Геохимия углекислых минеральных вод северо-востока Тувы

Шестакова, Анастасия Викторовна
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

ВЕДЕНИЕ ………………………………………………………………………………………………………………….. 4
ГЛАВА 1. ИЗУЧЕННОСТЬ ПРОБЛЕМЫ И ОБЗОР ИССЛЕДОВАНИЙ ПО УГЛЕКИСЛЫМ МИНЕРАЛЬНЫМ ВОДАМ…………………………………………………………….. 10
1.1 История изучения углекислых минеральных вод ………………………………………………. 10 1.2 Изученность углекислых вод Тувы …………………………………………………………………… 13 1.3 Гипотезы происхождения углекислоты …………………………………………………………….. 15
ГЛАВА 2. ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ СЕВЕРО–ВОСТОКА ТУВЫ……………………………. 17
2.1 Физико-географическое положение объектов исследования ……………………………… 17 2.2 Рельеф территории …………………………………………………………………………………………… 19 2.3 Климатические условия территории …………………………………………………………………. 21 2.4 Геологическое строение и тектоника ………………………………………………………………… 23 2.5 Гидрогеологические условия ……………………………………………………………………………. 30
ГЛАВА 3. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ ……………………………………………………………… 40
ГЛАВА 4. ГЕОХИМИЯ УГЛЕКИСЛЫХ ВОД СЕВЕРО-ВОСТОКА ТУВЫ ………………. 43
4.1 Углекислые воды природного комплекса Чойган ……………………………………………… 43 4.1.1 Общая характеристика …………………………………………………………………………………… 43 4.1.2 Ионный состав ………………………………………………………………………………………………. 47 4.1.3 Микрокомпонентный состав ………………………………………………………………………….. 55 4.1.4 Газовый состав………………………………………………………………………………………………. 63 4.1.5 Изотопный состав………………………………………………………………………………………….. 68 4.2 Углекислые воды северных родников……………………………………………………………….. 76 4.2.1 Общая характеристика …………………………………………………………………………………… 76 4.2.2 Ионный состав ………………………………………………………………………………………………. 81 4.2.3 Микрокомпонентный состав ………………………………………………………………………….. 87 4.2.4 Газовый состав………………………………………………………………………………………………. 95 4.2.5 Изотопный состав………………………………………………………………………………………….. 96
ГЛАВА 5. РАВНОВЕСИЕ ПОДЗЕМНЫХ ВОД С ГОРНЫМИ ПОРОДАМИ …………….. 98
5.1 Оценка равновесия углекислых вод природного комплекса Чойган с горными породами……………………………………………………………………………………………………………….. 99
5.2 Оценка равновесия углекислых вод северных родников с горными породами …. 105
3
ГЛАВА 6. ОЦЕНКА ТЕМПЕРАТУР И ГЛУБИН ЦИРКУЛЯЦИИ ПОДЗЕМНЫХ ВОД ……………………………………………………………………………………………………………………………….. 109
6.1 Расчет температур циркуляции углекислых вод природного комплекса Чойган . 113
6.2 Расчет температур циркуляции углекислых вод северных родников ……………….. 119 ГЛАВА 7. ФОРМИРОВАНИЕ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА УГЛЕКИСЛЫХ ВОД … 125
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ………………………………………………………………………………………………………. 129 ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ………………………………………………………………………………. 131 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ……………………………………………………………………………………….. 135

Актуальность работы. Многочисленные термальные и холодные углекислые источники находятся в активных вулканических областях по всему миру. Проявления этого типа минеральных вод в мире установлены во многих районах Турции, Ирана, Индонезии, Афганистана, Монголии, КНДР, Армении, Польши, Болгарии, Франции и др. Самые известные области распространения месторождений углекислых минеральных вод в России и странах СНГ – Кавказ, Памир, Тянь-Шань, Дальний Восток, Забайкалье, Восточные Саяны.
Углекислые воды относятся к категории наиболее ценных и широко распространенных минеральных вод, на базе которых создаются лечебные курорты и санатории. В настоящее время углекислые воды представляют собой уникальные объекты не только с точки зрения изучения их бальнеологических свойств, сохранения и рационального использования углекислых вод, как полезного ископаемого, но и с точки зрения установления генезиса этих вод, выяснения источников углекислоты и понимания процессов, способствующих накоплению в углекислых водах высоких концентраций многих химических элементов (Si, Sr, Li, U, Th, Rb, Cs, B, As, Ge и др.).
Формирование месторождений углекислых минеральных вод – весьма сложный процесс, определяющийся многими факторами, часто накладывающимися друг на друга. Изучением проблемы формирования и генезиса углекислых вод, их распространения в различных геолого-гидрогеологических обстановках занимались в разное время такие выдающиеся ученые как В.В. Иванов, Г.А. Невраев, А.М. Овчинников, Е.В. Посохов, С.В. Обручев, Г.С. Вартанян, Л.А. Яроцкий, В.А. Кирюхин и др. Однако, до сих пор спорными остаются вопросы, связанные с установлением источников компонентов в углекислых водах (микроэлементов, газов, углекислоты) и процессах, происходящих в них.
По наличию и качеству разнообразных минеральных вод Республика Тыва не уступает другим регионам России, в том числе здесь широко распространены углекислые
воды, исследованию которых
И.С. Ломоноса, Е.В. Пиннекера,
К.М. Рычковой, Д. Ганчимэг,
А.И. Оргильянова, П.С. Бадминова, И.Г. Крюковой и др. Результаты предыдущих
посвящены работы С.В. Обручева, В.Г. Ткачук, Н.И. Толстихина, Г.М Шпейзера, Ю.И. Кустова, К.Д. Аракчаа, Ю.Г Копыловой, А.М. Плюснина,
5
исследований углекислых вод Тувы касались в основном гидрогеологических и гидрогеохимических аспектов изучения. До настоящего времени остаются нерешенными вопросы происхождения компонентов ионно-солевого и газового состава воды, органического вещества, не рассмотрена роль взаимодействия в системе вода-порода-газ при формировании химического состава. Работы по изучению распространенности в углекислых водах широкого комплекса химических элементов, в том числе редких, редкоземельных и радиоактивных не многочисленны. Практически не рассмотрен характер геохимической обстановки и не предложено единой комплексной схемы формирования холодных и термальных углекислых минеральных вод Тувы.
В связи с этим, целью настоящей работы изучение геохимических особенностей и условий формирования химического состава углекислых минеральных вод северо– востока Тувы.
Объектами исследования являются углекислые воды северо-востока Тувы. Основные задачи, решение которых необходимо для достижения поставленной цели:
 рассмотреть особенности химического и газового состава исследуемых углекислых вод и определить физико-химические процессы, контролирующих состав вод;
 провести изотопные исследования кислорода, водорода и углерода углекислых вод для установления генезиса воды и углекислого газа;
 определить состояние термодинамического равновесия подземных вод с минералами горных пород;
 установить глубинную температуру циркуляции углекислых вод;
 разработать схему формирования химического состава углекислых вод северо-востока Тувы.
Исходный материал и методы исследования. Основой для работы послужили материалы, полученные в результате комплексного гидрогеохимического опробования с участием автора летом 2013 г. и 2016 г. в составе научной экспедиции, организованной Лабораторией аржаанологии и туризма (ООО «АржаанЛаб» г. Кызыл) совместно с сотрудниками проблемной научно-исследовательской лабораторией гидрогеохимии ТПУ и коллегами из Института земной коры СО РАН (г. Иркутск), а также фондовые материалы. Всего автором было отобрано 40 проб подземных вод и 26 проб газовой фазы.

6
Быстроменяющиеся параметры (pH, Eh, T°С), а также содержание углекислоты измерялись непосредственно на месте опробования. Комплексный анализ химического состава подземных вод выполнялся в проблемной научно-исследовательской лаборатории гидрогеохимии Томского политехнического университета методами титриметрии, потенциометрии, ионной хроматографии, спектрофотометрии, масс- спектрометрии с индуктивно связанной плазмой и др. Аналитические исследования изотопов кислорода и водорода выполнены в ресурсном центре Санкт-Петербургского государственного университета «Геомодель» (г. Санкт-Петербург, Россия), углерода – в лаборатории изотопно-аналитических методов ИГМ СО РАН (г. Новосибирск, Россия).
Наименование химического типа вод давалось в соответствии с классификацией Щукарева (1934). Название химического типа воды складывается отдельно из ведущих анионов и катионов, расположенных в порядке их убывания, содержания которых превышают 25 мг-экв%.
Для понимания процессов, происходящих в системе вода-порода и установления источников химических элементов воде, использовались программы, разработанные на основе термодинамических методов расчетов минеральных равновесий. Результаты представлены на диаграммах полей устойчивости алюмосиликатных, карбонатных и сульфатных минералов, выполненных в программном комплексе (ПК) Geochemist’s Workbench (GWB). Расчеты индексов насыщения вод вторичными минералами осуществлялось в ПК PhreeqC.
Оценка глубинных температур подземных вод выполнялась с использованием геохимических геотермометров, разработанных Фурнье и Трусделлом (1973) и методом оценки статистической параметров Рида и Спичера (Reed, 1984).
Полученные данные самостоятельно были обработаны с помощью средств Microsoft Office, картографические построения осуществлялись с помощью программ ArcGis и CorelDraw.
Личный вклад автора заключался в сборе и обработке фактического материала. В составе научной экспедиции автором проведено опробование родников северо-востока Тувы. Полученные результаты анализ и интерпретация полученных результатов. Полученные данные самостоятельно обработаны с помощью программных комплексов Corel Draw, ArcGis, PhreeqC, OriginLab, GWB, а также средств Microsoft Office. Автором изучены особенности химического и газового состава подземных вод, особенности

7
распределения микроэлементов в углекислых водах, рассчитаны равновесия подземных вод с основными минералами вмещающих горных пород, установлен генезис углекислого газа и воды, произведена оценка глубинных температур формирования подземных вод с помощью геохимических геотермометров, и разработана схема формирования углекислых вод северо-востока Тувы.
Научная новизна:
1. Наиболее полно и на новом аналитическом уровне проведено комплексное исследование вещественного состава минеральных углекислых вод северо-востока Тувы, получены данные по микроэлементному составу вод, а также содержанию РЗЭ.
2. Для всех углекислых вод впервые определен состав свободного и растворенного газа, сделаны выводы об условиях его формирования.
3. Впервые изучен изотопный состав углерода в родниках северо-востока Тувы и сделаны выводы о происхождении водной и газовой компонент вод;
4. Впервые определены глубинные температуры циркуляции углекислых вод северо-востока Тувы.
5. Разработана схема формирования химического состава углекислых вод северо- востока Тувы с обоснованием источников химических элементов и газа на основании полученных результатов анализа химического и газового состава подземных вод, расчетов глубинных температур и равновесия подземных вод с минералами горных пород.
Научно-практическая значимость работы. Полученные данные по основным закономерностям формирования углекислых вод могут быть применены для их комплексного и рационального использования, для разработки рекомендаций с целью сохранения ресурсов минеральных вод.
Результаты представленных исследований использовались при выполнении работ по грантам 16-35-00324 мол_а «Геохимия углекислых минеральных вод юго-западных склонов Восточного Саяна» (2016–2017гг.), в котором автор являлся руководителем, Госзадание «Наука» No 5.1931.2014/к «Геохимия элементов-гидролизатов в гумидных областях как основа совершенствования технологии водоподготовки)» и гранта РНФ 17- 17-01158 «Механизмы взаимодействия, состояние равновесия и направленность эволюции системы соленые воды и рассолы – основные и ультраосновные породы (на примере регионов Сибирской платформы)».

8
Апробация работы. По материалам диссертационного исследования опубликовано 15 работ, в том числе 4 работы в журналах, индексируемых международными базами данных (Web of Science, Scopus) и журналах из списка ВАК.
Отдельные разделы диссертации представлены на Международных и Всероссийских конференциях: Международной конференции студентов, аспирантов и молодых учёных «Ломоносов» (Москва, 2017 г.), Международном симпозиуме имени академика М.А. Усова студентов и молодых ученых «Проблемы геологии и освоения недр» (г. Томск, 2015 – 2017 гг.), Всероссийском научном форуме «Наука будущего, наука молодых» (г. Казань, 2016 г.), научно-практической конференции аспирантов (Postgraduate Research Conference) в Манчестере в 2016–2017 гг., Всероссийской научной конференции с международным участием “Геологическая эволюция взаимодействия воды с горными породами” (г. Чита, 2018 г.).
Структура и объем работы. Настоящее диссертационное исследование состоит из введения, 7 глав, заключения и списка литературных источников, состоящего из 121 наименования. Работа изложена на 147 страницах, включая 39 рисунков и 20 таблиц.
Благодарности. Автор признателен своему научному руководителю, идейному вдохновителю к.г.-м.н., Наталье Владимировне Гусевой за помощь, поддержку и внимание на всех этапах подготовки диссертационного исследования.
За ценный вклад, наставления и комментарии автор благодарит д.г.-м.н., профессора Степана Львовича Шварцева. Слова признания автор выражает к.г.-м.н., главному инженеру ПНИЛ гидрогеохимии Ю.Г. Копыловой, благодаря которой удалось собрать базу данных по минеральным водам Тувы. Автор выражает огромную благодарность заведующей лаборатории ПНИЛ гидрогеохимии, к.г.-м.н., А.А.Хващевской и ее сотрудникам за проведение лабораторных исследований и обсуждение результатов.
Огромную признательность автор выражает директору НИИ медико-социальных проблем и управления Республики Тыва (г. Кызыл) к. х. н. К.Д. Араакча за организацию полевых исследований и предоставленную возможность принять в них участие, а также А.Ю. Оргильянову, И.Г. Крюковой и П.С. Бадминову из Института земной коры СО РАН (г. Иркутск) за полученный опыт и знания во время совместных полевых работ.

9
Обучению в программных комплексах и содействию в проработке некоторых глав диссертационной работы способствовал профессор Манчестерского университета доктор Дэвид Полия.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Помогаем с подготовкой сопроводительных документов

    Совместно разработаем индивидуальный план и выберем тему работы Подробнее
    Помощь в подготовке к кандидатскому экзамену и допуске к нему Подробнее
    Поможем в написании научных статей для публикации в журналах ВАК Подробнее
    Структурируем работу и напишем автореферат Подробнее

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Анна Александровна Б. Воронежский государственный университет инженерных технол...
    4.8 (30 отзывов)
    Окончила магистратуру Воронежского государственного университета в 2009 г. В 2014 г. защитила кандидатскую диссертацию. С 2010 г. преподаю в Воронежском государственно... Читать все
    Окончила магистратуру Воронежского государственного университета в 2009 г. В 2014 г. защитила кандидатскую диссертацию. С 2010 г. преподаю в Воронежском государственном университете инженерных технологий.
    #Кандидатские #Магистерские
    66 Выполненных работ
    Дарья С. Томский государственный университет 2010, Юридический, в...
    4.8 (13 отзывов)
    Практикую гражданское, семейное право. Преподаю указанные дисциплины в ВУЗе. Выполняла работы на заказ в течение двух лет. Обучалась в аспирантуре, подготовила диссерт... Читать все
    Практикую гражданское, семейное право. Преподаю указанные дисциплины в ВУЗе. Выполняла работы на заказ в течение двух лет. Обучалась в аспирантуре, подготовила диссертационное исследование, которое сейчас находится на рассмотрении в совете.
    #Кандидатские #Магистерские
    18 Выполненных работ
    Анна Н. Государственный университет управления 2021, Экономика и ...
    0 (13 отзывов)
    Закончила ГУУ с отличием "Бухгалтерский учет, анализ и аудит". Выполнить разные работы: от рефератов до диссертаций. Также пишу доклады, делаю презентации, повышаю уни... Читать все
    Закончила ГУУ с отличием "Бухгалтерский учет, анализ и аудит". Выполнить разные работы: от рефератов до диссертаций. Также пишу доклады, делаю презентации, повышаю уникальности с нуля. Все работы оформляю в соответствии с ГОСТ.
    #Кандидатские #Магистерские
    0 Выполненных работ
    Родион М. БГУ, выпускник
    4.6 (71 отзыв)
    Высшее экономическое образование. Мои клиенты успешно защищают дипломы и диссертации в МГУ, ВШЭ, РАНХиГС, а также других топовых университетах России.
    Высшее экономическое образование. Мои клиенты успешно защищают дипломы и диссертации в МГУ, ВШЭ, РАНХиГС, а также других топовых университетах России.
    #Кандидатские #Магистерские
    108 Выполненных работ
    Мария А. кандидат наук
    4.7 (18 отзывов)
    Мне нравится изучать все новое, постоянно развиваюсь. Могу написать и диссертацию и кандидатскую. Есть опыт в различных сфера деятельности (туризм, экономика, бухучет... Читать все
    Мне нравится изучать все новое, постоянно развиваюсь. Могу написать и диссертацию и кандидатскую. Есть опыт в различных сфера деятельности (туризм, экономика, бухучет, реклама, журналистика, педагогика, право)
    #Кандидатские #Магистерские
    39 Выполненных работ
    Глеб С. преподаватель, кандидат наук, доцент
    5 (158 отзывов)
    Стаж педагогической деятельности в вузах Москвы 15 лет, автор свыше 140 публикаций (РИНЦ, ВАК). Большой опыт в подготовке дипломных проектов и диссертаций по научной с... Читать все
    Стаж педагогической деятельности в вузах Москвы 15 лет, автор свыше 140 публикаций (РИНЦ, ВАК). Большой опыт в подготовке дипломных проектов и диссертаций по научной специальности 12.00.14 административное право, административный процесс.
    #Кандидатские #Магистерские
    216 Выполненных работ
    Логик Ф. кандидат наук, доцент
    4.9 (826 отзывов)
    Я - кандидат философских наук, доцент кафедры философии СГЮА. Занимаюсь написанием различного рода работ (научные статьи, курсовые, дипломные работы, магистерские дисс... Читать все
    Я - кандидат философских наук, доцент кафедры философии СГЮА. Занимаюсь написанием различного рода работ (научные статьи, курсовые, дипломные работы, магистерские диссертации, рефераты, контрольные) уже много лет. Качество работ гарантирую.
    #Кандидатские #Магистерские
    1486 Выполненных работ
    user1250010 Омский государственный университет, 2010, преподаватель,...
    4 (15 отзывов)
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    #Кандидатские #Магистерские
    21 Выполненная работа
    Сергей Н.
    4.8 (40 отзывов)
    Практический стаж работы в финансово - банковской сфере составил более 30 лет. За последние 13 лет, мной написано 7 диссертаций и более 450 дипломных работ и научных с... Читать все
    Практический стаж работы в финансово - банковской сфере составил более 30 лет. За последние 13 лет, мной написано 7 диссертаций и более 450 дипломных работ и научных статей в области экономики.
    #Кандидатские #Магистерские
    56 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету

    Подземный сток центральной части Восточного Саяна
    📅 2022год
    🏢 ФГБУН Институт земной коры Сибирского отделения Российской академии наук
    Минеральные воды Хэнтэй-Даурского свода
    📅 2021год
    🏢 ФГБУН Институт земной коры Сибирского отделения Российской академии наук
    Мониторинг Боржомского месторождения углекислых минеральных вод как основа управления его эксплуатацией
    📅 2021год
    🏢 ФГБОУ ВО «Российский государственный геологоразведочный университет имени Серго Орджоникидзе»
    Содовые подземные воды юго-востока Западной Сибири: геохимия и условия формирования
    📅 2018год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)