авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 |

Условия образования подземных минеральных вод и их изучение на основе изотопно-гидрохимических методов (на примере чувашской минеральной провинции)

-- [ Страница 2 ] --

Данная глава отражена в работах [3, 4, 9]. Для решения поставленных задач использовался индикаторный уран-изотопный метод, который основан на использовании в качестве индикатора неравновесного природного урана (отношение активностей изотопов 234U/238U 1), содержащегося в водах гидросферы Земли. Благодаря этому он экологически безопасен и выгодно отличается от других индикаторных методов, в которых в качестве индикатора используются искусственные изотопы или красящие вещества.

В каждой гидрогеологической структуре циркулирующие воды приобретают свою характерную метку в виде определенного избытка (а в некоторых случаях - недостатка) 234U по отношению к 238U. Сформированный подземный поток в зоне транзита и разгрузки сохраняет свою метку (величину ) до смешения с другими (имеющими иное ) потоками. В условиях активного водообмена изменение изотопного отношения 234U/238U происходит только в результате смешения вод различных смежных потоков или внедрения в их пределы вод с другим изотопным составом урана из других горизонтов.

Основным методологическим подходом при проведении исследований динамики подземных вод с помощью неравновесного урана как индикатора является изучение пространственных и временных закономерностей изменения величины изотопного отношения 234U/238U= в водах отдельного участка и моделирование на этой основе гидрогеологиче ских процессов. Такой подход был реализован путем уран-изотопной съемки исследуемых районов.

Отбор проб природных вод и концентрирование урана из них производился по специальной методике с учетом существующих на местности водопунктов, характеризующих различные водоносные горизонты. С целью изучения процессов взаимосвязи подземных вод с поверхностными производился отбор проб из скважин, рек, колодцев и родников. Объем пробы воды составлял 33-72 л. Измерение изотопного состава и концентрации урана в пробах производилось с использованием ионизационного альфа-спектрометра.

Для определения микроэлементного состава вод отбирались пробы объемом 30-50 мл в полиэтиленовые бюксы, которые после подкисления воды хранились в холодильнике до отправки на анализ. В ИПТМ РАН, в лаборатории ядерно-физических и масс-спектральных методов анализа, входящей в Аналитико-сертификационный центр института проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов РАН, проводился анализ проб воды. Центр аккредитован Госстандартом РФ. В область аккредитации входит элементный анализ питьевых и природных вод.

Содержание элементов Li, Be, B, Na, Mg, Al, P, S, K, Ca, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, As, Se, Br, Rb, Sr, Y, Zr, Mo, Nb, Ru, Rh, Ag, Cd, In, Sn, Sb, Te, I, Cs, Ba, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg, Tl, Pb, Bi, Th и U в пробах определялся масс-спектральным (Plasma Quard, VG, Англия) и атомно-эмиссионным (ICAP-61, Thermo Jarrell Ash, США) методами анализа.

Для интерпретации полученных результатов уран-изотопных и многоэлементной гидрогеохимической съемки подземных вод, а также фондовых геолого-гидрогеологических материалов, строились изолинии по площади и в разрезе водоносных горизонтов с использованием компьютерной программы “ArcView”.

Глава 3. Процессы формирования минеральных вод

в районе линеаментной зоны по изотопно-

гидрохимиическим данным

Данная глава состоит из двух разделов и отражена в опубликованных работах [2, 3, 4, 5, 6, 7, 10, 11]. В этой главе рассмотрены тектоническое строение, и гидрогеологическое районирование территории республики. Показана модель условий образования подземных минеральных вод, исследованных нами изотопно-гидрохимическим методом, при формировании лечебных радоновых и питьевых лечебно-столовых вод в районе линеаментной зоны г. Чебоксары.

3.1. Формирование радоновых вод в районе г. Чебоксары

на основе изотопно-гидрохимических данных

В пределах линеаментной зоны в районе г. Чебоксары, в водоносных горизонтах четвертичных и пермских отложений левобережной части Чебоксарского водохранилища, впервые было установлено увеличение содержания радона в питьевых водах некоторых эксплуатационных скважин в районе п. Сосновка.

Нами было проведено изучение условий формирования радонсодержащих подземных вод в районе п. Сосновка уран-изотопным методом. В процессе уран-изотопной съемки опробовано 11 водопунктов, в том числе 8 эксплуатационных скважин, пробуренных для отбора подземных вод из водоносного горизонта уржумского яруса (Р2ur), и 3 буровых колодца, оборудованных на нижний горизонт четвертичных отложений. В подземных водах пермских отложений величина изотопного отношения 234U/238U изменяется в значительных пределах: от 0.80 ± 0.01 до 3.26 ± 0.09. В скв. 16 содержание радона составляет 107.8 Бк/л.

Зона с повышенным содержанием урана и равновесным соотношением изотопов имеет тенденцию к распространению в отложениях под дном Чебоксарского водохранилища. Это указывает на возможную связь указанной зоны с аномальными уран-изотопными показателями и геомагнитной аномалии, отмеченной в этом районе ранее по данным аэромагнитной съемки (Зандер, Воробьев, 1960).

3.2. Минеральные воды в бассейне р. Волга (на примере Сюктерс- кого участка Чебоксарского месторождения минеральных вод)

Защищаемые научные положения

1. Способ выделения участка внедрения глубинных вод на основе изотопно-гидрохимических методов для выявления подземных минеральных вод в северной части Токмовского свода.

2. Компановка проявлений и месторождений минеральных вод на исследованных территориях имеет локальный характер в связи с точечным внедрением глубинных вод и смешением их с пластовыми водами.

3. Материалом образования минеральных лечебно-столовых вод уржумского водоносного комплекса являются пластовые и глубинные воды, поступающие из активных участков Горьковско-Кильмезской линеаментной зоны.

В результате проведенных исследований были определены условия образования подземных пресных и минеральных вод в районе ООО “Санаторий “Волжские Зори” и ОАО “Волжанка” на основе изотопно-гидрохимических методов и проведена оценка защищенности подземных вод от загрязнения и истощения.

Территория исследований находится в пределах Волго-Уральской антеклизы и приурочена к северному крылу входящего в нее Токмовского свода. В гидрогеологическом отношении район относится к северо-восточной части Волго-Сурского артезианского бас­сейна. Основные водоносные комплексы приурочены к казанским, уржумским и четвертичным отложениям.

По утверждению Шатского Н.С. реки на Русской (Восточно-Европейской) платформе трассируют межблочные зоны, где и располагаются глубинные разломы. Космотектоническая карта, составленная на основе спутниковых наблюдений и космических снимков поверхности Земли, свидетельствует о достаточно напряженном тектоническом режиме района Чебоксарского Поволжья. На основе обобщающего анализа геологических и геофизических материалов Высоцкий К.А. и Калинин А.Т. пришли к выводу, что неотектоническая активизация разломов проявилась в фундаменте и в осадоч-

ном чехле. Они утверждают, что для фундамента характерна блоковая и разрывная тектоника, которая отражается на осадочном чехле различного рода дислокациями.

В районе курорта “Волжские Зори” в процессе исследований автором было опробовано 30 водопунктов для определения уран-изотопных и гидрохимических показателей. Также были проведены работы по сбору, систематизации, анализу геолого-гидрогеологической информации и проведен анализ распределения сульфат-ионов подземных вод эксплуатируемого водоносного горизонта уржумских отложений верхней перми (рис. 1), где видно, что сульфатные воды образуют локальный участок. В скв. 3/91 минеральных лечебно-столовых вод содержание сульфатов составляет 4.99 г/дм3, а в скв.5924 – 1.87 г/дм3.

 Распределение концентрации сульфат-иона (SO42-) в подземных водах уржумских-0

Рис. 1. Распределение концентрации сульфат-иона (SO42-) в

подземных водах уржумских отложений в районе

санатория “Волжские Зори”

1 – изолиния концентрации SO42-, г/дм3; 2 – скважины; 3 – населенные пункты; 4 – дороги; 5 - 7 – пределы изменения концентрации SO42-, г/дм3: менее 0.1 (5), от 0.1 до 0.5 (6) и более 0.5 (7); 8 – линия разреза; 9 – контур санатория "Волжские Зори".

Достоверность полученных данных иллюстрируется приведенным на рис. 2 графиком сопоставления концентрации урана в пробах, измеренных альфа-спектрометрическим и масс-спектральным методами в независимых лабораториях ООО “НИИГиГЭП” и ИПТМ РАН. Приведенные данные пока-

зывают отсутствие влияния состава и возраста водовмещающих пород на изотопный состав урана вод, циркулирующих в этих породах.

 График корреляции концентрации урана по данным альфа-спектрометрии и-1

Рис. 2. График корреляции концентрации урана по данным

альфа-спектрометрии и масс-спектрального анализа

В районе городов Чебоксары и Новочебоксарска нами было установлено ранее, что увеличение минерализации подземных вод уржумских отложений отмечается только на локальных участках и их распространение в разрезе имеет куполообразный вид. Это свидетельствует о том, что минеральные воды в районе Чувашского Поволжья образованы, в отличие от ранее существовавших представлений, в результате поступления на активных участках тектонических нарушений Горьковско-Кильмезской линеаментной зоны глубинных вод в пределы водоносных горизонтов верхнего гидрогеологического этажа. Эти воды содержат различные микроэлементы и, смешиваясь с прес-

ными подземными водами верхних водоносных горизонтов, образуют минеральные лечебно-столовые воды.

На основе уран-изотопной съемки установлено, что величина отношения 234U/238U= в подземных водах изменяется в пределах от 0.96±0.01 до 5.20±0.10 отн. ед. при значительных колебаниях концентрации урана от 0.12 до 7.93 мкг/дм3. Как видно из рисунка 3, наблюдается поступление глубинных вод, характеризующихся повышенными значениями , в тектонически ослабленных зонах.

На участке пересечения Чувашской региональной неотектонической зоны с Горьковско-Кильмезской линеаментной зоной образовано месторождение минеральных вод на участке “Сюктерский” в районе ООО “Санаторий “Волжские Зори” за счет внедрения глубинных вод и смешения их с пластовыми водами уржумских отложений. Месторождение в плане занимает локальный прибрежный участок и простирается с запада на восток на протяже-

 Карта-модель образования подземных пресных и минераль- ных вод в районе-2

Рис. 3. Карта-модель образования подземных пресных и минераль-

ных вод в районе санатория “Волжские Зори” по

уран-изотопным данным

1 – изолиния 234U/238U = ; 2 – скважины (а), колодцы (б); 3 – родниковые речки; 4 – населенные пункты; 5 – дороги; 6 – контур санатория “Волжские Зори”; 7 – 9 – пределы изменения величины ; менее 1.6 – пластовые воды уржумских отложений (7), от 1.6 до 2.4 – смешанные воды (8) и более 2.4 – район поступления глубинных вод (9); 10 – направление потока пластовых вод; 11 – участки внедрения глубинных вод; 12 – линия разреза.

нии 6 км в виде полосы шириной 1.5 км. Полученные уран-изотопные данные позволили объяснить локальное увеличение концентрации сульфат-ионов в плане и разрезе в районе Сюктерского участка.

Существует четыре участка поступления глубинных вод: в районе санаториев-профилакториев “Волга” и “Березка”, в районе санаторно-курортного комплекса “Солнечный берег”, санатория “Волжские зори” и д. Хыркасы. О поступлении глубинных вод свидетельствует увеличение величины изотопного отношения урана до 4.40 в районе скв. Х3-Х12-343 и до 5.20 в районе скв. 558 и куполовидная форма пьезометрического уровня в районе скв. 343 санатория “Волжские Зори”.Содержание бора в 17 из 25 исследованных скважин превышает ПДК (0,50 мг/дм3). Высокие концентрации бора наблюдаются в районах, в которых по уран-изотопным данным отмечается внедрение глубинных вод. Прослеживается достаточно хорошая корреляционная зависимость (К=0.84) между изотопным отношением урана и концентрацией бора, что свидетельствует о поступлении бора с глубинными водами. В то же время в районах распространения пластовых вод уржумских отложений содержание бора не превышает ПДК.

В центральных частях участков внедрения глубинных вод концентрация бора достигает 2.2 мг/дм3 (ДОЛ “Волга”). В скважинах 3/91 и 5924 санатория “Волжские зори” содержание бора составляет соответственно 2.30 и 2.50 мг/дм3, т.е. превышает ПДК до 4-5 раз.

Таким образом, обоснован и доказан способ выделения участка внедрения глубинных вод на основе изотопно-гидрохимических методов для выявления подземных минеральных вод в северной части Токмовского свода.

Выше показано, что компоновка Сюктерского участка Чебоксарского месторождения подземных минеральных вод имеет локальный характер в связи с точечным внедрением глубинных вод и смешением их с пластовыми водами.

Материалом образования минеральных лечебно-столовых вод уржумского водоносного комплекса являются пластовые и глубинные воды, поступающие из активных участков Горьковско-Кильмезской линеаментной зоны.

Глава 4. Условия образования минеральных вод

в северной части Токмовского свода

4.1. Минеральные воды в районе Чувашской субмеридианальной региональной неотектонической зоны

(на примере Вурнарского района)

Защищаемое научное положение

Материалом образования минеральных лечебно-столовых вод уржумского водоносного комплекса являются пластовые и глубинные воды, поступающие из активных участков Чувашской субмеридианальной региональной неотектонической зоны.

Данный раздел отражен в опубликованных работах [1, 8]. В этом разделе описываются условия образования подземных минеральных вод в районе Чувашской субмеридианальной региональной неотектонической зоны (на примере Вурнарского района) и их изучение на основе изотопно-гидрохимических методов в пределах центральной части ЧРНТЗ. В качестве объектов исследований выбраны известные в настоящее время проявления минеральных вод на территории Вурнарского района - маломинерализованные сульфатные натриевые и гидрокарбонатно-сульфатные натриевые воды с минерализацией 1.6-3.2 г/дм3, используемые как питьевые лечебно-столовые. Режим подземных вод эксплуатируемых водоносных горизонтов на участках минеральных вод формируется, в основном, под влиянием водоотбора и, в меньшей степени, под влиянием метеорологических и гидрологических факторов. Качество подземных минеральных вод, в целом, соответствуют нормативным требованиям, за исключением повышенного содержания бора.

По данным уран-изотопной съемки установлено, что величина отношения 234U/238U= в подземных водах Вурнарского района изменяется в пределах от 1.22±0,01 до 9.45±0.10 отн. ед. при значительных колебаниях концентрации урана (от 0.062 до 28.000 мкг/дм3). В результате исследований установлено, что на бльшей части территории района распространены воды с более 3.0 отн. ед., что свидетельствует о существенном вкладе глубинных вод в эксплуатируемый водоносный горизонт уржумских отложений.

Выявленные семь участков поступления глубинных вод приурочены к наиболее ослабленным тектоническим зонам и рекам Большой и Малый Цивиль, расположение которых также определено этими зонами. К ним же приурочены выявленные в настоящее время проявления минеральных вод в Вурнарском районе. Все эти участки находятся на территории вышеназванной неотектонической зоны, ширина которой составляет около 30 км.

Проявления минеральных вод в населенных пунктах Калинино и Вурнары приурочены к тектоническим нарушениям, что подтверждает их образование в результате смешения пластовых вод уржумских отложений с глубинными сульфатными водами. Участки поступления глубинных вод следует считать перспективными на выявление минеральных лечебно-столовых вод.

Глубинные воды являются сульфатными и придают воде лечебные свойства. Содержание сульфат-иона на большей части территории превышает 500 мг/дм3, что значительно выше требований ПДК для хозяйственно-питьевого водоснабжения.

Проведённые микроэлементные гидрохимические исследования с использованием высокоточных масс-спектральных методов установили, что на территории Вурнарского района практически во всех эксплуатационных скважинах наблюдается повышенное содержание бора от 0.5 до 2.5 мг/дм3.

В этом разделе обосновано и доказано третье защищаемое положение, что материалом образования минеральных лечебно-столовых вод уржумского водоносного комплекса являются пластовые и глубинные воды, поступающие из активных участков Чувашской региональной неотектонической зоны.

Глава 5. Прогнозирование новых месторождений

минеральных вод на основе изотопно-

гидрохимической информации

5.1. Прогноз месторождений и проявлений минеральных

лечебно-столовых вод

Данный раздел отражен в опубликованных работах [10, 11]. Анализ результатов уран-изотопных и микроэлементных гидрохимических исследований свидетельствует, что минеральные воды на Сюктерском участке Чебоксарского месторождения минеральных вод и проявления минеральных вод в Вурнарском районе Чувашской Республики образованы в результате смешения пластовых вод уржумских отложений с глубинными водами, поступающими на трещиновато-ослабленных участках. Результаты исследований иллюстрируют высокую информативность уран-изотопных методов моделирования процессов формирования и циркуляции минеральных вод, образующихся путем внедрения глубинных вод в пределы водоносных горизонтов пресных вод и смешения их с пластовыми водами. Установленные выше закономерности изменения концентрации урана и изотопного отношения 234U/238U, на основе которых построены модели формирования и циркуляции минеральных лечебно-столовых вод в северной части Токмовского свода (Чувашская минеральная провинция), позволят определить сопредельные площади - перспективные на выявление новых участков месторождения минеральных вод. Автором предложен новый методический подход для выявления участков минеральных вод и оценки экологического состояния этих вод в северной части Токмовского свода.

Выявленные закономерности формирования минеральных лечебно-столовых вод также позволят обеспечить выбор оптимальных режимов эксплуатации участков месторождения минеральных вод, выполнить оценку степени защищённости минеральных вод от возможного глубинного и поверхностного загрязнения и определить объёмы предельно допустимого отбора минеральных вод.

Практическая реализация представленных положений является основой для дальнейшего расширения санаторно-курортной отрасли в Чувашской Республике и сети предприятий промышленного розлива лечебно-столовых минеральных вод.

5.2. Типизация минеральных вод Чувашской Республики

Данный раздел отражен в опубликованных работах [1, 7, 9]. На основании бальнеологических заключений и ГОСТ 13273-88 проведена типизация минеральных вод Чувашской Республики (таблица 1) и проведено их сравнение с минеральными водами “Боржоми”, “Нарзан” и “Ессентуки" по показаниям лечебного (внутреннего) применения.



Pages:     | 1 || 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.