до 7,3 г/л (колодец). Кроме того, вблизи г. Белогорска (южнее) из скважины глубиной 10 м получена из тех же альбских пород хлоридно-сульфатная натриевая вода высокой минерализации. Минерализация объясняется засоленностью песчано-глинистых лагунных отложений альба.
На широком пространстве южной, западной и северо-западной частей Крымской степи в песчано-глинистых отложениях неокома выявлен (по данным бурения и опробования) высоконапорный довольно обильный водоносный горизонт с самоизливающимися термальными водами. Область питания расположена в предгорьях Крыма, в районе Внешней горной гряды, где воды неокома пресные гидрокарбонатные кальциевые. В самой южной части равнинного Крыма на погружении до 300-500 м воды неокома тоже пресные, но с минерализацией уже до 0,8-0,9 г/л, хлоридно-гидрокарбонатные натриевые, теплые азотные. Температура их 27-33° С. Дебит при изливе от 3,3 до 14,0 л/сек в разных пунктах. Азот в воде воздушного происхождения.
С удалением от области питания и при дальнейшем погружении в северо-западном направлении химический состав вод неокома несколько изменяется. Так, в дер. Ново-Андреевке (в 30 км севернее Симферополя) и в районе курорта Саки воды неокома азотные, горячие, хлоридно-гидрокарбонатные натриевые с минерализацией от 1,3 до 3,1 г/л и температурой на изливе 39-46,6° С. В Ново-Андреевке дебит 5,1 л/сек; против Чеботарской балки, восточнее курорта Саки , первоначально до 29 л/сек; на курорте Саки, у берега озера, первоначально до 33 л/сек. С 1956 г. дебиты вследствие технического несовершенства скважин постепенно падали и в настоящее время значительно меньше указанных. В Ново-Андреевке вода вскрыта на глубине 745-800 м, против Чеботарской балки на глубине 754-756 м, на курорте Саки 803-816 м. На этой площади в водах неокома к воздушному азоту примешивается биохимический азот, появляются редкие газы, возникает небольшая радиоактивность.
По мере дальнейшего погружения в северном направлении от курорта Саки (Новоселовское в 40 км севернее г. Евпатории) воды отложений неокома становятся хлоридными натриевыми с минерализацией от 9 до 36 г/л и температурой на изливе от 50 до 58° С. В южной части района породы неокома залегают на глубине (в разных пунктах от поверхности) от 816 до 1055 м, в северной же от 1140 до 1291 м.
Дебит воды из скважин на изливе от 1,0 до 12,0 л/сек. Газ здесь имеет более сложный состав. В южной части Новоселовского района газ представлен N2 и СН4, а в самой северной - СO2, N2 и СН4. В воде неокомских отложений содержатся йод, бром, бор, литий, мышьяк и ряд других микрокомпонентов (железо, титан, ванадий, цинк, марганец, стронций, цирконий, барий, лантан, скандий, бериллий, висмут).
Температура вод неокома высокая, не соответствующая глубине залегания. Геотермическая ступень весьма понижена. На Тарханкутском полуострове у дер. Меловой в верхнемеловых мергелях на глубине 1604-1777 м вскрыта метановая хлоридная натриевая вода с дебитом на изливе 29 л/сек и температурой 42-43° С; минерализация воды 18,5 г/л. Метановые хлоридные натриевые воды были вскрыты еще в палеоценовых мергелях. Наиболее интересна скважина в с. Глебово , глубина вскрытия воды здесь 1036-1138 м; дебит и температура воды на изливе 13,3 л/сек и 62° С. Для вод палеоцена Тарханкутского полуострова характерно наличие аммония от 30 до 150 мг/л.
В палеоцене в 9 км юго-западнее Джанкоя также была обнаружена метановая хлоридная натриевая вода на глубине 1145 м; дебит на изливе из скважины 0,42 л/сек, температура воды 30° С; минерализация 24,0 г/л.
В глубоких горизонтах палеогеновых, меловых и палеозойских отложений в пределах равнинной части Крыма, в третичных и нижележащих отложениях на Керченском полуострове имеют повсеместное развитие высокотермальные воды. На южном берегу в таврических сланцах тоже вскрыты термальные воды. Температуры глубоких вод, судя по геотермическим измерениям, должны достигнуть 100° С на глубинах 1800-2500 м, а там, где геотермическая ступень понижена, и на меньшей глубине. Можно предположить, что высокотемпературные воды некоторых районов Крыма связаны с влиянием молодых интрузий, застывших на глубине, или с подтоком тепла из больших глубин по тектоническим разломам, известным в этих районах (Тарханкутское поднятие и восточная часть Керченского полуострова).
Некоторые из минеральных термальных вод могут (очень ограниченно) использоваться как источник тепла в народном хозяйстве (для коммунально-бытовых целей, для теплиц и пр.). Однако в советское время лишь несколько колхозов использовали их для бань и душа.
Источник : www.tour.crimea.com
Минеральные и термальные воды Крыма // Геология СССР. Том VIII. Крым. Полезные ископаемые . М., «Недра», 1974. 208 с.
Промышленные - воды, содержащие некоторые компоненты в концентрациях, позволяющих их извлекать для промышленных целей. Залегают они на глубинах более 500м, занимают небольшие площади. Для них характерны йод, бром, бор, литий, германий, медь, цинк, алюминий и вольфрам.
Минеральные - воды, оказывают благотворное физиологическое влияние на человеческий организм в силу общей минерализации, ионного состава, содержания газов и активных компонентов. Их минерализация превышающей 1 г/л (солоноватые – до 10 г/л, соленые – 10-35 г/л, рассолы – свыше 35 г/л). Встречаются лечебные воды с минерализацией до 1 г/л с высоким содержанием специфических биологически активных компонентов. Минеральные воды делят на холодные (до 20С), теплые (20-37С), термальные (37-42С), горячие (свыше 42С). Они делятся также на железистые, мышьяковистые, сероводородные, углекислые, радоновые, йодные, бромные. Провинции углекислых вод приурочены к областям альпийской складчатости (Кавказ, Памир, Камчатка и др.), хлоридных – к глубоким частям крупных артезианских бассейнов.
2.8 Физические свойства и химический состав подземных вод
Простейшую формулу Н 2 О имеет молекула парообразной влаги – гидроль; молекула воды в жидком состоянии (Н 2 О) 2 дигидроль; в твердом состоянии (Н 2 О) 3 –тригидроль.
Изучение физических свойств и химического состава подземных вод необходимо для оценки их качества для питьевых и промышленно-хозяйственных целей, выяснения условий питания, происхождения, и при выборе материала для крепления горных выработок и подборе шахтного оборудования.
Основные физические свойства подземных вод - температура, прозрачность, цвет, запах, плотность, радиоактивность.
Температура подземных вод изменяется в широких пределах: в областях вечной мерзлоты она до -6С, в районах вулканической деятельности – более 100С.
По температуре воды делятся на весьма холодные – до +4С; холодные – 4-20С; теплые – 20-37С; горячие –37-42С; весьма горячие – 42-100С. Температура воды сильно влияет на скорость протекания физико-химических процессов.
Температура неглубоко залегающих подземных вод +5 - +15С, глубоко погруженных вод артезианских бассейнов - +40- +50С; на глубине 3-4 км вскрыты воды с температурой более 150С.
Прозрачность воды зависит от наличия минеральных солей, механических примесей, коллоидов и органических веществ. Подземные воды прозрачные, если в слое 30 см не содержат взвешенных частиц.
Цвет вод зависит от химического состава и наличия примесей. Обычно подземные воды бесцветны. Жесткие воды имеют голубоватый оттенок, закисные соли железа и сероводород придают воде зеленовато-голубую окраску, органические гуминовые кислоты окрашивают воду в желтый цвет, а воды, содержащие соединения марганца – черные.
Запах подземных вод отсутствует. Специфический запах может быть обусловлен присутствием соединений сероводорода, гуминовых кислот, органических соединений, образующихся при разложения животных и растительных остатков. Для определения запаха воду подогревают до 50-60С.
Вкус воды зависит от присутствия в ней растворенных минеральных веществ, газов и примесей. Хлористый натрий придает воде соленый вкус, сернокислые соли натрия и магния – горький, азотистые соединения – сладковатый, а свободная углекислота – освежающий. При определении вкуса воду подогревают до 30С.
Плотность воды обусловлена растворенными в ней солями, газами, взвесями и температурой.
Радиоактивность обусловлена присутствием природных радиоактивных элементов: урана, радона, радия, продуктов их распада – гелия, их формирование определяется геологическими, гидрогеологическими и геохимическими факторами.
Из-за наличия трех изотопов водорода – 1 Н (протий), D (дейтерий), Т (тритий) и шести изотопов кислорода 14 О, 15 О, 16 O, 17 O, 18 O, 19 O имеются 36 изотопных разновидностей воды, из которых только девять стабильные.
Соединение D 2 O называется тяжелой водой, содержание которой в природе составляет 0,02.
Изучение состава и свойств подземных вод производится на всех стадиях разведки, а также в процессе вскрытия и эксплуатации месторождений.
Исследование состава подземных вод преследует основные цели:
Выяснение их пригодности для хозяйственно-питьевого и технического водоснабжения;
Оценка возможного вредного влияния вод на бетонные и металлические конструкции шахт и горное оборудование.
Химический состав подземных вод позволяет судить также об особенностях формирования и питания подземных вод, взаимосвязи водоносных горизонтов.
Химический состав подземных вод определяется количеством и соотношением содержащихся в них ионов (минерализацией воды), жесткостью, количеством и составом растворенных и нерастворенных в воде газов, реакцией воды (рН), агрессивностью и пр.
Главнейшими химическими компонентами подземных вод - катионы – Na + , K + , Ca 2+ , Mg 2+ , анионы – HCO 3 - , Cl - , SO 4 2- , микрокомпоненты – Fe 2+ , Fe 3+ , Al 3+ , Mn 2+ , Cu 2+ , Zn 2+ , Br, I, N, газы – N 2 , O 2 , CO 2 , CH 4 , H 2 , комплексные органические соединения – фенолы, битум, гумус, углеводороды органические кислоты.
Химический состав подземных вод выражают в ионной форме в мг/л и г/л.
Главные источники этих компонентов - горные породы, газы атмосферы, поверхностные воды и геохимические условия, которые сложились в пределах площади распространения.
По минерализации подземные воды могут быть пресными, с минерализацией до 1 г/л, слабосолоноватыми – 1-3 г/л: солеными – 3-10 г/л, очень солеными – 10-50 г/л и рассолами – более 50 г/л.
Жесткость воды (Н) – свойство воды, обусловленное присутствием в ней солей кальция и магния. Выражается жесткость в мг. экв/л. Различают жесткость общую, временную и постоянную.
Общая жесткость оценивается содержанием солей Са 2+ и Mg 2+ в виде Ca(HCO 3) 2 , Mg(HCO 3) 2 , CaSO 4 , MgSO 4 , CaCl 2 , MgCl 2 и вычисляется суммированием этих ионов в мг. экв/л.
где значения Са 2+ и Mg 2+ приведены в мг/л;
20,04 и 12,16 – эквивалентные массы кальций-иона и магний- иона.
Временная жесткость обусловлена гидрокарбонатными и карбонатными солями Са 2+ и Mg 2+: (Ca(HCO 3) 2 , Mg(HCO 3) 2 , CaCO 3 иMgCO 3).
Временная жесткость:
, (2.6)
где значение HCO 3 - берется в мг/л, 61,018 – его эквивалентная масса.
Постоянная жесткости обусловлены хлоридами, сульфатами и некарбонатными солями кальция и магния. Определяется как разность между общей и временной жесткостью:
Н пост. = Н общ. – Н вр. (2.7)
Выражается жесткость в мг. экв./л Ca 2+ и Mg 2+ в 1 мг. экв./л жесткости.
Природные воды подразделяются по степени жесткости на пять групп (мг. экв./л): очень мягкие – до 1,5; мягкие – 1,5-3; умеренно жесткие – 3,0-6,0; жесткие – 6,0-9; очень жесткие – 9,0.
Щелочность обусловлена наличием в воде щелочей Na + - NaOH, Na 2 CO 3 и NaHCO 3 . 1 мг. экв./л щелочности соответствует 40 мг/л NaOH; 53 мг/л NaCO 3 и 84,22 мг/л NaHCO 3 .
Активная реакция воды – степень ее кислотности или щелочности, характеризующаяся концентрацией водородных ионов рН (десятичный логарифм концентрации ионов водорода, взятый с положительным знаком): очень кислые - 5; кислые – 5-7; нейтральные – 7; щелочные – 7-9; высоко щелочные 9.
Агрессивность воды – способность разрушать бетон, железобетонные и металлические конструкции. Различают сульфатную, углекислую, выщелачивания магнезиальную и общекислотную виды агрессии.
Сульфатная агрессия определяется повышенным содержанием иона SO 4 2- . При избытке иона SO 4 2- происходит кристаллизация в бетоне новых соединений: образуется гипс CaSO 4 . 2H 2 O с увеличением объема на 100 % и сульфоалюминат кальция (бетонная бацилла) с увеличением объема в 2,5 раза, что приводит к разрушению бетона. Вода агрессивна к бетону при содержании иона SO 4 2- - свыше 250 мг/л.
Углекислая агрессивность. При воздействии угольной кислоты происходит растворение и вынос из бетона CaCO 3 - . При избытке СО 2 наблюдается переход СаСО 3 в Са(НСО 3) 2 , который легко растворяется и выносится из бетона.
Избыток СО 2 20 мг/л называется агрессивной углекислотой.
Агрессивность выщелачивания происходит за счет растворения и вымывания из бетона извести СаСО 3 при дефиците в воде иона НСО 3 - . Воды, содержащие менее 30 мг/л связанной углекислоты и жесткостью до 1,4 мг/л агрессивные.
Магнезиальная агрессивность приводит к разрушению бетона при повышенном содержании Mg 2+ . В зависимости от сорта цемента, условий и конструкции сооружения, иона SO 4 2- , более 250 мг/л, предельно допустимое количество ионов Mg 2+ 750-1000 мг/л.
Общекислотная агрессивность зависит от концентрации водородных ионов рН. Вода обладает коррозирующими свойствами при рН 6,5.
2.9 Формирование химического состава подземных и шахтных вод
Подземные воды постоянно взаимодействуют с атмосферными водами и горными породами. В результате происходит растворение и выщелачивание горных пород, особенно карбонатов, сульфатов, галоидов. Если в воде присутствует углекислота, происходит разложение нерастворимых в воде силикатов по следующей схеме:
Na 2 Al 2 Si 6 O 16 + 2H 2 O + CO 2 NaCO 3 + H 2 Al 2 Si 2 O 8 (2.8)
В результате в воде накапливаются карбонаты и гидрокарбонаты натрия, магния, кальция. Распространение их подчиняется общей гидрохимической зональности. Вертикальную гидрохимическую зональность определяют геологические условия формирования подземных вод, связанные с особенностями состава, строения и свойств горных пород.
В вертикальном разрезе земной коры выделяют три гидродинамические зоны :
а) верхняя – интенсивность водообмена, мощностью от десятков до нескольких сотен метров. Здесь подземные воды находятся под влиянием современных экзогенных факторов. По составу – гидрокарбонатные кальциевые маломинерализованные воды. Водообмен исчисляется годами и столетиями (в среднем 330 лет);
б) средняя – замедленного водообмена. Глубина зоны изменчива (примерно 3-4 км). Скорость движения подземных вод и их дренаж уменьшается. На состав вод этой зоны оказывают влияние вековые изменения экзогенных условий. Воды натриевые, сульфатно-натриевые или сульфатно-натриево-кальциевые. Водообмен длится десятки и сотни тысяч лет;
в) нижняя – весьма замедленного водообмена. Экзогенные условия здесь не оказывают никакого влияния. Приурочены обычно к глубоким частям впадин. Распространены на глубинах более 1200 м и более. Воды высокоминерализованные, по составу хлоридные кальциево-натриевые и хлоридно-магниево-натриевые. Возобновление подземных вод составляет миллионы лет.
Соответственно гидродинамическим выделяются гидрохимические зоны. Гидрохимическая зона - часть артезианского бассейна, относительно однородная по гидрохимическому строению;
г) верхняя – пресных вод с минерализацией до 1 г/л мощностью 0,3-0,6 м;
д) промежуточная, солоноватых и соленых вод с минерализацией 1-35 г/л;
е) нижняя – рассолов (более 35 г/л).
На формирование химического состава подземных вод месторождений твердых полезных ископаемых существенно влияют окислительные и восстановительные условия, которые складываются в процессе горных работ.
Для угольных месторождений характерны два типа природной обстановки: в верхних частях – окислительная, на глубоких – восстановительная.
При отработке угля искусственно создаётся окислительная обстановка, в которую попадают подземные воды, нарушается ход естественных химических процессов.
В более глубоких горизонтах воды насыщены более стойкими соединениями (NaCl, Na 2 SO 4), малоактивны и устойчивы к окружающей среде.
По мере их передвижения по выработкам, в воде увеличивается содержание Ca 2+ , Mg 2+ и SO 4 - , повышается жесткость и минерализация. В меньшей степени возрастает содержание Na + , Cl - , Al 2 O 3 , SiO 2 , Fe 2 O 3 .
При уменьшении рН иногда исчезает СО 3 2- и появляется НСО 3 - . Содержание СО 2 и О 2 изменяется в зависимости от обстановки.
Наибольшие изменения претерпевают подземные воды, поступающие в виде капежей, особенно в очистных выработках. Кислые воды образуются только на верхних горизонтах, куда поступают подземные воды низкой минерализации и обладающие меньшей щелочностью. Обычно кислые воды формируются в старых заброшенных выработках.
Кислые воды являются хорошими растворителями, вследствие чего минерализация их быстро повышается по мере протекания по выработкам.
Зона возможного образования кислых вод охватывает подземные воды, где в составе их сильные кислоты преобладают над щелочами. Нижняя граница совпадает с верхней границей метановой зоны (примерно глубина 150 м) и с верхней границей – распространения натриевых. Максимальные мощности зоны возможного образования кислых вод 350-400 м.
Шахтные воды агрессивны, в верхних частях обладают сульфатной, в нижней – агрессивностью выщелачивания.
2.10 Режим подземных вод - совокупность изменений во времени уровня, напора, расхода, химического и газового состава, температурных условий, скорости движения подземных вод.
Изменение режима подземных вод происходит под влиянием природных (климатических и структурных) факторов и техногенной деятельности человека. Особенно резкие изменения их режима наблюдаются в горнодобывающих районах. Водоотливы из горных выработок уменьшают напоры подземных вод, а иногда полностью осушают водоносные пласты, нарушая природный режим подземных вод. Горные выработки или дренажные системы повышают коэффициент водообмена, возникающие деформации поверхности способствуют увеличению подземного стока; отмечается взаимосвязь водоносных горизонтов и с поверхностными водами.
В одних условиях количество откачиваемых шахтных вод может компенсироваться естественным притоком подземных вод, в других – интенсивный приток в горные выработки приводит к истощению ресурсов подземных вод шахтного поля или месторождения.
При эксплуатации глубоких горизонтов в соответствующих геологических условиях происходит обычно изменение притока шахтных вод с глубиной, не зависящее от их ресурсов.
Для условий Донбасса наибольшая водообильность наблюдается на глубинах 150-200 м, ниже 300-500 м водопритоки уменьшаются. При горизонтальном залегании пластов и приуроченности водоносных горизонтов к пористым породам притоки шахтных вод в паводковые периоды не превышают 20-25 %. Наклонное залегание пород способствует сезонному увеличению паводковых вод на 50, 100 % и больше. Особенно резкие колебания наблюдаются при наличии карстующихся пород с увеличением притока до 300-400 %.
Нарушения естественного режима подземных вод возникает уже в самом начале шахтного строительства, при проходке стволов.
Вскрываются многие водоносные горизонты каменноугольных отложений до глубин 500-600 м, а при закладке глубоких шахт – до 1000-1200 м. Но поскольку крепление стволов осуществляется вслед за углубкой, притоки в них незначительные и составляют 10-20 м 3 /час, в отдельных районах (Красноармейский) до 70-100 м 3 /час. Поэтому вокруг шахтных стволов не наблюдается широких депрессий и в зону осушения попадают незначительные площади.
Дальнейший дренаж подземных вод происходит при проведении подготовительных выработок, особенно квершлагов, вскрывающих по несколько водоносных горизонтов, но притоки не превышают 10-15 м 3 /час. Интенсивное осушение наблюдается при очистных работах, при обрушении и оседании пород над выработанным пространством. Сопровождается образованием трещин, связывающих разобщенные до этого водоносные горизонты, залегающие над разрабатываемыми пластами в пределах 30-50-кратной мощности угольного пласта.
В дальнейшем происходит задавливание трещин обрушения и уменьшение их водопроницаемости, приток в лаву на этом участке будет уменьшаться или полностью прекратится и уровни подземных вод восстанавливаются до уровней поверхности общей шахтной депрессии. Формирующиеся над очистными выработками депрессионные воронки являются временными, мигрируют по площади отработки вслед за перемещением забоя лавы.
При неглубоком залегании пласта полезного ископаемого зона водопроводящих трещин может достигать земной поверхности и водопритоки в шахту будут формироваться за счет просачивания атмосферных осадков по площади очистных работ.
При вскрытии тектонических нарушений притоки составляют 300-400 и более м 3 /час, иногда 1000 м 3 /час.
В результате подработки горными работами водоносных горизонтов имеют место отдельные случаи вывода из строя водозаборов подземных вод.
2.11 Происхождение подземных вод .
1) инфильтрационные подземные воды – образуются в результате просачивания в водопроницаемые породы атмосферных осадков. Иногда наблюдается поступление воды в водоносные горизонты из рек, озер и морей. Можно считать инфильтрацию основным источником пополнения подземных вод, распространенными в верхних горизонтах с интенсивным водообменом.
2) конденсационные подземные воды. В засушливых районах большую роль в формировании водоносных горизонтов играет конденсация водяных паров воздуха в порах и трещинах горных пород, возникающая за счет разности упругости водяных паров атмосферного и почвенного воздуха. В результате конденсации в пустынях образуются линзы пресных вод над солеными грунтовыми водами.
3) седиментогенные подземные воды – воды морского происхождения. Они образовались одновременно с накоплением осадков. В ходе последующего тектонического развития такие воды изменяются при диагенезе, тектонических движений, попадая в зоны повышенных давлений и температур. Большую роль в формировании седиментогенных вод отводят элизионным процессам (элизио – обжимаю). Первичные осадки содержат до 80-90 % воды, при уплотнении которых происходит их отжим. Естественная влажность горных пород 8-10 %.
4) ювенильные (магматогенные) подземные воды образованы из паров, выделяющихся из магмы при ее остывании. Попадая в области более низких температур пары магмы конденсируются и переходят в капельно-жидкое состояние, создавая особый тип подземных вод. Такие воды обладают повышенной температурой и содержат в растворенном состоянии необычные для поверхностных условий соединения и газовые компоненты. Приурочены к областям современной вулканической деятельности. Вблизи поверхности такие воды смешиваются с обычными подземными водами.
5) возрожденные (д егидратационные) воды образуются при выделении ее из минеральных масс, содержащих кристаллизационную воду. Такой процесс возможен при повышенных температурах и давлениях.
1. Назовите основные задачи и разделы гидрогеологии и инженерной геологии.
Охарактеризуйте круговорот воды в природе.
Назовите основные виды воды в горных породах.
Назовите основные водно-физические свойства подземных вод.
Охарактеризуйте типы подземных вод по условиям залегания и основные их особенности.
Назовите физические свойства подземных вод.
Какие основные параметры определяются при химическом составе подземных вод.
Сформулируйте понятие режим подземных вод. Как изменяется режим шахтных вод?
Охарактеризуйте типы подземных вод по происхождению.