Министерство геологии СССР всесоюзный научно-исследовательский институт гидрогеологии и инженерной геологии (всегингео) гидрогеология СССР сводный том выпуск 3 ресурсы подземных вод СССР и перспективы их использования редактор
| Вид материала | Книга |
- Методическое сопровождение работ по ведению мониторинга состояния недр, 2202.08kb.
- Строительные нормы и правила защита горных выработок от подземных и поверхностных вод, 2534.15kb.
- Г. А. Мавлянова на правах рукописи удк (553. 79: 546. 14) 575. 1 Бакиев саиднасим алимович, 926.06kb.
- Кнебель М. И., Кириленко К. Н., Литвиненко Н. Г., Максимова, 7467.82kb.
- Вопросы геологии, петрологии и металлогении метаморфических комплексов Востока ссср,, 1661.26kb.
- Инструкция по безопасному ведению горных работ на рудных и нерудных месторождениях, 784.13kb.
- Разработка теоретических основ квалиметрии, 530.26kb.
- Учебное пособие по дисциплине «Гидрогеомеханика» для студентов специальности 080300, 951.39kb.
- А. А. Богданов отделение экономики ан СССР институт экономики ан СССР, 5421.75kb.
- Ливанова Т. Л 55 История западноевропейской музыки до 1789 года: Учебник. В 2-х, 10455.73kb.
Таблица 38
Возможная теплопроизводительность водозаборов на месторождениях пластового типа
| Расчетные расходы водозаборов, л/с | Прогнозная теплопроизводительность водозаборов, Гкал/ч, при температрре воды, °С | |||||
| 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | 100 | |
| 50 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| 100 | 8 | 10 | 12 | 14 | 16 | 18 |
| 200 | 16 | 20 | 24 | 28 | 32 | 36 |
| 300 | 24 | 30 | 36 | 42 | 48 | 54 |
| 400 | 32 | 40 | 48 | 56 | 64 | 72 |
Примечание. При расчетах коэффициент полезного использования тепла принят равным 0,5.
Таблица 39
Распределение по районам прогнозных запасов термальных вод первоочередного освоения
| Район | Возраст водовмещающих пород | Минерализация, г/л | Температура воды, °С | Прогнозные запасы | |
| воды, М3/С | тепла, млн Гкал/год (к. п. д.=0,5) | ||||
| Термальные воды пластового типа | | ||||
| Западная Сибирь (Новосибирская, Омская, Павлодарская области, | | | | | |
| Алтайский край) | Альб-сеноман и неоком | 1 — 3 | 40 — 60 | 20 | 16 |
| | | 3 — 10 | 40 — 60 | 26 | 19 |
| Сырдарьинский (Кзыл-Ординская, Ташкентская, Чимкентская об- | | | | | |
| ласти) | Альб-сеноман | 1-3 | 40 — 80 | 8 | 5,5 |
| | | 3 — 10 | 40 — 80 | 2 | 1,5 |
| Бухаро-Хивинский | | 1 10 | 40-60 | 2 | 1,5 |
| Кзыл-Кумский | Мел | 1 — 5 | 40 — 60 | 1 | 0,5 |
| Южно-Мангышлакский и Северо-Устюртский | Альб-сеноман | 1 — 10 | 40 — 60 | 1 | 0,5 |
| Равнинный Крым | Мел | 1 — 10 | 40 — 60 | 1 | 0,5 |
| Западное Предкавказье (Краснодарский край) | Мел, палеоген, неоген | 1-10 | 40 — 80 | 3 | 3 |
| Центральное Предкавказье (Ставропольский край) | Мел | 1-10 | 40 — 80 | 1 | 1 |
| Восточное Предкавказье (Ставропольский край, Дагестанская, Кабардино-Балкарская и Чечено-Ингушская автономные республики) | Мел, палеоген, неоген | 1 — 10 | 40-100 | 5 | 5 |
| Рионский (Грузинская | | | | | |
| ССР) | Неоком | 1 — 10 | 40 — 100 | 2 | 3 |
| Алазанский | Неоген | 3 — 10 | 40 — 100 | 1 | 1 |
| Куринский (Кировобад-ская обл.) | Неоген, мел | 1 — 10 | 40 — 70 | 2 | 1,5 |
| Ферганский | Неоген | 1 — 10 | 40 — 70 | 1 | 1 |
| Джаркентский (Алма-Атинская и Талды-Курганская области, Казахская ССР) | От триаса до мела | 1 — 10 | 40 — 100 | 2 | 2 |
| Селенгинский (Бурятская АССР) | Неоген | 1 — 3 | 40 — 70 | 0,5 | 0,5 |
| Сахалинский | | 1 — 10 | 40 — 70 | 2 | 1.5 |
| Всего | | | | 70,5 | 64,5 |
| Термальные воды трещинно-жильного типа | | ||||
| Камчатка | — | 1-3 | 40 — 100 | 2 | 2,5 |
| | | 2-5 | 100 — 200 | 4 | 20 |
| Курильские острова | — | 1 — 3 | 40 — 100 | 1 | 1,5 |
| | | 3 — 10 | 100 — 200 | 1 | 5 |
| Прибайкальский (Бурятская АССР) | — | До 1 | 40 — 80 | 1 | 1 |
| Всего | | | | 9 | 30 |
| Итого | | | | 80 | 95 |
РЕСУРСЫ ПРОМЫШЛЕННЫХ ВОД
Общие сведения о подземных промышленных водах
Подземные воды, содержащие в повышенных количествах отдельные ценные компоненты или их соединения, могут использоваться как промышленное химическое сырье, а также в бальнеологических целях. Известны подземные воды с весьма высокими концентрациями иода, брома, бора, лития, стронция, калия, магния, цезия, рубидия и других компонентов, представляющих существенный интерес для различных отраслей промышленности. Подземные воды с заметным или даже высоким содержанием перечисленных элементов характеризуются часто широким региональным распространением и большими естественными запасами в пределах крупных водонапорных систем платформенного типа, предгорных и межгорных артезианских бассейнов. Однако возможности их практического использования часто ограничены, что связано с техническими и экономическими трудностями освоения месторождений, а также с отсутствием разработанной технологии извлечения из подземных вод большего числа перечисленных компонентов в заводских условиях.
В настоящее время в СССР из подземных вод в промышленных количествах извлекаются иод и бром, поэтому потребность в промышленных подземных водах определяется главным образом запросами и планами развития иодо-бромного производства в стране. В связи с этим дальнейшее изложение в основном посвящено промышленным иодо-бромным водам.
Первая опытная йодная установка была построена в 1915 г. в г. Екатеринославе (Днепропетровске), где для производства иода использовались водоросли Черного моря. В 1916 г. в Саки (Крым) был построен бромный завод, сырьевой, базой которого явилось Сакокое соляное озеро. Однако собственно иодо-бромная промышленность, осно-ванная на широком использовании подземных вод, была создана при Советской власти.
Первый опытный йодный завод на базе использования подземных вод был построен в 1925 г. в районе Баку. В начале 30-х годов также на базе использования попутных вод нефтяных месторождений были введены в Строй иодо-бромные предприятия в Нефтечаде (Азербайджанская ССР) и н-а п-ове Челекен (Туркменская ССР). Специальных геологоразведочных и научно-исследовательских работ в довоенный период не проводилось. В период Великой Отечественной войны потребовалось существенное увеличение производства брома, что послужило толчком к развитию бромной промышленности в Приуралье на основе использования глубоких подземных хлоридных рассолов.
В настоящее время уровень производства иода и брома полностью не обеспечивает потребностей народного-хозяйства, особенно с учетом необходимости экспорта продукции в социалистические страны. В связи с этим необходимо увеличение мощностей по производству иода и брома, что в свою очередь требует расширения и более полного использования минерально-сырьевой базы иодо-бромной промышленности. Определение нижних пределов концентраций отдельных элементов в подземных водах при наименовании их по содержанию характерных компонентов встречает затруднения. Так, если учитывать только величины концентраций элементов, обеспечивающих промышленную ценность подземных вод, то из поля зрения выпадают воды с меньшими концентрациями полезных компонентов, хотя эти воды можно экономически эффективно использовать в других гидрогеололических условиях или они могут в дальнейшем оказаться перспективными для промышленного использования по мере развития техники и технологии добычи и переработки подземных вод.
Общепризнанные критерии, определяющие концентрации тех или иных компонентов, которые следует считать минимально предельными при наименовании подземных вод и отнесении их к промышленным, отсутствуют При решении этого вопроса целесообразно принимать во внимание кларковые содержания рассеянных элементов в земной коре, их концентрацию в морской воде и водах суши, а также предельные концентрации специфических компонентов в водах лечебного значения. В табл. 40 приведена классификация бромных, йодных, борных и других вод, разработанная Н. А Плотниковым (1955, 1958), с учетом перечисленных выше соображений.
Таблица 40
Классификация бромных, йодных, борных и других вод (по Н. А. Плотникову)
| Наименование вод | Минимальные концентрации | |
| мг/л | % | |
| Специфические по микрокомпонентному составу | | |
| Бромные | 25 | 2,5*10-3 |
| Йодные | 1 | 10-4 |
| Иодо-бромные | 1(I) 25 (Вг) | 1,5*10-3(I) |
| | | 10-4(Br) |
| Борные | 10 | 10-3 |
| Ио до-борные | 1 (I) 10 (В) | 10-4(I), 10-3 (В) |
| Радиевые | 10-8 | 10-12 |
| Промышленные | | |
| Бромные | 250 | 2,5*10-2 |
| Йодные | 18 | 1,8*10-3 |
| Иодо-бромные | 10 (I), 200 (Вг) | 10-3(I), 2*10-2 (Br) |
| Борные | 250 | 1,5*10-2 |
| Иодо-борные | 10(I) 75 (В) | 10-3(I), 7,5*10-3 (В) |
| Радиевые | 10-5 | 10-9 |
Для некоторых типов подземных вод разработаны требования, определяющие минимальные концентрации полезных компонентов в водах промышленного значения. В табл. 41 приводятся такие требования, утвержденные Госхимкомитетом СССР в 1960 г. и принятые за основу при региональной оценке перспектив территории отдельных районов страны.
Указанные в табл. 41 требования обоснованы лишь с учетом результатов производства иода и брома на эксплуатируемых месторождениях и не учитывают всего разнообразия природных условий крупных бассейнов промышленных вод страны.
Таблица 41
Требования к промышленным водам, содержащим бром, иод и бор
| Назначение вод | Иода не менее, мг/л | Брома не менее, мг/л | Бора не менее, мг/л | Щелочность не более, мг-экв/л | Нафтеновых кислот не более, мг/л | Галоидо-поглощае-мость не более, мг/л | Нефти не более, мг/л |
| Извлечение только иода | 18 | | | 30*** | 600 | 80 | 40 |
| | | | | 90**** | | | |
| Извлечение только брома | — | 250 | — | 10 | 600 | 80 | 40 |
| Извлечение только иода и брома | 10 | 200 | | 10 | 600 | 80 | 40 |
| Извлечение иода и брома | 10 | 150 | 500* | | 600 | 80 | 40 |
| | | | 200** | | | | |
* В виде В3О3 для получения буры.
** В виде В2О3 для микроудобрений.
*** Для вод с температурой до 35° С.
**** для вод с температурой более 35° С или при наличии бикарбонатных кальциевых вод, позволяющих за счет выделения карбоната кальция снизить щелочность до 35 мг-экв/л (или при возможном использовании других дешевых способов снижения щелочности).
Обычно в подземных водах содержится несколько компонентов, определяющих их промышленную ценность, из них выделяют один или два основных, тогда как остальные имеют подчиненное значение. Рентабельность промышленного получения компонентов определяется не только их концентрацией и составом подземных вод, но и другими условиями. Так, при большой глубине окважин, малом дебите их и глубоких-динамических уровнях -в процессе эксплуатации добыча и переработка подземных вод может оказаться экономически нецелесообразной. В то же время тв благоприятных гидрогеологических условиях (небольшая глубина залегания подземных вод, высокие фильтрационные свойства пород, обеспечивающие большие дебиты скважин; небольшая глубина динамических уровней от поверхности и т. п.) может оказаться экономически эффективной эксплуатация подземных вод при наличии концентраций полезных компонентов, меньше указанных в табл. 41. На экономические показатели эксплуатации влияют также условия сброса отработанных вод.
Помимо этого при оценке перспектив использования промышленных вод необходимо учитывать народнохозяйственную потребность в полезных компонентах, соображения стратегического характера, а также возможности улучшения технико-экономических и технологических показателей по добыче и переработке подземных вод. Это касается в первую очередь увеличения количества извлекаемых компонентов, внедрения новых насосных установок в практику эксплуатации подземных вод, разработки новой технологии извлечения микроэлементов с использованием синтетических смол и т. п.
Исходя из вышеизложенного, к промышленным следует относить, подземные воды, содержащие полезные компоненты или их соединения в количествах, обеспечивающих в пределах отдельных частей конкретных гидрогеологических районов рентабельную добычу и переработку этих подземных вод с получением приемлемых технико-экономических показателей. Учитывая большое разнообразие гидрогеологических условий различных районов СССР, Для каждого из них предельные- минимальные концентрации полезных компонентов следует устанавливать, особо на основе технико-экономических расчетов кондиций.
Общие закономерности распространения, условия залегания, районирование и ресурсы подземных иодо-бромных вод
В настоящее время имеется весьма большой объем информации, характеризующей подземные иодо-бромные воды в отдельных районах и по стране в целом. Характеристике закономерностей распространения, подземных иодо-бромных вод в различных районах СССР посвящены многочисленные работы: А. И. Силина-Бекчурина, М. П. Толстого, B. А. Кротовой, Т. П. Афанасьева, С.Х. Бондаренко, Л. В. Славяновой, Г. В. Богомолова, В. А. Сулина, А. В. Щербакова, М. И. Зайдельсона, C. М. Кисельгоф, Н. И. Толстихина, И. К. Зайцева, Е. В. Пиннекера, Г. Я- Богданова, Н. А. Плотникова, О. Н. Толстихина, Е. А. Баокова, П. И. Трофимука, Г. П. Богомякова, В. А. Нуднера, Ф. П. Самсонова, Н. В. Мизинова, А. Г. Арье, Л.В. Боревского, В. М. Куканова, Г. И. Максимова, М. В. Фейгина, Е. Е. Керкиса, В. С. Котова, Ю. Б. Ги-ниса, Б. А. Бедера, А. И. Султанхаджеева и многих других.
В настоящей работе изложены только основные общие закономерности распространения и условия залегания подземных иодо-бромных вод, выявленных в процессе региональной оценки эксплуатационных ресурсов подземных промышленных вод с учетом проведенных исследований.
Характеристика ресурсов подземных иодо-бромных вод приводится применительно к общему гидрогеологическому районированию (см. гл. I). Однако в связи с рядом специфических отличий промышленных вод и особенностью формирования их месторождений в принятую схему районирования 1внесены некоторые дополнения и изменения. Основными элементами районирования подземных иодо-бромных вод, как и общего гидрогеологического районирования, являются крупные гидрогеологические области (платформенные артезианские и складчатые). Кроме того, для иодо-бромных вод целесообразно выделить их провинции, под которыми согласно Н. А. Плотникову понимаются гидрогеологические структуры, характерузующиеся общностью закономерностей распространения подземных иодо-бро(мных ,вод. В пределах отдельных частей таких провинций в связи с различными геолого-структурными условиями и гидрогеологическими особенностями процессы формирования ресурсов и химического состава подземных вод могут быть различными. В связи с этим в пределах провинций в одних районах могут наблюдаться сходные условия и закономерности распространения промышленных вод, в других — различные условия. Иными словами, подземные промышленные воды в пределах провинций могут не иметь ( и в большинстве случаев не имеют) выдержанного распространения.
В некоторых крупных гидрогеологических областях промышленные воды в принятом нами понимании полностью отсутствуют, в связи с чем такие области не могут квалифицироваться как провинции промышленных подземных вод. В применении к иодо-бромным водам бесперспективными и малоперспективными являются, по имеющимся в настоящее время данным, области мезозойской складчатости Северо-Востока страны, каледонского и герцинского складчатого обрамления Западной и Восточной Сибири; ограниченное распространение (лишь в пределах межгорных впадин) имеют иодо-бромные воды в областях палеозойской складчатости в Средней Азии и Казахстане.
Различие отдельных провинций иодо-бромных вод связано: 1) с геологическим возрастом и тектоническим строением территорий, а также со стратиграфической приуроченностью вмещающих промышленные воды пород; 2) с особенностями литолого-фациалыного состава и условиями формирования толщ этих пород; 3) с характером (минерализа-:цией, химическим составом) подземных вод; 4) с величинами концентраций в воде полезных компонентов и их сочетанием; 5) с условиями залегания и распространения промышленных вод. Необходимо подчеркнуть, что данные особенности определяют своеобразие методического подхода к оценке ресурсов и перспектив использования этих вод.
В пределах провинций имеются территории, выделяемые в качестве районов (в частном случае — бассейнов) промышленных вод. Каждый такой район характеризуется своими особенностями геологической истории развития и условий формирования подземных вод. В отдельных районах провинций собственно промышленные воды могут отсутствовать или иметь весьма ограниченное распространение. .
Рис. 5. Схематическая карта районирования, распространения и перспективности промышленных подземных вод СССР. Составил С. С. Бондаренко.
Районы весьма перспективные на подземные промышленные воды: / — йодные, 2 — бромные, 3 — иодо-бромные. Районы перспективные на подземные промышленные воды: 4 — йодные, 5 — бромные, 6 — иодо-бромные. Районы мало перспективные в отношении на подземные промышленные воды, но на отдельных участках возможно наличие промышленных вод: 7 — йодных, 8 — бромных, 9 — иодо-бромных. Районы неперспективные на подземные иодо-бромные воды: 10 — в пределах горно-складчатых гидрогеологических областей, 11 — в пределах платформенных гидрогеологических областей, 12 — в пределах кристаллических щитов докембрийских платформенных областей, 13 — в пределах осадочного чехла платформенных областей с докембрийским основанием, 14 — в пределдх осадочного чехла платформенных областей с палеозойским складчатым основанием, 15 — в пределах горно-складчатых областей каледонской и герцинской складчатости, 16 — то же, мезозойской складчатости, 17 — то же, кайнозойской складчатости, 18 — то же, альпийской складчатости. Распространение подземных иодо-бромных вод: 19 — в пределах платформенных областей с докембрийским фундаментом, 20 — в пределах межгорных впадин горно-складчатых областей, 21 — -в пределах палеозойских платформенных областей, 22 — в пределах предгорных прогибов. Участки распространения подземных вод с содержанием: 23 — 26 — редких элементов; 27 — брома. Границы: 28 — провинций подземных иодо-бромных вод; 29 — распространения подземных иодо-бромных вод промышленного значения; 30 — гидрогеологических районов первою порядка; 31 — районов с различной перспективностью
Схема распространения и районирования подземных промышленных вод на территории СССР представлена в табл. 42, а также на рис. 5.
Из сопоставления данных табл. 42 с элементами общего гидрогеологического районирования видно, что, как и для термальных вод, платформенные районы Крыма и Предкавказья, относящиеся, по общему районированию к Карпатской и Крымско-Кавказской гидрогеологической складчатой области, выделены в Скифскую платформенную область, а район Печорского артезианского бассейна рассматривается в Восточно-Европейской платформенной области. Кроме того, отдельные гидрогеологические складчатые области объединены по возрастному принципу.
Переходя к характеристике общих закономерностей распространения подземных иодо-бромных вод, следует отметить, что подземные иодо-бромные воды (в том числе промышленные) характеризуются широким региональным распространением в пределах провинций древних докембрийских платформенных областей (Русской и Восточно-Сибирской), а также, провинций эпипалеозойских платформ (Западно-Сибирской, Туранской и Скифской); в провинциях складчатых гидрогеологических областей подземные иодо-бромные воды имеют сравнительно ограниченное распространение, они встречаются лишь в районах предгорных и межгорных впадин, выполненных разнообразными по литолого-фациальному составу и генетическим особенностям осадками. Дальнейший анализ этого материала позволяет выявить некоторые общие закономерности распространения иодо-бромных вод в отдельных районах провинций и существенные отличия этих закономерностей в разных провинциях.
Провинция подземных промышленных вод Русской платформы целиком входит в состав Восточно-Европейской артезианской области. Распространение подземных промышленных вод установлено в пределах бассейнов: Волго-Камского, Печорского, Московского, Балтийско-Польского, Днепровско-До-нецкого, Причерноморского. В табл. 43 приводятся некоторые сведения, в общем виде характеризующие подземные иодо-бромные воды этих бассейнов.