Минеральные воды

Вверху находится  зона более или менее интенсивного движения инфильтрационных атмосферных  вод. Здесь характерна окислительная  обстановка с газами вод верхней  зоны: кислородом, часто углекислотой. Содержание кислорода, расходующегося на окисление, постепенно уменьшается  сверху вниз, а азот воздушного происхождения  остается.      

В противоположность  этому в более глубоких зонах  мы имеем восстановительную обстановку, в которой в результате биохимических  и других  процессов воды обогащаются метаном и другими углеводородами, сероводородом, углекислотой.      

Процессы замещения  древних вод бассейна протекают  различно, в различных геоструктурных элементах. В горных хребтах, представляющих собой гидрогеологически открытые структуры, этот процесс протекает интенсивней и быстрей, чем в межгорных и предгорных впадинах.      

В предгорных краевых  частях артезианских бассейнов иногда наблюдается обратная вертикальная зональность (инверсия): под горизонтами  соленых вод иногда лежат водоносные пласты с относительно невысоко минерализованными  щелочными или сульфатными водами, что объясняется в большинстве случаев более интенсивным проникновением инфильтрационных вод на более высоко приподнятых выходах водоносных пород в области питания (расположенных обычно на склонах горных хребтов).      

В случае возникновения  в пределах водонапорных систем магматической  деятельности, образующиеся глубинные  гидротермы и газы (особенно  ) внедряются по трещинам горных пород в вышележащие их толщи, где они присоединяются к уже ранее сформировавшимся водам, имеющим тот или иной состав в зависимости от стадии их формирования, и включаются в общую водонапорную систему. При этом состав последних подвергается тем или иным изменениям в результате активизации физико-химических процессов, связанной с насыщением вод газами магматического и термометаморфического происхождения. Особенно характерным процессом здесь является насыщение вод углекислотой и интенсивное в связи с этим растворение минералов горных пород.      

В результате сложного сочетания складчатых нарушений  и тектонических разрывов в пределах горных районов иногда создаются  зоны повышенной трещиноватости пород, благоприятные для миграции вод на большие глубины и выхода их на пониженных участках рельефа.      

В пределах зоны альпийской складчатости и новейшего горообразования, охватывающей территорию России с юга  и далее простирающейся на Дальний  Восток, наблюдается интенсивная  гидротермальная деятельность. Эта  зона кольцом охватывает Тихий океан  и продолжается в Кордильерах  и Андах. В зоне новейшего горообразования  преобладает сложный горный рельеф, способствующий созданию высокого напора и развитию разнообразных минеральных  и пресных источников.[7]       

2.2 Провинции минеральных  вод.      

Территории, в пределах которых развиты определенные группы минеральных вод, были названы А.И. Дзенс-Литовским и Н.И. Толстихиным провинциями минеральных вод или гидрохимическими провинциями. Каждая из них характеризуется особыми геологическими условиями и обладает группой вод, связанных общностью некоторых признаков. Минеральные воды одной провинции в целом отличны от вод другой. В пределах каждой провинции могут быть выделены области минеральных вод, различных по своему составу, геологическим условиям, а в пределах каждой области могут быть выделены гидрохимические районы, зоны, поля или гидрохимические фации.      

А.И. Дзенис-Литовским и Н.И. Толстихиным выделены и показаны на схематической карте природных минеральных вод СССР (приложение 5) следующие провинции и области минеральных вод:      

Первая провинция  щелочноземельных гидрокарбонатных вод, газирующих углекислым газом, приуроченная к альпийской складчатой зоне, именно к тем ее частям, где имеются  проявления молодого угасшего вулканизма в виде обильных выходов углекислого  газа. В ее пределах выделены области:

1)       Кавказская (Кавказ и Закавказье);

2)       Южного Памира и Южного Тянь-Шаня;

3)       Восточного Саяна;

4)      Забайкалья (Даурская);

5)   Сихоте-Алиня;     

6)   Анийско-Анадырьская (выделено условно по геологическим соображениям).       

Вторая провинция  натриевых сульфатных, хлоридных, гидрокарбонатных и смешанных вод, термальных, газирующих азотом или метаном, поднимающихся  из недр по глубоким водоносным трещинам. Выделены области:

1)      Периферия Главного Кавказского хребта и часть Закавказья;

2)      Туркмено-Харасанская;

3)      Гиссаро-Алайская;

4)      Тянь-Шаньская;

5)      Алтайско-Саянская;

6)      Байкало-Олекминская;

7)      Ингодино-Чилойская;

8)      Буреинская;

9)      Сахалинская;

10)  Побережье Охотского моря и Восточная Якутия;

11)  Особая Камчатско-Корякская область современного вулканизма с проявлением вулканических и прочих вод;

12)  Чукотская.      

Третья провинция  соленых, горько-соленых и сульфатных вод высокой минерализации, холодных, слабогазирующих азотом или метаном вод гидрогеологических бассейнов открытого или замкнутого типа, приуроченных к комплексу осадочных отложений на платформах. Выделяются несколько крупных областей:

1)      Волго-Двинская (Западная);

2)      Печорская;

3)      Азово-Черноморская и Арало-Каспийская (Южная);

4)      Обская (Центральная);

5)      Лено-Енисейская (Восточная).       

На карте подземных  минеральных вод СССР, составленный В.В. Ивановым, А.М. Овчинниковым и Л.А. Яроцким выделено 5 провинций, характеризующихся распространением сходных по химическому составу и гидрогеохимическим условием формирования групп минеральных вод. Вторая, третья и четвертая в основном соответствуют провинциям, выделенным А.И. Дзенс-Литовским и Н.И. Толстихиным.

I.                   Провинция сероводородно-углекислых, углекислых и азотно-углекислых терм областей современного вулканизма.

Эта провинция высоко-термальных вод включает в Росси Курильские острова и Юго-Восточную Камчатку. Аналогичные термы развиты и в других областях современного вулканизма – Японии, Индонезии, Новой Зеландии, Италии, Исландии и др.      

В сфере современных  вулканических очагов, в восстановительных  условиях формируются сильно перегретые преимущественно азотно-углекислые, термальные воды, которые при выходе на поверхность образуют кипящие  источники и мощные гозо-паровые и паро-водяные струи. В верхней окислительной зоне под непосредственным воздействием вулканических газов образуются весьма кислые, сероводородно-углекислые воды, отличающиеся высоким содержанием металлов (Fe, Al и др.) и наличием свободных серной и соляной кислот. Довольно широко распространены в этой провинции также углекислые термы, в которых отмечается повышенное содержание бора и мышьяка.

II.                 Провинция углекислых вод областей молодой магматической деятельности.       

В пределах этой провинции  в СССР выделяют 10 областей распространения  углекислых вод – Малый Кавказ, Памир, Тянь-Шань, Восточный Саян, Забайкалье, Приморье, Южный Сахалин, Камчатка (южная  часть Срединного хребта и Озерновский  полуостров).      

Территория провинции  отличается весьма разнообразными и  сложными геологоструктурными условиями, характерными для альпийской складчатой зоны, а также и для области герцинской складчатости и более древних платформ, затронутых молодыми тектоническими движениями и магматическими процессами. С последними связано обогащение подземных вод углекислым газом, возникающим, по-видимому, в результате термометаморфизма пород. В результате такого обогащения в кристаллических породах и хорошо промытых осадочных отложениях образуются слабо минерализованные гидрокарбонатные и сульфатно-гидрокарбонатные магниево-кальциево-углекислые воды типа нарзана, а при наличии условий, благоприятных для протекания обменно-адсорбционных процессов (в глинистых и флишевых породах), - гидрокарбонатные натриевые воды типа боржоми.      

При поступлении  углекислого газа в различной  степени метаморфизованные и  разбавленные древние воды морского генезиса или воды атмосферного происхождения, выщелачивающие засоленные породы, формируются  углекислые, хлоридно-гидрокарбонатные натриевые, хлоридные, натриевые воды и воды более сложного состава (типа ессентуки, арзни и др.). При наличии в углекислых водах азота, метана или сероводорода образуются азотно-углекислые, метаново-углекислые воды и воды более сложного газового состава.       

III. Провинции азотных  щелочных терм областей новейших  тектонических движений.      

Эта провинция включает значительные по площади территории Юга и Востока бывшего СССР (Тянь-Шань, Алтай, Прибайкалье и  др.), находящиеся в области интенсивных  четвертичных и современных поднятий и местных опусканий, характеризующихся  большими градиентами и развитием  крупных разрывных дислокаций.      

Области эпигерцинских  и более древних платформ, лишенные чехла осадочных отложений, сложенные  метаморфическими породами, являются областями распространения азотных  слабо минерализованных (до 1 г/л) щелочных кремнистых натриевых терм (древне инфильтрационного происхождения).       

Термальные воды этого типа встречаются также  в зоне альпийской складчатости, где  они приурочены к породам нижнего  структурного яруса. В некоторых  случаях такие термы образуются и в породах верхнего структурного яруса – в гидрогеологически раскрытых структурах, сложенных хорошо промытыми осадочными отложениями или мощными толщами эффузивных пород, например, юго-восточная часть Кавказа, Малый Кавказ, хр. Срединный (Камчатка).      

Особенно часто  термы связаны с массивами  гранитоидных пород, в зонах тектонических  дроблений которых создаются  открытые пути подъема воды с глубин иногда более 1,5-2 км, что приводит к  появлению высокотемпературных (до 90-95 /л) хлоридные кальциево-натриевые воды. Например, на Чукотском полуострове встречены хлоридные кальциево-натриевые термы такого типа. По своему происхождению эти термы являются вероятно, древними сильно измененными (и разбавленными) водами морского типа, выходящими на поверхность по зонам тектонических разрывов из трещин изверженных или метаморфических пород (источники Нешкенские, Таватумские и др.).

III.             Провинции азотных, азотно-метановых и метановых артезианских бассейнов платформ, краевых прогибов и складчатых областей.      

Распределение отдельных  типов минеральных вод внутри артезианских бассейнов подчинено  общей гидрогеохимической зональности, которая в ряде бассейнов может  осложняться в зависимости от литологического состава пород, палеогидрогеологических и иных условий.      

В пределах описываемой  провинции выделяются участки: а) все  минеральные (лечебные) воды обладают минерализацией менее 10 г/л; б) воды с  минерализацией до 50 г/л; в) воды разнообразной  минерализации, в том числе рассолы (более 50 г/л).      

В зависимости от газового состава воды рассматриваемой  провинции разделяются на две  основные группы: азотные и метановые (и азотно-метановые).      

Важнейшая особенность  газового состава значительной группы минеральных вод IV провинции – присутствие в них сероводорода, образующегося в результате биохимических процессов восстановления сульфатов.      

V. Провинция   кислородно-азотных и азотных радоновых слабо минерализованных вод коры выветривания кислых кристаллических пород.      

Воды этой провинции, распространенные в Карелии, на Урале, в Украинском кристаллическом массиве, Центральном Казахстане, на Алтае, в  Забайкалье и на Дальнем Востоке (местами на территории II и IIIпровинций), представляют собой трещинные грунтовые или слабо напорные воды коры выветривания кислых кристаллических пород. Они отличаются низкой температурой, слабой минерализацией, преобладанием в составе ионов гидрокарбонатов кальция и магния и к минеральным водам относятся, как правило, только в случаях обогащения их радоном (Rn   10 ед. Махе). [7]      

2.3 Месторождения  минеральных вод.      

В процессе миграции подземных вод образуются сложные  динамические месторождения минеральных  вод.      

Под месторождением минеральных вод следует понимать пространственно оконтуриваемые скопления воды определенного состава (отвечающего установленным кондициям) в количествах, достаточных для экономически целесообразного их использования.      

Месторождения минеральных  вод имеют много общего с месторождениями  полезных ископаемых, в частности, с  рудными гидротермальными месторождениями, но твердые полезные ископаемые неподвижны, а минеральная вода находится  в постоянном движении. Имеются существенные отличия месторождений минеральных  вод и от месторождений нефти. По мере эксплуатации происходит постепенное  уменьшение запасов нефти, в то время  как ресурсы минеральной воды для многих месторождений могут  рассматриваться как возобновляемые. Изменение условий формирования минеральных вод происходит обычно чрезвычайно медленно, и только некоторые  типы месторождений заключают большую  долю древних вод, возобновление  которых в настоящее время  практически не происходит. Однако подсчет ресурсов минеральных вод  является трудной задачей, так как  в их формировании часто участвуют  воды различного генезиса и возраста, причем в зависимости от хода геологической  истории может изменяться пропорция  смеси или измениться направленность процесса (например, выщелачивание  пород заменится выпадением солей).       

Контуры месторождения  минеральных вод постоянно изменяются под влиянием естественных, а также  и искусственных причин. В связи  с этим при разведке фиксируется  состояние месторождения только на данный период.      

Отдельные минеральные  источники при изучении минеральных  вод следует рассматривать лишь как естественное появление динамического  месторождения минеральной воды. Во многих случаях месторождения  вскрываются в результате буровых  работ.