Месторождения минеральных вод

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

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

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

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

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

Рассматривая месторождения минеральной воды как сложный динамический комплекс, следует подчеркнуть следующие их основные признаки:

Геолого-структурные условия залегания месторождений минеральных вод, заключенных в пределах благоприятной геологической структуры в трещиноватой зоне или в водоносном пористом пласте, определяются геологической историей и динамикой подземных вод данного района.

Контуры месторождения зависят от литологических и тектонических условий залегания воды, стадии развития структурной формы, к которой оно приурочено, соотношения между пресными и минеральными водами; от степени расчлененности рельефа и глубины, на которую воздействуют поверхностные факторы или деятельность человека. Контуры месторождения минеральной воды могут быть во многих случаях выражены в количественных показателях.

Понятие о месторождении минеральной воды, как и о месторождениях всякого полезного ископаемого, имеет и экономический смысл, поскольку речь может идти о минеральной воде, которую целесообразно и выгодно эксплуатировать для организации курортов или иных целей.

Формирование месторождений происходит часто в течение довольно длительного времени и, вероятно, этим объясняется то, что минеральные воды в большинстве случаев располагаются в зоне замедленного и весьма замедленного водообмена, а также в пограничной полосе с пресными водами зоны интенсивного водообмена.

Следует учитывать, что обычно наблюдается сложное соотношение между динамическим месторождением воды и статическими месторождениями других полезных ископаемых или любой породы, которая так или иначе может являться источником поступления в минеральную воду тех или иных компонентов. Динамические месторождения минеральной воды бывают сдвинуты по отношению статического месторождения полезного ископаемого в направлении движения воды и, следовательно, при производстве поисково-разведочных работ следует учитывать положение областей питания и стока или разгрузки подземных вод.

Весьма интересны очертания динамических месторождений минеральных вод в очагах их совместной разгрузки с пресными водами; образующуюся в таких условиях более или менее четко выраженную границу между пресными и минеральными водами А. М. Овчинниковым было предложено называть «фронтом». Линия «фронта» в очаге разгрузки образуют «язык», который направлен острием к месту выхода воды на поверхность. Аналогичная картина наблюдается и в нефтяных месторождениях — в местах поступления нефти к забою скважин, находящихся у контура нефтяной залежи.

Контуры месторождения минеральных вод меняются в зависимости от хода геологической истории, климатических колебаний и степени эксплуатации месторождения. При интенсивной и нерациональной эксплуатации месторождение может преждевременно опресниться или может произойти изменение состава минеральной воды. В некоторых случаях необходимо очень осторожно эксплуатировать месторождение, чтобы не нарушить естественный ход гидрогеохимических процессов.

Наиболее ценными месторождениями являются углекислые, сероводородные, азотные, радиоактивные, которые широко используются для санаторного лечения. [7].

Многообразие месторождений минеральных вод обусловливает необходимость индивидуального подхода при изучении (разведке) каждого объекта. Но в то же время многие месторождения достаточно близки друг другу по отдельным показателям — чертам гидрогеологических и гидрогеохимических условий. Это дает возможность выделять группы месторождений с более или менее сходными условиями. Попытку типизации месторождений минеральных вод для целей разведки предприняли Г. С. Вартанян и Л. А. Яроцкий.

При сопоставлении гидрогеологических особенностей месторождений минеральных вод, как основы их типизации, принимаются во внимание те показатели, которые с наибольшей полнотой характеризует условия локализации минеральной воды, ее динамику и восполнение ресурсов. К числу таких показателей, помимо региональной гидрогеологической и гидрогеохимической обстановки, относятся геолого-структурные и гидродинамические условия самого месторождения.

В рассматриваемой ниже типизации наряду с учетом региональной гидрогеологической обстановки принимаются во внимание геолого-структурные особенности территории.

В горно-складчатых районах основными путями движения восходящих глубинных минеральных вод являются всевозможные тектонические нарушения типа нормальных сбросов, надвигов, взбросов и т. д., а также контакты пород различных литологических разностей.

Следует иметь в виду, что наиболее благоприятные условия для локализации минеральных вод в разрывных тектонических нарушениях образуются в известняках, на контакте известняков с пластичными породами, в интрузивных породах и песчаниках. Менее благоприятны условия для фильтрации подземных вод по тектоническим нарушениям в сланцах, филлитах и роговиках.

В платформенных районах отмечаются сравнительно простые геолого-структурные и гидродинамические условия, характеризующиеся наличием хорошо выдержанных пластов водоносных систем. В горно-складчатых областях типичные для платформ пластовые системы в большинстве случаев сменяются трещинными и трещинно-жильными системами и т. д.

Все множество разнообразных месторождений подземных минеральных вод может быть подразделено по основному гидродинамическому показателю и типу водовмещающей емкости на три большие группы: а) месторождения водонапорных пластовых систем; б) Месторождения водонапорных жильных систем; в) месторождения безнапорных водонапорных трещинных или пластовых систем.

В соответствии со структурно-гидродинамическими условиями территории, физико-химическими особенностями подземных минеральных вод и, как следствие, особенностями проведения поисково-раз…

Минеральные воды этих месторождений, в отличие от вод месторождений платформенного типа, при откачках характеризуются меньшей стабильностью химического и газового состава. В этом случае, особенно при больших понижениях уровня, возможен подток к скважине вод иного состава из других горизонтов через многочисленные тектонически ослабленные зоны, всевозможные литолого-фациальные «окна», а в ряде случаев и через водоупорные прослои. Кроме того, высока степень вероятности быстрого перемещения к водозабору гидрохимической границы между кондиционными и некондиционными водами.

2 тип. Месторождения артезианских бассейнов и склонов, связанные с зонами разгрузки глубинных минеральных вод в вышележащие напорные водоносные горизонты («гидроинжекционный» тип).

Эти месторождения имеют много общих черт с месторождениями 5 типа. Поэтому главнейшие их особенности будут изложены несколько ниже. В отличие от очаговых месторождений 5 типа месторождения зон разгрузки минеральных вод в горизонты напорных вод характеризуются упруго-водонапорным режимом и здесь можно ожидать наличие упругих запасов минеральных вод.

Характерной чертой описываемой группы месторождений, связанной с геолого-тектоническими и геотермическими особенностями глубоких недр, являются нередко весьма высокие газонасыщенность и температура минеральных вод.

4 тип. Месторождения трещинно-жильных водонапорных систем.

Довольно распространенная группа месторождений минеральных вод, приуроченных к магмотогенно-метаморфическим массивам, характеризуется тем, что здесь обычно встречаются очень ограниченные сечения основных водоносных зон и, следовательно, сосредоточенные потоки минеральных вод. Такие зоны, как правило, генетически связаны с тектоническими нарушениями, реже обусловлены карстом.

Ввиду того, что одно и то же тектоническое нарушение в различных частях имеет различную проводимость (что обусловлено притертостью стенок или наличием открытых его полостей, наличием или отсутствием минеральных заполнителей и др.), а также в связи с тем, что в месторождениях рассматриваемого типа имеется большое количество часто взаимопересекающихся разрывных тектонических нарушений, пути движения минеральных вод очень прихотливы.

5 тип. Месторождения, приуроченные к зонам разгрузки напорных потоков в бассейне грунтовых вод.

Наиболее сложный тип месторождений минеральных вод (в геолого-структурном и гидродинамическом отношении) обнаруживается в местах пересечения тех или иных гидрогеологически активных тектонических нарушений с другими водоносными зонами и горизонтами.

Такие месторождения имеют широкое распространение в пределах массивов магматогенно-метаморфических пород, где к верхней элювиальной трещинной зоне обычно приурочены пресные грунтовые потоки, в которых по тектоническим нарушениям разгружаются минеральные воды. К этому же типу относятся месторождения зон разгрузки минеральных вод по нарушениям в замковых частях сильно разрушенных антиклинальных структур.

Во всех случаях разгружающиеся по тектоническому нарушению минеральные воды контактируют с водами иного состава, движущимися в зоне или горизонте, куда осуществляется разгрузка. В результате здесь наблюдается подвижное равновесие между водами различного химического состава. Вследствие этого опытные гидрогеологические и разведочные работы, нарушая первоначальные гидродинамические соотношения, часто приводят к сильному искажению фактически существующей на глубине картины.

Установлено, что внедрение в водоносные горизонты сосредоточенных глубинных потоков приводит к формированию среди грунтовых вод устойчивого во времени гидродинамического купола, как бы венчающего гидрогеологически активное тектоническое нарушение.

6 тип. Месторождения грунтовых минеральных вод.

Этот тип месторождений связан с зонами выветривания магматогенных, метаморфических или карстующихся массивов, с участками локализации в породах тех или иных биологически активных компонентов, которые выщелачиваются грунтовыми водами.

Для таких месторождений характерны обычно небольшие площади развития кондиционных минеральных вод, относительно ограниченные их эксплуатационные запасы и часто значительная неустойчивость состава вод во времени.

Следует подчеркнуть, что такое выделение типов месторождений производится исходя из тех макропоказателей, которые характерны для больших групп месторождений и которые играют доминирующую роль в формировании гидродинамики каждого объекта, а следовательно, должны приниматься во внимание при поисково-разведочных работах. В то же время при этом не исключена возможность наличия особых черт, при этом не исключена возможность наличия особых черт, присущих каждому конкретному месторождению, что выясняется при детальных исследованиях.

Необходимо специально отметить, что выделение типов в какой-то мере может рассматриваться условно, так как в природе приходится обычно сталкиваться с огромными гидравлически едиными системами подземных резервуаров. Так, например, обычно месторождения 5 типа по существу являются краевыми частями месторождений трещинно-жильного типа (4 тип), а месторождения 3 типа могут сочленяться с месторождениями 2 или 1 типа (в зависимости от приуроченности к тому или иному региону), и наоборот. Однако для проведения геологоразведочных работ с целью получения воды какого-то определенного состава требуется локализация района исследований. Поэтому особенно важен учет таких показателей, по которым можно отличить данную часть структурно-гидродинамической системы от других ее частей, т. е. выделять отдельные месторождения минеральных вод. [8].