Изотопы кислорода и водорода природных вод СССР
Методическое пособие - Геодезия и Геология
Другие методички по предмету Геодезия и Геология
?олжно происходить избирательное испарение тяжелоизотопных молекул воды, что и обусловливает облегчение изотопного состава остаточного раствора [34, с 123]. Однако, как показали наши эксперименты по определению коэффициентов разделения изотопов водорода и кислорода при испарении высокоминералнзованных растворов (см. табл. 7), это предположение оказалось малообоснованным. В целом же мы не считаем этот круг вопросов до конца решенным, поскольку не исключается, что гидратная оболочка вокруг ионов Mg2+ и SO42- в условиях вакуума и температур 30-50 могла частично разрушаться и некоторая доля легких изотопных разновидностей молекул воды, как и в обычных условиях, будет испаряться с большей скоростью.
Высокоминерализованные рассолы сгущения морской воды после инверсии изотопного состава приобретают низкие значения величин D и 18О (рис. 6), отвечающие инфильтрационным водам. Это отнюдь не должно означать, что обедненный изотопный состав ископаемого крепкого или сверхкрепкого рассола является признаком его метеоинфильтрогенной природы. Результаты экспериментов лишь убедительно показывают, что для правильной диагностики происхождения подземных флюидов, а особенно крепких и сверхкрепких рассолов, необходимо учитывать как факторы, контролирующие их изотопный состав, так и гидрогеологические,гидрогеохимические и палеогеографические (палеоклиматические) показатели. Только в этом случае исключаются ситуации с ошибочной трактовкой данных и изотопные показатели правомочно могут использоваться при изучении подземных вод.
По гидрогеологическому разрезу осадочных чехлов ряда артезианских бассейнов СССР (Припятскому, Днепровско-Донецкому, Каракумскому, Волго-Уральскому, Терско-Каспийскому, Западно- Сибирскому, Ангаро-Ленскому см. гл. Ill) нами изучалось распределение изотопного состава водорода и кислорода в подземных водах и рассолах различного химического состава и концентрации. Однако практически ни в одном из водоносных горизонтов, вплоть до глубин 5000 м и более, в исследуемых флюидах не выявлены столь высокие или низкие (за редким исключением) значениявеличин D и 18О, как установлены нами в проведенном эксперименте (см. табл. 8). В этой связи возникает естественный вопрос: почему в пределах изученных бассейнов от поверхности и до глубоких горизонтов не обнаружены воды с аналогичным изотопным составом и каким образом объяснить несоответствие механизма изменения концентрации изотопов в модельном эксперименте по испарению морских вод с фактическим их содержанием во вскрываемых реликтовых подземных рассолах?
По нашему мнению, наблюдаемое различие в изотопном составе объясняется не полным соответствием модельного эксперимента природным условиям. Дело в том, что модельный эксперимент уже по своей сути, даже при самой тщательной его подготовке, не может охватить всю гамму природных факторов. В первую очередь здесь имеет место огромная несоизмеримость протекания геологических процессов в масштабе времени и пространства. Невозможность восполнения этих факторов склоняет исследователей к постановке таких экспериментов, которые бы по возможности меньше затушевывали основное явление, т. е. к моделированию процесса в наиболее чистом виде. И хотя моделирование в настоящее время находит широкое применение в минералогии, петрологии, гидрологии и других областях наук о Земле и позволяет в одних случаях решать крупные проблемы, а в других- находить отправные пути для их решения, реализация его в виде, близком к чистому, очень трудна. В равной степени это относится и к нашему эксперименту, обнаруженное несоответствие в котором, видимо, обязано кинетическому фактору. В природе, как представляется, изотопный состав рассола формируется за геологическое время в условиях динамического равновесия и фазовых переходов при взаимодействии приповерхностного слоя атмосферного пара с испаряющейся морской водой (рассолом) и ее приповерхностным слоем и захоронением его в бассейне седиментации со стабилизированным изотопным составом. Подобная точка зрения согласуется с ранее высказанной [32, 43].
Все вышеизложенное относится к особенностям испарительного процесса, протекающего в поверхностных условиях. Между тем интересно было рассмотреть поведение изотопов в процессе испарения в подземных условиях. Как известно, вопрос о подземном испарении ранее горячо обсуждался научной общественностью. Детально этой проблеме посвящены работы И. К. Зайцева, Е. В. Станкевича [33, 61] и других. Большинство исследователей считают, что подземное испарение в широком понимании сущности этого явления в природе отсутствует. Однако локальный характер указанного процесса в пределах горноскладчатых областей и осадочных артезианских бассейнов может иметь место при наличии пустот, трещин и разломов.
При изучении гидроизотопной зональности Амударьинского артезианского бассейна по комплексу изотопных и гидрохимических показателей на фоне общего регионального распределения изотопов в поверхностных и подземных водах в пределах Гаурдакского серного и Метеджанского газоконденсатного месторождений нами зафиксированы аномалии, названные по месту их проявления гаурдакской (А) и метеджанской (Б) [27] (см. гл. III, рис. 23, 25). Анализ фактического материала и сопоставление условий формирования вод обеих аномалий показывают, что изотопно-гидрогеохимическая аномалия гаурдакского типа,наблюдаемая в верхней части разреза верхнеюрского карбонатного комплекса на глубине 188 - 212 м, о