авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< 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 |   ...   | 17 | 18 || 20 | 21 |   ...   | 26 |

«Administration of Tomsk Rigion   Ministry of Natural Resources and Ecology of the Russian Federation   Ministry of Education and Science of the Russian Federation   ...»

-- [ Страница 19 ] --

По данным ИК-Фурье спектроскопии структурно-групповой состав ХБ проб в течение рассматриваемого периода наблюдений изменяется в сторону увеличения кислородсодержащих групп и связей, на что указывает более интенсивное поглощение карбонильных, эфирных и гидроксильных соединений в спектрах ХБ проб 2010г. и 2011г. (рис. 1).

Таблица Состав хлороформенных экстрактов донных отложений Параметры Талакан-Витим Время отбора 2007 г. 2008 г. 2010 г. 2011 г.

Выход ХБ, % 30,53 14,84 3,25 0, Групповой состав ХБ, %:

улеводороды 70,39 61,25 62,42 29, смолы 27,48 37,62 32,57 60, асфальтены 2,13 1,13 5,0 10, -нС20 21-к.к. 1,45 1,36 1,11 0, нС27,29,31 и Максимум н-алканов нС15,16,17 нС15,17 нС17,19 нС Коэффициент нч/ч по всему ряду 1,08 1,20 1,11 3, Изопреноиды/н-алканы 0,52 0,84 4,14 0, iC19/нC17 1,06 1,92 8,55 1, iC20/нС18 1,98 3,96 39,93 2, iC19+iC20/нС17+нС18 1,46 2,79 16,13 1, Групповой состав ХБ проб донных отложений со временем изменяется в сторону уменьшения углеводородных и увеличения асфальтово-смолистых компонентов (табл.

1). Следует учитывать, что со временем в процессе биодеградации нефти происходит накопление смолистых компонентов [2]. Поэтому данные по групповому составу ХБ не всегда показательны для обнаружения нефтезагрязнения.

Для более детальной характеристики нефтезагрязнения были использованы данные хромато-масс-спектрометрии по составу насыщенных УВ экстрактов донных отложений.

Динамика изменения индивидуального состава насыщенных УВ за время наблюдения до 2010г. выражается в уменьшении доли н-алканов, их относительно низкомолекулярных структур с максимумом в области нС 15-19, увеличении изопреноидных структур, повышении отношений пристана и фитана к нС 17 и нС (табл. 1). Последние соотношения используются как показатели биодеградации нефтезагрязнения [3]. В 2011 г. в составе насыщенных УВ ХБ пробы донных отложений преобладающую роль играют относительно высокомолекулярные н-алканы с максимумом распределения на нС27-29, нечетные гомологи преобладают над четными, что свидетельствует о приближении состава этой пробы к составу проб, характерных для естественного геохимического фона. Наличие менее интенсивного максимума в области нС17 указывает на присутствие следов нефтезагрязнения.

Рис. 1. ИК-спектры ХБ проб донных отложений В составе насыщенных УВ всех проанализированных проб обнаружены реликтовые структуры – 12-,13-метилалканы, являющиеся характерными биометками для нефти Талаканского месторождения. Таким образом, пробы донных отложений, отобранные в районе аварии на нефтепроводе, несут в своем составе чёткие признаки техногенного загрязнения нефтью.

Результаты выполненных исследований методом хромато-масс-спектрометрии позволили установить присутствие следов нефтезагрязнения даже в пробе с низким содержанием НП, что свидетельствует об информативности этого метода при экологических исследованиях. Установлено, что в течение 5 лет после аварии происходит постепенная трансформация нефтезагрязнения, на что указывает снижение уровня загрязнения и изменения его химического состава.

Литература 1. Гольдберг В.М., Зверев В.П., Арбузов А.И., и др. Техногенное загрязнение природных вод углеводородами и его экологические последствия. – М.: Недра, 2001. – 94 с.

2. Немировская И.А. Углеводороды в океане. – М.: Научный Мир, 2004. – 328 с.

3. Пиковский Ю.И., Каланчискова И.Г., Оглобина А.А., Оборин А.А.

Экспериментальные исследования трансформации нефти в почвах // Миграция загрязняющих веществ в почвах в сопредельных средах. – Л.: Гидрометиоиздат, 1985. – С. 191–193.

АНАЛИЗ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ РОССИЙСКОГО СЕВЕРА НА ПРИМЕРЕ КОМПЛЕКСНОГО ГЕОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКОГО ИЗУЧЕНИЯ НОРИЛО-ПЯСИНСКОЙ ВОДНОЙ СИСТЕМЫ Ю.Н. Гурский Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова, Москва, Россия E-mail: YurGur@list..ru Проблемы экологии, загрязнения и охраны окружающей среды становятся все более насущными в наше время в связи с возрастающим промышленным прессингом человечества на естественные природные ландшафты, в первозданной красоте подаренные нам Богом. Зачастую они становятся столь острыми, что касаются уже непосредственно вопросов здоровья, жизни и смерти обитателей тех или иных промышленных регионов. Не случайно многие неравнодушные исследователи бьют тревогу по этому поводу и ищут пути выхода из сложившейся ситуации [1, 2, 11, 12].

Автор в течение полувека занимался изучением геохимии донных отложений и иловых вод морей и океанов [4, 5]. Эти исследования нередко касались и экологических проблем, в частности, проблемы загрязнения прибрежных и приустьевых районов морских водоемов [3, 6].

В результате сформировалась совокупность методов геохимического изучения иловых вод и всей системы донных отложений при проведении комплексных экологических исследований морских водоемов. Эти методы успешно применялись и в приустьевых зонах моря, которые находятся под большим или меньшим влиянием пресноводного стока [7, 9].

В свое время возник вопрос – а можно ли сложившиеся методические приемы и испытанную в морских бассейнах методологию экологических исследований перенести на пресноводные внутриконтинентальные водоемы? Тем более что там зачастую возникают сходные проблемы прикладного характера, связанные, в частности, с экспертной оценкой уровня антропогенных загрязнений и разработкой необходимых рекомендаций по устранению нежелательных последствий необдуманного вторжения человека в окружающую среду и природные водные объекты.

Такие исследования с использованием указанной методологии были проведены нами в 1991–94 гг. в Российском Заполярье на крупных озерах Пясино и Лама, примыкающих к окрестностям г. Норильска, на реках, связанных с этими озерами, а также на группе Пуринских озер, расположенных к северу от Норильска.

Исследования выполнялись на кафедре геохимии геологического факультета МГУ под руководством академика В.А. Жарикова в содружестве с кафедрами геокриологии и ихтиологии МГУ и Санкт-Петербургским технологическим институтом. Работы проводились по заказу руководства Норильского горно-металлургического комбината, который и осуществлял их финансирование. Автор был одним из ответственных исполнителей научных тем, которые выполнялись в процессе проведения этих работ.

Предлагаем заинтересованным в этих вопросах коллегам ознакомиться с некоторыми самыми общими результатами проведенных исследований, тем более что обширные материалы по итогам этих работ содержатся лишь в хоздоговорных отчетах и слабо отражены в публикациях.

К Норильскому региону, по известным причинам, постоянно и уже в течение многих десятилетий приковано пристальное внимание, как промышленников, так и экологов – защитников окружающей среды. Если говорить точнее, история ОАО «ГМК «Норильский никель» началась 23 июня 1935 г., когда Совет народных комиссаров СССР принял постановление «О строительстве Норильского комбината на Таймыре».

Норильский промышленный район, связанный с богатейшими месторождениями никеля, меди, кобальта, платины, палладия и других особо ценных металлов, в начале и середине 90-х годов прошлого века по оценкам правительственных экспертов был признан наиболее загрязненным в Российской Федерации. И сейчас среди 10 самых загрязненных городов России Норильск является лидером по количеству техногенных выбросов в атмосферу.

В свое время мы на собственном опыте убедились, сколь опасна для здоровья атмосфера в городе и в районах, даже в десятках километров удаленных от комбината:

глаза слезятся, сильно болит горло, дышать буквально нечем. Однажды, когда мы работали на катере в акватории озера Пясино, на нас опустилось темно-серое облако, насыщенное сернистым газом. Мы сильно пожалели, что не запаслись противогазами.

И сотрудники нашего отряда, кажется, поняли, что переживает человек, оказавшийся в газовой камере.

Объясняется это тем, что фотохимические реакции окисления сернистого газа приводят к образованию серной кислоты. Серная кислота в атмосферных осадках опасна не только как компонент воздуха, оказывающий отрицательное воздействие на биоту, но и как растворитель минеральных и органических соединений металлов в аэрозолях и в почвах, способствующий высвобождению и миграции металлов.

Мы исследовали многие десятки проб снега и льда на озерах, реках и в окрестностях Норильска. Наряду с повышенными концентрациями металлов, нередко встречались пробы снега с очень высоким содержанием сульфат-иона (до 350 мг/л и более), что на 1–2 порядка превышает его содержание в снеге из экологически чистых природных ландшафтов.

Некоторыми экспедициями в северных морях были отмечены повышенные концентрации Ni, Cu, Co и других металлов в прибрежных водах Заполярья, что дало основание ряду исследователей связать их с поступлением загрязнений от Норильского горно-металлургического комбината (НГМК), переносимыми как воздушным, так и водным путем. Это обстоятельство вызвало законное беспокойство наших северных соседей из Норвегии, Швеции, Германии, Финляндии, Канады, что обусловило актуальность объективной оценки эколого-геохимического состояния данного региона.

В ежегодных Государственных докладах тех лет «О состоянии окружающей природной среды Российской федерации» отмечалась повышенная уязвимость российского Севера. Самой «болевой точкой» на карте Российской федерации оказался Норильский промышленный центр с окружающими территориями, поскольку Норильск стоял на первом месте в списке наиболее загрязненных городов. В этих докладах сообщались сведения о сильном загрязнении атмосферы Норильского региона, но почти не приводилось данных о состоянии водных объектов и почв. Однако очевидно, что выбросы в атмосферу оседают затем на окружающих территориях, поглощаются почвами, растительностью и обильным снежным покровом, при таянии которого многочисленными ручьями и реками они сносятся в конечные водоемы стока.

Наши исследования показали, что среди озер Норило-Пясинской водной системы (НПВС) наибольшему загрязнению подвержено крупное озеро Пясино, в которое направлены стоки рек и загрязняющих вод из Норильска и Талнаха. Озеро мелководное, особенно в южной части, прилегающей к территории Норильска и НГМК. С юга и юго-востока в него впадает несколько небольших речек: Щучья, Амбарная, Купец, Вологочан, Рыбная и более крупная река Норилка. В средней и северной частях озера глубины возрастают до 30–40 м. Здесь из озера вытекает река Пясина, впадающая в Карское море. Это обуславливает вероятность влияния растворенных стоков НГМК на океанские воды. Другое крупное и более глубокое (200 м), межгорное озеро Лама расположено приблизительно в 100 км от Норильска и подвержено в основном лишь атмосферным загрязнениям. До 90-х гг. не проводилось углубленного изучения НПВС.

Наши исследования включали химический, спектральный, атомно абсорбционный анализы состава речных, озерных, снеговых, иловых вод, донных осадков и почв. Особое внимание было обращено на загрязнение вод и осадков тяжелыми металлами, которые накапливаются в верхних слоях донных отложений и при определенных условиях могут переходить в иловую и придонную воду, создавая источник вторичных загрязнений водоема.

Было проведено 5 экспедиций, в которых участвовали сотрудники названных выше подразделений. Летом пробы отбирали с катеров и вертолетов, ранней весной – бурением со льда. В южной части озера Пясино было пробурено 36 скважин глубиной от 2 до 10 м. Получены пробы с поверхности дна водоемов и керны промороженных алевритово-глинистых осадков. В них измерены величины рН и Eh. Основные результаты этих работ отражены в публикациях [7, 8].

Исследования снеговых вод и аэрозолей показали возможность воздушного переноса тяжелых металлов до 30 и более км и превышение ПДК для большинства проб по Cu и Ni. Установлено, что по сравнению с суммарной минерализацией озерных вод от 59 до 134 мг/л, минерализация впервые изученных здесь нами иловых вод повышена: от 192 до 1370 мг/л, причем максимальные величины приурочены к устью реки Щучьей и южной части озера. По составу главных ионов вода озера и иловые воды с невысокой минерализацией относятся к карбонатному (гидрокарбонатному кальциевому) типу. При повышенной минерализации иловые воды переходят в сульфатный тип. Сведения об ионном составе вод озера Пясино и концентрациях микроэлементов приводятся в работе [10].

Фоновые концентрации металлов Cu, Ni, Pb cоставляют десятки, реже сотни (Zn) мкг/л. На загрязненных участках содержание растворенных Cu и Ni достигает 300– 700 мкг/л, концентрация As – от 2,5 до 20 мкг/л. Содержание тяжелых металлов в иловой воде выше, чем в придонной. Наибольшие концентрации превышают уровни ПДК для рыбохозяйственных водоемов по Cu в 150, Ni – 20, Cr – 240, Zn – 510, Fe – 280, Mn – 520, Cd и Co – в 8 раз, Pb – в 3 раза.

В донных осадках в широком диапазоне изменяются величины Eh – от -414 до +536 мВ и pH – от 6,55 до 9,22. В осадках южной, наиболее загрязненной части озера Пясино, средние концентрации Cu составляют 142 мг/кг, а Ni – 125 мг/кг. Содержания потенциально-подвижных форм Cu (солянокислые вытяжки) в среднем составляют 103 мг/кг и достигают 215 мг/кг, Ni – 55 мг/кг (средние), а максимальные концентрации – 213 мг/кг. Относительное содержание подвижных форм составляет для Cu – 50–70 %, а для Ni – 25–30 %.

Установлена приуроченность наибольших концентраций Cu, Ni, Cr, Co, Ag, Mn – основных металлов-загрязнителей к депрессиям донного рельефа, глинистым илам и верхним 20–30-см слоям осадков. По данным ихтиологов, у 100 % рыб озера Пясино, вплоть до истоков реки Пясины, выявлены аномалии и уродства внутренних органов.

Что касается результатов изучения озера Ламы и водной системы Пуринских озер, то там, по нашим оценкам, экологическая ситуация оказалась значительно лучше, чем в озере Пясино.

На основании обобщения результатов проведенных исследований было рекомендовано строительство дамбы, отсекающей южную часть озера Пясино, и создание очистительных сооружений для рекультивации водоема.

Опыт исследования Норило-Пясинской водной системы доказал универсальность разработанной методологии и показал ее работоспособность на континентальных объектах и в пресноводных водоемах.

Таким образом, была доказана применимость разработанной методологии исследования иловых вод и комплексного изучения системы донных отложений для решения эколого-геохимических и других задач не только в морских бассейнах, прибрежных и приустьевых зонах, но и в пресноводных водоемах на примере заполярных озер Пясино и Лама, находящихся под антропогенным прессингом Норильского горно-металлургического комбината.

Литература 1. Алексеенко В.А. Экологическая геохимия. – М.: Логос, 2000. – 627 с.

2. Арский Ю.М., Данилов-Данильян В.И., Залиханов М.Ч. и др. Экологические проблемы: что происходит, кто виноват и что делать? – М.: Издательство МНЭПУ, 1997. – 330 с.

3. Валяшко М.Г., Гурский Ю.Н., Знаменская А.С. и др. Роль химического обмена в системе вода-осадок в приустьевой зоне моря в связи с поступлением и трансформацией антропогенных загрязнений // Геохимия природных вод. – Л.:

Гидрометеоиздат, 1985. – С. 544–557.

4. Гурский Ю.Н. Геохимия литогидросферы внутренних морей. Том 1. Методы изучения и процессы формирования химического состава иловых вод в отложениях Черного, Азовского, Каспийского, Белого, Балтийского морей. – М. ГЕОС.: 2003. – 332 с.

5. Гурский Ю.Н. Геохимия литогидросферы внутренних морей. Том 2. Иловые воды Красного и Средиземного морей. Зоны эстуариев. Закономерности формирования и классификация вод литогидросферы. – М.: ГЕОС, 2007. – 450 с.

6. Гурский Ю.Н., М.С.Эль-Дик, С.Х.Махмуд, Лотфи М.Ф. Влияние антропогенных загрязнений на состав вод Восточной гавани Александрии // Океанология. – 1990. – Т. 30. – Вып. 3. – C. 417–418.

7. Гурский Ю.Н. Проблемы экологической геохимии. Сообщение 2. Состав литогидросферы и методология экогеохимических исследований // Вестник Московского ун-та. – Серия 4. Геология. – 2000. – №. 1. – С. 61–69.

8. Гурский Ю.Н. Эколого-геохимическое изучение Норило-Пясинской водной системы // Морской перигляциал и оледенение Баренцево-Карского шельфа в плейстоцене: Тез.

докл. междун. конф. в Мурманске. – Апатиты: КНЦ РАН, 1998. – С. 29–32.

9. Гурский Ю.Н., академик А. П. Лисицын. Геохимические особенности процессов на нижнем этаже маргинального фильтра в системе река – море // Докл. Акад. Наук. – 2011. – Том 436. – № 3. – С. 368–376.

10. Никаноров А.М., Посохов Е.В. Гидрохимия. – Л.: Гидрометеоиздат, 1985. – 232 с.

11. Савенко В.С. Что такое жизнь? Геохимический подход к проблеме. – М.: ГЕОС, 2004. – 203 с.

12. Шварц С.С. Экологические основы охраны биосферы // Земля и Вселенная. – 1973.

– № 6. – С. 10–14.

ГИДРОГЕОХИМИЧЕСКАЯ ЗОНАЛЬНОСТЬ ПОДЗЕМНЫХ ВОД НА ТЕРРИТОРИИ НАРЫКСКО-ОСТАШКИНСКОЙ ПЛОЩАДИ (КЕМЕРОВСКАЯ ОБЛАСТЬ) Е.В. Домрочева Томский филиал Института нефтегазовой геологии и геофизики имени А.А.Трофимука СО РАН, Россия E-mail: Domrocheva@rambler.ru В 2012 году Томским филиалом ИНГГ СО РАН совместно с ООО «Газпром добыча Кузнецк» продолжилось изучение подземных вод на территории Ерунаковского района Кемеровской области. В последнее время во многих угледобывающих странах большое внимание уделяется вопросам освоения огромных ресурсов метана угольных пластов, являющегося наиболее доступным, дешевым и экологически чистым из нетрадиционных источников горючих газов. Планируемая крупномасштабная добыча угольного метана на территории Кузнецкого угольного бассейна требует детального изучения многих параметров, в том числе и гидрогеохимических условий территории. Наши исследования были сосредоточены на территории Нарыкско Осташкинской площади (рис. 1). Сотрудниками ТФ ИНГГ СО РАН было отобрано 36 проб из скважин (в том числе 9 из них глубиной 450–1200 м и 26 – глубиной 120–150 м).

В геологическом отношении Кузнецкий осадочный бассейн представляет собой межгорный прогиб, расположенный на юге Сибири и ограниченный с юго-запада Салаирским кряжем, с северо-запада – Томь-Колыванской складчатой зоной, с востока – Кузнецким Алатау и с юга – Горной Шорией.

Район исследования характеризуется всхолмленным рельефом и относится в основном к лесостепной ландшафтной зоне, частично захватывая подтаежную переходную зону (центральная часть) и таежную (восточная часть). С запада на восток и с юга на север пологие склоны водоразделов становятся круче, долины рек и логов сужаются, и рельеф приобретает резко пересеченный характер.

Рис. 1. Схема расположения Нарыкско-Осташкинской площади 1 – граница Кузнецкого угольного бассейна, 2 – граница Кемеровской области, 3 – реки, 4 – территория Ерунаковского района Изучаемая территория имеет своеобразное тектоническое строение, заключающееся в присутствии двух, совершенно различных по облику и строению, тектонических блоков. Юго-западная зона представляет отдельный тектонический блок, ограниченный региональными разломами (Присалаирская зона). В этой зоне развиты Красулинская (Ильинская), Кыргайская (Соколовская), Караканская и Успенская синклинали, а также Анисимовская, Тагарышская, Евтинская, Виноградовская и Демьяновская антиклинали. Общим для вышеперечисленных структурных построений является параллельное с Салаирским кряжем простирание осей и крупных разломов, приуроченных, как правило, к антиклинальным перегибам или к западным крыльям синклинальных складок [2].

Восточная часть района, к которой относится Нарыкско-Осташкинская площадь, характеризуется наличием различно ориентированных пологих складок синклинального и антиклинального типов. Здесь, как и в Присалаирской зоне, синклинальные структуры обладают более спокойным, в тектоническом отношении, строением, а слабо выраженные антиклинальные складки представлены, в основном, зонами интенсивного смятия с большим количеством нарушений. Исключение составляет только крупная Нарыкская антиклиналь.

В геологическом строении рассматриваемой площади принимают участие угленосные отложения ерунаковской подсерии верхне-пермского возраста, осадки триасового и юрского возрастов, а так же отложения четвертичного возраста.

Мощность мезозойских отложений, представленных триасом и юрой, составляет 755 м.

Эти отложения, распространённые на значительной территории Нарыкско Осташкинской площади, не содержат угольных пластов. Сверху эти отложения перекрыты сплошным чехлом четвертичных образований, представленных чаще суглинками, реже глинами и галечником. Мощность покрова меняется от 1 до 10 м в пониженных формах рельефа и до 30–35 м – на водоразделах.

Таким образом, следует отметить, что рассмотренные выше физико географические условия изучаемого района в большой степени влияют на её гидрогеологические условия (особенно на верхнюю гидродинамическую зону).

В зависимости от климатических факторов и, главным образом, от распределения атмосферных осадков и их летного испарения происходит формирование ресурсов и запасов подземных вод, а также их химического состава [4, 6].

Обобщение ранее известной информации [7] и нового материала, полученного в 2012 г. по гидрогеологии и гидрогеохимии показывает, что на территории исследуемой площади прослеживается прямая вертикальная гидрогеохимическая зональность, в соответствии с которой по интенсивности водообмена выделяются две гидродинамические зоны: активного и замедленного водообмена.

Подземные воды зоны активного водообмена Нарыкско-Осташкинской площади по составу гидрокарбонатные кальциевые и кальциево-натриевые (рис. 2). Содержание иона НСО3- изменяется от 0,32 до 0,58 г/л, но наиболее часто составляет 0,4 г/л, Са2+ от 0,06 до 0,12 г/л, Na+ в среднем до 0,03 г/л, а концентрации Сl- не превышает 0,024 г/л и в среднем составляет 0,006 г/л. С глубиной минерализация подземных вод увеличивается от 0,46 до 0,77 г/л. Одновременно с ростом минерализации растет и значение рН. Подземные воды в основном нейтральные, реже слабощелочные со значениями рН от 7,0 до 7,6.

Минерализация, г/л 0,4 0,5 0,6 0,7 0, Глубина опробования, м - - Рис. 2. Зависимость минерализации подземных вод зоны активного водообмена от глубины Типы вод по химическому составу: 1 – НСО3–Сa, 2 – НСО3–Сa-Nа Увеличение минерализации подземных вод происходит, в основном, за счет доли натрия в составе вод. Таким образом, на глубине порядка 350 м воды становятся гидрокарбонатными кальциево-натриевыми. В связи с этим, незначительно, но все таки, меняется тип подземных вод с гидрокарбонатного кальциевого на гидрокарбонатный кальциево-натриевый. Воды в основном собственно пресные, реже умеренно пресные.

Это объясняется тем, что с глубиной активность водообмена, даже в пределах одной зоны, незначительно, но уменьшается, при этом увеличивается время взаимодействия воды с горными породами, в результате чего происходит накопление в растворе элементов. Все это влечет за собой изменение их солености и щелочности.

Ниже зоны активного водообмена распространена зона замедленного водообмена, для которой характерны достаточно сложные гидрогеохимические условия. Развитие этой зоны начинается по мере уменьшения распространения в разрезе продуктов выветривания и, как следствие, происходит уменьшение интенсивности водообмена.

В основном данная гидродинамическая зона характеризуется широким распространением гидрокарбонатных натриевых (содовых) вод. По литературным данным [1–3, 5–6] известно, что на Кузбассе содовые воды развиты до глубины ~ 1 км.

По нашим данным они развиты шире, чем представлялось ранее, и мы находим их на глубинах до 2 км, например, на ранее изученной соседней Талдинской площади, Березовоярском участке, в Томь-Усинском районе [1, 3, 5–6]. На территории Нарыкско Осташкинской площади содовые воды выявлены только до глубины 1 км, так как ниже этой отметки данные по химическому опробованию отсутствуют.

Эти воды с минерализацией от 1 до 5–7 г/л (реже 0,5–0,8 г/л, 10–19 г/л) являются щелочными с рН от 8,0 (реже 7,5) до 10, и уже в верхней части гидродинамической зоны переходят в гидрокарбонатные натриево-кальциевые или кальциево-натриевые (рис. 3).

Химический состав вод зоны замедленного водообмена, в первую очередь, определяется стадией взаимодействия воды с горными породами. Именно поэтому в ней увеличивается содержание НСО3– от 0,3 до 5,3 г/л, реже до 12,2–13,1 г/л, Na+ до 5,6 г/л и Сl– до 1,2, реже до 2,9 г/л, тогда как Са2+, наоборот, уменьшается до 0,01 г/л.

Практически все опробованные воды являются солоноватыми с минерализацией до 10 г/л, иногда слабосолеными – до 19,6 г/л. В составе водорастворенного газа преобладает метан (объемная доля составляет 85–95 %).

Минерализация, г/л 0 5 10 15 Глубина опробования, м - - - - - Рис. 3. Зависимость минерализации вод зоны замедленного водообмена от глубины Типы вод по химическому составу: 1 – НСО3–Na, 2 – НСО3–Na-Ca, 3 – НСО3–Са-Na, 4 – НСО3 Сl–Na, 5 – НСО3-SO4–Na Как уже было отмечено ранее [1–3, 5–6], содовые воды в Кузбассе пользуются практически повсеместным распространением, начиная с глубин первых сотен метров.

При этом с глубиной содержание соды в них возрастает. Эту же картину мы наблюдаем и на Нарыкско-Осташкинской площади (рис. 4). Именно за счет увеличения с глубиной содержаний Na+ и НСО3- происходит увеличение общей минерализации воды. При этом содержание сульфат-иона для большинства опробованных вод не превышает мг/л (реже до 70 мг/л), хлорид-иона – первые десятки мг/л. Не смотря на это, содержание в этих пробах НСО3– намного выше, и воды остаются гидрокарбонатными, реже гидрокарбонатно-хлоридными, хлоридно-гидрокарбонатными и гидрокарбонатно сульфатными.

Na, г/л 0 2 4 Глубина опробования, м Рис. 4. Зависимость содержаний Na+ от глубины в подземных водах зоны замедленного водообмена Гидрокарбонатные натриевые воды с минерализацией 10–19 г/л и хлоридные натриевые воды (до 17 г/л) зоны замедленного водообмена, обогащены рядом микрокомпонентов, например, Sr, J, Br. Однако их концентрации намного ниже, чем приведенные в литературе и более характерные для зоны весьма замедленного водообмена. Хотя содержание Br вполне сопоставимо с содержаниями этого микроэлемента, встреченного в Абашевской глубокой скважине, где в подземных водах с минерализацией 32–35 г/л его концентрация составляет 9,5 и 43,3 мг/л, соответственно [2]. В связи с этим можно предположить, что исследуемые воды относятся к самым «низам» зоны замедленного водообмена.

Отмеченные изменения в минерализации и рН носят естественный характер и подчиняются прямой вертикальной зональности, которая свидетельствует о том, что изученные воды имеют инфильтрационный генезис и являются результатом проникновения атмосферных осадков в верхнюю гидродинамическую зону из областей питания. По мере погружения воды на большую глубину, соленость ее, как мы установили выше, растет. Состав и величина общей минерализации подземных вод обусловлены временем взаимодействия воды с горной породой: чем медленнее она движется, тем длиннее ее путь и, соответственно, чем глубже она просачивается, тем выше соленость. Следовательно, величина общей минерализации и состав подземных вод определяются временем взаимодействия в системе вода–порода [5]. Доказательства наличия глубинной составляющей в изученных водах в настоящее время не получены, и говорить о подтоке или вскрытии более глубоких вод пока оснований нет.

Приведенные выше анализы подтверждают ранее сделанный вывод о том, что в пределах рассматриваемой структуры (Талдинской и Нарыкско-Осташкинской площадей) развиты инфильтрационные подземные воды, области питания которых располагаются на местных и отдаленных геоморфологически повышенных проницаемых участках.

Литература 1. Аникин А.И., Людвиг В.М., Шварцев С.Л. Геохимия подземных вод давсонитоносных пород Березовоярского участка (Кузбасс) // Обской вестник. – 2001. – №1. – С. 65–69.

2. Гидрогеология СССР Кемеровская область и Алтайский край / под ред.

М.А. Кузнецова, О.В. Постникова. – М.: Недра, 1972. – Т.17. – 398 с.

3. Рогов Г.М., Попов В.К. Гидрогеология и катагенез пород Кузбасса. – Томск: Изд-во Томского университета, 1985. – 191 с.

4. Токаренко О.Г. Подземные воды центральной части Кузбасса: химический состав в пределах различных ландшафтных областей // Известия Томского политехнического университета. – 2012. – Т. 321. – № 1.– С.169–174.

5. Шварцев С.Л. Гидрогеохимия зоны гипергенеза. – М.: Недра, 1998. – 288 с.

6. Шварцев С.Л. Общая гидрогеология. – М.: Недра, 2012. – 424 с.

7. Шварцев С.Л., Хрюкин В.Т., Домрочева Е.В. и др. Гидрогеология Ерунаковского района Кузбасса в связи с проблемой образования ресурсов и добычи угольного метана // Геология и геофизика. – 2006. – Вып. 47. – №7. – С. 878–889.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ СОЛЕОТЛОЖЕНИЯ ПРИ ОХЛАЖДЕНИИ ДРЕНАЖНЫХ РАССОЛОВ НА ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ АК «АЛРОСА»

1 А.В. Дроздов, И.Л. Хархордин Институт «Якутнипроалмаз» АК «АЛРОСА», Мирный, Россия ООО «Геостройпроект», Россия E-mail: DrozdovAV@alrosa.ru При строительстве и эксплуатации алмазодобывающих предприятий Якутии в процессе отведения дренажных рассолов возникают различные осложнения, которые приводят к неоправданным затратам. Так в холодные периоды при перекачке хлоридных натриевых рассолов из накопителя минерализованных вод карьера «Мир»

на участок обратной закачки отмечается образование кристаллов соли в насосном оборудовании. Анализ кристаллов показал, что они представлены мирабилитом и тенардитом. В дальнейшем при охлаждении возможно образование кристаллов соли не только в насосных агрегатах, но и в трубопроводах, а также на стенках нагнетательных скважин, что приведёт к снижению интенсивности обратной закачки и выходу их из рабочего состояния.

В зимний период 2008 г. при строительстве подземного рудника «Удачный»

произошло аварийное прекращение проветривания забоя наклонного съезда.

При разборе причин этого инцидента выяснилось, что по вентиляционной скважине ( 2,0 м), которая не изолирована от природных флюидов обсадными трубами, не поступает нагнетаемый чистый воздух с горизонта +115 абс. м северного фланга карьерного поля. Анализ возможных факторов ее закупорки, включая и вывалы пород из необсаженного интервала, привел к гипотезе о возможной кольматации ствола за счет метаморфизации минерализованных стоков с кристаллизацией солей, усиленной гидратообразованием при охлаждении поступающих природных газов совместно с дренажными рассолами. Для ликвидации солевой пробки и окончательного решения о причинах кольматации скважины было предложено залить в ствол крепких дренажных рассолов с минерализацией свыше 300 г/дм3, что и привело к раскольматации вентиляционной выработки с восстановлением объемов поступающего воздуха в забой наклонного съезда. Аналогичный процесс отмечался и по другим воздухоподающим сооружениям, где наблюдается капеж минерализованных вод.

Наряду с вентиляционными скважинами, вымораживание рассолов и солеотложение происходит на стенках горных выработок и оказывается возможным в трубопроводах для транспортировки дренажных вод на полигоны закачки.

Для прогнозирования подобных явлений и эффективной борьбы с ними необходима разработка концептуальных и численных моделей, описывающих процессы криогенной метаморфизации дренажных рассолов, а также их параметрическое обеспечение.

Сильное охлаждение минерализованных вод разного состава уменьшает растворимость всех солей без исключения. Экспериментально установлено, что хлоридный кальциевый рассол с минерализацией 323 г/дм3 остается физически однородным при снижении температуры до –37 С, только при дальнейшем понижении начинается выделение льда и солей. Однако в реальных природных и технологических условиях льдо- и осадкообразование начинается при меньшем охлаждении растворов. Во время перекачки сточных вод сказывается присутствие различных факторов кристаллизации, таких, как механическая взвесь, влияние стенок трубопровода и др.

Вероятно, имеет значение и скорость подвижности рассолов в водоводе.

Из явлений, наблюдавшихся визуально при низких температурах, надежно зафиксирована кристаллизация галита – наименее растворимой соли из общего числа хлоридных соединений, присутствующих в рассолах. Это неоднократно установлено в лабораторных экспериментах и в натурных условиях на стенках горных выработок рудника «Удачный». Кроме сильного охлаждения, необходимо отсутствие значительного динамического возмущения жидкости.

Мировой опыт моделирования процессов солеобразования при вымораживании соленых вод и рассолов сравнительно невелик, коммерческие программные продукты отсутствуют. Исследования выполнялись, главным образом, в рамках исследовательских проектов, в частности, М.В. Мироненко и др. [1] была разработана программа FREZCHEM2, позволяющая моделировать равновесное состояние системы Na–K–Ca–Mg–Cl–SO4–H2O в диапазоне температур от -60 до +25 оС.

В рамках данной работы для моделирования процессов вымораживания рассолов и солеотложения при низких температурах использовали программу PHREEQC [2], разработанную в геологической службе США. Программа имеется в свободном доступе на сервере геологической службы США. В расчетах использована версия 2.18. 2011 года. Базы термодинамических данных, поставляемые разработчиком вместе с исполняемым модулем, содержат параметры, позволяющие выполнять расчеты равновесного состава гидрогеохимических систем только при температурах выше 0 оС.

Исследования включали:

сбор экспериментальных данных по исследованию ионно-солевых равновесий при низких температурах;

статистический анализ данных, отбраковка ошибочных значений, получение регрессионных зависимостей, отражающих влияние температуры и состава раствора на растворимость отдельных минералов;

оценка параметров уравнений Питцера для расчета коэффициентов активности и констант равновесия химических реакций по экспериментальным данным на базе численного моделирования, создание базы данных для физико-химических расчетов при низких (в т.ч. отрицательных) температурах.

верификация базы данных и физико-химических моделей на тестовых примерах;

исследование физико-химических процессов в системе вода–лед с участием маломинерализованных вод и рассолов.

Анализ имеющихся данных по составу дренажных рассолов горных предприятий АК «АЛРОСА» показывает, что вероятными минеральными фазами при их вымораживании могут быть галит, гидрогалит, мирабилит и лед. Именно на этих фазах и был сосредоточен дальнейший анализ. Константы для образования льда в процессе вымораживания хлоридных рассолов кальциево-натриевого и натриево-кальциевого состава были подобраны на основе экспериментальных данных по температурам замерзания, опубликованных Оаксом и др. (рис. 1) [3]. При подборе температурных зависимостей констант растворения для других фаз использовались преимущественно данные, опубликованные в справочниках по растворимости солевых систем [4–7].

Рис. 1. Температурная зависимость десятичного логарифма константы растворения льда и её линейная аппроксимация (точки соответствуют константам, подобранным по экспериментальным данным по равновесным со льдом растворам хлоридного кальциевого и хлоридного натриевого составов) Формат базы данных программы PHREEQC позволяет использовать аналитические выражения для представления температурных зависимостей констант растворения, которые могут быть редуцированы до линейной зависимости. Как показал опыт расчетов, такая зависимость позволяет удовлетворительно описать экспериментальные данные исследований в диапазоне температур 240–275 К, необходимые в данной работе.

Учитывая то, что водопритоки в подземные выработки рудников, карьеров АК «АЛРОСА» и к системам водопонижения формируются из разных гидрогеохимических зон, что характерно для Восточно-Сибирской артезианской области, можно констатировать, что состав дренажных рассолов может варьироваться в широких пределах – от менее минерализованных хлоридных натриевых растворов с повышенными содержаниями сульфатов до крепких хлоридных кальциевых рассолов.

Примеры характерных составов природных подземных вод на горных предприятиях АК «АЛРОСА» приведены в таблице 1. При расчетах электронейтральность растворов корректировалась по натрию.

Таблица Химический состав дренажных рассолов и подземных вод алмазных месторождений Якутии, г/л № Место отбора пробы Na++K+ Mg2+ Ca2+ Cl- SO42 Карьер «Удачный», зумпф, гор. -153 м 1 29.9 13.93 62.73 192.38 0. Рудник «Интернациональный»

2 111.12 10.33 84.26 208.13 0. Скважина 406, Западный разлом 3 43.95 942 1.98 69.48 5. Узел обратной закачки вод карьера «Мир»

4 65.19 1.12 1.903 102.6 0. Была выполнена серия расчетов процесса вымораживания для различных солевых растворов по имеющимся исходным показателям, которые характеризуют разные гидрогеохимические системы Якутского алмазоносного региона. В случае концентрированных хлоридных кальциевых рассолов (№ 1, № 2) при снижении температуры до –30 С становится возможным образование незначительных объемов криогалита. В отдельных случаях при высоких концентрациях хлорида кальция в рассолах становится возможным выпадение галита. Замерзания водных растворов при этом не происходит.

Для менее концентрированных растворов (№ 3, № 4), которые в большей мере связаны с рассолами выщелачивания, в процессе их вымораживания сначала происходит образование льда, а далее криогалита. Сульфатсодержащие растворы, подобные дренажным водам карьера и рудника «Мир», также становятся близки к насыщению по мирабилиту. Таким образом, разработанная и опробованная модель может быть использована для прогноза солеобразования при охлаждении минерализованных вод и дренажных рассолов на алмазодобывающих, нефтегазовых и других предприятиях расположенных в северных регионах.

Литература 1. Mironenko M.V., Grant S.A., Marion G.M., Farren R.E. FREZCHEM2 – A Chemical Thermodynamic Model for Electrolyte Solutions at Subzero Temperatures. – CRREL Report 97-5.: US Army Corps of Engineers, 1997. – 48 p.

2. Parkhurst D.L., Apello C.A.J. User's guide to PHREEQC (version 2) – A computer program for speciation, batch-reaction, one-dimensional transport, and inverse geochemical calculations / U.S.G.S. Water Resources Invs. Rept. 99-4259. – Denver, Colorado, 1999. – 326 p.

3. Oakes C.S., Bodnar R.J., Simonson J.M. The system NaCl2-CaCl2-H2O: I. The ice liquidus at 1 atm total pressure // Geochimica et Cosmochimica Acta. – V. 54. – 1990. – pp. 603–610.

4. Справочник по растворимости солевых систем: Т. 1. Трехкомпонентные системы / Под редакцией А.Д. Пельша. – Л.: Химия, 1973. – Кн. 1. – С. 1–568. – Кн. 2. – С. 569–1070.

5. Справочник по растворимости солевых систем. Т. 2. Четырехкомпонентные и более сложные системы / А.Б. Здановский, Е.И. Ляховская, Р.Э. Шлеймович. – Л.: Гос. научно технич. изд-во химической л-ры, 1954. – 1272 с.

6. Физико-химические свойства галлургических растворов и солей. Хлориды натрия, калия и магния. Справочник. – СПб.: Химия, 1997. – 512 с.

7. Краткий справочник по химии / под редакцией О.Д. Куриленко. – Киев: Наукова думка, 1974. – 825 с.

РАСПРОСТРАНЕННОСТЬ КРЕМНИЯ И МЕТОДЫ ЕГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ В ТЕРМАЛЬНЫХ РОДНИКАХ ЧОЙГАН, ТУВА М.Г. Камбалина, Н.В. Гусева, Ю.Г. Копылова, А.А. Хващевская Национальный исследовательский Томский политехнический университет, Россия E-mail: mari_kambalina@mail.ru Кремний, как один из компонентов химического состава воды, всегда присутствует в природных водах, однако уровни накопления кремния в разных типах вод различны. Минимальное содержание кремния – доли мг/л – отмечается в атмосферных осадка, в речных водах концентрация кремния составляет 6 мг/л, в подземных водах зоны гипергенеза 8 мг/л [7], при этом в водах термальных источников концентрация кремния может достигать 44–60 мг/л [4].

Физиологическая роль кремния установлена еще не в полной мере. Кремний является одним из нормируемых химических элементов, для которого установлены предельно допустимые концентрации в водах, используемых для различных целей водопользования. При этом кремний обладает рядом бальнеологических свойств, что позволяет воды с содержанием кремния более 50 мг/л (в пересчете на метакремниевую кислоту) относить к минеральным. Однако при исследовании распространенности кремния в природных водах возникает вопрос о выборе рационального метода анализа, позволяющего учитывать при анализе все возможные формы существования этого элемента.

Целью данной работы является изучение распространенности кремния в горячих источниках Чойган, где складываются благоприятные условия для его накопления и обоснование рационального метода анализа кремния в природных водах.

В основу работы положены материалы, собранные комплексной экспедицией по исследованию аржаана Чойган летом 2011 г. Химический состав вод изучался в аккредитованной в Системе Госстандарта России проблемной научно исследовательской лаборатории гидрогеохимии Института природных ресурсов ТПУ.

Разгрузка углекислых термальных и холодных вод в природном аржаанном комплексе Чойган приурочена к зоне сопряжения Окинского и Азасского грабенов [2, 6] и происходит преимущественно на правом берегу р. Аржан-Хем в долине р. Аржаан Хем в тектоническом блоке, ограниченном разрывными нарушениями СВ и СЗ направлений. Минеральные источники аржаана Чойган связаны с крупным широтным разломом в докембрийских породах (гнейсы, мраморы, сланцы), прорванных гранитами и диоритами палеозоя. Водовмещающие породы представлены верхнепротерозойским комплексом (синийским) айлыгской свиты, сложенной мраморами слоистыми, мраморизованными известняками с прослоями сланцев, кварцитов, конгломератов, и прорванной девонскими интрузиями гранитов брельского комплекса. Глубина циркуляции термальных источников Чойгана оценивается в 1500– 2000 м [6]. Разгрузка подземных вод зон разрывных нарушений сопровождается отложениями карбонатных травертинов современного отдела четвертичной системы.

Результаты исследования химического состава вод приведены в таблице 1.

Рассматриваемые воды теплые и горячие с температурой от 21 до 39 °С. Все воды нейтральные, слабосолоноватые с минерализацией от 1,3 до 2,5 г/л. По концентрации СО2 воды таких источников Чойган №1, № 15, № 27, 26 могут быть отнесены к углекислым.

Наличие свободной углекислоты в водах также определило гидрокарбонатный анионный состав вод с долей гидрокарбонатов от 89 до 99 %-экв. Сульфат-ион присутствует в количестве до 9 %-экв в водах окислительной обстановки в южной части участка Чойган. Содержание хлор-иона достигает 3 %-экв в водах восстановительной обстановки в центральной и северной частях участка Чойган (табл. 1).

Таблица Химический состав родников Чойган, мг/л Привязка название Т, °С рН СО2 НСО3- Са2+ Мg2+ Cl- SO42- Na+ Eh TDS K+ Чойган № 1 Гастритный 25 46 6,52 2154 356 1537 25,5 5,41 234,4 33,5 233 52, Чойган № 10 Легочный 31 24 6,48 2018 496 1397 34,32 10,3 260 24,4 188 55, Теплая грязевая ванна, Чойган № 9 28 12 6,76 2197 352 1617 21,05 11 318,7 35,15 161 56, суставы Ванна в срубе теплая, Чойган № 6 31 34 6,35 2284 407 1641 35 12,4 302,3 32,4 209,3 59, суставы Чойган № 7 Левая почка 21 -86 6,41 1921 371 1403 23,6 9,05 288 30,6 131,1 49, Чойган № 8 Правая почка 22 -68 6,32 1979 277 1427 21,7 7,53 267,9 28,56 166 46, Чойган № 31 Сердечный 27 250 6,47 2426 380 1757 4,35 8,84 304 33,7 234 47, Горячая ванна в срубе Чойган № 13 39 20 6,63 2543 326 1818 31 8,66 275,3 38,3 284,3 62, (левая) Горячая ванна в срубе Чойган № 12 37 55 6,56 2557 333 1830 40 8,48 289,6 39,5 271 (правая) Чойган № 11 Ванна в срубе детская 29 86 6,45 2424 349 1732 34,32 10,3 294,1 34,2 245,4 57, Чойган № 15 Почечный (основной) 27 51 6,39 2113 484 1452 24,2 19 250 30,5 201 Чойган № 16 Носоглотка 30 16 6,48 2261 408 1678 29 24,7 334 34,6 185 54, Воронка с водой Чойган № 19 «Молочная ванна» 33 154 6,75 1797 361 1464 29,8 43,5 292 33,3 170 49, («Вечность») Ванна в срубе Чойган № 2 холодная, нервная 21 195 6,08 1269 388 896 12,6 8,17 170,6 17,5 106 система Чойган № 3 Мочеполовая система 21 188 6,17 1339 392 927 13,4 7,78 198,3 19,1 83,49 Чойган № 27 Желудочный 22 240 6,27 1621 788 1190 13,53 22,9 270 12,2 121 25, Чойган № 26 Печеночный 23 217 6,37 1852 520 1312 14,84 30,7 256 21,4 167 29, Катионный состав преимущественно кальциевый. В водах зон разрывных нарушений в восстановительной обстановке увеличивается процентное соотношение натрия до 50 %-экв и калия до 4 %-экв, магния до 9 %-экв.

Исследование распространенности кремния в водах родников Чойган проводилось несколькими методами. Так, для определения концентрации кремния наиболее часто используют спектрофотометрический метод анализа (СФ), достоинством которого является простота аппаратурного оформления и быстрота выполнения анализа [3]. К другим методам анализа относится гравиметрический, атомно-абсорбционный (ААС) [1] и масс-спектральный с индуктивно связанной плазмой (ИСП-МС) методы анализа и др.

Аналитические возможности каждого из методов отличаются по чувствительности, метрологическим характеристикам и диапазону измерений.

В зависимости от задач, которые стоят перед химиками-аналитиками (химиками исследователями), выбираются наиболее оптимальные из них.

Результаты определения концентраций кремния разными методами приведены в таблице 2.

Таблица Результаты определения концентрации кремния разными методами Привязка Концентрация, мг/л СФ ААС ИСП-МС Чойган № 1 24,80 27,09 24, Чойган № 10 23,22 19,83 26, Чойган № 9 19,91 21,80 21, Чойган № 6 21,27 24,02 24, Чойган № 7 17,74 19,13 20, Чойган № 8 19,09 20,34 23, Чойган № 13 24,87 24,00 24, Чойган № 12 25,40 23,25 23, Чойган № 11 20,29 22,21 22, Чойган № 15 24,80 25,00 20, Чойган № 19 17,48 18,18 21, Концентрация кремния (табл. 2) в рассматриваемых водах составляет от 17, до 26 мг/л. Согласно ГОСТ Р 54316-2011 столь высокое содержание кремния в водах позволяет отнести их к кремнистым минеральным водам.

Одной из задач данного исследования являлось сопоставление различных методов анализа кремния в водах и выбор оптимального. Результаты сопоставительного анализа приведены в табл. 3.

Как следует из табл. 3, полученные результаты близки друг другу. Чтобы убедиться в их достоверности, воспользуемся методами статистической обработки аналитической информации.

По РМГ 76-2004 проведена оценка приемлемости полученных данных, некоторые результаты (выборка) приведены в табл. 3. Как следует из анализа табл. 3, все представленные данные приемлемы между собой, имеют хорошую сходимость.

Вследствие широкого диапазона изменения концентрации кремния в воде для его определения требуются методы, позволяющие определять его в широком диапазоне концентраций – от долей мг/л до десятков и сотен мг/л.

Сравнительный анализ методов определения кремния демонстрирует разные возможности методов и целесообразность их использования для вод разной минерализации.

Таблица Итоги математической обработки результатов определения концентрации кремния в водах родников Чойган № родника Метод К Проверка условия Вывод о – 2,, приемлемости приемлемости мг/дм3 Мг/дм результатов – 2 К Чойган № 1 3,095 5,14 приемлемы СФ 24,80 3,09 5, ААС 27, ИСП-МС 24, Чойган № 9 1,89 4,23 приемлемы СФ 19,91 1,89 4, ААС 21, ИСП-МС 21, Чойган № 6 2,73 4,75 приемлемы СФ 21,27 2,73 4, ААС 24, ИСП-МС 24, Чойган № 7 2,26 3,79 приемлемы СФ 17,74 2,26 3, ААС 19, ИСП-МС 20, Чойган № 8 3,91 4,27 приемлемы СФ 19,09 3,91 4, ААС 20, ИСП-МС 23, Чойган № 13 0,87 4,72 приемлемы СФ 24,87 0,87 4, ААС 24, ИСП-МС 24, Чойган № 12 2,40 4,61 приемлемы СФ 25,40 2,40 4, ААС 23, ИСП-МС 23, Чойган № 11 1,92 4,20 приемлемы СФ 20,29 1,92 4, ААС 22, ИСП-МС 22, Для определения концентрации кремния подходят все представленные методы, наиболее бюджетным является метод СФ, поэтому мы его рекомендуем для рутинных анализов в лабораториях, для геохимических исследований наиболее предпочтительными являются за счет низких пределов обнаружения методы ААС и ИСП-МС.

Литература 1. МУК 08-47/321 Методика измерений содержания кремния в природных и питьевых водах атомно-абсорбционным методом. – Томск: ТПУ, 2012. – 19 с.

2. Пиннекер Е.В. Минеральные воды Тувы. – Кызыл: Тув. кн. изд., 1968. – С. 39–43.

3. РД 52.24.433-2005. Руководящий документ. Массовая концентрация кремния в поверхностных водах суши. МВИ фотометрическим методом в виде желтой формы молибденовокремниевой кислоты. – Ростов-на-Дону: ГУ ГХИ, 2004. – 25 с.

4. Резников А.А., Муликовская Е.П., Соколов И.Ю. Методы анализа природных вод. – М.: Недра, 1970. – 488 с.

5. РМГ 76-2004. Государственная система обеспечения единства измерений.

Внутренний контроль качества результатов количественного химического анализа. – М.: Стандартинформ, 2005. – 86 с.

6. Рычкова К.М. Тепловой поток Тувы по изотопно-гелиевым и геотермическим данным / Автореферат дисс. на соиск. уч. ст. к.г.-м.н. – Новосибирск, 2009. – 25 с.

7. Шварцев С.Л. Гидрогеохимия зоны гипергенеза. 2-е исправл и доп. – М.:

Недра,1998. – 366 с.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ ВТОРИЧНЫХ МИНЕРАЛОВ ЖЕЛЕЗА НА ЦЕОЛИТОВОЙ МАТРИЦЕ 1 2 Л.М. Кондратьева, Е.М. Голубева, В.С. Комарова Институт водных и экологических проблем ДВО РАН, Хабаровск, Россия Институт тектоники и геофизики ДВО РАН, Хабаровск, Россия E-mail: kondrlm@rambler.ru, evg8302@ya.ru Исследования взаимодействия подземных вод с горными породами показали, что для системы вода–порода характерно равновесно-неравновесное состояние, при котором изменяется состав воды и формируется вторичный минеральный комплекс [6].


Образование биоминералов происходит в результате жизнедеятельности микроорганизмов, которые изменяют структуру материнской породы. Наиболее распространенным в земной коре является окисленное железо в трехвалентном состоянии, находящееся в нерастворимой форме. Локальная аккумуляция нерастворимых форм железа в природных системах может свидетельствовать о микробиологической активности [4]. В подземной гидросфере восстановление Fe (III) до Fe (II) может происходить биологическим или химическим путем. При окислении органических веществ (ОВ) железоредуцирующими бактериями Fe (III) служит терминальным акцептором электронов [9]. Микроорганизмы определяют динамику геохимического цикла железа и накопление этого рудообразующего элемента [1].

Взаимодействию бактериальных клеток с оксидами железа в последнее время уделяется много внимания в связи с всесторонним изучением механизмов образования вторичных биоминералов. Термин «биоминерал» означает не только механизм его образования при участии живой клетки, но и его специфический состав – наличие минеральной и органической компоненты. Многие биоминералы представляют собой агрегаты кристаллов, разделенных органической матрицей [2].

Получены убедительные экспериментальные данные с привлечением современных методов (рентгеновская дифрактометрия, конфокальная электронная микроскопия), подтверждающие важную роль бактериальных клеток в образовании таких минералов как магнетит, гетит и сидерит [7, 8]. Доказано, что механизмы образования кристаллических железосодержащих минералов зависят от количества бактериальных клеток и характера образования бактериальных агрегатов [10].

Основная задача наших исследований состояла в сравнительном анализе способности различных микробных сообществ осуществлять переход железа из растворенного состояния в нерастворенную форму и концентрировать его на поверхности клеток. Для сравнения были использованы бактериобентос р. Амур, железомарганцевые бактерии (ЖМБ) препарата «Arcadis» и ЖМБ, выделенные из подземных вод Тунгусского месторождения.

Объекты и методы Для экспериментального моделирования были использованы делительные воронки емкостью 250 мл (прототип «колонки Виноградского»), которые были заполнены различными природными и искусственными субстратами: песок (d=1 мм);

цеолит (d=3 мм) Чугуевского месторождения, промытый водой и прокаленный в сушильном шкафу при 110 0C;

донные отложения из р. Амур, представленные песком и мелкой галькой (ДОж). Для стимулирования биогеохимических процессов были использованы препарат фирмы «Arcadis» («черный песок» - ЧпAr) в виде гранул (d=1– 2 мм) и накопительная культура ЖБМ из подземных вод Тунгусского месторождения (Хабаровский край), которая была получена при культивировании в жидкой среде Бромфильда со стальной проволокой в качестве источника железа.

Среди 9 экспериментальных колонок было заложено несколько модельных вариантов биогеохимических барьеров путем различных сочетаний минеральных загрузок (матриц) (рис. 1). Для заполнения порового пространства загрузочного материала использовали 2 варианта растворов. В колонки № 1, 2, 6 и 7 заливали раствор Fe(NH4)2(SO4)2•6H2O + MnSO4•5H2O;

в колонки № 4, 5, 8 и 9 – раствор FeSO4•7H2O + MnSO4•5H2O. Содержание Fe и Mn в приготовленных растворах составляло 3 и 1 мг/л. Длительность эксперимента составляла 2 года.

При завершении эксперимента через колонки было пропущено по 1 л стерильной дистиллированной воды. Содержание общего железа и марганца в пропускаемых растворах определяли методом ICP масс-спектрометрии. Исследование образцов загрузок проводили на электронном микроскопе (EVO-40HV, Zeiss). Для обеспечения необходимой электронной проводимости осуществляли напыление тонким слоем платины. Изображения различных структур получали в режиме вторичных электронов.

Для определения элементного состава использовали кремний-дрейфовый рентгеновский детектор X-MAX 80мм.

Рис.1. Схема наполнения колонок 1 – песок;

2 – донные отложения (ДОЖ);

3 –прокалённые донные отложения (ДОС);

4 – 1/ ДОЖ + 1/2 песок;

5 – 1/2 песок + 1/2 цеолит;

6 –1/3 цеолит + 1/3 ЧпAr + 1/3 песок;

7 – 1/ цеолит + 1/3 ЖМБ + 1/3 песок;

8 – 1/2 вода + 1/2 ДОЖ;

9 - 1/3 песок + 1/3 ЧпAr + 1/3 цеолит.

Результаты исследования Ранее было показано, что цеолиты проявляют высокую сорбционную способность по отношению к Fe (II) и на них происходит активная адгезия железомарганцевых бактерий [3]. Спустя два года на биогеохимическом барьере между цеолитом и песком при участии ЖМБ сформировалось плотное, ярко-охристое, кристаллическое образование на весь диаметр колонки, которое с трудом разбилось на части. В других колонках такого эффекта не было. В результате электронной микроскопии препаратов было установлено существенное преобразование элементного состава поверхности цеолита при участии биопленок бактерий, которые способствовали образованию нерастворимых гидратов окиси железа. На электронной фотографии (рис. 2) хорошо различимы отдельные глобулы и трубчатые структуры. Они имеют сходство с инкрустированными железом чехлами, в которых заключены клетки хемогетеротрофных бактерий родов Leptothrix и Sphaerotilus. После их отмирания этот чехол может составлять основу для образования биоминералов железа.

Нами проведен сравнительный анализ элементного состава различных фрагментов кристаллических образований (табл. 1). Максимальное содержание железа было характерно для остатков бактериальных чехлов. Элементный состав кристаллических структур существенно отличался от состава цеолита из верхнего не спрессованного слоя, где происходила только химическая сорбция ионов железа.

Рис. 2. Электронное изображение различных участков кристаллических образований из колонки № На некоторых частицах цеолита, окрашенных в оранжевый цвет, при микроскопировании были обнаружены глобулы, но содержание железа в них было значительно ниже. Следует обратить внимание на различие элементного состава для представленных спектров. Так спектры 3 и 7 отличаются от спектров 1 и присутствием серы. Это может быть показателем не только концентрирования гидратов окиси железа, но и последующего образования биогенного сульфида железа.

Таблица Элементный состав структурированных кристаллических образований в контактной зоне цеолит–песок в колонке № Спектры фрагментов Атомный вес элементов, % C O Al Si S Fe Ca Спектр 1, чехол 17.56 66.69 0.31 0.99 - 14.45 Спектр 2, чехол 12.98 47.41 0.47 1.25 - 37. Спектр 3, чехол 11.43 63.09 0.94 3.07 0.91 20.38 Спектр 7, фон 17.05 67.19 0.69 2.61 0.68 11.60 0. Глобулы 12.25 69.57 3.39 9.75 - 4.08 0. Цеолит 10.87 72.52 1.05 15.18 - 0.11 0. Первые этапы формирования биоминералов связаны с образованием наногетерогенных сфероидов, имеющих неплотную структуру в виде сгустков различной степени уплотнения. Так известны случаи обнаружения сульфидов железа в залежах угля, которые представлены как отдельными микрозернами, так и фрамбоидами – глобулами размером 10–20 мкм агрегатно-микрокристаллического строения [5]. Аналогичные структуры были обнаружены нами в колонке № в переходной зоне между цеолитами и песком при участии биомассы железомарганцевых бактерий. В других вариантах эксперимента такого ярко выраженного кристаллообразования не обнаружено, хотя встречались бактериальные клетки с высоким содержанием железа. Например, в колонке № 4 присутствовали многочисленные структурированные образования в виде глобул различного размера и бактериальные клетки, представители бактериобентоса.

Можно предположить, что только в колонке № 7 на поверхности частиц цеолита, которые выполняли функцию матрицы для адгезии бактериальных клеток, происходили биогеохимические процессы образования железосодержащих биоминералов. При активном развитии восстановительных условий и участии достаточного количества сульфатредуцирующих бактерий складывались предпосылки для образования биогенного сульфиды железа.

Таким образом, проведенные исследования показали, что на современном этапе возможно формирование полезных ископаемых (магнетита, сидерита и пирита) при активизации биогеохимические процессов на природной минеральной матрице при наличии железосодержащих подземных вод. Ведущую роль в таких процессах играют микробные комплексы, осуществляющие донорно-акцепторные связи между ионами железа и бактериальной клеткой. Дальнейшие исследования в этом направлении связаны с поиском условий, которые могут ускорять/замедлять кристаллизацию образующихся гетерогенных структур и новых подходов для управляемого образования искусственных биоминералов с новыми свойствами.

Литература 1. Захарова Ю.Р. Микроорганизмы, окисляющие железо и марганец в донных осадках озера Байкал: Автореф. дис. … канд. биол. наук. – Владивосток, 2007. – 21 с.

2. Киселева Д.В. Особенности состава, структуры и свойств ряда фосфатных и карбонатных биоминеральных образований: Автореф. дис. … канд. геол.-минерал.

наук. – Екатеринбург: 2007. – 28 с.

3. Кондратьева Л.М., Морозова О.Ю., Андреева Д.В., Стукова О.Ю., Голубева Е.М.

Микробиологический фактор миграции железа на искусственных биогеохимических барьерах / Геологическая эволюция взаимодействия воды с горными породами: Матер.

Всерос. конф. – Томск: Изд-во НТЛ, 2012. – С. 321–324.

4. Потехина Ж.С. Метаболизм Fe(III) восстанавливающих бактерий. – Тольятти: ИЭВБ РАН, 2006. – 225с.

5. Рождествина В.И., Сорокин А.П. Первые находки самородных палладия, платины, золота и серебра в бурых углях Ерковецкого месторождения (Верхнее Приамурье) // Тихоокеанская геология. – 2010. – Т. 29. – № 6. – С. 26–38.


6. Шварцев С. Л., Рыженко Б.Н., Алексеев В.А. и др. Геологическая эволюция и самоорганизация системы вода-горная порода. Т.2. Система вода-порода в условиях зоны гипергенеза. – Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2007. – 389 с.

7. Fredrickson J.K., Kota S., Kukkadapu R.K., Liu C., Zachara J.M. Influence of electron donor/acceptor concentrations on hydrous ferric oxide (HFO) bioreduction // Biodegradation.

– 2003. – 14 (2). – pp. 91–103.

8. Salas E.C., Berelson W.M., Hammond D.E., Kampf A.R., Nealson K.H. The Impact of Bacterial Strain on the Products of Dissimilatory Iron Reduction // Geochim Cosmochim Acta. – 2010. – Jan 15;

74(2). – pp. 574–583.

9. Steeve Bonneville, Philippe Van Cappellen, Thilo Behrends. Microbial reduction of iron (III) oxyhydroxides: effects of mineral solubility and availability // Chemical Geology. –2004.

– Vol. 212. – pp. 255–268.

10. Zegeye A., Mustin C., Jorand P. Bacterial and iron oxide aggregates mediate secondary iron mineral formation: green rust versus magnetite // Geobiology. – 2010. – 8(3).

– pp. 209–222.

ПРОФЕССОР ПАВЕЛ АФАНАСЬЕВИЧ УДОДОВ – НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ ПРОБЛЕМНОЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ ЛАБОРАТОРИИ ГИДРОГЕОХИМИИ (1963–1981 гг.) Ю.Г. Копылова, А.А. Хващевская, Н.В. Гусева Томский политехнический университет, Россия E-mail: unpc_voda@mail.ru C именем профессора П.А. Удодова неразрывно связано становление и развитие гидрогеохимических исследований в Сибири и формирование Томской гидрогеохимической школы. Возникновение гидрогеохимических поисков было подготовлено всем ходом развития гидрогеологической науки. Одновременное открытие по инициативе академика М.А. Усова кафедры поисков и разведки месторождений полезных ископаемых и кафедры гидрогеологии и инженерной геологии определялось необходимостью развития производительных сил Сибири.

Первые два выпускника кафедры гидрогеологии и инженерной геологии – будущие доктора геолого-минералогических наук профессор П.А. Удодов и член-корреспондент АН СССР А.С. Хоментовский, принесли ей славу и известность и явились основоположниками новых научных школ [36].

Анализируя пути становления П.А. Удодова как ученого, прежде всего, необходимо отметить определяющую роль в этом его учителя, первого заведующего кафедрой Михаила Ивановича Кучина, признанного геологическим сообществом руководителя гидрогеологических исследований в Сибири. Под его руководством Павел Афанасьевич, проводил исследования по выявлению соляных источников в Канском районе, гидрогеологические исследования в Кузбассе, Горной Шории, Западной Сибири и Алтайском крае, изучал условия обводненности угольных месторождений, безопасной эксплуатации шахтных предприятий, участвовал в проектах строительства новых городов и поселков, обосновал большие запасы хозяйственно-питьевых подземных вод в юрских отложениях Кузнецкого бассейна, древних долин в Барабинской низменности. Первые обобщения по подземным водам Западной Сибири приведены в составленном кадастре подземных вод и опубликованной в 1941 г. первой сводке по подземных водам Западной Сибири, за которую М.И. Кучину была присуждена ученая степень доктора геолого минералогических наук в 1941 г. Во время Отечественной войны Павел Афанасьевич участвовал в изысканиях для строительства локальных водозаборов для эвакуированных заводов г. Томска, проводил поиски и разведку месторождений подземных вод в связи с водоснабжением рудников и поселков в Кузбассе, Омской и Томской областях, Алтайском крае. Научные исследования П.А. Удодова на территории Западной Сибири отражены в кандидатской диссертации «Гидрогеологические условия юго-западной части Барабы», 1945 г. Результаты гидрогеологических исследований были представлены П.А. Удодовым на I-й конференции производительных сил Сибири и опубликованы в монографии и статьях [15, 16, 17, 40].

Тридцатые и сороковые годы двадцатого века были временем становления науки о геохимических особенностях природных вод. Большое значение в этом отношении представляли исследования выдающегося ученого В.И. Вернадского, который опубликовал в это время работы по геохимии и истории природных вод. Влияние идей В.И. Вернадского было велико и Павел Афанасьевич творчески их воспринимая, уделял особое внимание изучению химического состава подземных вод. В 50-тые годы двадцатого века увлеченный возможностью разработки методики поисках рудных месторождений на основе изучения микрокомпонентного состава природных вод, Павел Афанасьевич вместе с Иваном Петровичем Онуфриенком – сотрудником кафедры аналитической химии ТПИ, который предположил использовать для концентрации металлов из водных проб сульфид натрия и гидроокись алюминия, и Ольгой Владимировной Удодовой (супругой) – преподавателем кафедры геофизических методов поисков и разведки месторождений полезных ископаемых ТПИ, которая разрабатывала методику анализа получаемых концентратов спектральным методом, проделали очень большую экспериментальную работу, в результате которой была получена методика, получившая широкое применение и признание [41].

Практическое воплощение методики при проведении первых опытно методических гидрогеохимических поисков рудных месторождений в бассейне верхнего течения р. Томи, а в последующие годы на северо-западе Сибирской платформы в условиях многолетней мерзлоты, на Салаире, Западном и Восточном Саянах, Горном и Рудном Алтае, Забайкалье, северной части Колывань-Томской зоны выполнено Р.С Солодовниковой и А.Д. Глазуновой. Опыт разработки метода осаждения и спектрального анализа водных концентратов освещен в ряде статей, а также в сборниках и монографиях по методам анализа вод. [23, 24, 25] Результаты первых опытно-методических поисковых гидрогеохимических исследований в различных регионах исследований представлены П.А. Удодовым в докладе на первом Всесоюзном геохимическом совещании в г. Москве в 1956 г [41], обобщены в монографии [43] и стали основой для подготовки кадров высшей квалификации.

В 1962 году Е.А. Пономарев первым из учеников Павла Афанасьевича защитил кандидатскую диссертацию на тему «Геохимические методы при поисках сульфидных месторождений на Салаире», в 1963 г. кандидатскую диссертацию защитил Н.М. Рассказов по теме «Гидрогеохимия хребта Кирса (Западный Саян)». В 1964 г. защищены кандидатские диссертации В.М. Матусевичем [19], С.Л. Шварцевым [55]. Итогом этапа становления гидрогеохимического метода поисков полезных ископаемых стала разработка методики гидрогеохимических поисков «слепых» рудных месторождений, которая получила известность как «Метод ТПИ» [43].

В 1963 г. коллектив гидрогеохимиков понес большую утрату: ушел из жизни доцент Иван Петрович Онуфриенок [6], с деятельностью которого связана разработка метода определения химических элементов в водах, положившего начало внедрению гидрогеохимических поисков. На этот год пришлась и другая тяжелая утрата для Павла Афанасьевича – скончался его учитель, отец Сибирской гидрогеологии, отдавший всю жизнь делу подготовки кадров и развитию гидрогеологической службы Сибири [36, 62].

Успешные гидрогеохимические исследования этапа становления гидрогеохимических поисков позволили включить разработку гидрогеохимических поисков в планы проблемной геологической лаборатории, открытой в ТПУ в 1957 г.

под руководством профессора Ю.А. Кузнецова для развития исследований по направлениям стратиграфии, петрографии, тектоники и месторождений полезных ископаемых. С 1958 г. в рамках проблемной геологической лаборатории стала разрабатываться гидрогеохимическая тематика. В 1963 г. проблемную геологическую лабораторию возглавил профессор П.А.Удодов и в шестидесятые годы двадцатого века начинается новый этап внедрения гидрогеохимического метода для поисков глубокозалегающих месторождений в условиях полузакрытых геологических структур.

Проводятся поиски циркон-ильменитовых месторождений в северной части Колывань Томской складчатой зоны, полиметаллов в центральной части Томь-Яйского междуречья и при региональных гидрогеохимических исследованиях в Колывань Томской складчатой зоны. [45, 46].

При создании структуры проблемной научно-исследовательской гидрогеохимической лаборатории (ПНИЛ гидрогеохимии) П.А. Удодов руководствовался научным положением академика В.И. Вернадского о динамическом равновесии системы вода–порода–газ–органическое вещество, характер которого определяет направленность геохимических процессов и формирование состава вод.

Деятельность ПНИЛ гидрогеохимии направлена на изучение распространенности широкого комплекса химических элементов, водорастворенных газов, изотопов водорода и углерода, органических веществ и бактерий геохимического цикла серы, углерода, железа и азота, в природных и физически связанных водах. ПНИЛ гидрогеохимии включает в себя специальные лаборатории - химическую, газовую, поровых растворов, спектральную, изотопную, электронно-микроскопическую, микробиологическую и камеральную группу. Заведующими лабораторией в годы научного руководства П.А. Удодова были В.М. Матусевич, Р.С. Солодовникова, П.Н. Паршин и Э.С. Рычкова. Ответственными исполнителями тем, разрабатываемых в проблемной лаборатории, являлись доценты кафедры гидрогеологии и инженерной геологии Н.М. Рассказов, С.Л. Шварцев и старший преподаватель А.Д. Назаров.

Высококвалифицированными сотрудниками химической лаборатории (Р.С. Солодовникова, Э.П. Бабурова, В.М. Марулева, А.Н. Ефимова, Э.С. Рычкова и др.) выполнялся основной объем работ при разработке и внедрению методики гидрогеохимических поисков. При изучении общего химический состав вод применялись классические методы анализа вод, прежде всего, титриметрические и колориметрические с широким их применением в полевых условиях [33].

Благодаря развитию и совершенствованию методик выполняемых исследований стало возможным успешное их внедрение в практику геологоразведочных работ на территории Западной Сибири. В период становления и внедрения гидрогеохимических поисков широкое применение при определении микрокомпонентов имел атомно-эмиссионный спектральный анализ водных концентратов. Метод соосаждения микрокомпонентов и метод спектрального анализа водных концентратов непрерывно совершенствовались, в частности, для лучшего осаждения концентратов применялось добавление гуматов натрия, менялись режимы и способы подачи концентратов в систему возбуждения спектрографа [48]. Для раздельного определения прямых гидрогеохимических критериев потенциального оруденения: полиметаллов, золота, сурьмы, ртути – разрабатывались и применялись дитизоновый метод определения суммы металлов, а затем цинка, ртути, полярографический – сурьмы, золота, атомно-абсорбционный – ртути и др. В середине семидесятых годов в ПНИЛ гидрогеохимии для определения микрокомпонентов внедряются новые перспективные методы анализа состава вод, прежде всего, пламенной фотометрии, потенциометрии, фотоколориметрии, атомной абсорбции и нейтронно-активационные [10].

В 70-тые годы под научным руководством профессора П.А. Удодова сотрудниками лаборатории в условиях низко- и среднегорных таежных ландшафтов полузакрытых геологических структур проводятся специализированные поиски ртутных и сурьмяных месторождений с целью совершенствования метода поисков глубокозалегающих месторождений [50]. Аналитическое обеспечение гидрогеохимических поисковых работ в Колывань-Томской складчатой зоны и на Салаире в 1968–1992 г.г. для получения концентратов из вод, определения сурьмы и ртути выполнялось сотрудниками химической лаборатории (снс Р.С. Солодовникова, ст. инж Э.П. Бабурова, ст. инж В.М. Марулева, н.с. А.Н. Ефимова, н.с.Э.С. Рычкова) и сотрудниками спектральной лаборатории (ст. инженер Е.А. Курышева и инженер Н.И. Шердакова) при проведении спектрального анализа водных концентратов.

Результаты разработка методики гидрогеохимических поисков сурьмяных месторождений отражены в кандидатской диссертации Н.М. Шварцевой в 1972 г. [64].

В 1968–1970 г.г. под руководством П.А. Удодова проводятся гидрогеохимические исследования в составе Ртутной партии ЗСГУ (начальник партии Я.М. Грицюк) на территории Белоосиповского месторождения и Крапивинского купола западного склона Кузнецкого Алатау, Акташского месторождения ртути, Курайской и Сарасинской рудных зонах Горного Алтая. В 1972–1977 г.г. под руководством П.А. Удодова выполняются гидрогеохимические исследования в Мавринско Матвеевской ртутной зоне северо-западного Салаира, северо-восточной и юго западной частях Горловского прогиба Кузбасса. В обосновании и целесообразности постановки этих работ большие усилия приложил начальник Центральной геохимической партии НТГУ Э.И. Большаков [50]. Результаты исследований представлены в кандидатских диссертациях Ю.Г. Копыловой 1978 г [7] и З.В. Лосевой (Тупчий) [39] в 1981 г., защита которых состоялась в Институте геохимии СО РАН.

В 1978 г. при поддержке гл. геолога НГПЭ Бориса Васильевича Голошейкина при научном руководстве П.А. Удодова начинаются гидрогеохимические исследования на северо-западном Салаире в связи с оценкой перспектив территории на золотооруденение в составе геолого-съемочных работ в 1978–1984 г.г. (начальник партии НГПЭ В.В. Нечаев, ответственный исполнитель Ю.Г. Копылова, начальники полевых экспедиций Е.М. Дутова и В.Я. Бычков). Результаты этих исследований реализованы в кандидатской диссертации Е.М. Дутовой (1989 г) [3] и ряде статей [9, 10, 57]. Положительная оценка практического опыта гидрогеохимических исследований, выполненных в этот период под руководством П.А. Удодова, детально освещена в статье Н.А. Рослякова и И.П. Васильева в сборнике материалов конференции, посвященном 100–летию П.А.Удодова [35].

Необходимо отметить, что успешная разработка гидрогеохимических критериев, развиваемая коллективом Томской гидрогеохимической школы, основана на представлениях о разной миграционной способности химических элементов в определенной геохимической среде [10, 67]. В этой связи наряду с концентрациями химических элементов всегда уделялось большое внимание комплексу химических элементов в водах. Применяемая нами в настоящее время методология выделение гидрогеохимических критериев рудоносности базируется на анализе гидрогеохимических полей оруденения, их обусловленности минералого геохимической зональностью прогнозируемых рудных районов, узлов и полей [11, 12].

В настоящее время в ПНИЛ гидрогеохимии при проведении поисковых исследований определяется более 70 компонентов состава вод современными методами анализа, прежде всего, масс-спектрометрического. Преимущества использования гидрогеохимических полей как критериев потенциального оруденения в условиях многолетней мерзлоты показаны в кандидатской диссертации Н.В.Гусевой [2], а в условиях низкогорных районов гумидных районов – в магистерской диссертации Е.А.Солдатовой в северной части Колывань-Томской складчатой зоны.

По счастливому совпадению в год 110-летнего юбилея П.А. Удодова поисковые гидрогеохимические исследования проводятся производственными организациями:

НПО Геосфера при оценке масштабов золотоносности в верховьях бассейна р. Ушайки в северной части Колывань-Томской складчатой зоны и КНИИГГиМС на Кулибинской плошади Восточного Саяна для оценки перспектив медно-никелевого оруденения.

Интерес геологов к гидрогеохимическому методу поисков вновь возник благодаря новым возможностям в определении комплекса элементов на масс-спектрометрах с индуктивно-связанной плазмой [68].

В 1966 году в научную тематику лаборатории включаются исследования природных вод, связанные с поисками нефтяных месторождений. Внедряются методы прямых геохимических поисков залежей нефти и газа и при изучении гидрогеохимических условий нефтегазовых месторождений в Томской области признано перспективным применение газовой съемки по составу водорастворенного газа в верхних водоносных горизонтах, расположенных ниже зоны активного водообмена. Определение газового состава выполнялось на газовых хроматографах в ПНИЛ гидрогеохимии инженером И.В. Панковец в 1977 гг., а позже инженером Л.Н. Алюниной под руководством доцента А.Д. Назарова [20]. Разрабатывались, обосновывались и совершенствовались при этом методы выделения водорастворенного газа и методика определения органических и неорганических составляющих газового состава. Проведенные по теме “Изучение геохимии подземных вод Западно Сибирского артезианского бассейна в связи с проблемой формирования их химического состава, нефтегазоносностью, народно-хозяйственным использованием и охраной от загрязнения комплексные геохимические исследования подземных вод нефтегазоносных районов Томской области (и частично, Красноярского края)»

позволили получить новые данные по влиянию нефтегазовых месторождений на состав подземных вод и на этой основе уточнить поисковые гидрогеохимические критерии.

Разработанные рекомендации по применению гидрогеохимического метода поиска нефтегазовых месторождений в условиях Томской области, Тунгусской синеклизы Красноярского края были внедрены в производственных геологических объединениях «Енисейнефтегазгеология» и «Томскнефтегазгеология» [49]. Тунгусской КПСЭ поставлена модифицированная полевая лаборатория для водно-газовых исследований.

Проведенные исследования позволили также оценить гидротермальные ресурсы Томской области, состояние действующих и законсервированных скважин, режим их работы. Намечены первоочередные участки эксплуатации и поисков термальных вод.

Результаты гидрогеохимических поисков нефтяных месторождений представлены в кандидатских диссертациях А.Д. Назарова (1972 г.), В.А. Зуева (1986 г.). История становления гидрогеохимии в датах обстоятельно отражена А.Д. Назаровым [20].

Эта проблема остается насущной и в настоящее время: в ПНИЛ гидрогеохимии время определение газового состава выполняется инженером В.А. Шушариной на хроматографах Кристалл 2000М и Кристалл 5000. Для получения водорастворенного газа используется в полевых условиях шприц-дегазатор, разработанный В.А. Зуевым и проходящий в этом году апробацию при выполнении газо-биогеохимических исследований в Восточной Сибири, при поисках нефтепроявлений и месторождений выпускникам кафедры гидрогеологии1983 г. выпуска – С.Ю. Бреевым и 2007 г. выпуска – Д.С. Малковым. Это нами воспринимается как память и продолжение идей П.А. Удодова.

В 70-тые годы в ПНИЛ гидрогеохимии решались задачи по разработке технологии нефтедобычи, в частности, на примере Оленьего нефтяного месторождения проведена прогнозная оценка запасов апт-сеноманских отложений и разработаны рекомендации, внедренные в производственное объединение «Томскнефть» по режиму работы водозаборных и нагнетательных скважин с прогнозом геохимических последствий закачки инородных вод в нефтяные пласты. В этой связи можно отметить, что в настоящее время ПНИЛ гидрогеохимии осуществляет сопровождение аналитических работ нефтяных компаний в изучении состава вод и геохимических последствий закачки воды при заводнении нефтяных пластов.

Гидрогеохимический метод поисков полезных ископаемых, разработанный в ПНИЛ гидрогеохимии и апробированный на практике, был рекомендован Мингео СССР для широкого внедрения в практику поисковых работ [5]. Макет гидрогеохимического метода поисков рудных месторождений, разработанного в ПНИЛ гидрогеохимии ТПУ, демонстрировался в 1964 г. на выставках в Алжире и Турции.

В 1965 г. макет гидрогеохимического метода поисков рудных месторождений представлен на ВДНХ в г. Москве. Разработчики метода П.А. Удодов, Н.М. Рассказов, С.Л. Шварцев удостоены наград ВДНХ [30, 31, 32, 36, 62, 63].



Pages:     | 1 |   ...   | 17 | 18 || 20 | 21 |   ...   | 26 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

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.