Регистрация / Вход
Прислать материал

Гидрогеохимические условия формирования минеральных вод Восточной Тывы

Сведения об участнике
ФИО
Шестакова Анастасия Викторовна
Вуз
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Томский политехнический университет»
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Науки о Земле, экология и рациональное природопользование
Раздел области наук
Геохимия
Тема
Гидрогеохимические условия формирования минеральных вод Восточной Тывы
Резюме
Природные комплекс «Чойганские минеральные воды» - это уникальное месторождение природных углекислых минеральных вод в Сибири, располагающиеся в Восточных Саянах. Все изученные воды были разделены на три группы в зависимости от их температуры и геохимических условий: термальные и холодные углекислые воды и грунтовые воды. В работе рассмотрен химический и газовый состав этих вод, изучен уровень радона, рассчитаны индексы насыщения подземных вод минералами горных пород и произведена оценки глубинных температур формирования вод. На основе полученных данных также была построена модель формирования подземных вод Чойгана.
Ключевые слова
углекислые воды, геохимия, процессы формирования подземных вод
Цели и задачи
Цель - изучение химического состава и процессов формирования подземных вод природного комплекса «Чойганские минеральные воды».
Задачи:
• исследовать особенности химического состава подземных вод территории;
• исследовать газовый состав подземных вод природного комплекса Чойган;
• рассчитать индексы насыщения вод относительно минералов;
• представить концептуальную модель формирования химического состава подземных вод.
Введение

На востоке Тувы, в хребтах Восточного Саяна находится одно из уникальных для Сибири месторождений углекислых вод – природный комплекс «Чойганские минеральные воды», формирование которого связано с наличием широтного разлома в областях современного и недавно потухшего вулканизма. Чойганские термальные и холодные родники – это потенциальное месторождение углекислых лечебных вод с уникальным составом биологически активных компонентов – радон, кремнекислота, углекислый газ, железо и другие. Эти воды используют местные жители и туристы для лечения стихийным образом. Однако, из-за труднодоступности территории, воды недостаточно изучены для их полноценного практического применения.

Методы и материалы

Основой для работы послужили материалы, полученные в результате комплексного гидрогеохимического опробования, проведенного лично автором летом 2013 г. в составе научной экспедиции, организованной Лабораторией аржаанологии и туризма (ООО «АржаанЛаб» г. Кызыл) совместно с проблемной научно-исследовательской лабораторией гидрогеохимии научно-образовательного центра «Вода» ИПР ТПУ. Всего автором было обработано 33 пробы подземных вод и 26 проб газовой фазы.  Полученные данные автором были самостоятельно обработаны с помощью программных комплексов ArcGis, CorelDraw, OriginPro,  а также средств Microsoft Office.

В процессе полевых исследований на месте отбора проб определялись неустойчивые параметры состава вод: температура, pH, Eh, удельная электрическая проводимость с использованием портативного мультипараметрового анализатора Water Test фирмы Hanna.

Автором были изучены основные особенности химического состава подземных вод, ионная составляющая химического состава вод анализировалась методами турбидиметрии, титриметрии, колориметрии и ионной хроматографии, газовая проба была отобрана шприцом-дегазатором В.А. Зуева. 

Также автором были рассчитаны индексы насыщения вод минералами с использованием уравнения Дебая-Хюккеля, произведена оценка глубинных температур формирования подземных вод с помощью геохимических геотермометров, разработана модель формирования химического состава подземных вод природного комплекса Чойган.

 

Описание и обсуждение результатов

Подземные воды природного комплекса Чойган  преимущественно слабосолоноватые и слабокислые (рН вод 5,9-8,3) с температурой от 7 до 39 °С, гидрокарбонатного кальциево-натриевого и натриево-кальциевого состава, с минерализацией от 300 мг/л до 2650 мг/л, окислительной и восстановительной геохимической обстановки, концентрации СО2 изменяются от 30 мг/л до 1500 мг/л, уровень радона составляет от 53 до 948 Бк/л. Исходя из анализа гидрогеологических и гидрогеохимических особенностей проявления подземных вод природного комплекса Чойган в пределах рассматриваемой территории выделяются термальные углекислые и холодные углекислые воды, а также грунтовые воды.

Газовый состав углекислых подземных вод Чойгана представлен азотом – при средних значениях 55,3 об. %, углекислым газом – 31 об. %, и кислородом – 13,7 об. %. Особенности химического и газового состава показывают, что практически газовый состав не зависит от температуры воды в родниках, хотя с повышением температуры изменяются окислительно – восстановительные свойства и минерализация воды и меняются соотношения между углекислым газом, азотом в зависимости от содержаний кислорода.  При движении подземных вод к дневной поверхности в газовом составе вод преобладает азот за счет его захвата из потока инфильтрационных вод. Проявление радоновых вод связано с радиоактивным распадом и эманированием гранитов, обогащенных радиоактивными элементами.Источником растворенного  углекислого газа в воде, согласно изотопному анализу углерода, является карбонатные породы, выделяющие метаморфогенный СО2, в результате термометаморфизма на больших глубинах.

Исследование процессов взаимодействия подземных вод с первичными алюмосиликатными минералами и расчетам индексов насыщения показало, что по мере увеличения времени их взаимодействия с первичными алюмосиликатами, постепенно происходит насыщение водного раствора к новым вторичным минералам (каолинит, монтмориллонит, кальцит), а их осаждение приводит к изменению химического состава и смене одного геохимического типа вод на другой.

Согласно оценки глубинных температур подземных вод природного комплекса Чойган с помощью геохимических геотермометров, температура формирования подземных вод, рассчитанная по катионному геотермометру, на глубине 4,6 км составляет 140 ºС. В то время как глубинная температура вод по кремниевому геотермометру в среднем равна 65 ºС, при этом, глубина формирования находится на уровне – 2,1 км.

На основании полученных данных о химическом и газовом составе подземных вод, состояния термодинамического равновесия подземных вод с минералами горных пород и результатов геотермометрии, была построена концептуальную модель формирования химического состава подземных вод природного комплекса Чойган. 

Используемые источники
1. Аракчаа К.Д., Букаты М.Б., Карабибер С.В. Формирование химического состава Чойганских углекислых вод (Восточные Саяны)
2. Аракчаа К.Д., Копылова Ю.Г., Гусева Н.В., и др. Химический состав подземных углекислых вод природного аржаанного комплекса «Чойганские минеральные воды» (Тува).
3. Аракчаа К.Д., Копылова Ю.Г., Чупикова С.А. Природный аржаанный комплекс «Чойганские минеральные воды: гидрогеохимия, геофизика, микроклимат».
4. Бадминов П.С., и др. Оценка глубинных температур термальных источников Хангая и Восточного Саяна с помощью гидрохимических геотермометров.
5. Бадминов П.С., и др. Оргильянов А.И. Окинская гидротермальная система (Восточный Саян).
6. Крайнов С.Р., и др.Геохимия подземных вод. Теоретические, прикладные и экологические аспекты.
7. Оргильянов А.И., и др. Лечебные углекислые минеральные воды Монголо-Байкальского региона
Information about the project
Surname Name
Shestakova Anastasia
Project title
Hydrochemical conditions of mineral waters origin of Eastern Tuva
Summary of the project
Natural spa complex "Choygan mineral water" is a unique field of natural carbonated mineral water in Siberia, located in the Eastern Sayan Mountains. All studied waters were divided into three groups depending on their temperature and geochemical conditions: thermal and cold carbonated water and groundwater. The chemical and gas composition of waters, the level of radon, saturation indices of groundwater and deep temperatures were considered in the paper. Based on obtained data the conceptual model of Choygan groundwater formation was built.
Keywords
carbonated water, geochemistry, water origin