На протяжении трех десятилетий сотрудниками Иркутского госуниверситета совместно с учёными Монголии и Китая проводилось изучение химического состава минеральных вод Забайкалья, Прибайкалья, Тувы, Монголии и Китая. На территории этих стран большинство известных на земле типов минеральных вод.
За период исследований было опробовано более 2000 месторождений и проявлений минеральных вод. Впервые для минеральных вод Монголии и Китая проведено определение растворённых органических веществ, ряда микроэлементов, радиоактивности, изотонии кислорода, урана, гелия [1,2,3,6,8].
Углекислые минеральные воды. Провинция холодных углекислых вод охватывает Забайкалье, часть Прибайкалья и почти всю территорию Монголии [2,3,7].
Для углекислых вод Забайкалья и северной части территории Монголии характерны низкие температуры - 0,5-5,0 °С и значительное количество растворенного диоксида углерода: 0,5-3,7 г/дм3, обуславливающего слабо кислую среду этих гидроминеральных растворов (рН=6,0-6,6). По величине суммы ионов холодные углекислые воды Забайкалья можно разделить на воды слабой (∑и<2 г/дм3) и малой (∑и =2-5 г/дм3) минерализации.
В данном типе вод в анионном составе преобладают гидрокарбонаты (55-99 % экв.). Ведущую роль среди катионов играют ионы кальция: 42-65 % экв. или натрия: 34-71 % экв.
В рассматриваемых водах часто наблюдается высокое содержание растворенного железа, достигающее 67,0 мг/дм3.
В северной части Монголии находятся холодные углекислые воды гидрокарбонатного щелочноземельного состава с минерализацией до 2 г/дм3.
Вторая группа обследованных углекислых вод, тяготеющая к юго-востоку территории Монголии, имеет минерализацию 2,2-4,8 г/дм3 и характеризуется гидрокарбонатно-сульфатным кальциево-натриевым, натриево-кальциевым, натриево-магниевым составом. Содержание фтора в водах данного состава составляет 1,30-3,36 мг/дм3. Железо присутствует в количествах 0,58-3,75 мг/дм3.
Третья группа углекислых вод Монголии расположена на самом юге провинции (северная часть пустыни Гоби) и представлена гидрокарбонатно-хлоридными и хлоридно-гидрокарбонатными натриевыми водами, минерализации которых достигает 10-15 г/дм3.
Все обследованные углекислые воды Монголии обогащены кремнием, концентрации которого составляет 37,5-1 13 мгH4SiO4/дм3, что позволяет многие из них отнести к кремнистым.
Таким образом, на территории Восточной Монголии для холодных углекислых вод наблюдается четко выраженная климатическая зональность: изменение минерализации в сторону увеличения, прослеживающееся с севера на юг.
Углекислые термальные воды . Ярким представителем семейства минеральных вод являются Чойганские углекислые термы в республике Тава, Аршанские и Шумакские минеральные воды в республике Бурятия. По содержанию приоритетных ионов они относятся к гидрокарбонатно-кальциевым. Содержание растворенного диоксида углерода от 0,50 до 0,69 г/дм3.
Весьма интересным с точки зрения бальнеологических свойств представляется месторождение Шумакских термальных углекислых вод, расположенное на территории Восточно-Саянской горно-складчатой области на высоте 1500 м. Многочисленные источники (более 100) имеют температуру 14-32 °С, слабо кислую среду (рН=6,20-6,60), обусловленную наличием растворенного диоксида углерода в количествах - 0,19-1,10 г/дм3. В ряде источников имеется радон в оптимальных для лечения концентрациях.
Шумакские углекислые термы могут быть отнесены к кремнистым, концентрация растворенного кремнезема составляет в них 57,6-84,8
Азотные термальные воды . В результате гидрохимических исследований на территории России, Монголии и Китая получены новые данные по гидротермам Байкальской рифтовой зоны (Россия), Хангайской и Хэнтэй-Даурской провинций (Монголии), а также Фунвэйского грабена (Китай) [3,4,5,6,7,8].
Для этих территорий характерны многочисленные выходы современных азотных гидротерм с температурой до 92 °С.
Кремнистые азотные термы имеют достаточно широкое распространение как в Китае, так и в России и в Монголии. Они находятся в областях современного и молодого вулканизма и обычно приурочены к молодым глубинным разломам.
На территории Байкальской рифтовой зоны и в Монголии широко распространены термальные воды (температура 20-74 °С) малой минерализации (∑и < 05 -1.0 г/л). Величина рН изменяется от 7.10 до 10.20.
По соотношению ионов макро компонентного состава эти воды можно подразделить на сульфатные, сульфатно-гидрокарбонатные и гидрокарбонатно-сульфатные. Сульфатные натриевые гидротермы характеризуются значительным преобладанием в анионном составе сульфатов (54-87%экв.), катионном составе - абсолютное преобладание ионов натрия-65-93% экв.
Вторая многочисленная группа гидротерм характеризуется соизмеримыми количествами сульфатов и карбонат-гидрокарбонат-ионов. Во всех гидротермах отмечено повышенное содержание фторидов и высокое содержание растворённого кремния.
Для значительного числа проявлений гидротерм Монголии характерен содовый состав. В анионном составе наблюдается абсолютное и относительное преобладание гидрокарбонат - и карбонат-ионов (50-77 % экв.). Катионный состав практически полностью представлен ионами натрия. Содовые термы значительно обогащены фтором, содержание которого достигает 24 мг/дм3.
Содово-сульфатные термы имеют минерализацию 0,40-0,70 г/дм3 и температуру 35-56 °С. В анионном составе преобладают гидрокарбонат - и карбонат ионы (38-77 %-экв.). В водах данного типа отмечается повышенное количество фтор - иона (3,0-24,5 мг/дм3). Ионы натрия среди катионов занимают господствующее положение: 80-97 %-экв.
Сульфатные термы имеют температуру 35-59 °С и минерализацию 0,5-0,8 г/дм3. При ведущей роли ионов натрия (78,3-92,3 %-экв.) эти термы в большей мере, по сравнению с другими, обогащены кальцием (5,0-17,8 % экв.). Доля сульфат - ионов составляет 63-82 % экв.
Фунвэйский грабен расположен в северо-восточной части Китая и представляет одну из самых крупных активизированных тектонических структур. Фундаментом структуры являются метаморфические и магматические породы архейского и протерозойского возраста. Термальные воды вскрыты скважинами на глубинах от 15 до 400 м, имеют температуру 25-80 °С и приурочены к тектоническим поднятиям. Гидротермы имеют минерализацию от 0,8-1,9 г/дм3. Среда всех вод щелочная рН=7,8-9,0. Все минеральные воды относятся к кремнистым, концентрация кремниевой кислоты достигает 150 мг/дм3.
По анионному составу воды Фунвэйского грабена существенно отличается от рассматриваемых ранее гидротерм. Это либо сульфатно-хлоридные, либо хлоридно-сульфатные воды.
Изотопные отношения 234 U/ 238 U, 818О и 87Sr/ 86Sr однозначно указывают на тесную связь между подземными и поверхностными водами.
Особый интерес при изучении минеральных вод представляют растворённые органические вещества [9,10]. Результаты по содержанию РОВ представлены в табл.1.
Комплексный подход к детальному изучению растворённых органических веществ в минеральных водах позволил получить лечебные препараты, обладающие широким бальнеологическим эффектом.
На основе проведенных исследований по геохимии и формированию термальных вод областей кайнозойской активизации на территории России, Монголии и Китая, следует сделать однозначный вывод. Формирование состава и ресурсов термальных вод складчатых систем Центральной Азии происходит преимущественно за счет неглубокозалегающих подземных вод земной коры и вод атмосферы, проникающих на значительные глубины по зонам молодых активных разломов.
В тоже время, нельзя не учитывать возможное влияние на формирование химического состава современных гидротерм эндогенной, преимущественно газовой составляющей,, Об этом свидетельствует, например, мантийное отношение 3Не / 4Не в термах. В этом, на наш взгляд, заключается одна из главных задач дальнейших исследований современных гидротерм одного из наиболее распространенных типов минеральных вод нашей планеты, несущих ценную информацию о составе и процессах происходящих в глубоких горизонтах земной коры.
Таблица 1. Сравнительная характеристика содержания РОВ в минеральных водах Центральной и Восточной Азии
|
Основные характеристики минеральных вод |
Холодные углекислые воды |
Термальные углекислые воды Прибайкалье |
Азотные термальные воды |
|||
|
Забайкалье |
Монголия |
Прибайкалье |
Монголия |
Китай |
||
|
Преобладающий ионный и газовый состав, г/дм3, (%) |
HCO3, Ca, Mg, CO2>90 |
HCO3, Ca, Mg, Na CO2>59-98, N2 до 33 |
HCO3, Ca, Mg, CO2до90 |
HCO3, Na, SO4, N2>80 |
HCO3, Na, SO4, N2>80 |
SO4, Cl, Na, Ca, N2до 80 |
|
Минерализация г/дм3 |
0,3 - 3,3 |
0,19 - 13,0 |
1,0 - 3,1 |
0,2 -1,0 |
до 1,0 |
0,7 - 1,9 |
|
Сорг. мг/дм3 |
2,5-65,5 |
4,9-47,9 |
7,0-16,6 |
1,5-25,5 |
1,4-8,4 |
2,4-18,0 |
|
Нейтральный битум мг/дм3 |
0,1-0,9 |
0,1-1,1 |
0,2-2,0 |
0,1-2,2 |
0,5-5,4 |
0,3-1,8 |
|
Кислый битум мг/дм3 |
0,1-1,2 |
0,1-1,0 |
0,3-0,8 |
0,1-2,0 |
0,1-1,3 |
0,1-1,8 |
|
Гумусовые (спирторастворимые) вещества мг/дм3 |
0,6-5,5 |
0,4-5,5 |
0,9-7,3 |
0,1-5,5 |
0,2-10,7 |
0,7-3,5 |
|
Нафтеновые кислоты мг/дм3 |
Не обнаружены |
Не обн.-0,33 |
0,03-1,38 |
0,21-1,53 |
0,20-0,25 |
0,3-1,8 |
Список литературы
- Ломоносов И. С. Геохимия и формирование современных гидротерм Байкальской рифтовой зоны. -Новосибирск; Наука, 1974. 165 с.
- Шпепзер Г.М. Гидрохимия минеральных вод горно-складчатых областей. Иркутск: Изд-во ИГУ, 1992, 240с.
- Геохимия подземных минеральных вод Монгольской Народной Республики./ Под редакцией Е.В. Пиннекера. Новосибирск.: Наука, 1980, 80 с.
- Yanxin Wang, Grigorii M. Shpeyzer, Hydrogeochemistry of Mineral Waters from Rift Systems on East Asia Continent: Case Studies in Shanxi and Baikal, China Environmental Science Press, 2000, 102 p.
- Yanxin W., Shpeizer G.M, Rodionova V.A, Lomonosov IS. Major factors and processes and processes controlling hydrochemistry of N 2- bearing thermal waters in crystalline rock of rift zones, on the east Asia continent // // Water-Rock Interaction.- Balkema - Rotterdam - Brook-feld.-1995.-S.277-281.
- Пшнекер Е.В. Геохимия минеральных лечебных вод Прибайкалья. // Советская геология 1996. с. 42-48
- Шпепзер Г.М,. Смирнов А.И, ВангЯнсин,. Родионова В.А. Минеральные воды горно-складчатых областей Центральной и Восточной Азии. Материалы Международной научно-практической конференции «Россия и Монголия в многополярном мире, Иркутск, 2000. С.91-93.
- ШпейзерГ.М., Васильева Ю.К., Минеева Л.А., Физико-химическая характеристика минеральных вод Байкало-Иркутской курортной зоны. - Современные вопросы физиотерапии, курортной науки и практики. - Материалы научно-практической конференции курортологов и физиотерапевтов Сибири. - Иркутск._1998.- С.14-16.
- Шпейзер Г.М., Васильева Ю.К., Минеева Л.А., Растворенные органические вещества в различных типах минеральных вод Центральной Азии // Проблемы экологии .- Т.2.-«Наука».- Новосибирск. -1995.- С.265-273.
- Шпейзер Г.М., Васильева Ю.К., Ломоносов И.С. Органические вещества в минеральных водах горноскладчатых областей Центральной Азии //Геохимия, 1999, №3, с.302-311.