Изотопы кислорода и водорода природных вод СССР
Методическое пособие - Геодезия и Геология
Другие методички по предмету Геодезия и Геология
Днепровско-Донецкий, Волго- Уральский123-108
+2-11,4
-0,8-32-1,4Ангаро-Ленский7-74
-134
-21-48-4,3PRПрипятский12-72
-134
-21-41-3,8
Если в общем судить о распространенности изотопов в подземных водах исследуемых НГБ по стратиграфическому разрезу, то здесь четко определились две тенденции: низкие концентрации тяжелых изотопов в образцах вод верхней части разреза и более высокое их содержание с различными вариациями в нижней, отражающими палеогеографические и палеогидрогеологические условия прошлых эпох. Их границы согласуются с процессами трансгрессии и регрессии моря, преобразованиями в животном и растительном мире и находятся в тесной взаимосвязи с изменением изотопов водорода, углерода, серы и стронция растворенного вещества.
По гидрогеологическому разрезу устанавливаются различные закономерности поведения изотопов водорода и кислорода с глубиной Н, в общих чертах сходные для большинства изученных бассейнов (рис. 29). Здесь также отчетливо проявляются два момента.
Для верхней части разреза устанавливается прямая корреляционная связь с высокими коэффициентами корреляции между величинами , и ростом глубины.
Для нижней части разреза в зонах замедленного и весьма замедленного водообмена характерно либо отсутствие связи изменения с глубиной, либо наблюдается слабое увеличение ее концентрации с ростом глубины. Что касается соотношения , то оно характеризуется либо случайным распределением, либо четкой зависимостью увеличения с глубиной, особенно в бассейнах, выполненных карбонатными или силикатными породами. В последнем случае концентрация кислорода-18 может быть весьма высокой, например для вод юрских отложений Каракумского бассейна и приближаться к содержанию изотопов кислорода в магматической (ювенильной) воде. Такое же явление наблюдается в водах Припятского прогиба [39] и других бассейнов. При этом содержание дейтерия в водах также может принимать значения, близкие к теоретическому изотопному составу ювенильной воды.
Поэтому для решения вопроса о происхождении глубоких подземных вод осадочных бассейнов, особенно в районах с повышенной сейсмической активностью, необходимо детально анализировать выявленные изотопно-кислородные аномалии с привлечением данных о составе вмещающих пород, пластовой температуре, химическом составе воды, а также сведения о тектонической обстановке, изотопном составе гелия, аргона, углерода и т.д. Только такой комплексный подход с установлением соответствующих коррелятивных связей при подобных сложных природных обстановках позволит наиболее надежно определить генезис подземных вод и условия их формирования.
Зависимость между изменением изотопного состава водорода и кислорода и минерализацией (рис. 30) для верхней части гидрогеологического разреза выражается в закономерном увеличении и с ростом минерализации и в принципе сходна с установленной зависимостью распределения изотопов по глубине. Соотношения и для верхних частей разрезов большинства бассейнов описываются системой линейных уравнении с достаточно высокими коэффициентами корреляции. Они же дают указание, что эти воды формируются за счет смешения поверхностных метеоинфильтрогенных вод с нижележащими высокоминерализованными вследствие отжатия последних при геостатическом уплотнении осадков.
Соотношения и наряду с зависимостями , и и другими успешно могут использоваться как для выяснения региональных гидроизотопных зональностей, так и для определения доли инфильтрационной составляющей в каждой заданной части разреза. Эти и другие возможности корреляционных связей анализировались нами выше при рассмотрении гидроизотопной зональности на примере Каракумского бассейна (см. гл. III).
Распределение значений (рис. 30) с изменением минерализации для глубокозалегающих подземных вод носит в основном случайный характер, что свидетельствует об отсутствии в большинстве бассейнов закономерного изменения содержания дейтерия с глубиной, т. е. проявления заметных изотопно-водородных сдвигов при взаимодействии воды со вмещающей средой. В некоторых бассейнах наблюдается слабая тенденция изменения содержания изотопов водорода с минерализацией вод. Характер этой зависимости по и , в частности для Ангаро-Ленского бассейна, показывает, что смешение вод, видимо, происходило дважды. Первый раз при минерализации вод 250-400 г/л и второй - при -100 г/л. Такое смешение, как следует из зависимостей , , , (см. рис. 29, 30), видимо, представляет случай, когда отжимаемые глубинные высокоминерализованные рассолы, смешиваясь с метеоинфильтрогенными водами, пропорционально изменяют содержание изотопов и ионно-солевой состав. Какие-либо другие процессы трудно предположить, если учесть столь разительные пропорциональные сдвиги в изотопном и химическом составах вод в региональном плане.
Рассмотрение зависимости изотопного состава воды от температурного градиента (рис. 31) показывает, что эта взаимосвязь во многих случаях является чувствительным индикатором процессов, происходящих в земной коре при взаимодействии молекул воды с вмещающей средой. В частности, для подземных вод, отобранных из водоносных комплексов с вмещающими карбонатными породами (Припятский, Каракумский и другие бассейны), четко устанавливается увеличение градиента концентрации кислорода-18 с повышением температуры. Вычисленное значение средней скорости изменения концентрации кислорода-18 от температуры для различных бассейнов и водоносных компле?/p>