Изотопы кислорода и водорода природных вод СССР
Методическое пособие - Геодезия и Геология
Другие методички по предмету Геодезия и Геология
го и метеорного происхождения, но не являются проводниками ювенильных и магматических вод, во всяком случае таких количеств, которые могут быть зафиксированы современными методами изотопного анализа. Это, видимо, объясняется незначительным притоком ювенильных и магматических вод в земную кору (3-5%) и высокой степенью их разбавления метеорными и(или) морскими водами.
ОТНОШЕНИЕ D/H И 18О/16О В МАГМАТИЧЕСКИХ ВОДАХ И ГАЗАХ БОЛЬШОГО ТРЕЩИННОГО ТОЛБАЧИНСКОГО ИЗВЕРЖЕНИЯ
На разных этапах Большого трещинного Толбачинского извержения (БТТИ) в период с февраля по октябрь 1976 г. систематически отбирались пробы магматических газов и их конденсатов (магматических вод) из горнитосов и непосредственной близости от действующего жерла (конуса 8) Южною прорыва
Подъем магматического расплава происходил по жерлу нейтрального конуса 8. После подъема расплав двигался горизантально по тоннелям из ранее застывшей лавы и в 20-100 м от конуса 8 происходила его окончательная дегазации. Магматический газ интенсивно выделялся из отверстий в горнитосах, выраставших на кровле лавовых тоннелей. Жидкая лава продолжала двигаться в недрах лавового покрова по тоннелям и изливалась в 8-10 км от конуса.
Результаты определения и и других параметров в магматических водах (табл. 38) показывают, что интервалы их распределения характеризуются следующими значениями: от -82 до -65‰, от +3,5 до +9,3‰, рН от 0,29 до 0,00, минерализация от 22,7 до 30,6 г/л, от 2,1 до 3,6 г/л, от 17,4 до 22,3 г/л, от 0,5 до 3,1 г/л. По содержанию изотопов кислорода и концентрации компонентов химического состава исследуемые воды оказались существенно иными, чем местные гейзерные, термальные, метеорные и хлоридные минеральные воды [37] при сходных значениях изотопов водорода. По химическому составу магматические воды представляют собой ультракислые высокоминерализованные хлоридные растворы с высоким содержанием рудных элементов [Меняйлов И. А. и др., 1974 г.].
Сопоставление содержания дейтерия и кислорода-18 в магматических водах БТТИ с гипотетическим изотопным составом ювенильных вод показывает, что они хорошо согласуются между собой. Однако установленное подобие является лишь необходимым, но недостаточным условием для диагностики вод. Дело в том, что аналогичным изотопным составом водорода, как уже отмечалось, могут обладать метеорные, термальные и другие воды, а по изотопам кислорода вследствие изотопно-обменных реакций сходные значения могут приобретать воды, не только входящие в контакт с магматической средой, но и талассо-седиментогенные(+6,1‰) артезианских бассейнов, например при застойных условиях карбонатных породах и повышенных температурах (104)[1]
Таблица 38
Отношение D/H и 18О/16О, рН, минерализация и анионный состав в магматических водах Южного прорыва БТТИ, 1976 г.*
Номер пробыМесто отбораДата отбораT,pHМинерализация,
г/лСодержание,
г/л,‰,‰
42-72Западная бокка14.VII10200,5422,72,118,21,3-82+5,243-78То же22.VII10200,6025,43,020,30,5-72+6,544-8223.VII10200,3427,83,619,62,7-76+9,345-8523.VII10200,3626,03,018,63,1-78+6,546-86Северная бокка24.X10200,5326,73,020,71,6-70+3,547-88То же25.X10000,4024,33,617,42,5-78-49-9126.X10000,2930,63,622,32,5-65+7,2________________
* В сренегодовых атмосфермых осадках района г. Петропавловска-Камчатского (1969-1970гг.) и в осадках, отобранных в районе извержения Т.П.Кирсановой в августе 1976г., средневзвешенные значения соответственно
Известно, что поверхностные и грунтовые воды метеорного происхождения могут проникать на значительные глубины, поэтому не исключена возможность взаимодействия их с эруптивным материалом и вмещающей средой и формирования таким образом магматических вод. Следовательно, для более достоверного суждения о происхождении вод, условий их формирования и выявления глубинной компоненты необходимо помимо значений и по возможности шире привлекать данные химического состава, результаты геологических, гидрогеологических и геофизических исследований с поиском соответствующих корреляционных, а также различных изотопных и других причинно-следственных связей внутри самой системы. Именно последнее послужило поводом для одновременного отбора магматических вод и газов и раздельного изучения их изотопного состава водорода, относительная разделяющая способность изотопов которого наиболее высокая.
Молекулярный водород, как и следовало ожидать, оказался изотопически значительно легче водорода магматической воды (табл. 39). В этом смысле выявленное соотношение изотопов водорода в Н2 и Н2О подтверждает термодинамику изотопных отношений в системе жидкость - пар - газ, когда более сложная система обогащена тяжелыми изотопами больше, чем простая.
Установлено, что с уменьшением общей минерализации и содержаний хлора изотопный состав магматических вод БТТИ сдвигается в сторону значений, близких к изотопному составу местных метеорных вод. Это свидетельствует о том, что во время извержения к глубинным магматическим водам добавлялись слабоминерализованные местные метеорные воды, вызывая некоторые колебания изотопного состава в конденсатах магматических газов.
Таблица 39
Отношение D/H и состав нерастворимых в конденсате магматических газов Южного прорыва БТТИ, 1976 г.
Номер пробыМесто отбораДата отбораT,Содержание,
г/л,‰СО2Н2О2N231-38Южная бокка8.II10009,0168,180,3622,45-60032-41Северо- западная бокка11.VI11356,7966,083,5323,60-42036-54Западная бока2.VIII9808,1262,894,9924,00-48039-63То же13.VIII99010,0681,711,446,79-15042-7214.VIII10206,1692,830,001,01-12543-7822.VIII10207,6889,300,142,88-13544-8223.VIII10202,2157,787,3632,65-14045-8523.VIII10204,5071,980,8922,63-145
При этом содержание Н2О в магматических газах увеличива?/p>