Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Состояние изучеішости подземных вод Кузбасса 9
Глава 2. Геологическое строение кузбасса 14
2.1. Географическая характеристика 14
2.2. Стратиграфия и литология 16
2.3. Тектоническое строение региона 29
Глава 3. Гидрогеологические условия Кузбасса 41
3.1. Характеристика основных гидрогеологических горизонтов 41
3.2. Гидрогеологические условия Ерупаковского района 50
3.3. Гидродинамические условия Ерупаковского района 58
3.4. Гидрогеологические условия Томь-Усинского района 64
3.5. Гидродинамические условия Томь-Усинского района 71
Глава 4. Геохимия подземых вод 78
4.1. Химический состав подземных вод Ерупаковского района 82
4.2. Гндрогеохимическая зональность Ерупаковского района 91
4.3. Состав подорастворешнлх газов на территории Ерунакоского района
4.4. Химический состав подземных вод Томь-Усинского района 108
4.5. Гндрогеохимическая зональность подземных вод Томь-Усинского района
4.6. Состав водорастворенных газов на территории Томь-Усинского района 121
4.7. Общая характеристика геохимии подземных вод Ерупаковского и Томь-Усинского районов 133
4.8. Влияние техногенного фактора на химический состав подземных вод зоны активного водообмена
Глава 5. Равновесие подземных вод с горными породами 141
5.1. Равновесие подземных вод с карбонатными минералами 143
5.2. Равновесие подземных вод с алюмосилпкатнымп минералами
Глава 6. Формирование состава подземных вод юга Кузбасса
6.1. Формирование состава подземных вод зоны активного водообмена
6.2. Распространение содовых под 158
6.3. Формирование состава содовых вод зоны замедленного водообмена
Заключение 168
Литература
- Стратиграфия и литология
- Гидродинамические условия Ерупаковского района
- Состав подорастворешнлх газов на территории Ерунакоского района
- Распространение содовых под
Введение к работе
Актуальность. В настоящее время Кузнецкий угольный бассейн рассматривается как крупнейшая сырьевая база для добычи сорбированного пли угольного метана. Это обусловлено тем, что прогнозные ресурсы такого метана в данном бассейне составляют по данным ОАО «Промгаз» более 13 трлн. м 3 на площади в 21 тыс. км , а плотность этих ресурсов достигает 3 млрд м3/км2. Особенно богаты метаном южные районы Кузбасса, среди которых особое место отводится Ерунаковскому и Томь-Усинскому районам.
Планируемая крупномасштабная добыча угольного метана требует детального изучения не только тектоники, геолого-промысловых характеристик конкретных площадей и угольных пластов, но и газодинамических, фильтрационных, гидродинамических, гидрогеохнмических и многих других параметров. Все это невозможно без знания общих гидрогеологических особенностей территории, условий питания н разгрузки подземных вод, их генезиса, зональности и т. д.
Объектом научного исследования являются подземные воды юга Кузбасса, а предметом - их свойства, состав, процессы и факторы формирования.
Основные массивы сведении о подземных водах Кузбасса накоплены в связи проведением разведочных и эксплуатационных работ по добыче каменного угля и водоснабжению населения. Результаты гидрогеологических работ многократно обобщались различными исследователями, но в основном были сосредоточены в пределах зоны активного водообмена. Материалы о глубинном строении гидрогеологического разреза частично были получены в 50-е - 60-е годы при поисках нефти и газа. Эти работы позволили охарактеризовать геологическое строение региона, выяснить условия распределения в вертикальном разрезе подземных вод различного химического состава на максимальную глубину. В настоящее время активизировались гидрогеологические работы в связи с оценкой газоносности угольных пластов для выявления угольно-газовых месторождений.
Кроме того, актуальность проводимых исследований связана с изучением подземных вод как наиболее динамичного компонента системы вода-порода без которой невозможно объяснить особенности шдрогеохимин этого региона.
Именно такое представление, развиваемое С.Л. Шпарцевым, явилось теоретической базой наших исследований.
Имеющийся в наличии большой материал по подземным подам, новейшие теоретические представления о формировании состава вод и новое программное обеспечение дают возможность получить достоверные научные результаты в области гидрогеологии и гидрогеохимии этого региона
Цель работы. Установить основные закономерности распространения и особенности формирования состава подземных вод, включая содовые, на основе всестороннего анализа геологических, гидродинамических и гидрогеохимических особенностей юга Кузбасса.
Основные задачи: 1) создать базу данных по гндрогеохимическому составу с гидродинамическими и газовыми составляющими; 2) построить серию электронных карт-схем распространения основных гидрогсохпмнческих типов вод; 3) исследовать химический состав подземных вод; 4) установить равновесие подземных вод с основными минералами водовмещающих горных пород; 5) разработать схему формирования состава вод.
Исходные материалы. Основу работы составляют материалы, собранные автором в течение последних 5 лет по этому региону в процессе различных гидрогеологических исследований. Кроме этого использованы фондовые материалы: ОАО «Промгаз», ЗАО «Метан Кузбасса», ПГО «ЗапСпбгеология», ПГ Южно-Кузбасская ГРЭ, треста «Кузбассуглеразведка» (Томусннская ГРП), частично ФГУП «Красновоярская ГГЭ». Всего в процессе наших исследовании было изучено 270 анализов подземных вод.
Методика исследования. Исследования проводились на основе комплексного изучения гсолого-структурных условий, гидрогсохпмнческих и гидродинамических особенностей территории. Изучение химического состава подземных вод проводилось по количественным и качественным показателям, полученным новейшими аналитическими методами, включая масс-спсктромстрическпй анализ на ISP-MS. Расчет равновесия воды с горными породами проводился с использованием программного комплекса HydroGeo (Букаты, 1999). Для хранения и обработки информации использовались средства пакетов программ Excel, Access, Statistica; для картографической обработки
информации широко применялись пакеты программ: Surfer, Photoshop, CorelDRAW, Arc View GIS 3.2a.
Для решения поставленных в работе задач применялись сравнительные, комплексные н регионально-гидрогеологические подходы а также научные принципы, выдвинутые С.Л. Шварцсвым по равновесно-неравновесному состоянию системы вода-порода.
Научная новизна. Полученные новейшие данные по региону обобщены с гидрогеологических и гидр о геохимических позиции, которые позволили уточнить мощности и состав вод зон водообмена: активного (0-150 м), замедленного (150-2000 м) и затрудненного (> 2 км). Впервые с использованием программы гидрогеохнмического моделирования «HydroGco» выполнена количественная оценка равновесия подземных вод с основными породообразующими карбонатными и алюмосиликаты ми минералами. Показано, что на изученной территории широко развиты содовые воды, которые практически повсеместно занимают зону замедленного водообмена, что позволило с новых позиций подойти к выделению гндрогеохнмнческой зональности в регионе.
Защищаемые положения:
Анализ гидрогеологических данных позволил обосновать наличие в регионе неоднородных по водообилыюсти, но единого водоносного комплекса с общими областями питания и разгрузки и нормальной гидрогсохимическон зональностью.
Расчеты равновесий в системе вода-порода показал равновесно-неравновесный характер ее состояния, которое обеспечивает непрерывное растворение первичных алюмосиликатных минералов и образование вторичных карбонатных и глинистых продуктов, устойчивых к растворению в данных гидрогеохимических средах.
Широко развитые в регионе содовые воды формируются в условиях замедленного водообмена в результате выветривания алюмосиликатов, но только на стадии когда достигается равновесие подземных вод с кальцитом и монтмориллонитом.
Практическая значимость и реализация работы. По гидрогеохимическим и гидродинамическим показателям приводится оценка возможных дебитов скважин, участков добычи угольного метана. Кроме этого оценено гидрогеохпмическос состояние ирнродно-тсхногенноп системы южного Кузбасса, находящегося в
сложных экологических условиях в связи с активным развитием промышленности и добывающей отрасли, которое влечет за собой загрязнение не только подземных и поверхностных вод, но и атмосферы, почв, изменение рельефа и т.д. К настоящему времени материалы диссертации использовались в работе ОЛО «Промгаз», а также отдельные главы в учебном процессе ТПУ,
К настоящему времени материалы диссертации использовались при написании отчетов: Временного молодежного творческого коллектива «Водообмен» №1777 «Моделирование процессов трансформации состава эксплуатируемых вод зоны активного водообмена и бессрочный прогноз их качества (на примере северной части бассейна р. Томи)» (2000-2003), Временного молодежного творческого коллектива «Томь» № 1739 «Физико-химическое моделирование на ЭВМ процессов изменения химического состава пресных подземных и поверхностных вод в условиях их антропогенного загрязнения на примере бассейна р.Томь и прилегающих районов Салаира» (1999 - 2000), «Гидрогеохимическое районирование территории Кемеровской области» (2000), «Разработка гидрогеологических моделей Таллинской, Нарыкско-Осташкинской, Томской и Распадской площадсїі первоочередных для подготовки к освоению газовым промыслом в Кузнецком угольном бассейне» (2002 - 2003), «Проведение научного анализа гидрогеологических и гидродинамических условий Кузнецкого угольного бассейна с целью оценки газового потенциала и метапообилыюстн угольных пластов» (2005).
Апробация работы. Основные результаты исследовании по теме диссертации докладывались на научно-практических семинарах кафедры гидрогеологии и инженерной геологии и гидрогеоэкологни ТПУ (1999-2002) , на 20М, 3CW, 4ч, 50М и 6 .международных Симпозиумах им. академика М.Л. Усова «Проблемы геологин и освоения недр» (Томск, 1998 - 2002), I региональной научно-практической конференции «Проблемы региональной экологии» (Томск, ТНЦ СО РАН, 1998), III Межрегиональной экологической студенческой конференции «Экология Сибири» (Новосибирск, 1998), IV международной экологической студенческой конференции «Экология Сибири и сопредельных территории. Экологический катализ» (Новосибирск, 1999), региональной конференции геологов Сибири, Дальнего Востока и Северо-востока России «300 лет горно-геологической службы России»
(Томск, 2000), ІП международном симпозиуме «Контроль и реабилитация окружающей среды» (Томск, ТНЦ СО РАН, 2002), в Томском отделении СНИИГГиМС «30 лет на службе Томской геологии» (Томск, 2002), Всероссийском совещании по подземпы водам Востока Сибири (Красноярск, 2003), научной конференции "Проблемы поисковой и экологической геохимии Сибири" (Томск, 2003).
По теме диссертации опубликовано 10 работ.
Структура и объемы работы. Диссертация состоит из введения, шести глав и заключения общим объемом 178 страниц, включая 74 рисунка, 34 таблицы и список литературы (более ста наименований).
Автор выражает благодарность научному руководителю работы доктору геолого-минералогических наук, профессору С.Л. Швариеву за ценные советы и оказанную помощь в работе, а так же д.г.-м, п., профессору Н.М. Рассказову, к.г.-м.н, КИ. Кузеианову и др. За тесное сотрудничество, использование совместного опубликованного материала, за действенную помощь и предоставленные данные зав. отделом подготовки и освоения мстапоугольных месторождений ОАО «Промгаз» В.Т Хрюкипу, исполнительному директору Новокузнецкого представительства ОАО «Промгаз» М.А. Попову и исполнительному директору Новокузнецкого представительства проектной организации «Лорсз» Т.С. Поповой. За предоставленные материалы хочется поблагодарить Красновоярскую ГРП в лице А.И. Аникина. За оказание содействия при выполнении работ - отдел геологии Территориального агентства по недропользованию по Кемеровской области в лице В.М. Людвига, сотрудникам кафедры гидрогеологии, инженерной геологин и гидрогеоэколопш и проблемной гидрогеохимической лаборатории ТПУ в лице Копыловоп Ю.Г. Выполняя работу, автор пользовался советами и поддержкой сотрудников ТФ ИГНГ СО РАН.
Стратиграфия и литология
Характерной особенностью распространения на поверхности стратиграфических комплексов является их концентричность, которая проявляется в закономерной смене древних отложений более молодыми от периферии к центру Кузбасса. Такая закономерность выдерживается даже в районах развития интенсивной складчатости. Максимальная мощность пород бассейна до 9-11 км. Основное накопление осадков происходило в позднем палеозое с образованием мощных угленосных отложений (Полянский и др., 2004).
Кузнецкая впадина на протяжении всей геологической истории, от девонского периода до мезозоя включительно, представляла собой область интенсивного прогибания и накопления осадков, располагающуюся в переходной зоне от геосинклиналой области к платформе. В связи с этим отложения несут на себе черты как геосинклннальных, так и платформенных образований (Геологическое строение..., 1959).
В строении Ерунаковского района принимают участие пермские (Р), триасовые (Т), юрские (J) и четвертичные (Q) отложения. В Томь-У списком районе распространены отложения карбона (С), нерми (Р), юры (J), четвертичные (Q) (рис. 2.2,2.3).
Карбоновая система (С) Оітожепт морского нижнего карбона (С: t-\) залегают по всей юго-восточной периферийной части бассейна и, окаймляя ровной полосой угленосные отложения, являются его границей. По наблюдениям В.И. Яворского (1957) в верхней своей половине они сложены зеленовато-серыми песчаниками, аргиллитами и зеленоватыми яшмовидными сланцами, в нижней серыми кристаллическими, частью мергилистыми известняками, содержащими фауну нижнего карбона. Некоторые слои этих пород нацело окремнены. Среди известняков залегают пласты зеленоватых кварцевых песчаников, алевролитов, аргиллитов. Часть этих пластов окрашена в красно-бурый цвет подобно отложениям верхнего девона.
Падение этих слоев пологое под углами 7-14 , простирание 230 . В низах карбона залегает серый известняк, переходящий выше в зеленоватый известковистый песчаник. Граница между отложениями девона и карбона проводится условно, так как переход между ними постепенный. Общая мощность отложений по р. Томи вблизи устья р.Бель-Су около 800 м (Отчет по бурению..., 1989).
Балахонская серия (Сі-Pi ык Балахонская серия распространена, преимущественно, по периферии бассейна, погружаясь к центру под верхнепермские отложения. Залегает она на морских отложениях нижнего карбона. Общая мощность балахонских отложений на юго-востоке Кузбасса достигает 2,3 км.
Отложения балахонской серии подразделяются на три подсерии: острогскую (С 1-2 os ) безугольную, нижнебалахонскую (Сг-з ы ) и верхнебалахонскую (Рі ы) угленосные подсерии.
Отложения острогской подсерии (С].2 0$) являются самыми нижними в угленосной толще Кузбасса и характеризуются отсутствием рабочих пластов угля. Разрез ее обнажается по правому берегу р.Томи (пос. Камешок), по ее притоку - рч. Майзасс, описанный Н.П. Таракановой. Острогская иодсерпя в своем основании имеет слои конгломератов, залегающие без видимого углового несогласия на зеленовато-серых мсргилистых алевролитах, переходящих местами в мелкозернистые песчаники, по-видимому швенского возраста.
Острогскне отложения в отличие от нижележащих несут все черты принадлежности к угленосной толще: в ней обычно более частая и более обильная примесь обуглсиого распггельного материала, обуславливающая более темный цвет алевролитов, наличие прослоев углистых пород. В породах характерны более четкие текстуры с развитием горизонтальной, волнистой и других слонстостей.
Нилснебачахонская подсерия (С2-з ы) более полно изучена в Томь-Успнском районе. Мощность ее 820-850 м. Подсерия разделяется на мазуровскую (С2 ш) и алыкаевскую (Сз аі) свиты, главными отличиями между которыми являются увеличивающаяся кверху угленосность.
Мазуровская свита (С2 mz) имеет мощность 440-470 м. Наиболее распространены в свите мелкозернистые, хорошо отсортированные песчаники ( 60%) на кремнистом и крсмнисто-ссршштовом цементе. В низах свиты наблюдаются небольшие по мощности и не выдерживающиеся прослои конгломератов. Угольные пласты, углистые породы залегают, как правило, среди пачек алевролитов.
Для пород мазуровскон свиты характерна карбонитизация, наличие конкреций. Алыкаевская свита (С3 ai) имеет мощность около 380 м. По литолошческому составу отложения свиты, многообразны и недостаточно выдержаны, что вызывает трудности в правильном расчленении и параллелизации ее горизонтов.
Верхняя часть свіггьі, сложена преимущественно песчаниками, переслаивающимися с менее мощными слоями алевролитов, конгломератов и маломощными пропластками угля и аргиллита. В средней части можно отметить более мелкую цикличность осадконакоиления.
Алыкаевская свита включает 9-13 пластов и нропласткоп угля, из которых 6-8 достигают рабочей мощности. На юго-западе эти пласты постепенно выклиниваются. Суммарная мощность всех пластов угля 3-9 м.
Гидродинамические условия Ерупаковского района
Наиболее обводненными являются иесчаио-галечииковые отложения и трещиноватые песчаники. Средние значения коэффициента уровнепроводности в них составляют (1-3) х 104 м2/сут, притоки воды в квершлаг длиною 100 м - 140-180 м /час, значения удельных дебитов скважин обычно возрастают по направлению к долинам рек.
Как уже отмечалось, зона замедленного водообмена изучена крайне недостаточно. Имеющиеся данные по глубоким ксрновым скважинам представлены в таблице 3.5. Из таблицы видно, что расходы воды весьма невелики и составляют 20 м /сут. При этом какой-либо зависимости расходов воды от глубины не устанавливается. Более того, наибольшее значение расхода (19,6 м /сут) установлено на максимальной глубине (1300 м, скв. 16140).
Проницаемость отложений также практически не зависит от глубины (табл. 3.5, рис.3.7), т. к. фоновые ее значения составляют менее 1 MD независимо от глубины залегания измеренных интервалов. На этом фоне выделяется небольшое количество более проницаемых зон с коэффициентом проницаемости (Кп) 10-100 MD, которые сложены углями. Такие зоны характерны для глубин 380 - 390; 560 -570; 705 - 730; 840 - 860; 1000 - 1030; 1180 - 1200 м, хотя они не носят регионального характера и устанавливаются только в конкретных скважинах.
Любопытно, что проницаемость угольных пластов выше, чем других типов пород (песчаников, алевролитов н аргиллитов). Так, проницаемость обследованных интервалов разных пород составляет обычно 10 MD И максимум достигает только 65 MD (табл. 3.4), тогда как проницаемость углей как правило 5 MD И достигает 87,3 - 97,6 MD (рис. 3.7).
Откачка воды проводилась только из одной скважины при 3х понижениях, но так как во время откачки были вынужденные остановки, то удалось выделить 5 интервалов для исследования (табл. 3.6). Поскольку интервалы опробования не изолировались один от другого, то каждое следующее понижение характеризует параметры всего интервала вышележащих пород. В связи с тем, что скважина обсажена трубами до глубины 470м, то полученные гидродинамические параметры в основном характеризуют этот интервал (450-490 м) и возможно несколько ниже. Полученные К.И. Кузсвановым результаты (табл. 3.6) показывают, что с увеличением понижения удельный дебит скважин растет незначительно. Это гово рит о том, что мы имеем дело с микрогоризонтам и разной пористости, проницаемости и соответственно разными расходами при одном и том же понижении. Иначе говоря, в данном случае единый водоносный комплекс является неоднородным по проницаемости и состоит из серии мнкропластов разной водопроводи мости. Но выделить их по глубинам невозможно вследствие того, что мы имеем средние данные по суммарному геологическому разрезу. Какие микропласты или литологические типы горных пород более проницаемы, определить невозможно.
Принципиально важно, что результаты опытно — фильтрационных гидрогеологических работ в целом не противоречат геофизическим данным по определению проницаемости и для интервала глубин 430-470 м скорее отражают проницаемость угольных пластов или песчаников. Жаль, что это касается только небольших глубин. Более глубокие горизонты до сих пор остаются не изученными.
Следовательно, в гидродинамическом плане отложения кольчугинской серии представляют собой хотя и единый водоносный комплекс, но состоящий из отдельных пропластков весьма неоднородных по проницаемости и водопроводимости. Каждый литолотческий тип горной породы (алевролиты, аргиллиты, песчаники, угли) также неоднороден по гидродинамическим свойствам, которые изменяются D значительных пределах. Однако в целом все отложения отличаются низкой водопроводи мостыо с коэффициентом проницаемости редко превышающим 100 MD. Тем не менее, всегда необходимо иметь п виду, что зоны тектонических нарушении, горизонты горелышков, грубообломочных отложений II т.д. могут резко отличаться в большую сторону от приводимых здесь значении проницаемости.
И второе, пока нет никаких данных о том, что проницаемость основного блока горных пород уменьшается с глубиной. Скорее всего, в среднем она не меняется до глубин, по крайней мере, 1200-1300 м. При этом угли более проницаемы, чем в среднем неугольные породы (Шварцев и др., 2005).
Гидрогеологическая стратификация геологического разреза в Томь-Усписком районе, по сравнению с соседним Ерунаковским районом, является более сложной. Наличие здесь силлов диабазов обуславливает на некоторых, локальных площадях наличие, по крайней мере, двух водоносных комплексов, разделенных диабазами и измененными при их внедрении вмещающими породами.
На площадях развития угленосных отложений, где не вскрыты тела диабазов, пермо-карбоновые отложения, дислоцированные, разбитые многочисленными трещинами и перекрытые толщей рыхлых отложении, образуют единый водоносный комплекс. В пределах большей части разреза развиты преимущественно натриевые подземные воды, имеющие единый уровень н залегающие ниже дневной поверхности на водоразделах и устанавливающийся нередко выше нее в долинах рек.
Иная обстановка наблюдается на площади, где пробурена скважина Томская -Глубокая (рис. 3.8). До глубины 1900 м здесь залегают воды, приуроченные к породам угленосной толщи и имеющие статический уровень на глубине порядка 22,5 м от дневной поверхности. Обводненные зоны выявлены на глубине 466 - 471 м (Кф = 0,1 м/сут), 545-546 м (Кф = 0,01 м/сут, Кт = 0,11 м2/сут и Q = 0,2 м3/сут). Принято, что это единый водоносный комплекс, имеющий мощность порядка 1900 м.
Состав подорастворешнлх газов на территории Ерунакоского района
Газонасыщепность подземных вод, измеренная в результате пробоотбора в течение 2002-03 гг. не превьшіала 50 мл/л, изменяясь в среднем от 17 до 35 мл/л (табл. 4.10).
Также, повышенная газонасыщепность (до 50 мл/л) отмечалась при опробовании скважины 5-УМ, расположенной рядом со скважиной 16320, мониторинг которой велся во время полевого сезона 2002-03 гг. В результате проведения откачки из скважины № 16320 было установлено общее снижение газонасыщенность подземных вод с 20-35 мл/л в декабре 2002 года до 17 мл/л в конце мая 2003 года, т.е. за пол года почти в два раза. Предположительно это можно объяснить притоком в опробуемый горизонт подземных вод с более высоких гипсометрических уровней, что подтверждается и результатами анализов ВРГ.
Геохимия водорастворенных газов изучена по материалу, состоящему из 10 проб ВРГ из керновых скважин и 23 проб ВРГ отобранных во время полевых работ 2002 -2004 гг.
Анализируя имеющийся в наличии фактический материал по 10 пробам из керновых скважин (табл. 4.11) можно сказать, что ВРГ по составу относятся преимущественно к метановым с содержаниями от 67,3 до 92,4 об.%. Лишь в пределах интервала 676,7-692,7 (скв. 16140 Моїзоказаиской площади) его содержание составляет 2,9 об.%. Этот факт можно связать с некачественным опробованием интервала, на что указывают и высокие содержания азота. Все другие газы содержатся еще в меньших количествах. - плохая пробоподготовка.
Так, содержания азота изменяется от 4,9 до 17,7 об.%, углекислого газа от 0,2 до 2,3 об.%. При этом анализ результатов опробования интервала 891,8-925,7 м скв. 16140 Новоказанской площади выявил высокие содержания в составе ВРГ углекислого газа (до 23,6 об.%),
Состав водорастворенных газов, отобранных во время полевых работ 2002-2004 гг. отличается разнообразным составом. Отбор проб проводился нами с помощью портативного полевого шприца-дегазатора (ПШД-1), разработанного ЭГП «Ноосфера» (г. Томск), предназначенного для извлечения водорастворенных газов с одновременным измерением общей газонасыщенности природных вод непосредственно па исследуемых объектах (точках опробования) - в ходе поисковых маршрутов, на скважинах, на пунктах режимных наблюдений, а также в других ситуациях, где требуется изучение общей газонасыщенности и состава газов природных вод. Всего было отобрано 23 пробы ВРГ, результаты анализа которых приведены в таблице 4.12. Анализ проб ВРГ проводился в Институте химии нефти СО РАН (г. Томск).
Наиболее интересным объектом, па котором проводились мониторинговые исследования, была скважина № 16320 (р-з. Таллинский) и скважина № 1.1-УМ на Таллинской площади. На скважине № 16320 было отобрано 6 проб ВРГ. Анализ полученного материала показал, что в период наблюдения за скважиной состав ВРГ претерпел существенные изменения. Так, если первоначально в составе газа доминировал метан, с его содержанием от 59,92 до 86,76 об.%, то затем при опробовании скважины 26.05.2003 выявлено снижение его доли п составе до 46,19 об.% (рис. 4.16). Таким же образом произошло снижение общей газонасыщенности подземных вод с 25-35 до 17 мл/л (табл. 4,10). На скважине № 1.1-УМ было отобрано 3 пробы ВРГ, результаты анализа которого приведены на рисунке 4.17. Как и в предыдущем случае произошло значительное снижение доли метана с 62,09 об.% до 35,71-56,30 об.% 28.09.2004 года.
По мнению Д.Л. Новикова, первоначально вода шла из нижних горизонтов, после при формировании, а затем во время развития воронки депрессии, в интервал опробования попала вода с более высоких гипсометрических уровней, что 11 проявилось сразу в составе ВРГ. На это также указывает и существенный рост в составе BIT доли азота и кислорода. Содержание углекислого газа во время работы наблюдаемых скважин варьировалось незначительно и составляло первые проценты. Скважина № 1.2-УМ опробованная в полевой период 2004 г. характеризуется составом, схожим со скважиной № 1.1-УМ.
При опробовании скважины № 5-УМ, расположенной около п. Жерпово, был получен ВРГ, состав которого в значительной мерс представлен неуглеводородпымн газами, в нем доминируют азот и кислород. Максимальное содержание метана не превышает 30,97 об.%, а во второй пробе составляет лишь 5,64 об.%.
Таким образом, установлено, что на территории Ерунаковского района существует нормальная зональность газового состава, т.е. рост содержания метана с глубиной.
Как видно из приведенных данных, в Томь-Усинском районе развиты воды от ультра пресных до слабо солоноватых с общей минерализацией от 0,5 до 9,5 г/л. Наиболее широким распространением пользуются воды с минерализацией от 0,3 до 4 г/л (табл. 4.13). С глубиной общая минерализация растет (рис. 4,18), хотя на одной и той же глубине, например 400 м, разброс значений минерализации достаточно велик -от 0,7 до 5,3 г/л.
Это обусловлено, вероятно, особенностями фильтрационных параметров трещинных коллекторов п, как следствие, локальной степенью дрснируемостп опробуемых массивов, их гидравлической связью с самыми верхними частями водоносного комплекса. Такое положение минерализации характерно для некоторых районов Кузбасса (Лникин и др., 2001).
Распространение содовых под
В настоящее время кроме природных факторов на состав подземных вод оказывает большое влияние и техногенные. Основными техногенными факторами в Кузбассе являются: воздействие развития горнодобывающей промышленности, добыча угля (действует более 68 шахт и более 25 карьеров (Рогов, 2000), химическое и металлургическое производство, сельское хозяйство, жизнедеятельность человека, городские агломерации, транспорт.
Иногда на локальных участках техногенное влияние оказывается доминирующим. Примером такого загрязнения являются воды района Форштадт в г. Новокузнецке в зоне гидродинамического влияния свалок и стоков алюминиевого производства.
Грунтовые воды этой территории используются для нецентралнзованпого хозяйственно-питьевого водоснабжения .местного населения. Высокие содержания фтора здесь были выявлены рапсе В.М. Людвигом (1999) и подтверждены нами в 1999 г. (табл.4,22). В рассматриваемом районе на площади более 1,5 км2 воды мелких ручьев и озер, а также подземные до глубины 10-15 м резко меняют свой химический состав и свойства. Прежде всего, это выражается в резком росте общей минерализации главным образом за счет сульфатных и хлоридных солей. Содержания SO42 и С Г составляют соответственно 2,3 и 0,4 г/л. По составу они щелочные (рН до 11), HCOj-Na типа, содержание F в подземных водах достигает 40,2 мг/л и в поверхностных - 750 мг/л, А1 до 7 мг/л и 61 мг/л соответственно (табл. 4.22) (Дегтярев и др., 2003; Людвиг, 1999, 2003).
Важно подчеркнуть, что в пределах выявленной аномальной зоны резко меняется не только состав, но и геохимический тип вод, которые становятся щелочными сульфатно-натриевыми. Они содержат в повышенных или высоких концентрациях органические вещества и многие другие химические элементы.
Но наиболее контрастная аномалия формируется по фтору, содержания которого нередко составляют 30-100 мг/л и достигают даже 350 мг/л, т.е. относительно фона (около 0,2 мг/л) возрастают до 1750 раз. Если даже отбросить поверхностные водотоки, то и в этом случае картина оказывается не менее впечатляющей: содержания фтора достигают здесь 93 мг/л пли превышают фон
Для вод бассейна р.Томи, которые не содержат явных признаков загрязнения, фтор распространен в небольших количествах, не превышающих 0,45 мг/л и наиболее часто его содержания составляют 0,13-0,26 мг/л. Поведение фтора в загрязненных водах резко отличается. Это связано с наличием дополнительных его источников из отходов алюминиевого производства и изменения геохимической среды при поступлении большого количества ионов натрия и уменьшения роли кальция, поскольку из-за высокой растворимости NaF воды с преобладанием Na+ всегда недонасышены фтором.
При этом с ростом общей минерализации подземных вод содержания фтора тоже повышаются (рнс. 4,38), так как кальций, лимитирующий уровень содержания F", в щелочной среде загрязненных вод выводится из раствора в виде СаСОз. Это естественно, так как на данном этапе взаимодействия воды с горными породами он не встречает геохимических барьеров (Шварцев, 1998). В связи с этим, дальнейшее увеличение минерализации происходит за счет Na , SO4 " и СГ.
Связь между минерализацией и концентрациями фтора в подземных водах бассейна р. Томи Кроме этого, на территории Южію-КузбасскоГі иромзоны поверхностные и подземные воды загрязнены тяжелыми металлами и различными токсическими химическими веществами. Зачастую они имеют измененный химический состав. Так, по данным ФГУП «Красновоярская ГГП», в районе ОЛО «Кузнецкий металлургический комбинат» в грунтовых водах фиксируются роданиты, цианиды, свинец, фепольпый индекс в количествах превышающих ПДК. В пределах хпостохраншшща данного предприятия (Абагуровская аглофабрика ОАО «КМК») в речных и грунтовых водах присутствуют бромиды, фториды, алюминии, свинец, бериллий (Состояние геологической среды..., 2003).
Другим объектом, который загрязняет воды, является эксплуатация шахт. В первую очередь изменение состава вод происходит при их взаимодействии с отработанным пространством, вследствие чего, развитый в углях пирит получаст доступ Ог, который окисляет его с образованием вод сульфатного состава. Отмечается существенное увеличение минерализации вод до 2-3 г/л, появляется сероводород. Повышаются концентрации азотистых соединений, железа, марганца, нефтепродуктов, ХПК, БПК. В то же время затопление выработок, содержащих в огромном количестве органические соединения (деревянная крепь, ветошь п пр.), приводит к формированию резко восстановительной среды. Как следствие, в водах повышается содержание в восстановительной форме железа, марганца н даже сероводорода (Состояние геологической среды , 2004).
В 2004-2005 гг., во время работы Верхпеобского экспедиционного отряда при ТФ ИГНГ СО РАН, в опробованных точках на территории Ерунаковского района, памп отмечены повышенные концентрации Li (0,056 мг/л), Hg (до 8,7 мкг/л), F (1,85 мг/л), Fe (до 8,6 мг/л), а по другим данным и Zn, Си, Ва, Вг, также были идентифицированы разновидности органических соединений и микропримесей, определено содержание нефтепродуктов от 0,25 до 1,108 мг/л (табл. 4.23).
По составу и содержанию биогенных компонентов изученных вод они находятся п содержаниях, удовлетворяющих нормам (СанПиН 2.1.4.1074 - 01.), исключение составляет Fe о5щ. (табл. 4.23). Повышенные концентрации железа в отдельных точках являются признаком загрязнения, возможно техногенного происхождения.
По количественному содержанию микрокомпопентов (табл. 4.23) наблюдается превышение норм ПДК для Li, Hg и F, из которых наиболее опасным является Hg. Максимальные содержания Hg составляют 8,07 мкг/л при ПДК 0,5 мкг/л. Это наибольшая концентрация Hg обнаруженная за период исследований (Конторович и др., 2000; Людвиг, 1999; Шварцев, Савичев, 1999).
