Химический состав термальных вод
Химический состав термальных вод Камчатки характерен для вод, встречающихся в районах активного вулканизма. Почти все их основные типы, описанные гидрохимиками, были обнаружены на полуострове.
В ходе последних исследований Узень-Ойзерной системы здесь даже была обнаружена доза облучения кислых/ямарольных терм плутонического образования, широко распространенного на Курильских островах, но до сих пор неизвестного на Камчатке.
В фокусах сбросов гидротермальных систем некоторые проявления воды весьма неоднородны по химическому составу.
Термическое месторождение Узень является классическим примером поверхностной гидрохимической аномалии, связанной с сбросом теплоносителя из тепловой системы.
Локально выраженная зональность вод позволяет проследить за каждым отдельным углом.
- К первому типу относятся воды термальных (обычно кипящих) источников, наиболее характеризующие плутонический состав циркулирующих в системах растворов.
- К второму типу относятся воды теплых источников, возникающие на периферии участков сброса и возникающие в результате подземного кипения восходящих перегретых вод и последующей конденсации образующегося пара в подповерхностных слоях профиля.
- Третий тип включает в себя естественный конденсат паровоздушных форсунок, заполняющих безвыгрузочные горшки;
- и, наконец, четвертый тип включает пар, прошедший фильтрацию грунтовыми водами.
Указанная выше общая закономерность изменения содержания хлора и сульфатов, а также общий характер распределения калия, натрия, редких щелочей, борной и арсенальной кислот в водах источников и термальных озер свидетельствуют о генетической общности всех химических типов вод, встречающихся в кальдере Узона.
Из вышеизложенного следует, что основными причинами такой зональности являются следующие:
- разбавление плутонных гидротермальных флюидов при смешивании с грунтовыми водами с регулярным снижением минерализации, температуры и содержания наиболее типичных компонентов из центра зоны сброса в ее периферию;
- концентрация гидротермальных растворов вследствие испарения в кипящих безводохранилищах (правая верхняя часть графика процесса смешивания).
Появление сульфат-иона в смешанной воде сульфатного ряда связано с наложенным процессом окисления H~S (и, возможно, SO~), сбрасываемым парогазом, дифференцированным за счет кислорода подземных вод. Формированию кислых озерных вод может способствовать окисление серы до H~SO~ микроорганизмами (тионными и сернистыми бактериями).
Уникальная полнота гидрохимических зон в районе Узень и их концентричность связаны со специфическими условиями сброса термальных вод. Этот разряд происходит в плоскодонной впадине, лишенной глубоких порезов.
В других системах оно обычно происходит на склонах и талвегах узких долин (например, в долинах рек Гейзерная и Жировая). Мощные нисходящие потоки грунтовых вод на склонах таких долин смазываются промежуточными гидрохимическими зонами. Потоки также способствуют появлению острых дивизий.
Потоки также способствуют резкому разделению сброшенных гидроузлов на паровые струи склонов и родники талвегов.
По составу эти две формы поверхностной гидротермальной активности являются экстремальными гидрохимическими типами, встречающимися на месторождении Узень.
Имеющиеся данные по Узень-Гейзерной системе позволяют сделать вывод, что хлоридно-натриевые воды с общей минерализацией 1,5-2,0 грамма на литр, наименее всего метаморфные, по составу, вероятно, наиболее близки к типичным водам внутреннего подпитки.
В этих водах содержатся газы, из которых до 85- 90% - CO~, до 10% H2S и до 10% N~, а также редкие газы, относящиеся к типу азота-диоксида углерода. Воды всех высокотемпературных гидротермальных систем Камчатки имеют такой газообразный состав и поэтому имеют схожие регионы мира.
Содержание кислых газов, как и содержание основных солевых компонентов, уменьшается по направлению к периферии зоны сброса, но, в отличие от последней, также уменьшается в ее центре, в районах концентрации исходных струй. Распределение радона аналогично схеме распределения.
Изучение солегазового состава поверхностных родниковых вод и паровых струй позволяет реконструировать исходный состав гидротермальных растворов с учетом перераспределения компонентов в результате разделения всей системы на отдельные фазы в процессе теплового разряда.
Такой расчет баланса проводили с целью определения плутонического состава гидроэфиров Узонгейзерновой системы. Оказалось, что на глубине нескольких сотен метров, где горячие воды могут существовать только в жидкой фазе, резко возрастает роль углерода и сернистых соединений, которые либо становятся такими же важными, как хлор, либо даже выходят на первый план.
Для полной реконструкции плутонического состава гидротермальных флюидов необходимо также учитывать их взаимодействие с окружающими породами в процессе сброса, в том числе осадки минеральных неоформаций.