Изотопы кислорода и водорода природных вод СССР
Методическое пособие - Геодезия и Геология
Другие методички по предмету Геодезия и Геология
?ли для суммарного водорода (Н2О + Н2) в незагрязненных вулканических газах Исландии в то время как Р.О.Рей считает, что эта величина может быть ниже -80‰ [87]. И. Курода и др. [Kuroda I. е. а., 1977 г.] определили отношение D/H в флогопитах и амфиболах из пород возможного мантийного происхождения, а также в водах из включений в стеклах (?) оливиновых нодулей и перидотитах. На основании данных по включениям в оливинах они делают заключение, что, по-видимому, мантийные воды имеют ?D=8510‰. Прямые наши определения в магматических газах и их конденсатах Большого трещинного Толбачинского извержения 1976 г., которые по ряду геохимических и геофизических показателей отождествляются как существенно ювенильные, показали, что распределение D находится в интервале от ‰[36]. Следовательно, использование изотопов водорода и кислорода метеорных и океанических вод не вызывает ни методологических, ни других трудностей. В то же время неоднозначность в содержании дейтерия и возможные ограничения в изотопии кислорода в предполагаемых ювенильных или магматических водах, как и сам вопрос соответствия или несоответствия магматических вод ювенильным и в целом существование последних, дискутируется до сего времени. Этот вопрос, имеющий принципиальное значение, рассмотрен в ряде работ [14, 32, 36, 43, 64 и др.], а также подробно обсуждается нами в гл. IV. Здесь остановимся лишь на самых общих положениях. Прежде всего отметим, что из-за очень сильного разбавления ювенильные воды до сего времени не были зафиксированы [14]. Что касается соответствия ювенильных вод магматическим, то можно допустить, что это одни и те же воды, но магматические могут существенно и отличаться, т. е. быть и метеорного или морского генезиса или их смесями. Вопрос природы вод очень сложный и до конца не разработан. Поэтому в каждом конкретном случае диагностика глубоких подземных вод требует детального рассмотрения соотношений этих типов вод с другими, при этом обязательно должны привлекаться сведения диалогического, геохимического, геофизического и другого характера. Несколько идеализируя систему, мы считаем правомерным построение упомянутого треугольника ABC (рис. 7).
При этом примем для ювенильных (магматических) вод значения Различие принятых средних значений D и18О в основных типах природных вод является важным их свойством, позволяющим использовать изотопные характеристики для выяснения природы этих вод. Вместе с тем для метеорной воды умеренного климата и частично для морских вод часть интервала может сближаться и перекрываться по изотопам водорода с ювенильными (магматическими) водами, что требует при выяснении их генетических характеристик также обязательного использования данных по изотопному составу кислорода, где эти различия существенно больше.
Прямая I (рис. 7) характеризует процесс конденсации паров атмосферной влаги. Из рис. 7 видно, что с уменьшением температуры содержание дейтерия и кислорода-18 стремится к более низким значениям. Речные, озерные, грунтовые (почвенные) и другие воды метеоинфильтрогенного происхождения будут располагаться вдоль прямой /, тангенс угла наклона которой примерно равен 8. Прямая II отвечает соотношению D - 18О в водах, подвергшихся в поверхностных условиях процессу интенсивного испарения. Тангенс угла наклона здесь снижается до 3 - 6[72], что свидетельствует о наличии кинетического изотопного эффекта (озерные рассольные воды и рассолы зоны аридного климата). Прямая III указывает на процесс изотопно-кислородного обмена (сдвига). Изотопный сдвиг в воде при этом определяется составом пород, концентрацией кислорода-18 в них, температурой и степенью равновесности. Тангенс угла наклона близок к нулю (глубокие высокотемпературные воды осадочных артезианских бассейнов, вмещающие породы которых представлены карбонатными или силикатными породами, гидротермы сейсмически активных зон и т. д.).
Стороны треугольника - прямые АВ, ВС и АС - при отсутствии фракционирования изотопов или когда оно незначительно будут отражать характер изменения (формирования) изотопного состава природных вод смешанного происхождения, т. е. служить эталонами сравнения [14] для установления генезиса исследуемых вод. Сторона АВ характеризует процесс разбавления океанической воды метеоинфильтрогенной, ВС - разбавления океанической воды ювенильной, а АС - смешение метеорной и ювенильной. Следовательно, расположение данных изотопного состава исследуемых вод на диаграмме-треугольнике в сочетании со сведениями о химическом составе вод, вмещающих лород и температуре, гидрогеологических и гидрогеохимических показателях дает наиболее надежную информацию о происхождении вод, процессах формирования их изотопного состава, направлениях и масштабах процессов фракционирования изотопов, доле участия вод того или иного генезиса в формировании вод смешанного происхождения и др. Представленное, разумеется, не исчерпывает всего многообразия факторов, оказывающих влияние на процессы формирования изотопного состава воды. Формирование изотопного состава вод Земли представляет собой сложный процесс, протекающий в конкретных, но разнообразных природных условиях в течение геологического времени. Поэтому определение генезиса природных вод по содержанию стабильных изотопов водорода и кислорода в каждом конкретном случае требует индивидуального рассмотрения условий формирования изотопного состава.
Ниже рассмотрено влияние перечисленных процессов на ф?/p>