Мінеральні промислові та термальні води. Термальні води

Мінеральні води, поширені біля нашої країни, дуже різноманітні за якістю. Тісний зв'язок, що існує між хімічним складом води, складом порід та гідрологічними умовами, дозволяє розбити їх на три великі групи. Найчастіше зустрічаються води третьої групи: солоні сильно мінералізовані води. Мінеральні води терапевтичного значення мають помірну мінералізацію у межах концентрацій питної води. Мінеральні води мають підвищену мінералізацію до 120-150 г/кг.

Основна маса лікувальних мінеральних вод присвячена артезіанським і адартезіанським басейнам. У верхньому поверсі цих структур в областях суші за умов гумідного клімату широко розвинені води без «специфічних» компонентів сульфатного та хлоридного складу, рідше залізисті, радонові, сірководневі та іноді типу «нафтуся» з високим вмістом органічних речовин. В областях з аридним кліматом (Прикаспійська низовина та ін.) у верхньому поверсі цих структур розвинені переважно солоні хлоридно-сульфатні води без «специфічних» компонентів.

У нижньому поверсі артезіанських та адартезіанських басейнів з галогенними формаціями повсюдно поширені бромисті, місцями йодисті, сірководневі, радонові води.

У гідрогеологічних масивах і адмасивах в областях, не охоплених активізацією (з відносно розчленованим рельєфом), широко поширені радонові, а також залізисті мінеральні лікувальні води. В активізованих областях у цих структурах також розвинені крем'янисті терми, місцями радонові та сірководневі, рідше бромисті та йодисті.

В областях молодого та сучасного в різних типахСтруктурами формуються вуглекислі лікувальні води різних іонно-сольового складу та мінералізації. Серед них виділяються залізисті, миш'яковисті, бромисті, йодисті, сірководневі, борні та інші різновиди.
Потенційні ресурси лікувальних мінеральних вод Росії дуже великі. У межах артезіанських басейнів платформ (Східноєвропейської та інших.) широко поширені мінеральні води без «специфічних» компонентів: бромистих, йодистих, і навіть сірководневих, крем'янистих та інших. Модулі потенційних ресурсів становлять від 1 до 50 м3/сут-км2. У цих регіонах дебіти свердловин із мінеральними водами досягають часто 500-600 м3/добу, що забезпечує потреби санаторно-оздоровчих установ.

Сумарні потенційні ресурси вуглекислих вод становлять 148 тис. м3/сут., їх третина (50 тис. м3/сут) перебуває у Кавказькому регіоні. Потенційні ресурси азотних терм - 517 тис. м3/сут - переважно зосереджено Курило-Камчатской складчастої області.

Промислові мінеральні води переважно поширені в артезіанських (і адартезіанських) басейнах, де представлені бромними, йодними, йод-бромними, борними та полікомпонентними (К, Sr, Li, Rb, Cs) рідкими рудами.

До зони солоних вод у багатьох артезіанських басейнах присвячені значні ресурси йодних вод. Особливо великі вони у басейнах Західно-Сибірської плити (1450 тис. м3/добу).
З розсолами з мінералізацією до 140 г/кг повсюдно пов'язані бромні або йод-бромні промислові води. З міцними та надміцними розсолами (від 270 до 400 г/кг) у багатьох басейнах пов'язані полікомпонентні промислові води, з дуже високими концентраціями брому, калію, стронцію, часто рідкісних лужних елементів, а іноді й важких металів (мідь, цинк, свинець та ін.) .). Такі розсоли особливо поширені у басейнах, у будові яких беруть участь потужні товщі галогенних формацій. До них відносяться басейни Сибірської (Ангаро-Ленський та Тунгуський) та Російської платформ (Предуральський, Прикаспійський).

Промислові- води, що містять деякі компоненти в концентраціях, що дозволяють витягувати їх для промислових цілей. Залягають на глибинах понад 500м, займають невеликі площі. Їх характерні йод, бром, бор, літій, германій, мідь, цинк, алюміній і вольфрам.

Мінеральні- води, надають сприятливе фізіологічний впливна людський організм у силу загальної мінералізації, іонного складу, вмісту газів та активних компонентів. Їх мінералізація перевищує 1 г/л (солонуваті – до 10 г/л, солоні – 10-35 г/л, розсоли – понад 35 г/л). Зустрічаються лікувальні води з мінералізацією до 1 г/л із високим вмістом специфічних біологічно активних компонентів. Мінеральні води ділять на холодні (до 20С), теплі (20-37С), термальні (37-42С), гарячі (понад 42С). Вони діляться також на залізисті, миш'яковисті, сірководневі, вуглекислі, радонові, йодні, бромні. Провінції вуглекислих вод приурочені до областей альпійської складчастості (Кавказ, Памір, Камчатка та ін.), Хлоридних - до глибоких частин великих артезіанських басейнів.

2.8 Фізичні властивості та хімічний складпідземних вод

Найпростішу формулуН 2 Про має молекула пароподібної вологи – гідроль; молекула води в рідкому стані (Н 2 Про) 2 дигідроль; у твердому стані (Н 2 Про) 3-тригідроль.

Вивчення фізичних властивостей та хімічного складу підземних вод необхідно для оцінки їх якості для питних та промислово-господарських цілей, з'ясування умов харчування, походження, та при виборі матеріалу для кріплення гірничих виробок та підборі шахтного обладнання.

Основні фізичні властивості підземних вод – температура, прозорість, колір, запах, щільність, радіоактивність.

Температура підземних вод змінюється у межах: в областях вічної мерзлоти вона до -6С, у районах вулканічної діяльності – понад 100С.

По температурі води поділяються на дуже холодні - +4С; холодні – 4-20С; теплі – 20-37С; гарячі -37-42С; Дуже гарячі - 42-100С. Температура води сильно впливає швидкість протікання фізико-хімічних процесів.

Температура підземних вод, що неглибоко залягають +5 - +15С, глибоко занурених вод артезіанських басейнів - +40- +50С; на глибині 3-4 км розкрито води з температурою понад 150С.

Прозорість води залежить від наявності мінеральних солей, механічних домішок, колоїдів та органічних речовин. Підземні води прозорі, якщо у шарі 30 см не містять завислих частинок.

Колір вод залежить від хімічного складу та наявності домішок. Зазвичай підземні води безбарвні. Жорсткі води мають блакитний відтінок, закисні солі заліза і сірководень надають воді зеленувато-блакитного забарвлення, органічні гумінові кислоти забарвлюють воду в жовтий колір, а води, що містять сполуки марганцю – чорні.

Запах підземних вод відсутній. Специфічний запах може бути обумовлений присутністю сполук сірководню, гумінових кислот, органічних сполук, що утворюються при розкладанні тварин та рослинних решток. Для визначення запаху підігрівають воду до 50-60С.

Смак води залежить від присутності у ній розчинених мінеральних речовин, газів та домішок. Хлористий натрій надає воді солоний смак, сірчанокислі солі натрію та магнію – гіркий, азотисті сполуки – солодкуватий, а вільна вуглекислота – освіжаючий. Під час визначення смаку воду підігрівають до 30С.

Щільність води обумовлена ​​розчиненими в ній солями, газами, суспензією та температурою.

Радіоактивність обумовлена ​​присутністю природних радіоактивних елементів: урану, радону, радію, продуктів їх розпаду – гелію, їх формування визначається геологічними, гідрогеологічними та геохімічними факторами.

Через наявність трьох ізотопів водню – 1 Н (протий), D (дейтерій), Т (тритій) та шести ізотопів кисню 14 О, 15 О, 16 O, 17 O, 18 O, 19 O є 36 ізотопних різновидів води, з яких лише дев'ять стабільні.

З'єднання D 2 O називається важкою водою, вміст якої у природі становить 0,02.

Вивчення складу та властивостей підземних вод проводиться на всіх стадіях розвідки, а також у процесі розтину та експлуатації родовищ.

Дослідження складу підземних вод має основні цілі:

З'ясування їх придатності для господарсько-питного та технічного водопостачання;

Оцінка можливого шкідливого впливу вод на бетонні та металеві конструкції шахт та гірниче обладнання.

Хімічний склад підземних вод дозволяє судити також про особливості формування та живлення підземних вод, взаємозв'язок водоносних горизонтів.

Хімічний склад підземних вод визначається кількістю і співвідношенням містяться в них іонів (мінералізацією води), жорсткістю, кількістю та складом розчинених та нерозчинених у воді газів, реакцією води (рН), агресивністю та ін.

Найголовнішими хімічними компонентами підземних вод - катіони – Na + , K + , Ca 2+ , Mg 2+ , аніони – HCO 3 - , Cl - , SO 4 2- , мікрокомпоненти – Fe 2+ , Fe 3+ , Al 3+ , Mn 2+ , Cu 2+ , Zn 2+ , Br, I, N, гази – N 2 , O 2 , CO 2 , CH 4 , H 2 , комплексні органічні сполуки – феноли, бітум, гумус, вуглеводні органічні кислоти.

Хімічний склад підземних вод виражають в іонній формі в мг/л та г/л.

Головні джерела цих компонентів – гірські породи, гази атмосфери, поверхневі води та геохімічні умови, що склалися в межах площі розповсюдження.

За мінералізації підземні води можуть бути прісними, з мінералізацією до 1 г/л, слабосолонуватими – 1-3 г/л: солоними – 3-10 г/л, дуже солоними – 10-50 г/л та розсолами – понад 50 г/л. л.

Жорсткість води (Н) – властивість води, зумовлена ​​присутністю в ній солей кальцію та магнію. Виражається жорсткість мг. екв/л. Розрізняють жорсткість загальну, тимчасову та постійну.

Загальна жорсткістьоцінюється вмістом солей Са 2+ і Mg 2+ у вигляді Ca(HCO 3) 2 , Mg(HCO 3) 2 , CaSO 4 , MgSO 4 , CaCl 2 , MgCl 2 і обчислюється підсумовуванням цих іонів мг. екв/л.

де значення Са 2+ та Mg 2+ наведені в мг/л;

20,04 та 12,16 – еквівалентні маси кальцій-іону та магній-іону.

Тимчасова жорсткістьобумовлена ​​гідрокарбонатними та карбонатними солями Са 2+ та Mg 2+: (Ca(HCO 3) 2 , Mg(HCO 3) 2 , CaCO 3 та MgCO 3).

Тимчасова жорсткість:

, (2.6)

де значення HCO 3 - береться мг/л, 61,018 – його еквівалентна маса.

Постійна жорсткість обумовлена ​​хлоридами, сульфатами та некарбонатними солями кальцію та магнію. Визначається як різниця між загальною та тимчасовою жорсткістю:

Н пост. = Н заг. - Н вр. (2.7)

Виражається жорсткість мг. екв./л Ca 2+ та Mg 2+ за 1 мг. екв./л жорсткості.

Природні води поділяються за рівнем жорсткості п'ять груп (мг. екв./л): дуже м'які – до 1,5; м'які – 1,5-3; помірно жорсткі - 30-60; жорсткі – 6,0-9; дуже жорсткі – 9,0.

Лужністьобумовлена ​​наявністю у воді лугів Na + - NaOH, Na 2 CO 3 та NaHCO 3 . 1мг. екв./л лужності відповідає 40 мг/л NaOH; 53 мг/л NaCO 3 та 84,22 мг/л NaHCO 3 .

Активна реакціяводи- Ступінь її кислотності або лужності, що характеризується концентрацією водневих іонів рН ( десятковий логарифмконцентрації іонів водню, взятого з позитивним знаком): дуже кислі - 5; кислі - 5-7; нейтральні – 7; лужні – 7-9; високолужні 9.

Агресивність води– здатність руйнувати бетон, залізобетонні та металеві конструкції. Розрізняють сульфатну, вуглекислу, вилуговування магнезіальну та загальнокислотну види агресії.

Сульфатна агресія визначається підвищеним вмістом іона SO 4 2-. При надлишку іона SO 4 2 відбувається кристалізація в бетоні нових сполук: утворюється гіпс CaSO 4 . 2H 2 O зі збільшенням об'єму на 100 % та сульфоалюмінат кальцію (бетонна бацила) із збільшенням об'єму в 2,5 рази, що призводить до руйнування бетону. Вода агресивна до бетону при вмісті іона SO 4 2 - понад 250 мг/л.

Вуглекисла агресивність. При дії вугільної кислоти відбувається розчинення та винесення з бетону CaCO 3 - . При надлишку СО 2 спостерігається перехід СаСО 3 Са (НСО 3) 2 , який легко розчиняється і виноситься з бетону.

Надлишок СО 2 20 мг/л називається агресивною вуглекислотою.

Агресивність вилуговування відбувається за рахунок розчинення та вимивання з бетону вапна СаСО 3 при дефіциті у воді іона НСО 3 - . Води, що містять менше 30 мг/л пов'язаної вуглекислоти та жорсткістю до 1,4 мг/л агресивні.

Магнезіальна агресивність призводить до руйнування бетону при підвищеному вмісті Mg2+. Залежно від сорту цементу, умов та конструкції споруди, іона SO 4 2-, більше 250 мг/л, гранично допустима кількість іонів Mg 2+ 750-1000 мг/л.

Загальнокислотна агресивність залежить від концентрації водневих іонів рН. Вода має корозійні властивості при рН 6,5.

2.9 Формування хімічного складу підземних та шахтних вод

Підземні води постійно взаємодіють з атмосферними водами та гірськими породами. В результаті відбувається розчинення та вилуговування гірських порід, особливо карбонатів, сульфатів, галоїдів. Якщо у воді є вуглекислота, відбувається розкладання нерозчинних у воді силікатів за наступною схемою:

Na 2 Al 2 Si 6 O 16 + 2H 2 O + CO 2 NaCO 3 + H 2 Al 2 Si 2 O 8 (2.8)

В результаті у воді накопичуються карбонати та гідрокарбонати натрію, магнію, кальцію. Поширення їх підпорядковується загальній гідрохімічній зональності. Вертикальну гідрохімічну зональність визначають геологічні умови формування підземних вод, пов'язані з особливостями складу, будови та властивостей гірських порід.

У вертикальному розрізі земної кори виділяють три гідродинамічні зони:

а) верхня – інтенсивність водообміну, потужністю від десятків до кількох сотень метрів. Тут підземні води під впливом сучасних екзогенних чинників. За складом – гідрокарбонатні кальцієві маломінералізовані води. Водообмін обчислюється роками та століттями (у середньому 330 років);

б) середня – уповільненого водообміну. Глибина зони мінлива (приблизно 3-4 км). Швидкість руху підземних вод та їх дренаж зменшується. На склад вод цієї зони впливають вікові зміни екзогенних умов. Води натрієві, сульфатно-натрієві або сульфатно-натрієво-кальцієві. Водообмін триває десятки та сотні тисяч років;

в) нижня – дуже уповільненого водообміну. Екзогенні умови тут не мають жодного впливу. Приурочені зазвичай до глибоких частин западин. Поширені на глибинах понад 1200 м та більше. Води високомінералізовані, за складом хлоридні кальцієво-натрієві та хлоридно-магнієво-натрієві. Відновлення підземних вод становить мільйони років.

Відповідно до гідродинамічних виділяються гідрохімічні зони. Гідрохімічна зона – частина артезіанського басейну, відносно однорідна за гідрохімічною будовою;

г) верхня – прісних вод із мінералізацією до 1 г/л потужністю 0,3-0,6 м;

д) проміжна, солонуватих та солоних вод з мінералізацією 1-35 г/л;

е) нижня – розсолів (понад 35 г/л).

На формування хімічного складу підземних вод родовищ твердих корисних копалин суттєво впливають окислювальні та відновлювальні умови, що складаються у процесі гірничих робіт.

Для вугільних родовищ характерні два типи природної обстановки: у верхніх частинах – окисне, на глибоких – відновне.

При відпрацюванні вугілля штучно створюється окислювальна обстановка, у яку потрапляють підземні води, порушується перебіг природних хімічних процесів.

У глибших горизонтах води насичені більш стійкими сполуками (NaCl, Na 2 SO 4), малоактивні та стійкі до навколишнього середовища.

У міру їх пересування виробленням, у воді збільшується вміст Ca 2+ , Mg 2+ і SO 4 - , підвищується жорсткість і мінералізація. У меншій мірі зростає вміст Na +, Cl-, Al2O3, SiO2, Fe2O3.

При зменшенні рН іноді зникає 3 2 - і з'являється НСО 3 - . Зміст 2 і 2 змінюється в залежності від обстановки.

Найбільші зміни зазнають підземних вод, що у вигляді капежів, особливо у очисних виробках. Кислі води утворюються тільки на верхніх горизонтах, куди надходять підземні води низької мінералізації і мають меншу лужність. Зазвичай кислі води формуються в старих покинутих виробках.

Кислі води є хорошими розчинниками, внаслідок чого мінералізація їх швидко підвищується в міру протікання виробленням.

Зона можливої ​​освітикислих вод охоплює підземні води, де у складі їх сильні кислоти переважають над лугами. Нижня межа збігається з верхньою межею метанової зони (приблизно глибина 150 м) та з верхньою межею – поширення натрієвих. Максимальні потужності зони можливого утвору кислих вод 350-400 м.

Шахтні води агресивні, у верхніх частинах мають сульфатну, у нижній – агресивність вилуговування.

2.10 Режим підземних вод- сукупність змін у часі рівня, напору, витрати, хімічного та газового складу, температурних умов, швидкості руху підземних вод.

Зміна режиму підземних вод відбувається під впливом природних (кліматичних та структурних) факторів та техногенної діяльності людини. Особливо різкі зміниїх режими спостерігаються у гірничодобувних районах. Водовідливи з гірських виробок зменшують напори підземних вод, інколи ж повністю осушують водоносні пласти, порушуючи природний режим підземних вод. Гірські вироблення або дренажні системи підвищують коефіцієнт водообміну, деформації поверхні, що виникають, сприяють збільшенню підземного стоку; відзначається взаємозв'язок водоносних горизонтів та з поверхневими водами.

В одних умовах кількість шахтних вод, що відкачуються, може компенсуватися природним припливом підземних вод, в інших – інтенсивний приплив у гірничі виробки призводить до виснаження ресурсів підземних вод шахтного поля або родовища.

p align="justify"> При експлуатації глибоких горизонтів у відповідних геологічних умовах відбувається зазвичай зміна припливу шахтних вод з глибиною, не залежить від їх ресурсів.

Для умов Донбасу найбільша водорясність спостерігається на глибинах 150-200 м, нижче 300-500 м водопритоки зменшуються. При горизонтальному заляганні пластів та приуроченості водоносних горизонтів до пористих пород притоки шахтних вод у паводкові періоди не перевищують 20-25 %. Похило залягання порід сприяє сезонному збільшенню паводкових вод на 50, 100% і більше. Особливо різкі коливання спостерігаються за наявності порід зі збільшенням припливу до 300-400%.

Порушення природного режиму підземних вод виникає вже на самому початку шахтного будівництва під час проходження стволів.

Розкриваються багато водоносних горизонтів кам'яновугільних відкладень до глибин 500-600 м, а при закладці глибоких шахт – до 1000-1200 м. районах (Червоноармійський) до 70-100 м-коду 3 /год. Тому навколо шахтних стволів не спостерігається широких депресій і до зони осушення потрапляють незначні площі.

Подальший дренаж підземних вод відбувається під час проведення підготовчих виробок, особливо квершлагов, що розкривають кілька водоносних горизонтів, але притоки вбирається у 10-15 м 3 /год. Інтенсивне осушення спостерігається при очисних роботах, при обваленні та осіданні порід над виробленим простором. Супроводжується утворенням тріщин, що зв'язують роз'єднані до цього водоносні горизонти, що залягають над пластами, що розробляються, в межах 30-50-кратної потужності вугільного пласта.

Надалі відбувається задавлювання тріщин обвалення та зменшення їх водопроникності, приплив у лаву на цій ділянці буде зменшуватись або повністю припиниться та рівні підземних вод відновлюються до рівнів поверхні загальної шахтної депресії. Депресійні воронки, що формуються над очисними виробками, є тимчасовими, мігрують за площею відпрацювання слідом за переміщенням вибою лави.

При неглибокому заляганні пласта корисних копалин зона водопровідних тріщин може досягати земної поверхні і водопритоки в шахту формуватимуться за рахунок просочування атмосферних опадів за площею очисних робіт.

При розтині тектонічних порушень припливи становлять 300-400 і більше м3/годину, іноді 1000 м3/годину.

В результаті підробітку гірничими роботамиводоносних горизонтів мають місце окремі випадки виведення з ладу водозаборів підземних вод.

2.11 Походження підземних вод.

1) інфільтраційніпідземні води – утворюються внаслідок просочування водопроникні породи атмосферних опадів. Іноді спостерігається надходження води у водоносні горизонти з річок, озер та морів. Можна вважати інфільтрацію основним джерелом поповнення підземних вод, які поширені у верхніх горизонтах з інтенсивним водообміном.

2) конденсаційніпідземні води. У посушливих районах велику роль формуванні водоносних горизонтів грає конденсація водяної пари повітря в порах і тріщинах гірських порід, що виникає за рахунок різниці пружності водяної пари атмосферного і грунтового повітря. В результаті конденсації у пустелях утворюються лінзи прісних вод над солоними ґрунтовими водами.

3) седиментогенніпідземні води – води морського походження. Вони утворилися одночасно із накопиченням опадів. У ході подальшого тектонічного розвитку такі води змінюються при діагені, тектонічних рухів, потрапляючи в зони підвищених тисків і температур. Велику роль у формуванні седиментогенних вод відводять елізійним процесам (елізіо – обтискаю). Первинні опади містять до 80-90% води, при ущільненні яких відбувається віджимання. Природна вологість гірських порід 8-10%.

4) ювенільні (магматогенні)підземні води утворені з пари, що виділяються з магми при її охолодженні. Потрапляючи в ділянку нижчих температур пари магми конденсуються і переходять у краплинно-рідкий стан, створюючи особливий типпідземних вод. Такі води мають підвищену температуру і містять у розчиненому стані незвичайні для поверхневих умов з'єднання та газові компоненти. Приурочені до областей сучасної вулканічної діяльності. Поблизу поверхні такі води поєднуються зі звичайними підземними водами.

5) відроджені (дегідратаційні) води утворюються при виділенні її з мінеральних мас, що містять кристалізаційну воду. Такий процес можливий при підвищених температурах та тисках.

Контрольні питання

1. Назвіть основні завдання та розділи гідрогеології та інженерної геології.

Охарактеризуйте кругообіг води у природі.

Назвіть основні види води у гірських породах.

Назвіть основні воднофізичні властивості підземних вод.

Охарактеризуйте типи підземних вод за умовами залягання та основні їх особливості.

Назвіть фізичні властивості підземних вод.

Які основні параметри визначаються за хімічного складу підземних вод.

Сформулюйте поняття режиму підземних вод. Як змінюється режим шахтних вод?

Охарактеризуйте типи підземних вод за походженням.

Термальні джерела або гарячі води Землі– це ще один дивовижний дарприроди людини. Термальні джерелає незамінним елементом глобальної екосистемипланети.

Коротко сформулюємо, що таке Термальні джерела .

Термальні джерела

Термальні джерела - це підземні температура води, у яких вище 20°С. Зазначимо, що більш «науково» говоритиме геотермальні джерела, оскільки в цьому варіанті приставка "гео" вказує на джерело нагрівання води.

Екологічний енциклопедичний словник

Гарячі джерела - джерела термальних вод із температурою до 95-98°С. Поширені головним чином гірських районах; є екстремальними природними умовами поширення життя Землі; у них живе специфічна група термофільних бактерій.

Екологічний енциклопедичний словник. – Кишинів: Головна редакція Молдавської радянської енциклопедії. І.І. Дід ю. 1989

Довідник технічного перекладача

Термальні джерела
Джерела з температурою значно вищі за середню річну температуру повітря поблизу джерела.

Довідник технічного перекладача. - Інтент. 2009 - 2013

Класифікація термальних джерел

Класифікація термальних джерелв залежності від температури їх вод:

• Термальні джерелаз теплими водами - джерела температура води у яких вище 20 ° С;
• Термальні джерела, які мають гарячі води- Джерела з температурою води 37-50 ° С;
• Термальні джерела, у яких продуже гарячі води- Джерела з температурою води вище 50-100°С.

Класифікація термальних джерелв залежності від мінерального складу вод:

Мінеральний склад термальних водвідрізняється від складу мінеральних. Це зумовлено глибшим їх проникненням, порівняно з мінеральними водами, у товщу земної кори. Виходячи з лікувальних властивостей, термальні джерела класифікуються таким чином:

• Термальні джерелаз гіпертонічними водами – ці води багаті на солі, мають тонізуючу дію;
• Термальні джерелаіз гіпотонічними водами – виділяються завдяки низькому вмісту солей;
• Термальні джерелаз ізотонічними водами – заспокійливі води.

Що ж нагріває воду термальних джерелдо таких температур? Відповідь, для більшості буде очевидна — це геотермальне теплонашої планети, а саме її земної мантії.

Механізм нагріву термальних вод

Механізм нагріву термальних водвідбувається за двома алгоритмами:

1. Нагрів відбувається у місцях вулканічної активностізавдяки «контакту» води з магматичними породами, що утворилися в результаті кристалізації вулканічної магми;
2. Нагрів відбувається завдяки циркуляції вод, які, опускаючись у товщу земної кори більш ніж на кілометр, «поглинають геотермальне тепло земної мантії», а потім відповідно до законів конвекції піднімаються нагору.

Як показали результати досліджень при зануренні в глиб земної кори температура зростає зі швидкістю 30 град/км (без урахування районів вулканічної активності та океанічного дна).

Види термальних джерел

У разі нагрівання вод за першим із вищеописаних принципів вода може вириватися з надр Землі під натиском, утворюючи тим самим один із видів фонтанів:

• Гейзери – фонтан гарячої води;
• Фумароли – фонтан пари;
• Грязьовий фонтан – вода з глиною та брудом.

Ці фонтани приваблюють багато туристів та інших любителів природних краси природи.

Використання вод термальних джерел

Здавна гарячі водивикористовувалися людиною у двох напрямках — як джерело тепла та з лікувальною метою:

• Опалення будинків - наприклад, і сьогодні, столиця Ісландії Рейк'явік опалюється завдяки енергії підземних гарячих вод;
• У бальнеології - всім добре відомі Римські терми...;
• Для створення електроенергії;
• Однією з найбільш відомих та популярних якостей термальних водє їхні лікувальні властивості. Циркулюючи по земній корі води геотермальних джерел, розчиняють у собі величезну кількість мінералів, завдяки яким і мають дивовижні цілющі лікувальні якості.

Про цілющі властивостітермальних вод людині відомо давно. Існує багато всесвітньо відомих терма-курортів, відкритих на базі термальних джерел. Якщо говорити про Європу, найбільш популярні курорти знаходяться у Франції, Італії, Австрії, Чехії та Угорщині.

При цьому слід не забувати про один важливий момент. Незважаючи на те, що води термальних джерел можуть бути дуже гарячими, деякі з них живуть небезпечні для здоров'я людини бактерії. Тому необхідно обов'язково кожне геотермальне джерело перевіряти на «чистоту».

І насамкінець зазначимо, що термальні джерела, або гарячі води Землі є життєво важливим і необхідним ресурсом для цілих регіонів нашої планети та багатьох видів живих істот.

ДАТА СТВОРЕННЯ ПУБЛІКАЦІЇ: Сер 24, 2014 13:05

Народногосподарське використання мінералізованих (солоних) підземних вод набуває дедалі більших масштабів. Крім їх широкого використання для водопостачання (в основному для виробничо-технічного, для господарсько-питного після опріснення та водопідготовки) та зрошення вони застосовуються у бальнеології, хімічній промисловості та теплоенергетиці. В останніх трьох випадках мінеральні підземні води (зазвичай з мінералізацією більше 1 г/л) повинні відповідати вимогам до мінеральних, промислових і термальних підземних вод (1, 3-5, 7-12).

До мінеральних (лікувальних) вод відносять природні води, які мають на організм людини лікувальну дію, обумовлену або підвищеним вмістом корисних, біологічно активних компонентів іонно-сольового або газового складу, або загальним іонно-сольовим складом води (1, 3, 7). Мінеральні води дуже різноманітні по генезі, мінералізації (від прісних до висококонцентрованих розсолів), хімічному складу (мікрокомпонентам, газам, іонному складу), температурі (від холодних до високотермальних), але основним і загальним їх показником є ​​властивість впливати на організм людини.

До промислових вод відносяться підземні води, що містять у розчині корисні компоненти або їх сполуки ( кухонна сіль, йод, бром, бір, літій, калій, стронцій, барій, вольфрам та ін) у концентраціях, що становлять промисловий інтерес. Підземні промислові води можуть містити фізіологічно активні компоненти, мати підвищену температуру (аж до високотермальних) та мінералізацію (зазвичай солоні води та розсоли), мати різне походження (седиментаційні, інфільтраційні та інші води), характеризуватись широким регіональним поширенням.

Підземні води з температурою, що перевищує температуру "нейтрального шару", обносять до термальних. Насправді термальними вважаються води із температурою вище 20-37° З (4, 6-9, 12). Залежно від геотермічних і геолого-гідрогеологічних умов, а також геохімічної обстановки формування термальні води можуть містити підвищені концентрації цінних у промисловому відношенні елементів та їх сполук і мати активний фізіологічний вплив на організм людини, тобто відповідати вимогам до мінеральних вод. Нерідко тому можливе та доцільне комплексне використання термальних вод для бальнеології, промислового вилучення корисних компонентів, теплофікації та теплоенергетики. Природно, що оцінка перспектив практичного використання термальних підземних вод вимагає врахування не лише їхньої температури (теплоенергетичного потенціалу), але також хімічного та газового складу, умов промислового вилучення корисних мікрокомпонентів, потреб району в підземних водах різного типу (мінеральних, промислових, термальних), послідовності та технології використання термальних вод та інших факторів.

Потреби народного господарства, що інтенсивно розвивається, і завдання забезпечення неухильного зростання добробуту народу визначають необхідність ширшої постановки пошуково-розвідувальних робіт на мінеральні, промислові та термальні підземні води.

Методика їх гідрогеологічних досліджень залежить на кожному конкретному родовищі від особливостей природних умов формування та розповсюдження аналізованих типів підземних вод, ступеня вивченості та складності гідрогеологічних та гідрогеохімічних умов, специфіки та масштабів використання підземних вод та інших факторів. Однак навіть простий аналіз наведених вище визначень мінеральних, промислових та термальних вод свідчить про деяку спільність умов їх формування, залягання та розповсюдження. Це дає підставу намітити єдину схему їх вивчення та охарактеризувати загальні питанняметодики їхнього гідрогеологічних досліджень.

§ 1. Деякі загальні питання пошуків та розвідки родовищ мінеральних, промислових та термальних підземних вод

Мінеральні, промислові та термальні води широко поширені на території СРСР. На відміну від прісних підземних вод вони розкриваються, як правило, у більш глибоких структурних горизонтах, мають підвищену мінералізацію, специфічний мікрокомпонентний та газовий склад, характеризуються незначною залежністю свого режиму від кліматичних факторів, нерідко складними гідрогеохімічними особливостями, проявами пружного режиму. рисами, визначальними специфіку їх гідрогеологічних досліджень. Зокрема, мінеральні, промислові та термальні підземні води значної мінералізації мають широке регіональне поширення в межах глибоких частин артезіанських басейнів платформ, передгірських прогинів та гірничо-складчастих областей. Специфічні за деякими ознаками мінеральні, термальні та рідше промислові води зустрічаються в районах окремих кристалічних масивів та областей сучасної вулканічної діяльності. У межах зазначених територій за спільністю геолого-структурних, гідрогеологічних, гідрогеохімічних, геотермічних та інших умов виділяються характерні провінції, області, райони та родовища мінеральних, промислових та термальних підземних вод. Відповідно до раніше даного визначення (див. гл. I, § 1) до родовищ відносяться просторово оконтурювані скупчення підземних вод, якість і кількість яких забезпечують економічно доцільне їх використання в народному господарстві (в бальнеології, для промислового отримання корисних компонентів, в теплоенергетиці, комплексне їх використання), Економічна доцільність використання мінеральних, промислових та термальних підземних вод на кожному конкретному родовищі має бути встановлена ​​та доведена техніко-економічними розрахунками, що виконуються у процесі проектування пошуково-розвідувальних робіт, вивчення родовища та оцінки його експлуатаційних запасів. Показники, якими визначається економічна доцільність експлуатації тієї чи іншої родовища підземних вод і основі яких дається оцінка його експлуатаційних запасів, називаються кондиційними. Кондиційні показники являють собою вимоги до якості підземних вод, та умов їх експлуатації, при дотриманні яких можливе економічно доцільне їх використання з водовідбором, рівним за величиною встановленим експлуатаційним запасам. Зазвичай у кондиціях враховуються вимоги до загального хімічного складу підземних вод, вміст окремих компонентів і газів (біологічно активних, цінних у промисловому відношенні, шкідливих та ін.). ), температурі, умовам експлуатації свердловин (мінімальний дебіт, максимальне зниження рівня, умови скидання стічних вод, термін експлуатації свердловин та ін), глибині залягання продуктивних горизонтів тощо.

Ділянки родовищ, у яких економічно доцільно використання підземних вод з метою бальнеології, промисловості чи теплоенергетики, називають експлуатаційними. Вони виявляються та вивчаються у процесі спеціальних пошуково-розвідувальних робіт, які ведуться у повній відповідності до загальних принципів гідрогеологічних досліджень (див. детально гл. I, § 3).

Пошуково-розвідувальні роботи - один із найважливіших елементів у раціональному освоєнні родовищ мінералізованих підземних вод (1, 5, 10). Їх основна мета – виявлення родовищ мінеральних, промислових чи термальних підземних вод, вивчення геолого-гідрогеологічних, гідрогеохімічних та геотермальних умов, оцінка якості, кількості та умов раціонального народногосподарського використання їх експлуатаційних запасів.

Відповідно до загальних принципів пошуково-розвідувальних робіт та чинних положень гідрогеологічні дослідження названих типів підземних вод здійснюються послідовно з дотриманням встановленої стадійності робіт; пошуки, попередня розвідка, детальна розвідка та експлуатаційна розвідка (1,2, 5-10). Залежно від конкретних умов розглянутих родовищ, ступеня їх вивченості та складності, розмірів водоспоживання та інших факторів в одних випадках можливе поєднання окремих стадій (при хорошій вивченості родовища та невеликої потреби у воді), в інших велика потреба у воді, складні природні умови, слабка вивченість території) може знадобитися виділення додаткових етапів (підстадій) у межах окремих встановлених стадій проведення гідрогеологічних досліджень. Так, при розвідці термальних вод і проектуванні їх промислового освоєння невеликою кількістю експлуатаційних свердловин у зв'язку з дуже значною вартістю спорудження розвідувальних свердловин є виправданим і доцільним суміщення попередньої розвідки з детальною і буріння розвідувально-експлуатаційних свердловин (з подальшим їх переведенням). При пошукових роботах на промислові підземні води дослідження нерідко проводять у два етапи (підстадій). У першому етапі з урахуванням матеріалів попередніх досліджень виявляються площі поширення промислових вод, перспективні щодо пошуково-розвідувальних робіт, і намічаються місця закладення пошукових свердловин. На другому етапі пошукової стадії виявлені площі (родовища) вивчаються за допомогою буріння та випробування пошукових свердловин. Мета вивчення – вибір перспективних для розвідки продуктивних горизонтів та ділянок родовищ (5,8).

Пошуки на мінеральні, промислові та термальні підземні води у кожному районі мають бути пов'язані з перспективами народногосподарського розвитку, потребами у певному типі підземних вод та доцільністю їх використання у даному районі.

До загальних завдань робіт пошукової стадії ставляться: виявлення основних закономірностей поширення мінеральних вод, виділення тих чи інших типів їх родовищ чи площ, перспективних розтин мінеральних (промислових, чи термальних) підземних вод, і за необхідності вивчення цих родовищ і площ з допомогою буріння та випробування пошукових свердловин, а іноді і проведення спеціальних знімальних робіт (гідрогеологічні, гідрохімічні, газові, термометричні та інші види зйомок).

Одним із основних та обов'язкових видів досліджень на стадії пошуків є збір, аналіз та цілеспрямоване ретельне узагальнення всіх зібраних по району досліджень гідрогеологічних матеріалів (особливо матеріалів глибокого опорного та нафтового буріння та матеріалів багатотомного видання «Гідрогеологія СРСР»), складання необхідних карт, схем, розрізів , профілів і т. п. Оскільки буріння пошукових свердловин на глибокі горизонти вимагає великих витрат (вартість свердловини глибиною 1,5-2,5 км 100-200 тис. руб. і більше), доцільно використовувати для досліджень раніше пробурені свердловини (розвідувальні нафта та газ, опорні та ін.).

В результаті пошукових робіт мають бути виділені перспективні на проведення розвідувальних робіт продуктивні горизонти та ділянки, розроблено орієнтовні кондиційні показники та надано орієнтовну оцінку експлуатаційних запасів у межах виділених ділянок (зазвичай за категоріями C 1 + C 2), обґрунтовано економічну доцільність проведення розвідувальних робіт та виділено першочергові об'єкти.

У процесі попередньої розвідки вивчаються геолого-гідрогеологічні умови виділених за результатами пошуків ділянок (їх може бути один або декілька) для отримання даних для їх порівняльної оцінки та обґрунтування об'єкта для детальної розвідки. За допомогою буріння та всебічного випробування розвідувальних свердловин, що розміщуються за площею ділянки, що вивчається (ділянок), виявляються фільтраційні властивості продуктивних горизонтів, водно-фізичні характеристики порід і води, хімічний, газовий та мікрокомпонентний склад підземних вод, геотермічні умови та інші показники, необхідні для складання попередніх кондицій та попередньої оцінки експлуатаційних запасів (зазвичай за категоріями В та Ci).

При недостатній регіональній вивченості для уточнення гідрогеологічних умов у зоні передбачуваного впливу водозабору (параметри, граничні умови тощо) доцільно закласти окремі розвідувальні свердловини та за межами досліджуваної експлуатаційної ділянки (а при можливості використовувати для цієї мети раніше пробурені свердловини). Так як вартість глибокого буріння велика, розвідувальні свердловини на стадії попередньої розвідки доцільно проходити малим діаметром і використовувати їх надалі як спостережних та режимних свердловин. Щоб оцінити промислову та бальнеологічну цінність та особливості подальшого використання підземних вод у процесі попередньої розвідки, має бути виконане спеціальне технологічне (для промислових вод) та лабораторне (для всіх типів вод) їх вивчення.

За підсумками попередньої розвідки складається техніко-економічна доповідь (ТЕД), що обґрунтовує доцільність постановки на тому чи іншому об'єкті детальних розвідувальних робіт. ТЕД є обов'язковим лише щодо мінеральних вод.

У доповіді висвітлюються геологічна будова, гідрогеологічні, гідрогеохімічні та геотермічні умови розвіданих ділянок, результати оцінки експлуатаційних запасів підземних вод та основні техніко-економічні показники, що обґрунтовують доцільність та ефективність їхнього народногосподарського використання.

Детальна розвідка експлуатаційної ділянки проводиться з метою детальнішого вивчення її геолого-гідрогеологічних, гідрогеохімічних та геотермальних умов та обґрунтованого підрахунку експлуатаційних запасів підземних вод продуктивних горизонтів за категоріями, що дозволяють виділення капіталовкладень на проектування їх експлуатації (зазвичай за категоріями A+B+Ci). Експлуатаційні запаси оцінюються загальноприйнятими методами (гідродинамічним, гідравлічним, моделюванням та комбінованим на основі затверджених у ГКЗ кондиційних вимог) (1, 2, 5, 6, 8-10).

Детальна розвідка та оцінка експлуатаційних запасів проводяться стосовно найбільш раціональної в умовах досліджуваного родовища схеми розташування експлуатаційних свердловин. З урахуванням цього положення, а також з економічних міркувань у процесі детальної розвідки закладаються розвідувально-експлуатаційні свердловини, конструкція яких має задовольняти умови їх подальшої експлуатації. На детальній стадії обов'язково проведення кущових відкачування (а в складних природних умовах і тривалих дослідно-експлуатаційних). Спеціальні спостережні свердловини споруджуються лише при заляганні продуктивних горизонтів на глибині не більше 500 м, в інших умовах як спостережні точки використовуються розвідувальні та розвідувально-експлуатаційні свердловини. При необхідності вони зосереджуються в районах дослідних кущів за рахунок часткового розрядження їх на ділянках з більш простими умовами.

Відповідно до цільового призначення в процесі пошуково-розвідувальних робіт на глибокі мінеральні (мінералізовані) води закладаються зазвичай свердловини наступних категорій: пошукові, розвідувальні (досвідчені та спостережні), розвідувально-експлуатаційні та експлуатаційні. Оскільки при глибокому бурінні свердловини є найбільш достовірним і нерідко єдиним джерелом інформації про об'єкт, що розвідується, кожна з них повинна бути ретельно задокументована, і досліджена в процесі її буріння (відбір і вивчення керна, шламу, глинистого розчину, застосування пластовипробувачів) і відповідним чином випробувана. споруди (спеціальні геофізичні, гідрогеологічні, термометричні та інші дослідження).

При гідрогеологічному та інших видах випробування глибоких свердловин мінеральні, промислові та термальні підземні води слід враховувати їх специфічні особливості, обумовлені хімічним складом та фізичними властивостями підземних вод (вплив розчиненого газу, щільності та в'язкості рідини, зміни температурного режиму), конструктивними особливостями на подолання опорів під час руху води по стовбуру свердловини) та іншими факторами.

Гідрогеологічне випробування свердловин проводиться шляхом випусків (при самовилив підземних вод) або відкачуванням (зазвичай ерліфтом, рідше артезіанськими або штанговими насосами). Схема обладнання та випробування свердловин, що дають воду самовиливом, наведено на рис. 57. При випробуванні за цією схемою насосно-компресорні труби (НКТ) служать для спуску глибинних приладів і використовуються як п'єзометр для спостережень за рівнем. Їх черевик зазвичай встановлюється на глибині, що виключає виділення вільного газу. Схема обладнання та випробування свердловин з рівнем води нижче гирла ерліфт показана на рис. 58.

На практиці застосовуються однорядні та дворядні схеми ерліфта. За умовами виміру динамічного рівня доцільніше дворядна схема. Перед випробуванням заміряються пластовий тиск (статичний рівень), температура води в пласті та на гирлі свердловини, у процесі випробування – дебіт, динамічний рівень (вибійний тиск), температура на гирлі, газовий фактор. Відбираються та досліджуються проби води та газу.

На точність вимірів статичного і динамічного рівнів води впливає розчинений газ, зміна температури води, опір руху води в трубах. Вплив газового фактора можна виключити, вимірюючи рівні п'єзометрів, опущених нижче зони виділення вільного газу, або глибинними манометрами. В іншому випадку виміряний рівень води в свердловині відрізнятиметься від істинного на величину ΔS r , що визначається за формулою Е. Е. Керкіса:

v 0 - газовий фактор, м3/м3; Р о, P 1 і Р r - величина тисків атмосферного, гирлового та насичення, Па; τ - температурний коефіцієнт, рівний τ= 1+t/273 (де t-температура газової суміші, 0 С); ρ -щільність води, кг/м 3; g-прискорення вільного падіння, м/с 2 .

Рис 57. Схема обладнання та випробування свердловин, що дають воду

самовиливом: 1 - лубрикатор; 2 – манометри; 3 – фонтанна арматура; 4 - трап-газовідділювач; 5 - вимірювач дебіту газу; 6-мірна ємність; 7 – засувка; 8 – насосно-компресорні труби; 9 - водоносний горизонт

Рис. 58. Схема обладнання та випробувань свердловин з рівнем води нижче гирла

При відкачуванні термальних вод зі свердловини спостерігається подовження стовпа води в ній за рахунок збільшення температури, при простоюванні - «усадка» стовпа за рахунок його охолодження. Величину температурної поправки Δ St ° при відомих значеннях температури води на гирлі до відкачування t п ° і при виливі t п ° Можна визначати за формулою (5):

, (XI.1)

де Н 0 - стовп води у свердловині, м; ρ(t 0 °) та ρ(t π °) - густина води при температурах t 0 ° і t π °. При великих глибинах свердловин (2000 м і більше) температурна поправка може досягати 10-20 м.

При визначенні зниження рівня при відкачках з глибоких свердловин необхідно враховувати втрати напору ΔS н на подолання опорів руху води в стовбурі свердловини, що визначаються за формулою (IV.35).

З урахуванням характеру впливу розглянутих факторів допустима величина зниження рівня S д, що приймається до уваги при оцінці експлуатаційних запасів мінеральних, промислових та термальних підземних вод, визначається за формулою

(XI.3)

де h д - Припустима глибина динамічного рівня від гирла свердловини (визначається можливостями водопідйомного обладнання); Р і - надлишковий над гирлом свердловини тиск підземних вод; ΔS r , ΔS t ° і ΔS н - поправки, що враховують вплив газового фактора, температури та гідравлічних втрат напору та визначаються відповідно за формулами (XI.1), (XI.2) та (IV.35).

Експлуатаційна розвідка проводиться на дільницях і родовищах, що експлуатуються або підготовлені для експлуатації. Вона має на меті гідрогеологічне обґрунтування приросту експлуатаційних запасів та переведення їх у вищі за ступенем вивченості категорії, коригування умов та режиму експлуатації водозабірних споруд, здійснення прогнозів при зміні режиму їх експлуатації тощо. У процесі експлуатаційної розвідки ведуться систематичні спостереження за режимом підземних вод в умовах їхньої експлуатації. За необхідності забезпечення приросту експлуатаційних запасів можливі розвідувальні роботи на суміжних з експлуатаційною ділянкою площах (якщо це потрібно за геолого-гідрогеологічними показниками).

Такі загальні положеннята принципи гідрогеологічних досліджень родовищ мінеральних, промислових та термальних підземних вод Особливості їх проведення на кожній конкретній ділянці визначаються залежно від геолого-структурних, гідрогеологічних, гідрогеохімічних умов родовищ, що вивчаються, ступеня їх вивченості, заданої потреби у воді та інших факторів, облік яких забезпечує цілеспрямовані, науково обґрунтовані та ефективні пошуково-розвідувальні роботи та раціональне народногосподарське освоєння родовищ підземних вод (1, 2, 5-10).

§ 2. Деякі особливості гідрогеологічних досліджень мінеральних, промислових та термальних підземних вод

Мінеральні води. Для віднесення природних вод до категорії мінеральних нині використовуються норми, встановлені Центральним інститутом курортології та фізіотерапії та визначальні нижні межі вмісту окремих компононтів вод (мг/л): мінералізація – 2000, вуглекислота вільна – 500, сірководень загальний –10, залізо – 20, миш'як елементарний - 0,7, бром - 25, йод - 5, літій - 5, крем'яна, кислота - 50, борна кислота - 50, фтор - 2, стронцій-10, барій - 5, радій - 10 -8 радон (в одиницях Махе; 1 Махе ≈13,5 · 10 3 м -3 · -с -1 = 13,5 л -1 · с -1) - 14.

Для віднесення мінеральних вод до того чи іншого їхнього типу з мінералізації, вмісту біологічно активних компонентів, газів та інших показників використовуються критерії оцінки, регламентовані ГОСТ 13273-73 (1, 3, 8). Нижче наведені гранично допустимі концентрації (ГДК) деяких компонентів, встановлені для мінеральних вод (мг/л): амоній (NH 4) + - 2,0, нітрити (NO 2) - -2,0, нітрати (NO 3) - -50,0, ванадій -0,4, миш'як - 3,0, ртуть - 0,02, свинець - 0,3, селен - 0,05, фтор - 8, хром -0,5, феноли - 0,001, радій -5 · 10 -7, уран - 0,5. Кількість колоній мікроорганізмів в 1 мл води не повинна перевищувати 100, коли-індекс - 3. Зазначені норми та значення ГДК. слід враховувати при характеристиці якості мінеральних вод та геолого-промисловій оцінці їх родовищ.

Мінеральні води СРСР представлені всіма основними їх типами: вуглекислими, сірководневими, вуглекисло-сірководневими, радоновими, йодними, бромними, залізистими, миш'яковистими, кислими, слабомінералізованими, термальними, а також неспецифічними та розсольними мінеральними водами. Вони широко поширені в межах артезіанських басейнів різного порядку, тріщинних водонапірних систем, тектонічних зон та порушень, масивів магматичних та метаморфічних порід. Родовища мінеральних вод класифікуються за різними ознаками (за типом мінеральних вод, за умовами їх формування та іншими показниками) (1, 3, 7, 8).

Для розвідки представляє певний інтерес типізація родовищ за геолого-структурними та гідрогеологічними їх умовами. За цими ознаками виділяється 6 характерних типів родовищ мінеральних вод: 1) пластові родовища платформних артезіанських басейнів; 2) пластові родовища передгірних і міжгірських артезіанських басейнів і артезіанських схилів; водоносні горизонти («гідроінжекційний» тип); 4) родовища тріщинно-жильних водонапірних систем; 5) родовища, приурочені до зон розвантаження напірних потоків у басейні ґрунтових вод («гідроінжекційний» тип); .

Родовища перших двох типів характеризуються відносно простими гідрогеологічними та гідрогеохімічними умовами, значними надмірними напорами та природними запасами. Виділення перспективних для розвідки площ можливе на основі аналізу регіональних гідрогеологічних матеріалів, рекомендується розвідка бурінням та випробуванням одиночних свердловин (рідко кущів). Оцінка експлуатаційних запасів доцільна гідродинамічним та гідравлічним (при значній тектонічній порушеності порід та газонасиченості вод) методами.

Набагато складнішими гідрогеологічними та гідрогеохімічними умовами відрізняються родовища інших типів і особливо третього, п'ятого та шостого. Для них властиві обмежені площі розвитку мінеральних вод (типу куполів), мінливість кордонів, запасів та хімічного складу у часі та при відкачках, обмеженість експлуатаційних запасів. Для виділення ділянок під розвідку крім всебічного аналізурегіональних матеріалів нерідко потрібні проведення пошукових геофізичних, термометричних та інших видів досліджень, буріння пошукових та пошуково-зондувальних свердловин та їх масове глибинне випробування, спеціальні знімальні роботи. Такі родовища розвідуються бурінням свердловин по розвідувальним створам та спеціальними площадними знімальними роботами. В силу значної нестійкості хімічного складу та залежності експлуатаційних запасів від геолого-тектонічних та геотермічних умов надходження мінеральної складової та формування купола мінеральних вод оцінка їх здійснюється переважно гідравлічним методом, перспективне застосування методу моделювання.

Детально питання методики гідрогеологічних досліджень виділених типів родовищ мінеральних вод розглянуті у спеціальній методичної літератури(1, 2, 8). У роботі Г. С. Вартаняна (2) особливо висвітлено методику пошуків та розвідки родовищ мінеральних вод у тріщинних масивах з детальною їх типізацією та аналізом особливостей вивчення кожного з виділених типів родовищ.

Промислові води. Як критерії для віднесення мінералізованих природних вод до категорії промислових використовуються деякі умовні кондиційні показники, що визначають мінімальні концентрації корисних мікрокомпонентів та гранично допустимі шкідливі компоненти, що ускладнюють технологію промислового освоєння підземних мінералізованих вод.

Нині такі показники встановлені лише деяких типів промислових вод: йодних (йоду щонайменше 18 мг/л), бромних (брому щонайменше 250 мг/л), иодо-бромных (йоду щонайменше 10, брому щонайменше 200 мг/л) л), йодо-борних (йоду не менше 10, бору не менше 500 мг/л). Вміст нафтенових кислот у воді не повинен перевищувати 600 мг/л, нафти - 40 мг/л, галоїдопоглинання має бути не вище 80 мг/л, лужність води - не більше 10-90 молей/л.

Ведуться відповідні дослідження щодо вивчення умов вилучення з підземних вод деяких інших промислово цінних компонентів: бору, літію, стронцію, калію, магнію, цезію, рубідії, германію та ін.

Вказані вище показники не враховують умов експлуатації промислових вод, методу вилучення мікрокомпонентів, умов скидання відпрацьованих вод та інших факторів, що визначають економічну доцільність промислового вилучення мікрокомпонентів. Використання їх доцільно лише за загальних орієнтовних оцінок можливості промислового освоєння підземних вод. При цьому умовно приймається, що при глибині свердловин 1-2 км та граничному положенні динамічного рівня на глибині 300-800 м дебіт окремих свердловин має бути не менше ніж 300-1000 м 3 /сут. Реальні показники, що визначають умови доцільного використання промислових вод того чи іншого родовища для вилучення промислових компонентів, встановлюються у процесі пошуково-розвідувальних робіт на основі варіантних техніко-економічних розрахунків. Це звані кондиційні показники, є основою геолого-промислової оцінки родовищ промислових вод.

Підземні промислові води все більше привертають пильну увагу вчених як джерело мінерально-сировинних та енергетичних ресурсів. Відомо, що крім основних солей - хлоридів натрію, калію, магнію та кальцію - мінералізовані підземні води та розсоли містять у своєму складі величезний комплекс металевих та неметалічних мікрокомпонентів (у тому числі рідкісних та розсіяних хімічних елементів), комплексне вилучення яких може зробити ці води виключно цінною сировиною для хімічної та енергетичної промисловості та суттєво підвищити економічну ефективність їх промислового використання.

У Радянському Союзі промислові води використовуються в основному для видобутку йоду та брому. Розробляється технологія промислового вилучення з підземних вод та інших мікрокомпонентів (літію, стронцію, калію, магнію, цезію, рубідії тощо. буд.). У США з підземних вод, крім йоду та брому, добувають літій, вольфрам і солі (СаСl 2 , MgSO 4 , Mg(OH) 2 , KClі MgCl 2). Підземні мінералізовані води та розсоли, що мають промислове значення, широко розвинені на території СРСР. Вони знаходяться зазвичай у глибоких частинах артезіанських басейнів стародавніх та епігерцинських платформ, передгірських та міжгірських западинах альпійської геосинклінальної зони півдня СРСР. Узагальнення великої кількості регіональних матеріалів дозволило колективу радянських гідрогеологів скласти карту промислових вод на території СРСР, на основі якої складено схематичну карту перспективних районів СРСР на різні типи промислових вод (5, 6). В даний час під керівництвом співробітників інституту ВСЕГІНГЕО складаються карти регіональної оцінки експлуатаційних та прогнозних запасів промислових вод для окремих регіонів та території СРСР загалом.

Аналіз регіональних матеріалів та досвіду розвідки промислових вод свідчить про те, що для розвідки та геолого-промислової оцінки за особливостями характеру залягання, поширення та гідродинамічних умов родовища промислових вод можуть бути поділені на два основні типи:

1) родовища, розташовані у великих та середніх артезіанських басейнах платформних областей, крайових та передгірських прогинів, що характеризуються відносно спокійним регіональним поширенням витриманих продуктивних горизонтів, та

2) родовища, приурочені до водонапірних систем гірничо-складчастих областей, що характеризуються наявністю складно-дислокованих структур з тектонічними порушеннями розривного характеру, що розділяють продуктивні водоносні горизонти однойменних стратиграфічних комплексів.

Приналежність родовищ промислових вод до того чи іншого типу визначає особливості проведення гідрогеологічних досліджень при їх розвідці та геолого-промисловій оцінці.

При вивченні родовищ промислових вод та підготовці їх до промислового освоєння необхідно насамперед виявити: 1) розміри родовища; 2) його становище в межах водонапірної системи; 3) глибину залягання та потужність промислової водоносної зони; 4) гідрогеологічні та гідродинамічні особливості і т. д. Разом взяті ці фактори дозволяють оцінити гідрогеологічні умови родовища, обґрунтувати принципову розрахункову схему, оцінити кількість, якість та умови залягання промислових вод, провести геолого-промислову оцінку родовища та намітити раціональні шляхи його освоєння.

Незважаючи на різноманітність умов залягання та поширення промислових вод, для їх родовищ характерні такі спільні риси, що визначають особливості їх пошуків та розвідки: 1) розташування продуктивних горизонтів у глибоких частинах артезіанських басейнів (глибина їхнього залягання досягає 2000-3000 м і більше); 2) широке поширення продуктивних відкладень, їх відносна витриманість та висока водорясність; 3) значні розміри родовищ та їх експлуатаційних запасів; 4) прояв пружноводонапірного режиму при експлуатації; 5) наявність кількох продуктивних горизонтів у розрізі родовищ; 6) обмеженість ділянок, у яких раціональна експлуатація родовища, та інших.

Кожна з наведених вище особливостей, що характеризують підземні промислові води, визначає особливий підхідпри пошуках та розвідці їх родовищ. Так, глибоке залягання продуктивного пласта та наявність у розрізі родовища кількох промислових горизонтів обумовлює необхідність буріння глибоких дорогих свердловин та складне геолого-гідрогеологічне випробування їх, забезпечення можливості використання пошукових свердловин для розвідки, а розвідувальних для експлуатації, широкого залучення матеріалів регіональних досліджень та використання газових свердловин для пошуково-розвідувальних цілей. Широке регіональне поширення продуктивних відкладень, велика глибина їх залягання та особливості формування експлуатаційних запасів при пружноводонапірному режимі експлуатації призводять до необхідності вивчення гідрогеологічних параметрів водоносних відкладень на значній території їхнього поширення та виявлення геолого-структурних особливостей для встановлення меж експлуатаційних ділянок тощо.

Функції пошукових, розвідувальних, розвідувально-експлуатаційних та експлуатаційних свердловин при дослідженні промислових вод особливо вагомі та різноманітні. За результатами вивчення розрізів свердловин у процесі буріння (дослідження керна, шламу, глинистого розчину, механічний каротаж, геофізичні дослідження, спеціальні методи) та подальшого їх випробування вирішуються завдання щодо стратиграфічного, літологічного та гідрогеологічного розчленування продуктивної частини розрізу, продуктивності складу підземних вод, виявлення геохімічної обстановки ділянки, колекторських властивостей продуктивних горизонтів, умов експлуатації свердловин, визначення технологічних показників промислових вод тощо.

Найбільш доцільними методами оцінки експлуатаційних запасів є гідродинамічний, моделювання та рідше гідравлічні. Для родовищ промислових вод великих артезіанських басейнів платформних областей та середніх артезіанських басейнів крайових та передгірських прогинів, що характеризуються широким регіональним поширенням продуктивних горизонтів та порівняно простими гідрогеологічними умовами, найбільш доцільним є застосування гідродинамічних методів. Правомірність схематизації окремих елементів гідрогеологічних умов може бути обґрунтована результатами моделювання, досвідченими даними і т. д. При значній мірі вивченості родовища можлива оцінка експлуатаційних запасів методами моделювання.

Для родовищ промислових вод геосинклінальних областей, що характеризуються невитриманістю продуктивних горизонтів та складними гідрогеологічними умовами (неоднорідність, наявність контурів живлення, виклинювання, зміщень тощо), доцільно комплексне застосування гідродинамічних та гідравлічних методів оцінки експлуатаційних запасів. При значній мірі вивченості можливе застосування гідродинамічних методів та моделювання, а на окремих родовищах як самостійний метод оцінки експлуатаційних запасів може бути рекомендований метод моделювання.

Істотне значення в геолого-промисловій оцінці родовищ промислових та термальних вод та виборі шляхів їх раціонального народногосподарського використання мають техніко-економічні розрахунки та обґрунтування. Принципи таких розрахунків та обґрунтувань були викладені раніше (див. гл. IX, § 2 та 3) та детально розглянуті у методичному посібнику (5).

При розвідці, геолого-промисловій оцінці та обґрунтуванні проектів розробки родовищ промислових вод слід пам'ятати можливість експлуатації промислових вод за умов підтримки пластового тиску (ППД). Можливість і доцільність застосування цього способу визначаються відсутністю в даний час водопідйомного обладнання, що забезпечує експлуатацію свердловин при пониженнях рівня понад 300 м від поверхні землі та дебітах свердловин 500-1000 м 3 /добу і більше, а також великими труднощами в організації скидання відпрацьованих вод поверховим шляхом (Велика вартість очищення стічних вод, відсутність об'єктів для скидання вод або їх велика віддаленість тощо). У таких умовах спосіб експлуатації промислових вод зі зворотним закачуванням відпрацьованих вод у продуктивні пласти та підтримкою в них необхідного пластового тиску є найбільш вигідним. При цьому поряд з підтриманням сприятливих умов експлуатації свердловин (високий динамічний рівень, можливість використання різних видів водопідйомного обладнання великої продуктивності, сталість режиму експлуатації тощо) забезпечується утилізація відпрацьованих підприємством вод, створюються можливості суттєвого збільшення експлуатаційних запасів та повнішого спрацювання природних запасів промислових вод, виключається забруднення поверхневих водотоків тощо.

Оцінка експлуатаційних запасів промислових вод та проектування їх розробки можливі лише на основі обліку та відповідного прогнозу умов роботи експлуатаційних та нагнітальних свердловин, характеру та темпів просування некондиційних вод, що закачуються в продуктивні пласти (з обов'язковим урахуванням впливу неоднорідності колекторських властивостей), оцінки масштабів розбіжностей обґрунтування найбільш раціональної схеми розміщення водозабірних та нагнітальних свердловин. Для вирішення зазначених завдань може виникнути необхідність у постановці спеціальних дослідних робіт та випробувань свердловин, застосуванні моделювання для здійснення гідродинамічних та гідрогеохімічних прогнозів процесу розробки родовища, розробки ефективних засобівконтролю та управління процесом експлуатації водозабірних та нагнітальних свердловин.

Термальні води.До термальних відносять води з температурою вище 37 ° С (на практиці нерідко враховують і води з температурою понад 20 ° С). Підземні води з температурою вище 100°С відносять до парогідротерм (8-10).

Термальні води поширені біля СРСР. Залягають вони зазвичай на значних глибинах у межах платформних та гірничо-складчастих областей, а також у областях молодого та сучасного вулканізму. У багатьох районах термальні води є одночасно і мінеральними (тобто мають бальнеологічну цінність), а нерідко й промисловими (вірніше, всі промислові підземні води є термальними). Ця обставина визначає великі перспективи їхнього комплексного народногосподарського використання.

Прекрасне казкове місто Теплогірськ з чистим повітрям і вулицями, з термальними плавальними басейнами, геотермальною електростанцією, обігріваються вулицями, вічнозеленим парком, субтропічною рослинністю та цілющими ваннами в будинках, описаний у книзі І. М. Дворова «Глибинне тепло Землі», , а завтрашня реальність, яка втілиться у життя завдяки використанню термальних підземних вод. Теплогірськ - це прообраз міст найближчого майбутнього на Камчатці, Чукотці та Курильських островах, Західного Сибірута багатьох інших районах СРСР.

Термальні води використовуються у теплоенергетиці, опаленні, для гарячого водопостачання, холодопостачання (створення високоефективних холодильних установок), у парниково-тепличному господарстві, у бальнеології тощо (4, 6, 9). Перспективи використання термальних вод біля СРСР знайшли відображення на схематичній карті, представленої на рис. 7 (див. гл. II).

За попередніми підрахунками (4) прогнозні запаси термальних вод (до глибини залягання 3500 м) на території СРСР складають 19 750 тис. м3/добу, а експлуатаційні - 7900 тис. м3/добу. Зі збільшенням глибин буріння свердловин на термальні води може суттєво зрости їхній теплоенергетичний потенціал.

Для розвідки та оцінки експлуатаційних запасів родовища термальних вод можуть бути типизовані таким чином:

1) родовища артезіанських басейнів платформного типу,

2) родовища артезіанських басейнів передгірних прогинів та міжгірських западин; 3) родовища тріщинних систем вивержених та метаморфічних порід; 4) родовища тріщинних систем вулканічних та вулканогенно-осадових порід.

Родовища термальних вод перших двох типів аналогічні відповідним типам родовищ промислових вод, особливості пошуків та розвідки яких було розглянуто раніше. Для оцінки експлуатаційних запасів термальних вод таких родовищ найефективніший гідродинамічний метод.

Родовища тріщинних систем вивержених та метаморфічних порід, омолоджених гірничо-складчастих систем характеризуються виходами термальних вод по лініях тектонічних порушень, незначними природними запасами термальних вод, впливом на їх режим та умови руху підземних вод, що залягають вище. Тому на стадії пошуків тут доцільні великомасштабна структурно-гідрогеологічна та термометрична зйомки (виявлення тектонічних порушень, зон тріщинуватості, зон руху термальних вод тощо). У свердловинах доцільно проведення комплексу термометричних та геофізичних досліджень та їх зонального гідрогеологічного випробування. На стадії попередньої розвідки закладаються, досліджуються та опробуються тривалими дослідно-експлуатаційними відкачками (випусками) розвідувально-експлуатаційні свердловини (із систематичними спостереженнями за режимом витрат, рівнів, температури, хімічного складу підземних вод). Експлуатаційні запаси краще оцінювати гідравлічним методом, поєднуючи попередню розвідку з детальною. При можливості підтягування в процесі експлуатації некондиційних за температурою вод доцільно закласти заздалегідь спостережні свердловини по створу, що проходить через зону розвантаження термальних вод.

Родовища тріщинних систем районів сучасного і недавнього вулканізму відрізняються невеликою глибиною залягання, високою температурою і невеликою мінералізацією термальних вод, наявністю численних термоаномалій, тріщинуватістю колекторів, проявом парагідротерм (характеризуються температурою, дебітом, тиском пари і рівнем води), що визначають вирівнювання води. На стадії пошуків ефективні аерофотозйомки, поверхнева термометрична зйомка (вимірювання температури в джерелах, поверхневих водоймах, грязьових котлах тощо), гідрогеологічна зйомка, геофізичні дослідження. Родовища та ділянки оконтурюють за допомогою геотермічних карт та профілів. Розвідувальні свердловини розміщують уздовж встановлених тектонічних порушень, до яких присвячені осередки розвантаження парогідротерм.

Експлуатаційні запаси зазвичай оцінюють гідравлічним методом. Для оцінки парогідротерм необхідно прогнозувати всі компоненти, що характеризують їх (температуру, витрата пари і її тиск, рівень води).

До специфічних питань, що вимагають свого вирішення при оцінці експлуатаційних запасів термальних вод, відносяться наступні: 1) прогноз температури води на гирлі експлуатаційної свердловини (за термометричними спостереженнями по стовбуру свердловини та за допомогою аналітичних рішень); 2) оцінка та облік впливу газового фактора (вимірювання газового фактора та введення поправок при визначенні та прогнозах положення рівнів води); 3) розрахунки та прогнози щодо підтягування контурів холодних вод з областей живлення та розвантаження підземних вод.

Детально питання пошуків, розвідки та геолого-промислової оцінки родовищ термальних вод розглянуті у посібниках (6,8-10).

ЛІТЕРАТУРА

1. Вартанян Г. С, Яроцький Л. А. Пошуки, розвідка та оцінка експлуатаційних запасів родовищ мінеральних вод (методичне керівництво). М., "Надра", 1972, 127 с.

2.Вартанян Г. С. Пошуки та розвідка родовищ мінеральних вод у тріщинних масивах. М., "Надра", 1973, 96 с.

3. Води мінеральні питні, лікувальні та лікувально-їдальні. ГОСТ 13273-73. М., Стандартгіз, 1975, 33 с.

4.Дворов І. М. Глибинне тепло Землі. М., "Наука", 1972, 206 с.

5.Пошуки та оцінка запасів промислових підземних вод ( методичний посібник). М, "Надра", 1971, 244 с.

6.Маврицький Б. Ф., Антоненко Г. К. Досвід дослідження, розвідки та використання в практичних ціляхтермальних вод у СРСР та за кордоном. М., "Надра", 1967, 178 с.

7. Овчинніков А. М. Мінеральні води. Вид. 2-ге. М., Гоеолтехіздат. 1963, 375 с.

8.Довідкове керівництво гідрогеолога. Вид. 2-ге, т. 1. Л., «Надра», 1967, 592 с.

9. Фролов Н. М., Гідрогеотермія. М., "Надра", 1968, 316 с.

10. Фролов Н. М., Язвін Л. С. Пошуки, розвідка та оцінка експлуатаційних запасів термальних вод. М., 1969, 176 с.

11. Швець В. М. Органічні речовинипідземних вод. М., "Надра", 1973, 192 с.

12. Щербаков А. В. Геохімія термальних вод. М., "Наука", 1968, 234 с.

Текст доповнено та відредаговано за даними 2015 року.

Мапа. Гідромінеральні області Кримського півострова

Умовні позначення:
А. Гідромінеральна складчаста область гірського Криму з переважним розвитком сульфатних та хлоридних (частиною термальних у глибині) мінеральних, вод, що газують азотом, у підлеглому значенні метаном, сірководнем та рідко вуглекислотою.

Б. Керченська гідромінеральна область вуглекислих вод у глибоких водоносних горизонтах, а також сірководневих, азотних та метанових холодних та термальних у третинних та нижчих відкладах.

В. Кримська гідромінеральна область сірководневих, азотних, метанових та змішаного газового складу солонуватих та солоних вод (рівнинний Крим), холодних у верхніх та термальних у глибоких частинах артезіанських басейнів.

Типи вод
Вуглекислі води:
1 - вуглекислі головним чином хлоридно-гідрокарбонатні та гідрокарбонатно-хлоридні натрієві води з мінералізацією 8,8-15,6 г/л (та інші).

Сірководневі води:
2 - хлоридні, натрієві, переважно солоні води з повсюдно високим вмістом сірководню (загального H2S від 50 до 850 мг/л) та мінералізацією від 7,8 до 32,5 г/л;
3 - натрієві води змінного аніонного складу (гідрокарбонатно-хлоридні, хлоридно-гідрокарбонатні та ін), з мінералізацією переважно до 10 г/л і з дуже різним вмістом загального сірководню - від декількох десятків до більше 300 мг/л і слабосірчановодні води з вмістом H2S близько 10 мг/л. Азотні, метанові, змішаного газового складу та інші води.

Термальні:
4 - азотні прісні гідрокарбонатні натрієві з мінералізацією до 1 г/л. Температура 26-35 ° С;
5 - переважно азотні хлоридно-гідрокарбонатні, гідрокарбонатно-хлоридні та хлоридні натрієві (іноді магнієві) з мінералізацією від 1 до 3-7 г/л. Температура 20-46 ° С;
6 - азотні, мета-ново-азотні, азотно-метанові та метанові хлоридні та хлоридно-гідрокарбонатні натрієві, сольові води (мінералізація 10-35 г/л) з температурою від 30 до 40°С і вище;
7 - азотно-метанові та метаново-азотні (іноді метанові) хлоридні кальцієво-натрієві води морської мінералізації (35-40 г/л) з температурою понад 50°С (до 100°);
8 - переважно азотні дуже гарячі понад (45-50°С) води за складом натрієві або кальцієво-натрієві хлоридні, сульфатно-хлоридні, гідрокарбонатно-хлоридні та хлоридно-гідрокарбонатні з мінералізацією 8-50 г/л.

Холодні:
9 - сульфатні (чисто сульфатні, хлоридно-сульфатні та сульфатно-хлоридні (натрієво-кальцієві та інші) слабо мінералізовані від 1,5 до 10 г/л води;
10- хлоридні та гідрокарбонатно-хлоридні натрієві, а також кальцієво-магнієві води з мінералізацією переважно від 3 до 20 г/л;
11 - хлоридно-сульфатні та хлоридні натрієві високомінералізовані води (розсоли) з мінералізацією вище 50 г/л.

Води недостатньо вивчені: 12 – прісні вуглекисло-азотні з рідкісними газами (за припущенням).

13 - межа областей мінеральних вод;
14 – джерело;
15 - свердловина;
16 - грязьова сопка з виділенням вуглекислого газу.

Пункти мінеральних вод

Рівнинний Крим: 1 - околиця Джанкоя, 2 - на південний захід від Джанкоя, 3 - Сірноводське, 4 - Глібово, 5 - Мелова (Тарханкут), 6 - Північна Новоселівська свердловина, 6а, 6б, 6в, 6г, 6д - Південні Новоселівські Нижньогірськ. 8 – Євпаторія – Мойнаки, 9 – Євпаторія – біля берега моря, 10 – Сакі – за залізницею, 11 – Сакі – курорт, 12 – Саки – проти Чеботарської балки, 13 – Ново-Андріївка, 14 – Ново-Олександрівка, 15 – Новожилівка, 16 - Василівка, 17, 17а - Бєлоглинка, 18 - на південь від м. Білогірська, 19 - джерело Лікувальне, 20 - джерело Обручова, 21, 21а - Гончарівка, 22 - Бабенкове, 23-джерело Акмелез, 24 - сірово .Феодосії, 25 - джерело Феодосія, 26 - джерело Кафа, 27 - Ново-Московська вулиця у м. Феодосії.

Керченський півострів: джерела: 28 - Сюарташські. 29 – Караларські. 30 – Джайлавські, 31, 31а – Чокракські, 32 – Тарханські, 33 – Баксинські; грязьові сопки: 34 – Бурашські, 35 – Тарханські, 36 – Булганакські, 37 – Єнікальські, 38 – Камиш-Бурун, 39, 39а – джерела Сеїт-Елінські, 40 – джерела Каяли-Сарт, 41 – Мошкаревське, 4 - Костиріно (б. Чонгелєк).

Гірський Крим: 44 - Коктебель, 45 - джерела Кизил-Таш, 46 - джерело Судакський, 47-джерело Карабах, 48-джерело Чорні води (б. Аджі-Су), 49 - слабовуглекисла вода в північному порталі Ялтинського тунелю, 50 - сульфатна вода південному порталі Ялтинського тунелю, 51 – сірководнева вода у південному порталі Ялтинського тунелю, 52 – Ялтинська глибока свердловина, 53 – джерело Василь-Сарай, 54 – джерело Мелас.

Мінеральні та термальні водирізних типів виділено у ряді місць Криму глибокими свердловинами. Мінеральні води Криму різні за сольовим (іонним) та газовим складом: деякі з них термальні - теплі та гарячі (терми). Вони становлять значний інтерес як у науковому, і у практичному відношенні. Води можуть бути використані як питні лікувальні води і в бальнеологічних цілях. Однак поки що вони використовуються ще мало лише на курортах Саки, Євпаторія, Феодосія, Судак, Ялта, Алушта, Чорні води (Бахчисарайський район) і в деяких монастирях, а також у сільських купелях і лазнях.

За геолого-структурними умовами та складом присутніх у надрах Кримського півострова мінеральних до термальних вод виділено три великі гідрогеологічні галузі:

А. Гідромінеральна складчаста область Гірського Кримуз переважним розвитком сульфатних та хлоридних, частиною термальних (у глибині) мінеральних вод, що газують азотом, у підлеглому значенні метаном, сірководнем та рідко вуглекислотою.

Б. Керченськагідромінеральна область поширення сірководневих, азотних та метанових холодних вод у третинних та нижчих відкладах (в окремих джерелах міститься вуглекислота).

В. Гідромінеральна область Рівнинного Кримусірководневих, азотних, метанових та змішаного газового складу солонуватих та солоних вод, холодних у верхніх та термальних у глибоких частинах артезіанських басейнів.

Гірський Крим

Площа розвитку таврійських сланців у гірському Криму характеризується широким поширеннямсолонуватих сульфатних вод (з вмістом НСО3 більше 25%-екв, іноді більше SO4), що утворюються внаслідок руйнування та розчинення колчеданів. Місцями є слабосірководневі джерела із вмістом сірководню 3-10 мг/л і з різним хімічним складом вод - Мелас, Карабах, Судакськийджерело.

У південній половині Ялтинського тунелю сульфатні води виступають у зоні контакту верхньої та середньої юри та з тріщин самих низів вапняків верхньої юри. У среднеюрских сланцях і верхньоюрських вапняках багато мешкав і прожилок гіпсу (ймовірно, давня освіта). Можна припускати, що у сучасний період відбувається розчинення гіпсу карстовими водами вапняків із заснуванням сульфатних вод. Мінералізація останніх 0,7-3,4 г/л; найчастіша мінералізація 2,0-2,5 г/л із вмістом сульфатів 0,4-2,0 г/л. Ця вода містить невеликі кількості йоду, брому та бору.

У деяких місцях тунелю окремі струмені сульфатної води містять значну кількість стронцію (до 7,6 мг/л) та свинцю (0,003-0,01%). бору до 2,3 мг/л, ряд металів (залізо, титан, цирконій, нікель, ванадій) у малій кількості, фосфор (Р2О5) до 2,2 мг/л, йод до 2,1 мг/л, бром 0, 4-3,0 мг/л, кремнекислоту до 13,5 мг/л, марганець 0,18-0,30 мг/л, мідь до 0,003 мг/л. Наявність металів у воді, ймовірно, пов'язана з рудопроявленням у глибоких частинах області поширення серії таврій.

Сірководневі води (H2S до 40 мг/л), мабуть, формуються в глибині товщі таврійських сланців і лініями тектонічних розломів піднімаються під натиском до контактної зони середньо- і верхньоюрських порід. Міцна сірководнева вода в тунелі містить близько 70 мг/л йоду та близько 7 мг/л брому. Слабкі сірководневі води у гірській частині Криму цих компонентів не містять. Вміст йоду в міцній сірководневій воді одного з джерел (69,8 мг/л) подібно до вмісту йоду (до 56,3 мг/л) у таврійських сланцях на глибині 1000-2257 м в Ялтинській свердловині.

Хлоридні води містяться у глибоких горизонтах таврійських сланців. Склад їх, мабуть, типовий для глибокої – хлоридної зони.

Хлоридні води гірського Криму можна як метаморфізовані (частиною хлор-кальциевые), які містять комплекс мікрокомпонентів морського походження (йод, бром, бор).

Присутність у цих водах невеликої кількості метану, азоту, вуглекислоти та сірководню може свідчити про те, що відбувається на глибині. біохімічних процесах. До солоним водамвідносяться: джерело Чорні води (б. Аджи-Су), солоні води свердловин у Ялті. Глибина свердловини Ялтинської 2257 м. Мінералізація води цієї свердловини від 38,9 до 49,3 г/л. Вода містить багато йоду 52,3-56,3 мг/л, брому 65,6 мг/л, НВО2 16 мг/л. Чорна вода має мінералізацію 3,8-4,5 г/л.

У Коктебелі відомі нітратні сульфатно-хлоридні та хлоридно-сульфатно-карбонатні води з вмістом нітратів від 0,68 до 5,3 г/л. Води у четвертинних суглинках.

У гірському Криму також є незначні слабовуглекислі прояви в сланцях таврійської серії. Зміст СО2 вільної у воді джерел (за неповними даними) 246-251 мг/л.

У гірському Криму в ряді випадків встановлено безперечний зв'язок між мінеральними джерелами та газопроявами та тектонічною будовою(Лініями розломів).

Керченський півострів

У східній частині Керченського півострова окремі джерела містять вуглекислоту. За хімічним складом води хлоридно-гідрокарбонатні натрієві та гідрокарбонатно-хлоридні натрієві з вмістом вільної вуглекислоти 500-2000 г/л та мінералізацією 8,8-15,6 г/л.

Вуглекислі водивиходять на поверхню у вигляді трьох груп невеликих висхідних джерел: Каяли-Сирт, Сеїт-Елі Нижній і Тарханський № 2. Поблизу деяких джерел вуглекислі води розкриті свердловинами бурою глибиною 100-300 м (свердловини переливають з дебітом до 0,3 л/сек) . Мінеральна вуглекисла вода піднімається тріщинами розломів земної кори на площах головним чином діяльності древнього грязьового вулканізму. Зміст СО2 у складі газів вод від 36 до 96%. У деяких пунктах у складі газів є трохи водню або сірководню. Відношення He:Ar змінюється від 0,1 до 0,7, це можна віднести за рахунок підтоку газу зі значної та великої глибини. Відношення Ar:N2 говорить про те, що азот у газах переважно глибинний, але зустрічається і біохімічний. У районі є також грязьові сопки. з виділенням деякої кількості СО2 (Булганакські, Тарханські та ін) - У газових виділеннях таких сопок встановлено присутність слідів ртуті. Очевидно, пари ртуті мають бути й у газах вуглекислих джерел.

Вуглекислі та сопкові води містять фтор, бром, йод, бор, барій, амоній, нітрати, бітумінозну речовину. Нафтенові кислоти відсутні або є у незначній кількості. У водах містяться (мг/л): літій 2,0-6,6; калій 40-260; кремнекислота 0-88; фосфор (Р205) 0-10; стронцій 2,0-3,7 залізо (Fе2+ + Fе3+) 0-4,0; фтор 0-0,60; миш'як 0-0,05; бір - багато (НВО2 800-1600); води бідні на кальцій (0-192) і магній (23-120).

Спектральним аналізом у вуглекислих водах визначено марганець, нікель, кобальт, титан, ванадій, хром, молібден, цирконій, мідь, свинець, срібло, цинк, олово, галій, лантан, берилій, ртуть, миш'як, сурма. Вміст деяких із них значний: хрому до 0,01%, свинцю до 0,005%, міді до 0,001%, цинку до 0,01%, олова до 0,1%. Оловоносність й у всіх вуглекислих джерел.

Ртуть у ряді випадків визначена аналітичним методом (0,002-0,005 мг/л). Вміст ртуті по спектрального аналізу 4 10-3% у воді дуже перевищує її кларковий вміст у земній корі (7,7 10-6%).

Загальна радіоактивність, вміст радону, урану в цих водах коливається в межах 13 10-6 - 97 10-6 г/л.

Вуглекислі та сопковіводи - це тріщинно-жильні субтермальні (термальні) води, в яких вуглекислота, бор, літій, миш'як, сурма, ртуть, фосфор та деякі інші мікроелементи взаємопов'язані та надходять із великої глибини (ендогенні продукти). Найбільше їх міститься в осередках та поблизу осередків їх появи на земній поверхні. Керченські вуглекислі джерела та сопки - свого роду унікуми, та їх води дуже складні за умовами формування. Поява іонів металів та ряду інших (рідкісних) мікрокомпонентів у цих водах, мабуть, обумовлена ​​складністю та значною глибиною їх формування при можливому впливі основних (лужних) магматичних поріднадр. Зокрема, бор тут може бути у вигляді глибинних летких сполук із СО2, аміаком, миш'яком, сурмою, ртуттю, фосфором та деякими іншими мікрокомпонентами в газовій фазі. Зв'язувати вуглекислі води Керченського півострова з нафтовими факторами, мабуть, не доводиться. Ці води не мають відношення ні до нафтопрояв, ні до сірководневих вод, присвячених тільки верхній частині розрізу півострова.

Формування іонно-сольового та газового складу вуглекислих вод Керченського півострова, мабуть, пов'язане з вельми глибоко залягаючими мезозойськими і, можливо, палеозойськими породами. Малі ж дебіти та низьку температуру вод можна пояснити значною глибиною джерела живлення та тривалістю шляху надходження їх по тріщинах розломів через потужну глинисту товщу майкопа, що перешкоджає вертикального руху(підйому) вод до земної поверхні.

Керченський півострів багатий сірководневими водамирізної концентрації, пов'язаними головним чином із чюкракським горизонтом вапняків та пісків, що залягають на майкопських глинах. За даними М. М. Фомичева та Л. А. Яроцького, областю їх харчування служать виходи чокракських піщаних відкладень, які є водоносними.

На крилах антикліналей, у місцях розломів, у пониженнях рельєфу, в озерах та місцями в Азовському морі ці води дренуються, утворюючи висхідні джерела. Вони розвантажуються також свердловинами.

Дебіти джерел сірководневих вод невеликі. Незважаючи на це, дані досліджень вказують (Л. А. Яроцький) на значні ресурси сірководневих вод, що «нагромадилися», а також на можливості їх отримання на деяких ділянках, де відсутні сірководневі джерела.

Найбільша мінералізація сірководневих вод спостерігається в зануренні невеликих (місцевих) синклінальних структур, де підземний стік найбільш уповільнений і тому метаморфізація більша. Мінералізація сірководневих вод від кількох до 32,5 г/л із вмістом загального сірководню від 5-10 до 360-640 мг/л.

Найбільш міцні (високо-концентровані) сірководневі води представлені Чокракськими, Караларськими, Сююрташськими, Джайлавськими та іншими джерелами на північний захід від м. Керчі в районі Чокракське озеро. Баксинські джерелана північний схід від м. Керчі менш мінералізовані. Вони випливають із порід сармата. Міцні сірководневі води виявлено і на південному сході півострова у відкладах середнього міоцену. Тут мар'євські води містять загальний H2S від 40 до 292 мг/л при мінералізації 9-12 г/л.

Сірководневі води півострова хлоридні натрієві, хлоридно-гідрокарбонатні натрієві та інші. Вміст у цих водах йоду, брому та бору тим більше, чим більше сірководню.

Утворення сірководневих вод Керченського півострова зазвичай пояснюється відновними процесами (відновлення сульфатів). Однак багаті H2S підземні води можна пояснити мікробіологічними процесами. Вся територія Керченської області відрізняється тією чи іншою зараженістю сірководнем, що можна пов'язувати з руйнуванням нафтових покладів і відновлювальними процесами в глинистих товщах.

На південно-західній рівнині Керченського півострова 1963 р. одна свердловина (скв. 111 на Мошкаревській антикліналі) дала великий самовилив солоної метанової термальної води з еоцену - верхньої крейди. Вода була розкрита у двох інтервалах на глибині 1007-1030 м з дебітом 17,4 л/сек та температурою на виливі 51° С, на глибині 1105-1112 м з дебітом 10,3 л/сек та температурою на виливі 54°С. Вода хлоридно-гідрокарбонатна натрієва при мінералізації у першому інтервалі 9,5 г/л та у другому 10,5 г/л.

У районі сел. Костиріне(б. Чонгелек) у південно-східній частині півострова свердловиною розкрито холодні та термальні (до 45° С на виливі) азотні води, незначні по дебіту, пов'язані з невеликим нафтовим родовищем. На південь від Керчі у Камиш-Бурунарозкрито холодну хлоридну натрієву воду з мінералізацією до 67 г/л, зі значним дебітом у неогенових відкладеннях.

Рівнинний Крим

Поширення та різноманітність підземних вод у рівнинному Криму загалом пов'язане з низкою водоносних горизонтів у комплексах різного віку – від палеозою до неогену включно.

На південній околиці рівнинного Криму в Бахчисарайському районі (передгір'я) є прісний джерело Обручоваз вуглекислоазотною водою у верхньокремових мергелях. Крім того, у східній частині цієї зони відзначаються ділянки з деякою відновлювальною обстановкою у відкладеннях переважно палеоцену. Тут води малодебітні із вмістом загального сірководню від 10 до 130 мг/л.

На площі північної частини рівнинного Криму (у Присивашшя) теж місцями є сірководневі води, приурочені до відкладень переважно середнього міоцену. Тут внаслідок віддаленого становища від галузі живлення та занурення шарів вплив зовнішніх факторів на формування хімічного складу та газового складу підземних вод слабшає та зростає значення внутрішніх та глибинних факторів впливу. У зв'язку з цим місцями у тих чи інших водоносних горизонтах відбуваються процеси десульфатизації, створюється деяка відновна обстановка із заснуванням сірководневих (зазвичай слабких) вод. Здебільшого вміст H2S близько 5-10 мг/л, а пос. Нижньогірському(за М. М. Фомічовим) до 130 мг/л. За хімічним складом сірководневі води відносяться до гідрокарбонатно-хлоридних натрієвих і хлоридних натрієвих з мінералізацією від 1-2 до 7-11 г/л.

На площі рівнинного Криму та частково в передгір'ях (поблизу області живлення) широко поширені азотні, метанові, змішані гази та інші води. Так, у р. Феодосіїй у місті є солонуваті мінеральні води, присвячені крейдяним і палеоценовим відкладень, пов'язані з тектонічними тріщинами розломів в мергелистых породах. Ці води представлені невеликими джерелами Феодосія та Кафа (Нарзан Кримський).

У рівнинному Криму азотні та метанові води є термальними від теплих до гарячих при виливі із свердловин. У більшості гідротерми присвячені напірним водоносним горизонтам, меншою мірою - до тектонічно тріщинуватим породам.

Найбільш древні породи в рівнинному Криму, що містять мінеральну воду, – це палеозойські вапняки у м. Павлоград. Євпаторія. Тут вкв. 2 і 8 розкрита натрієва хлоридна азотна вода на глибині 871 і 893 м з дебітом 7 і 10,4 л/сек і температурою на виливі 40-41° С при мінералізації 9,3-9,6 г/л. У складі газу (склад газу наведено у відсотках від загального вмісту газів) води цих двох свердловин є деяка відмінність, а саме: в Мойнакській водогрязелікарні, крім основного азоту, присутній СО2 (10,3%), метану - ні; сірководню 7 мг/л, дуже мало гелію (0,013%), радону 2 од. Махе. У свердловині ж біля берега моря вміст СО2 у складі газу-15,5%, метану 11,0%, H2S 4 мг/л, підвищений вміст гелію (0,386%), радону 2 од. Махе. Відношення Не: Ar дорівнює 0,42. Останньою свердловиною вище за палеозой була розкрита мінеральна вода ще в альбських відкладах на глибині 525-655 м: дебіт на виливі 7 л/сек, температура води 36° С.

Мінеральні води среднеюрских відкладень, пов'язані з тріщинами в конгломератах, відомі в дер. Білоглинказа 4 км на північний захід від м. Сімферополя. Розкрито на глибині 300-357 м від поверхні. Вода виливається з двох свердловин з дебітом до 2,5-3,0 л/сек при температурі 22,7° та 24,2° С. Мінералізація 3,0-3,2 г/л, за типом хлоридногідрокарбонатна натрієва азотна з рідкими газами. Зазначається підвищений вміст гелію; відношення Не: Ar дорівнює 0,43. Вода містить фтор, миш'як, сурму, залізо, марганець, титан, стронцій, цирконій, ванадій, свинець, цинк, срібло, мідь. Вміст цинку до 0,05%, міді до 0,01% спектрального аналізу. Зміст фтору коливається не більше 0,6-3,5 мг/л. Фтор, метали, гелій у воді можна пояснити знаходженням району на площі Сімферопольськогоантиклінального підняття, де, безсумнівно, до поверхні близькі відкладення палеозою, але в тій чи іншій глибині можливі інтрузії. Підвищений вміст гелію та фтору та наявність металів у воді можуть бути пояснені і розломом, що проходить у цьому районі по долині річки. Салгір.

на Північний схід від м. Старий Крим, У дер. Бабенкове, Кіровськийрайон, у північній глибоко зануреній частині верхньоюрських вапняків гірського масиву Агармиша на глибині 728 м розкрито гідрокарбонатно-хлоридні натрієві води. У газовому складівод міститься азот (35,6%) та метан (61,8%). Дебіт води зі свердловини на виливі значний - до 30 л/сек, температура води 32,2 ° С. Цей тип води формується в надрах завдяки зануренню вапняків на досить значну глибину та деякому віддаленню від живлення.

Також на північний схід від м. Старий Крим, біля дер. Гончарівки, у вапняках нижньої крейди з глибини 625 м розкрита хлоридна вода, що самовиливається, з мінералізацією 6,2 г/л. Дебіт при виливі 8-9 л/сек температура води 32° С. До складу газів входять метан, азот, вуглекислота.

У 15 км на схід від м. Білогірськє сульфатна натрієво-кальцієва вода джерела Лікувальне(Б. Катирша-Сарай) з дуже малим дебітом та мінералізацією у різних виходах від 3,8 (свердловина) до 7,3 г/л (колодязь). Крім того, поблизу м. Білогірська (на південь) зі свердловини глибиною 10 м отримана з тих же альбських порід хлоридно-сульфатна натрієва вода високої мінералізації. Мінералізація пояснюється засоленістю піщано-глинистих лагунних відкладень альба.

На широкому просторі південної, західної та північно-західної частин Кримського степу в піщано-глинистих відкладах неокома виявлено (за даними буріння і випробування) високонапірний досить рясний водоносний горизонт з термальними водами, що самовиливаються. Область живлення розташована в передгір'ях Криму, в районі Зовнішньої гірської гряди, де води неосяжні прісні гідрокарбонатні кальцієві. У самій південній частині рівнинного Криму на зануренні до 300-500 м води неокома теж прісні, але з мінералізацією вже до 0,8-0,9 г/л, хлоридно-гідрокарбонатні натрієві, теплі азотні. Температура їх 27-33 ° С. Дебіт при виливі від 3,3 до 14,0 л / сек в різних пунктах. Азот у воді повітряного походження.

З віддаленням від галузі живлення і при подальшому зануренні в північно-західному напрямку хімічний склад вод неодноразово змінюється. Так, у дер. Ново-Андріївці(в 30 км на північ від Сімферополя) та в районі курорту Саки води неокома азотні, гарячі, хлоридно-гідрокарбонатні натрієві з мінералізацією від 1,3 до 3,1 г/л і температурою на виливі 39-46,6° С. У Ново- Андріївці дебіт 5,1 л/сек; проти Чеботарської балки, на схід від курорту Сакиспочатку до 29 л/сек; на курорті Саки, біля берега озера спочатку до 33 л/сек. З 1956 р. дебіти внаслідок технічної недосконалості свердловин поступово падали і нині значно менше зазначених. У Ново-Андріївці вода розкрита на глибині 745-800 м, проти Чеботарської балки на глибині 754-756 м, на курорті Саки 803-816 м. радіоактивність.

У міру подальшого занурення у північному напрямку від курорту Сакі ( Новоселівськев 40 км на північ від м. Євпаторії) води відкладень неокома стають хлоридними натрієвими з мінералізацією від 9 до 36 г/л і температурою на виливі від 50 до 58° С. У південній частині району породи неокома залягають на глибині (у різних пунктах від поверхні) від 816 до 1055 м, у північній же від 1140 до 1291 м-коду.

Дебіт води із свердловин на виливі від 1,0 до 12,0 л/сек. Газ тут має складніший склад. У південній частині Новоселівського району газ представлений N2 і СН4, а в північній - СO2, N2 і СН4. У воді неокомських відкладень містяться йод, бром, бор, літій, миш'як та інших мікрокомпонентів (залізо, титан, ванадій, цинк, марганець, стронцій, цирконій, барій, лантан, скандій, берилій, вісмут).

Температура вод дуже висока, що не відповідає глибині залягання. Геотермічний ступінь дуже знижений. на Тарханкутському півостровіу дер. Крейдянийу верхньокремових мергелях на глибині 1604-1777 м розкрито метанова хлоридна натрієва вода з дебітом на виливі 29 л/сек і температурою 42-43 ° С; мінералізація води 18,5 г/л. Метанові хлоридні натрієві води були розкриті ще палеоценових мергелях. Найцікавіша свердловина у с. Глібове, Глибина розтину води тут 1036-1138 м; дебіт та температура води на виливі 13,3 л/сек і 62° С. Для вод палеоцену Тарханкутського півострова характерна наявність амонію від 30 до 150 мг/л.

У палеоцені за 9 км на південний захід Джанкоятакож було виявлено метанова хлоридна натрієва вода на глибині 1145 м; дебіт на виливі зі свердловини 0,42 л/сек, температура води 30 ° С; мінералізація 24,0 г/л.

У глибоких горизонтах палеогенових, крейдових та палеозойських відкладень у межах рівнинної частини Криму, у третинних та нижчих відкладах на Керченському півострові мають повсюдний розвиток високотермальні води. На південному березі в таврійських сланцях також розкрито термальні води. Температури глибоких вод, судячи з геотермічних вимірів, повинні досягти 100 ° С на глибинах 1800-2500 м, а там, де геотермічний ступінь знижений, і на меншій глибині. Можна припустити, що високотемпературні води деяких районів Криму пов'язані з впливом молодих інтрузій, що застигли на глибині, або з підтоком тепла з великих глибин за тектонічними розломами, відомими в цих районах (Тарханкутське підняття та східна частина Керченського півострова).

Деякі з мінеральних термальних вод можуть (дуже обмежено) використовуватися як джерело тепла в народному господарстві (для комунально-побутових цілей, для теплиць та ін.). Проте за радянських часів лише кілька колгоспів використовували їх для лазень та душу.

Джерело: www.tour.crimea.com

Мінеральні та термальні води Криму// Геологія СРСР. Том VIII. Крим. Корисні копалини. М., "Надра", 1974. 208 с.