Минеральные воды. Общая характеристика минеральных вод
 Скачать 0.78 Mb.
|
|
ГЛАВА 2: Закономерности распространения минеральных вод. 2.1 Условия залегания и миграции минеральных вод. Распространение минеральных вод определяется сложным сочетанием геологоструктурных, гидрогеологических, геохимических и геотермических условий их формирования. Основными из них являются: литология и коллекторские свойства горных пород; фациальные условия и особенности геологической истории бассейнов, в которых происходило накопление осадочных отложений, а также палео- и современные гидрогеологические условия, определяющие степень промытости осадочных пород; наличие молодых магматических процессов и особенно – современного вулканизма, вызывающих интенсивный термометаморфизм горных пород; интенсивность и характер неотектонических движений и, в частности, существование молодых открытых тектонических разрывов; геотермический режим, изменяющийся в различных геологических структурах и географических зонах в весьма широких пределах от нормального до резко аномального – «вулканогенного» (в сфере влияния молодых магматических очагов) и «криогенного» (в областях многолетней мерзлоты); наличие на некоторой глубине в осадочных отложениях биохимических, микробиологических процессов. [6] Известный французский специалист по рудным месторождениям и минеральным водам Л. де Лонэ (1899г.) высказал следующее положение, отражающее господствующее в то время представление: «…термальные источники, как и вулканы, с которыми они связаны общностью происхождения, приурочены к наиболее молодым дислокациям земной коры (к складчатым районам и глубоким разломам) и локализованы в достаточно ограниченных зонах земной коры, где эти явления развиты». Но вместе с тем он выделял две категории минеральных источников: жильные и пластовые. Первые – представляют жильные термальные воды, мигрирующие по трещинам, вторые – связаны с пластовыми термальными горизонтами, которые могут питать естественные минеральные источники или вскрываться артезианскими скважинами. Наиболее широко распространенным случаем появления термальных источников является наличие тектонического нарушения, которое пересекается эрозионным понижением рельефа (долиной, ложбиной, ущельем и т.д.). Из классификации тектонических нарушений, приведенной в учебнике геологии И.В. Мушкетова, видно, что с трещинами обычно связывались выходы термальных вод: 1) диаклазы; складки; сбросы; жилы и дайки изверженных пород; металлоносные жилы. Каждый тип иллюстрировался характерным примером. Для первого случая приводились углекислые источники Эмса (Германия), второго – Ивердон и Баден (Швейцария), третьего – Виши (Франция), четвертого Баньер-де-Люшон (Пиренеи – Франция), пятого – Пломбьер (Вогезы). В 1931 году А.М. Овчинников в докладе «Геологические структуры районов минеральных вод» на I Всесоюзном гидрогеологическом съезде в Ленинграде произвел систематизацию условий выхода на поверхность минеральных вод. Было выделено три основных типа: I – платформенные области, как наиболее простые, где минеральные воды образуют пластовые горизонты и появляются на поверхности в результате: 1) искусственного вскрытия путем бурения скважинами или колодцами (Сольвычегодск, Белая Горка, Старая Русса и др.); 2) наличие тектонических разрывов типа сбросов, флексур и т.п. в сочетании с глубокой эрозии (Краинские минеральные воды, Сергиевские и др.) . II – пограничные области между платформами и складчатыми сооружениями, где минеральные воды приурочены: 1) к зонам поперечных трещин (район КМВ, Центральное плато Франции и др.); 2) к участкам, осложненным интрузиями, например типа лакколитов КМВ, в которых вода может изливаться, и по концентрическим разломам. III – складчатые сооружения: 1) районы преимущественного распространения складчатых тектонических форм – антиклиналей и синклиналей. Выходы минеральных вод приурочены к осевым частям складок, а также к участкам развития тектонических трещин различных систем (диагональных и др.). Опыт работ на минеральных водах показал необходимым тщательный геолого-структурный анализ районов минеральных вод с детальным изучением трещиноватости горных пород. В горных породах, разбитых различными системами трещин, можно выделить наиболее водообильные зоны открытых трещин, сопряженных с системами закрытых трещин. Следует подчеркнуть большое гидрогеологическое значение поперечных и диагональных зон тектонических деформаций и трещин, являющихся зонами растяжения, т.е. представляющих системы открытых трещин. При проведении буровых работ можно хорошо заметить как по-разному взаимодействующих скважины, заложенные на участках, различных по степени трещеноватости пород. В истории буровых работ в целях разведки минеральных вод были случаи, когда три скважины, заложенные в скальных породах по треугольнику с расстоянием сторон около 100 м, дали минеральную воду, а центральная, четвертая скважина, заложенная в центре треугольника, была почти безводной. При равномерной трещеноватости (литоклазы) и пористости пород таких случаев ожидать трудно. Наиболее характерными комплексами пород, с которыми связаны минеральные воды, являются: Карбонатные – известняки или доломиты, разбитые трещинами и закарстованные на выступающих участках. С толщами карбонатных пород связаны такие минеральные воды, как углекислые воды типа нарзана, сероводородные воды Мацесты, радоновые воды Цхалтубо, термальные воды Пиесчаны в Словакии, Будапешта и др. Чередующиеся песчано-глинистые отложения, образующие так называемый флиш. С этими толщами связано формирование гидрокарбонотно-натриевых вод боржомского типа – Боржоми, Виши, Дилижан и другие, а также вод хлоридно-гидрокарбонатно-натриевого состава. Вулканогенные, туфогенные породы, представляющие накопления туфов, туфобрекчий и туфопесчанников, часто перемежающиеся с покровами и потоками лав. С этими толщами связаны многие гидросульфатные термальные воды Кавказа (Тбилиси, Абастумани и др.), а также некоторых других областей. Массивы изверженных пород, представляющие большое разнообразие форм, начиная от небольших даек, лакколитов и кончая крупными батолитообразными телами. В таких массивах, разбитых трещинами, развиты слабо минерализованные азотные термы, местами с повышенной радиоактивностью (например, термы Белокурихи, приуроченные к гранитному массиву у северного подножия Алтая, Родопский массив в Болгарии и др.). Большое значение в распространении минеральных вод различных типов имеют геотектонические условия. В настоящее время принято различать три крупных геотектонических элементов: I – щиты или выступы древнего кристаллического фундамента, сложенные кристаллическими или метаморфическими породами; II – платформы, сложенные осадочными отложениями, обычно слабо смятыми и несогласно залегающими на кристаллическом фундаменте (кровля которого находится на различных глубинах); III – геосинклинали – подвижные, различно дислоцированные участки земной коры, сложенные комплексами самых разнообразных пород – осадочных, магматических, метаморфических. В пределах указанных выше главнейших геотектонических элементов выделяются структуры более мелкие, которые усложняют картину распространения минеральных вод (поднятия, прогибы, антеклизы, синеклизы, валы, купола и т.д.). В процессе геологической истории, в зависимости от особенностей седиментации, процессов диагенеза и эпигенеза и условий миграции подземных вод в прошлые времена в пределах бассейнов подземных вод создается гидрогеохимическая зональность, которая, несмотря на некоторые общие черты, проявляется в различных бассейнах по-разному. Такие бассейны подземных вод, включающие: области современной инфильтрации атмосферных вод и создание напора; области распространения водоносных горизонтов (в том числе и горизонтов минеральных вод) и области стока или разгрузки получили наименование водонапорных систем. А.М.Овчинников выделяет 6 типов водонапорных систем: крупные артезианские бассейны платформенных областей; средние артезианские бассейны краевых, предгорных прогибов и межгорных котловин; малые артезианские бассейны, часто наложенные на другие водонапорные системы; водонапорные системы трещинных вод в выступающих массивах кристаллических и метаморфических пород; сочлененные бассейны горных сооружений; большие бассейны и потоки грунтовых вод, имеющие характер субартезианских бассейнов и склонов. В пределах основных водонапорных систем выделяются системы (бассейны) второго, третьего порядков. Выделение водонапорных систем, сопоставление их с геоморфологическими элементами, бассейнами поверхностного стока позволяет оконтурить гидрогеологические районы, которые обычно показываются на картах гидрогеологического районирования. Таким образом, гидрогеологические районы, как, например, КМВ, Сочи – Мацестинский, Боржомский могут рассматриваться как бассейны подземных вод, включающие области питания и разгрузки и приуроченные к одной или нескольким геологическим структурам или к части структуры, отличающейся характерной зональностью подземных вод, которая создалась в процессе исторического развития района. Минеральные воды встречаются во всех типах геологических структур. На выступах древнего докембрийского фундамента они развиты в трещиноватых зонах, преимущественно в коре выветривания массивных пород или на участках тонкого чехла рыхлых отложений. Платформенные области представляют крупные артезианские бассейны с хорошо выраженной гидрогеохимической зональностью, с водами широкого диапазона минерализации и разнообразного состава. Аналогичные условия наблюдаются и в артезианских бассейнах межгорных впадин и сопряженных бассейнов складчатых областей. В краевых частях бассейнов, начиная непосредственно от области питания, располагаются зоны маломинерализованных инфильтрационных вод, обычно гидрокарбонатно-кальциевого типа. Далее следует зона гидрокарбонатно-натриевых или сульфатно-натриево-кальциевых вод. За ней идет переходная зона смешанных гидрокарбонотно-хлоридно-натриевых вод или сульфатно-хлоридных вод и, наконец, зона хлоридных вод, представляющая собой область наиболее древних высокоминерализованных вод бассейна. Маломинерализованные воды в верхних артезианских горизонтах образуются при наличии непосредственной связи с поверхностью и во внутренних частях бассейна, если при этом существуют благоприятные гидродинамические условия. Вверху находится зона более или менее интенсивного движения инфильтрационных атмосферных вод. Здесь характерна окислительная обстановка с газами вод верхней зоны: кислородом, часто углекислотой. Содержание кислорода, расходующегося на окисление, постепенно уменьшается сверху вниз, а азот воздушного происхождения остается. В противоположность этому в более глубоких зонах мы имеем восстановительную обстановку, в которой в результате биохимических и других процессов воды обогащаются метаном и другими углеводородами, сероводородом, углекислотой. Процессы замещения древних вод бассейна протекают различно, в различных геоструктурных элементах. В горных хребтах, представляющих собой гидрогеологически открытые структуры, этот процесс протекает интенсивней и быстрей, чем в межгорных и предгорных впадинах. В предгорных краевых частях артезианских бассейнов иногда наблюдается обратная вертикальная зональность (инверсия): под горизонтами соленых вод иногда лежат водоносные пласты с относительно невысоко минерализованными щелочными или сульфатными водами, что объясняется в большинстве случаев более интенсивным проникновением инфильтрационных вод на более высоко приподнятых выходах водоносных пород в области питания (расположенных обычно на склонах горных хребтов). В случае возникновения в пределах водонапорных систем магматической деятельности, образующиеся глубинные гидротермы и газы (особенно   ) внедряются по трещинам горных пород в вышележащие их толщи, где они присоединяются к уже ранее сформировавшимся водам, имеющим тот или иной состав в зависимости от стадии их формирования, и включаются в общую водонапорную систему. При этом состав последних подвергается тем или иным изменениям в результате активизации физико-химических процессов, связанной с насыщением вод газами магматического и термометаморфического происхождения. Особенно характерным процессом здесь является насыщение вод углекислотой и интенсивное в связи с этим растворение минералов горных пород.В результате сложного сочетания складчатых нарушений и тектонических разрывов в пределах горных районов иногда создаются зоны повышенной трещиноватости пород, благоприятные для миграции вод на большие глубины и выхода их на пониженных участках рельефа. В пределах зоны альпийской складчатости и новейшего горообразования, охватывающей территорию России с юга и далее простирающейся на Дальний Восток, наблюдается интенсивная гидротермальная деятельность. Эта зона кольцом охватывает Тихий океан и продолжается в Кордильерах и Андах. В зоне новейшего горообразования преобладает сложный горный рельеф, способствующий созданию высокого напора и развитию разнообразных минеральных и пресных источников.[7] 2.2 Провинции минеральных вод. Территории, в пределах которых развиты определенные группы минеральных вод, были названы А.И. Дзенс-Литовским и Н.И. Толстихиным провинциями минеральных вод или гидрохимическими провинциями. Каждая из них характеризуется особыми геологическими условиями и обладает группой вод, связанных общностью некоторых признаков. Минеральные воды одной провинции в целом отличны от вод другой. В пределах каждой провинции могут быть выделены области минеральных вод, различных по своему составу, геологическим условиям, а в пределах каждой области могут быть выделены гидрохимические районы, зоны, поля или гидрохимические фации. А.И. Дзенис-Литовским и Н.И. Толстихиным выделены и показаны на схематической карте природных минеральных вод СССР (приложение 5) следующие провинции и области минеральных вод: Первая провинция щелочноземельных гидрокарбонатных вод, газирующих углекислым газом, приуроченная к альпийской складчатой зоне, именно к тем ее частям, где имеются проявления молодого угасшего вулканизма в виде обильных выходов углекислого газа. В ее пределах выделены области: Кавказская (Кавказ и Закавказье); Южного Памира и Южного Тянь-Шаня; Восточного Саяна; Забайкалья (Даурская); 5) Сихоте-Алиня; 6) Анийско-Анадырьская (выделено условно по геологическим соображениям). Вторая провинция натриевых сульфатных, хлоридных, гидрокарбонатных и смешанных вод, термальных, газирующих азотом или метаном, поднимающихся из недр по глубоким водоносным трещинам. Выделены области: Периферия Главного Кавказского хребта и часть Закавказья; Туркмено-Харасанская; Гиссаро-Алайская; Тянь-Шаньская; Алтайско-Саянская; Байкало-Олекминская; Ингодино-Чилойская; Буреинская; Сахалинская; Побережье Охотского моря и Восточная Якутия; Особая Камчатско-Корякская область современного вулканизма с проявлением вулканических и прочих вод; Чукотская. Третья провинция соленых, горько-соленых и сульфатных вод высокой минерализации, холодных, слабогазирующих азотом или метаном вод гидрогеологических бассейнов открытого или замкнутого типа, приуроченных к комплексу осадочных отложений на платформах. Выделяются несколько крупных областей: Волго-Двинская (Западная); Печорская; Азово-Черноморская и Арало-Каспийская (Южная); Обская (Центральная); Лено-Енисейская (Восточная). На карте подземных минеральных вод СССР, составленный В.В. Ивановым, А.М. Овчинниковым и Л.А. Яроцким выделено 5 провинций, характеризующихся распространением сходных по химическому составу и гидрогеохимическим условием формирования групп минеральных вод. Вторая, третья и четвертая в основном соответствуют провинциям, выделенным А.И. Дзенс-Литовским и Н.И. Толстихиным. Провинция сероводородно-углекислых, углекислых и азотно-углекислых терм областей современного вулканизма. Эта провинция высоко-термальных вод включает в Росси Курильские острова и Юго-Восточную Камчатку. Аналогичные термы развиты и в других областях современного вулканизма – Японии, Индонезии, Новой Зеландии, Италии, Исландии и др. В сфере современных вулканических очагов, в восстановительных условиях формируются сильно перегретые преимущественно азотно-углекислые, термальные воды, которые при выходе на поверхность образуют кипящие источники и мощные гозо-паровые и паро-водяные струи. В верхней окислительной зоне под непосредственным воздействием вулканических газов образуются весьма кислые, сероводородно-углекислые воды, отличающиеся высоким содержанием металлов (Fe, Al и др.) и наличием свободных серной и соляной кислот. Довольно широко распространены в этой провинции также углекислые термы, в которых отмечается повышенное содержание бора и мышьяка. Провинция углекислых вод областей молодой магматической деятельности. В пределах этой провинции в СССР выделяют 10 областей распространения углекислых вод – Малый Кавказ, Памир, Тянь-Шань, Восточный Саян, Забайкалье, Приморье, Южный Сахалин, Камчатка (южная часть Срединного хребта и Озерновский полуостров). Территория провинции отличается весьма разнообразными и сложными геологоструктурными условиями, характерными для альпийской складчатой зоны, а также и для области герцинской складчатости и более древних платформ, затронутых молодыми тектоническими движениями и магматическими процессами. С последними связано обогащение подземных вод углекислым газом, возникающим, по-видимому, в результате термометаморфизма пород. В результате такого обогащения в кристаллических породах и хорошо промытых осадочных отложениях образуются слабо минерализованные гидрокарбонатные и сульфатно-гидрокарбонатные магниево-кальциево-углекислые воды типа нарзана, а при наличии условий, благоприятных для протекания обменно-адсорбционных процессов (в глинистых и флишевых породах), - гидрокарбонатные натриевые воды типа боржоми. При поступлении углекислого газа в различной степени метаморфизованные и разбавленные древние воды морского генезиса или воды атмосферного происхождения, выщелачивающие засоленные породы, формируются углекислые, хлоридно-гидрокарбонатные натриевые, хлоридные, натриевые воды и воды более сложного состава (типа ессентуки, арзни и др.). При наличии в углекислых водах азота, метана или сероводорода образуются азотно-углекислые, метаново-углекислые воды и воды более сложного газового состава. III. Провинции азотных щелочных терм областей новейших тектонических движений. Эта провинция включает значительные по площади территории Юга и Востока бывшего СССР (Тянь-Шань, Алтай, Прибайкалье и др.), находящиеся в области интенсивных четвертичных и современных поднятий и местных опусканий, характеризующихся большими градиентами и развитием крупных разрывных дислокаций. Области эпигерцинских и более древних платформ, лишенные чехла осадочных отложений, сложенные метаморфическими породами, являются областями распространения азотных слабо минерализованных (до 1 г/л) щелочных кремнистых натриевых терм (древне инфильтрационного происхождения). Термальные воды этого типа встречаются также в зоне альпийской складчатости, где они приурочены к породам нижнего структурного яруса. В некоторых случаях такие термы образуются и в породах верхнего структурного яруса – в гидрогеологически раскрытых структурах, сложенных хорошо промытыми осадочными отложениями или мощными толщами эффузивных пород, например, юго-восточная часть Кавказа, Малый Кавказ, хр. Срединный (Камчатка). Особенно часто термы связаны с массивами гранитоидных пород, в зонах тектонических дроблений которых создаются открытые пути подъема воды с глубин иногда более 1,5-2 км, что приводит к появлению высокотемпературных (до 90-95  ) источников (Хаджа-Оби-Гармские, Кульдурские, Горячинские и др.). Другую группу азотных термальных вод представляют более высокоминерализованные (до 35 г/л) хлоридные кальциево-натриевые воды. Например, на Чукотском полуострове встречены хлоридные кальциево-натриевые термы такого типа. По своему происхождению эти термы являются вероятно, древними сильно измененными (и разбавленными) водами морского типа, выходящими на поверхность по зонам тектонических разрывов из трещин изверженных или метаморфических пород (источники Нешкенские, Таватумские и др.).Провинции азотных, азотно-метановых и метановых артезианских бассейнов платформ, краевых прогибов и складчатых областей. Распределение отдельных типов минеральных вод внутри артезианских бассейнов подчинено общей гидрогеохимической зональности, которая в ряде бассейнов может осложняться в зависимости от литологического состава пород, палеогидрогеологических и иных условий. В пределах описываемой провинции выделяются участки: а) все минеральные (лечебные) воды обладают минерализацией менее 10 г/л; б) воды с минерализацией до 50 г/л; в) воды разнообразной минерализации, в том числе рассолы (более 50 г/л). В зависимости от газового состава воды рассматриваемой провинции разделяются на две основные группы: азотные и метановые (и азотно-метановые). Важнейшая особенность газового состава значительной группы минеральных вод IV провинции – присутствие в них сероводорода, образующегося в результате биохимических процессов восстановления сульфатов. V. Провинция кислородно-азотных и азотных радоновых слабо минерализованных вод коры выветривания кислых кристаллических пород. Воды этой провинции, распространенные в Карелии, на Урале, в Украинском кристаллическом массиве, Центральном Казахстане, на Алтае, в Забайкалье и на Дальнем Востоке (местами на территории II и III провинций), представляют собой трещинные грунтовые или слабо напорные воды коры выветривания кислых кристаллических пород. Они отличаются низкой температурой, слабой минерализацией, преобладанием в составе ионов гидрокарбонатов кальция и магния и к минеральным водам относятся, как правило, только в случаях обогащения их радоном (Rn  10 ед. Махе). [7]2.3 Месторождения минеральных вод. В процессе миграции подземных вод образуются сложные динамические месторождения минеральных вод. Под месторождением минеральных вод следует понимать пространственно оконтуриваемые скопления воды определенного состава (отвечающего установленным кондициям) в количествах, достаточных для экономически целесообразного их использования. Месторождения минеральных вод имеют много общего с месторождениями полезных ископаемых, в частности, с рудными гидротермальными месторождениями, но твердые полезные ископаемые неподвижны, а минеральная вода находится в постоянном движении. Имеются существенные отличия месторождений минеральных вод и от месторождений нефти. По мере эксплуатации происходит постепенное уменьшение запасов нефти, в то время как ресурсы минеральной воды для многих месторождений могут рассматриваться как возобновляемые. Изменение условий формирования минеральных вод происходит обычно чрезвычайно медленно, и только некоторые типы месторождений заключают большую долю древних вод, возобновление которых в настоящее время практически не происходит. Однако подсчет ресурсов минеральных вод является трудной задачей, так как в их формировании часто участвуют воды различного генезиса и возраста, причем в зависимости от хода геологической истории может изменяться пропорция смеси или измениться направленность процесса (например, выщелачивание пород заменится выпадением солей). Контуры месторождения минеральных вод постоянно изменяются под влиянием естественных, а также и искусственных причин. В связи с этим при разведке фиксируется состояние месторождения только на данный период. Отдельные минеральные источники при изучении минеральных вод следует рассматривать лишь как естественное появление динамического месторождения минеральной воды. Во многих случаях месторождения вскрываются в результате буровых работ. Рассматривая месторождения минеральной воды как сложный динамический комплекс, следует подчеркнуть следующие их основные признаки: Геолого-структурные условия залегания месторождений минеральных вод, заключенных в пределах благоприятной геологической структуры в трещиноватой зоне или в водоносном пористом пласте, определяются геологической историей и динамикой подземных вод данного района. Контуры месторождения зависят от литологических и тектонических условий залегания воды, стадии развития структурной формы, к которой оно приурочено, соотношения между пресными и минеральными водами; от степени расчлененности рельефа и глубины, на которую воздействуют поверхностные факторы или деятельность человека. Контуры месторождения минеральной воды могут быть во многих случаях выражены в количественных показателях. Понятие о месторождении минеральной воды, как и о месторождениях всякого полезного ископаемого, имеет и экономический смысл, поскольку речь может идти о минеральной воде, которую целесообразно и выгодно эксплуатировать для организации курортов или иных целей. Формирование месторождений происходит часто в течение довольно длительного времени и, вероятно, этим объясняется то, что минеральные воды в большинстве случаев располагаются в зоне замедленного и весьма замедленного водообмена, а также в пограничной полосе с пресными водами зоны интенсивного водообмена. Следует учитывать, что обычно наблюдается сложное соотношение между динамическим месторождением воды и статическими месторождениями других полезных ископаемых или любой породы, которая так или иначе может являться источником поступления в минеральную воду тех или иных компонентов. Динамические месторождения минеральной воды бывают сдвинуты по отношению статического месторождения полезного ископаемого в направлении движения воды и, следовательно, при производстве поисково-разведочных работ следует учитывать положение областей питания и стока или разгрузки подземных вод. Весьма интересны очертания динамических месторождений минеральных вод в очагах их совместной разгрузки с пресными водами; образующуюся в таких условиях более или менее четко выраженную границу между пресными и минеральными водами А.М. Овчинниковым было предложено называть «фронтом». Линия «фронта» в очаге разгрузки образуют «язык», который направлен острием к месту выхода воды на поверхность. Аналогичная картина наблюдается и в нефтяных месторождениях – в местах поступления нефти к забою скважин, находящихся у контура нефтяной залежи. Контуры месторождения минеральных вод меняются в зависимости от хода геологической истории, климатических колебаний и степени эксплуатации месторождения. При интенсивной и нерациональной эксплуатации месторождение может преждевременно опресниться или может произойти изменение состава минеральной воды. В некоторых случаях необходимо очень осторожно эксплуатировать месторождение, чтобы не нарушить естественный ход гидрогеохимических процессов. Наиболее ценными месторождениями являются углекислые, сероводородные, азотные, радиоактивные, которые широко используются для санаторного лечения (приложение 6). [7] Многообразие месторождений минеральных вод обусловливает необходимость индивидуального подхода при изучении (разведке) каждого объекта. Но в то же время многие месторождения достаточно близки друг другу по отдельным показателям – чертам гидрогеологических и гидрогеохимических условий. Это дает возможность выделять группы месторождений с более или менее сходными условиями. Попытку типизации месторождений минеральных вод для целей разведки предприняли Г.С. Вартанян и Л.А.Яроцкий. При сопоставлении гидрогеологических особенностей месторождений минеральных вод, как основы их типизации, принимаются во внимание те показатели, которые с наибольшей полнотой характеризует условия локализации минеральной воды, ее динамику и восполнение ресурсов. К числу таких показателей, помимо региональной гидрогеологической и гидрогеохимической обстановки, относятся геолого-структурные и гидродинамические условия самого месторождения. В рассматриваемой ниже типизации наряду с учетом региональной гидрогеологической обстановки принимаются во внимание геолого-структурные особенности территории. В горно-складчатых районах основными путями движения восходящих глубинных минеральных вод являются всевозможные тектонические нарушения типа нормальных сбросов, надвигов, взбросов и т.д., а также контакты пород различных литологических разностей. Следует иметь в виду, что наиболее благоприятные условия для локализации минеральных вод в разрывных тектонических нарушениях образуются в известняках, на контакте известняков с пластичными породами, в интрузивных породах и песчаниках. Менее благоприятны условия для фильтрации подземных вод по тектоническим нарушениям в сланцах, филлитах и роговиках. В платформенных районах отмечаются сравнительно простые геолого-структурные и гидродинамические условия, характеризующиеся наличием хорошо выдержанных пластов водоносных систем. В горно-складчатых областях типичные для платформ пластовые системы в большинстве случаев сменяются трещинными и трещинно-жильными системами и т.д. Все множество разнообразных месторождений подземных минеральных вод может быть подразделено по основному гидродинамическому показателю и типу водовмещающей емкости на три большие группы: а) месторождения водонапорных пластовых систем; б) Месторождения водонапорных жильных систем; в) месторождения безнапорных водонапорных трещинных или пластовых систем. В соответствии со структурно-гидродинамическими условиями территории, физико-химическими особенностями подземных минеральных вод и, как следствие, особенностями проведения поисково-разведочных работ выделяются шесть характерных месторождений. 1 тип. Пластовые месторождения платформенных артезианских бассейнов. В настоящее время накоплен достаточно обширный материал о месторождениях минеральных вод платформенных артезианских бассейнов. Для таких месторождений характерны значительные площади распространения минеральных вод, высокие избыточные напоры, достигающие нескольких десятков метров и обеспечивающие самоизлив этих вод. Вследствие широких площадей развития минеральных вод определенного состава, значительных емкостей водоносных горизонтов и наличия упругих запасов при опытных откачках (выпусках) и при эксплуатации в большинстве случаев химический состав отбираемых вод остается стабильным. 2 тип. Пластовые месторождения предгорных и межгорных артезианских бассейнов и артезианских склонов. Характерной чертой месторождений этого типа являются весьма высокие избыточные напоры, часто достигающие сотен метров. Большие перепады высот местности создают предпосылки для формирования значительных величин гидравлических градиентов, что при прочих равных условиях приводит к увеличению действительных скоростей движения минеральных вод в недрах. Месторождения минеральных вод этого типа по протяженности меньше платформенных. Минеральные воды этих месторождений, в отличие от вод месторождений платформенного типа, при откачках характеризуются меньшей стабильностью химического и газового состава. В этом случае, особенно при больших понижениях уровня, возможен подток к скважине вод иного состава из других горизонтов через многочисленные тектонически ослабленные зоны, всевозможные литолого-фациальные «окна», а в ряде случаев и через водоупорные прослои. Кроме того, высока степень вероятности быстрого перемещения к водозабору гидрохимической границы между кондиционными и некондиционными водами. 2 тип. Месторождения артезианских бассейнов и склонов, связанные с зонами разгрузки глубинных минеральных вод в вышележащие напорные водоносные горизонты («гидроинжекционный» тип). Эти месторождения имеют много общих черт с месторождениями 5 типа. Поэтому главнейшие их особенности будут изложены несколько ниже. В отличие от очаговых месторождений 5 типа месторождения зон разгрузки минеральных вод в горизонты напорных вод характеризуются упруго-водонапорным режимом и здесь можно ожидать наличие упругих запасов минеральных вод. Характерной чертой описываемой группы месторождений, связанной с геолого-тектоническими и геотермическими особенностями глубоких недр, являются нередко весьма высокие газонасыщенность и температура минеральных вод. 4 тип. Месторождения трещинно-жильных водонапорных систем. Довольно распространенная группа месторождений минеральных вод, приуроченных к магмотогенно-метаморфическим массивам, характеризуется тем, что здесь обычно встречаются очень ограниченные сечения основных водоносных зон и, следовательно, сосредоточенные потоки минеральных вод. Такие зоны, как правило, генетически связаны с тектоническими нарушениями, реже обусловлены карстом. Ввиду того, что одно и то же тектоническое нарушение в различных частях имеет различную проводимость (что обусловлено притертостью стенок или наличием открытых его полостей, наличием или отсутствием минеральных заполнителей и др.), а также в связи с тем, что в месторождениях рассматриваемого типа имеется большое количество часто взаимопересекающихся разрывных тектонических нарушений, пути движения минеральных вод очень прихотливы. 5 тип. Месторождения, приуроченные к зонам разгрузки напорных потоков в бассейне грунтовых вод. Наиболее сложный тип месторождений минеральных вод (в геолого-структурном и гидродинамическом отношении) обнаруживается в местах пересечения тех или иных гидрогеологически активных тектонических нарушений с другими водоносными зонами и горизонтами. Такие месторождения имеют широкое распространение в пределах массивов магматогенно-метаморфических пород, где к верхней элювиальной трещинной зоне обычно приурочены пресные грунтовые потоки, в которых по тектоническим нарушениям разгружаются минеральные воды. К этому же типу относятся месторождения зон разгрузки минеральных вод по нарушениям в замковых частях сильно разрушенных антиклинальных структур. Во всех случаях разгружающиеся по тектоническому нарушению минеральные воды контактируют с водами иного состава, движущимися в зоне или горизонте, куда осуществляется разгрузка. В результате здесь наблюдается подвижное равновесие между водами различного химического состава. Вследствие этого опытные гидрогеологические и разведочные работы, нарушая первоначальные гидродинамические соотношения, часто приводят к сильному искажению фактически существующей на глубине картины. Установлено, что внедрение в водоносные горизонты сосредоточенных глубинных потоков приводит к формированию среди грунтовых вод устойчивого во времени гидродинамического купола, как бы венчающего гидрогеологически активное тектоническое нарушение. 6 тип. Месторождения грунтовых минеральных вод. Этот тип месторождений связан с зонами выветривания магматогенных, метаморфических или карстующихся массивов, с участками локализации в породах тех или иных биологически активных компонентов, которые выщелачиваются грунтовыми водами. Для таких месторождений характерны обычно небольшие площади развития кондиционных минеральных вод, относительно ограниченные их эксплуатационные запасы и часто значительная неустойчивость состава вод во времени. Следует подчеркнуть, что такое выделение типов месторождений производится исходя из тех макропоказателей, которые характерны для больших групп месторождений и которые играют доминирующую роль в формировании гидродинамики каждого объекта, а следовательно, должны приниматься во внимание при поисково-разведочных работах. В то же время при этом не исключена возможность наличия особых черт, при этом не исключена возможность наличия особых черт, присущих каждому конкретному месторождению, что выясняется при детальных исследованиях. Необходимо специально отметить, что выделение типов в какой-то мере может рассматриваться условно, так как в природе приходится обычно сталкиваться с огромными гидравлически едиными системами подземных резервуаров. Так, например, обычно месторождения 5 типа по существу являются краевыми частями месторождений трещинно-жильного типа (4 тип), а месторождения 3 типа могут сочленяться с месторождениями 2 или 1 типа (в зависимости от приуроченности к тому или иному региону), и наоборот (приложение 7). Однако для проведения геологоразведочных работ с целью получения воды какого-то определенного состава требуется локализация района исследований. Поэтому особенно важен учет таких показателей, по которым можно отличить данную часть структурно-гидродинамической системы от других ее частей, т.е. выделять отдельные месторождения минеральных вод. [8] |