Изотопы кислорода и водорода природных вод СССР
Методическое пособие - Геодезия и Геология
Другие методички по предмету Геодезия и Геология
»ось менее чем на 1 мол. %. Эта величина весьма незначительна, если судить по общему количеству Н2О, вынесенной во время БТТИ.
В процессе БТТИ наблюдалось направленное изменение концентраций дейтерия в Н2 и Н2О (см. табл. 38, 39). В начальный период установлены наиболее низкие значения для водорода в газах. Столь низкие концентрации впервые обнаружены в природных объектах Земли. Еще более низкими значениями отличаются лунные образования) [Friedman I. е. а., 1970 г.]. Последующий этап извержения характеризовался увеличением концентрации дейтерия с обеднением на конечных стадиях наблюдений.
Выделение обогащенного протием водорода в магматических газах в феврале 1976 г. совпало с повышением содержания в них N2, H2S, SO2 и СО2. Это может свидетельствовать о поступлении на поверхность менее дегазированного магматического расплава по сравнению с тем, который изливался в сентябре - декабре 1975 г. Исходя из геохимических и изотопных данных (см. табл. 38, 39), можно допустить, что перераспределение изотопов в газовой и жидкой составляющих магматического расплава произошло еще до начала извержения вследствие фракционирования при фазовых переходах в системе жидкость - пар, изотопно-обменных равновесий, а также диффузионного процесса. Такая дифференциация могла привести к накоплению, например, протия в краевых частях магматической колонны, а дейтерия - в промежуточных и нашла свое проявление в эруптивном процессе. Следует, однако, отметить, что такая трактовка не является, однозначной. Наблюдаемое распределение изотопного и химического составов может иметь место при наличии различных магматических источников и т. п.
Данные о распределении значений и в магматических водах и газах БТТИ в совокупности с их химическим составом экспериментально подтвердили существование в верхней мантии(структура островных дуг в зоне перехода от океана к континенту) магматической воды, которая может достигать поверхности Земли при мощных извержениях базальтовых вулканов, подобных БТТИ, и участвовать в образовании гидросферы. В пользу этого вывода свидетельствует также широкий комплекс геолого-геохимических и геофизических работ, проведенных за период БТТИ. В частности, было показано, что перед извержением магнезиальный базальтовый магматический расплав двигался к поверхности со скоростью около 100-150 м/ч из области верхней мантии. Высокоглинистый базальтовый расплав Южного прорыва поднялся к поверхности из неглубокорасположенного магматического очага [Федотов С.А. и др., 1976 г.]. Подъем магмы на Северном и Южном прорывах происходил без заметной контаминации горными породами земной коры, о чем свидетельствует распределение изотопов стронция и свинца в базальтах [Волынец О.Н. и др., 1978 г.]. Всего в процессе БТТИ было вынесено около 1,78*108 т газов, подавляющая часть которых состояла из Н2О. Это близко к ежегодному количеству Н2О, выбрасываемой вулканами мира [Миклишанский А. 3. и др., 1979 г.].
Следовательно, по совокупности проведенных разносторонних исследований можно было бы с определенной уверенностью отождествлять отобранные во время БТТИ магматические воды с ювенильными, если существование последних в природе считать правомочным [53]. Однако сделать это пока нельзя, поскольку в принципе существует возможность формирования изотопного состава магматической воды БТТИ за счет контаминации некоторых долей местных метеорных вод.
Распределение величин и в Н2 и Н2О, установленное в режимных наблюдениях БТТИ, позволяет объяснить, почему различными авторами отмечаются разные значения и в магматических водах, хотя в общем и ограниченные определенным интервалом. По нашему мнению, это обусловлено двумя главными причинами: а) локальными условиями извержения; б) фракционированием изотопов на различных стадиях эруптивного процесса.
Дальнейшее систематическое изучение изотопного состава водорода и кислорода магматических вод и газов, отобранных при извержениях вулканов, позволит окончательно определить как само существование и изотопный состав ювенильных вод, так и их соотношение с магматическими.
РАСПРОСТРАНЕННОСТЬ ИЗОТОПОВ ВОДОРОДА И КИСЛОРОДА В ЗЕМНЫХ И КОСМИЧЕСКИХ ОБЪЕКТАХ
Данные о распространенности изотопов водорода и кислорода в земных и космических объектах (табл. 40) включают в себя все доступные нам материалы советских и зарубежных исследователей. Как видно из табл. 40, каждый из рассматриваемых объектов характеризуется своим определенным интервалом распределения изотопов в природе, обусловленным изначальным их содержанием и фракционированием в процессе эволюции.
Между некоторыми отдельными типами природных вод наблюдается перекрытие, которое объясняется, с одной стороны, генетической связью и единством природных вод, с другой - наложенными процессами при их формировании. Последнее дает указание на то, что при использования изотопных данных для установления генетических характеристик необходимо обязательно привлекать, как это неоднократно упоминалось, гидрогеохимические и другие показатели с выявлением возможных коррелятивных связей.
Глава V. ПРИМЕНЕНИЕ ИЗОТОПИИ ПРИРОДНЫХ ВОД ДЛЯ РЕШЕНИЯ НЕКОТОРЫХ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАДАЧ
К настоящему времени методы прецизионной изотопии легких элементов достигли той стадии развития, когда становится возможным перейти от спорадических исследований экзотического характера к систематическим, которые способствовали бы решению крупных народнохозяйственных и в перспективе гло