Мышьяксодержащие минеральные воды

В земной коре формируются два основных геохимических типа мышьяксодержащих минеральных вод: 1) углекислые воды областей позднечетвертичного и современного магматизма; 2) кислые воды районов сульфидных месторождений.

Наиболее распространены углекислые мышьяксодержащие воды, формирующиеся в гидрогеологических структурах альпийской зоны складчатости, характеризующейся проявлением позднечетвертичного и современного магматизма.

Углекислые мышьяксодержащие воды распространены в пределах Камчатки, Курильских островов, Сахалина, Большого и Малого Кавказа, Карпат. Содержание мышьяка в них изменяется от долей до 170 мг/л (ГОСТ (>0,7 г/л)). Примером крепких мышьяксодержащих вод может служить Синегорская углекислая вода на о. Сахалин, имеющая следующий состав:

 

СО2 2,5; АS 0,060; НВО22,0; Н2SiO3 0,052

M25 T 9°C pH6.

 

Кроме мышьяка эти воды обычно содержат высокие (десятки и сотни миллиграммов на литр) концентрации хлора и бора. Геохимический облик мышьяксодержащих углекислых вод наиболее обоснованно связывают с термометаморфическими процессами, происходящими в зонах наложения мощных тепловых потоков на формирование подземных вод в осадочных мелкодисперсных породах, имеющих повышенные концентрации мышьяка. Распространение мышьяксодержащих углекислых вод тесно коррелирует с распространением низкотемпературной мышьяковой, сурьмяной и ртутной минерализации. Они часто приурочены к тем же тектоническим зонам, которые контролируют распространение такой рудной минерализации. Полагают, что мышьяксодержащие углекислые воды являются современными реликтами тех рудоносных гидротермальных растворов, которые формировали низкотемпературную рудную минерализацию. Углекислые воды имеют низкие положительные значения Eh, поэтому мышьяк находится в них преимущественно в виде мышьяковистой кислоты Н3АsО30.

Кислые мышьяксодержащие воды формируются в районах сульфидных месторождений. По своему происхождению это обычно грунтовые и грунтово-трещинные воды, формирующиеся в зонах окисляющейся сульфидной минерализации. Типичным примером являются кислые воды источника Зуби (Грузия), имеющие состав:

 

As 0,01 Fе 0,6 Al 0,1 М5,6 pH2,2.

 

Кислые мышьяксодержащие воды широко распространены в районах сульфидных месторождений Урала, Большого и Малого Кавказа. Поскольку геохимический облик кислых мышьяксодержащих вод формируется в результате окисления сульфидных минералов, они имеют низкие (менее 3) значения рН, а также высокие концентрации железа, алюминия, цинка, меди и других элементов, присутствующих в минералах сульфидных месторождений. Кислые мышьяксодержащие воды имеют высокие (более 500-600 мВ) значения окислительно-восстановительного потенциала Eh, поэтому мышьяк находится в них преимущественно в виде мышьяковой кислоты Н3АSО40 и продуктов ее диссоциации Н2АsО4-.

Азотные термальные воды

Такие минеральные воды формируются в разнообразных геологических структурах. В их газовом составе преобладает N2, а минерализация изменяется от сотен до 30 г/л. Обычно азотные термальные воды формируются в структурах областей новейшей активизации (тектонических зонах эпиплатформенного орогенеза), характеризующихся наличием разрывных дислокаций. Азотные термальные воды имеют различные геохимические особенности. Наиболее распространены азотные термальные воды бассейнов трещинно-жильных вод в массивах кристаллических пород. Они приурочены к областям молодых тектонических движений в пределах крупных массивов кристаллических пород, где атмосферные воды проникают по разломам на большую глубину и приобретают высокую (до 100°С и более) температуру. Такие воды широко распространены в зонах эпиплатформенного орогенеза Тянь-Шаня, Дальнего Востока. Примером может являться Горячинская минеральная вода в Забайкалье:

 

M0,8 T54°C pH 9,3.

 

Характерными особенностями этого геохимического типа термальных вод являются относительно малая (менее 1,5 г/л) минерализация, значительные (до 100 мг/л и более) концентрации кремнекислоты, а также высокие содержания таких анионогенных элементов как F,W,Mo,Ge.

Газонасыщенность азотных вод невелика. Максимальные содержания суммарного азота в этих водах изменяются от миллиграммов на литр до 50 мг/л. Помимо азота, эти воды часто содержат в своем газовом составе высокие концентрации гелия (до 5*10-2 мл/л), инертных газов (Ar, Kr, Xe до 2%). Иногда присутствуют 02 и СО. Еh азотных вод изменяется от +300 до -250 мВ.

Основной геохимический облик азотных термальных вод определяют следующие процессы - гидролитическое разложение силикатов по схеме: Na, К, Са- силикат +Н2О→каолинит+H3SiO4-+OH-+Na+,K+,Ca2+; растворение и выщелачивание пород, растворение СО2 с образованием НСО3-.

Исходя из геотермических условий конкретных структур, глубина формирования азотных термальных вод может достигать 3000 м и более, при этом величина He/Ar этих вод и палеогидрогеологический анализ развития геологических структур показывают достаточно длительное (n*106 лет) время существования термальных вод в этих структурах. тов.

Азотные термальные воды Забайкалья по содержанию дейтерия и кислорода-18, по данным И. С. Ломоносова, близки к поверхностным водам этого региона. Это свидетельствует о том, что азотные термальные воды являются инфильтрационными образованиями. Судя по величине Ar/N2∙100, а также изотопному составу (40Аr/36Аr, 36Аr/38Аr, 38Аr/40Аr), в газовом составе азотных терм преобладают N2 и Аr воздушного происхождения.

Азотные термальные минеральные воды, как правило, поликомпонентны, так как содержат ряд специфических биологически активных компонентов (Н2SiО3, Rn, F, Н2S и др.). На основе этих вод действует большое число курортов (Кульдур в Хабаровском крае, Белокуриха на Алтае).

Метановые воды

Это широко распространенный геохимический тип минеральных вод, залегающих, как правило, в осадочных битуминозных или нефтегазоносных отложениях. Эти воды имеют различную минерализацию и сложный химический и газовый состав. В случае присутствия в геологических структурах галогенных формаций в них формируются минерализованные воды С1-Nа-Са состава. В газовом составе, помимо СН4 (и других углеводородов), присутствуют азот, сероводород и другие газы. Вследствие низкой растворимости метана в воде при атмосферном давлении, большая его часть при выходе (или выводе) воды на земную поверхность выделяется в виде спонтанного газа и в воде при давлении 0,1 МПа и Т 37°С остается всего 17-24 мг/л растворенного СН4.

Примером бальнеологического использования метановых вод является курорт Нальчик, вода которого имеет следующий состав:

 

M18 T80°C pH 7,3.