РЕСУРСЫ ПРОМЫШЛЕННЫХ ВОД

РЕСУРСЫ ПРОМЫШЛЕННЫХ ВОД

Общие сведения о подземных промышленных водах

Подземные воды, содержащие в повышенных количествах отдель-ные 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 от-раслей промышленности. Подземные воды с заметным или даже высоким содержанием перечисленных элементов характеризуются часто ши-роким региональным распространением и большими естественными за-пасами в пределах крупных водонапорных систем платформенного типа, предгорных и межгорных артезианских бассейнов. Однако возможности их практического использования часто ограничены, что связано с техни-ческими и экономическими трудностями освоения месторождений, а также с отсутствием разработанной технологии извлечения из под-земных вод большего числа перечисленных компонентов в заводских условиях.

В настоящее время в СССР из подземных вод в промышленных ко-личествах извлекаются иод и бром, поэтому потребность в промышлен-ных подземных водах определяется главным образом запросами и пла-нами 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 (Азербайджан-ская ССР) и н-а п-ове Челекен (Туркменская ССР). Специальных геоло-горазведочных и научно-исследовательских работ в довоенный период не проводилось. В период Великой Отечественной войны потребовалось су-щественное увеличение производства брома, что послужило толчком к развитию бромной промышленности в Приуралье на основе использова-ния 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 величи-ны концентраций элементов, обеспечивающих промышленную ценность подземных вод, то из поля зрения выпадают воды с меньшими концен-трациями полезных компонентов, хотя эти воды можно экономически эффективно использовать в других гидрогеололических условиях или они могут в дальнейшем оказаться перспективными для промышленного ис-пользования по мере развития техники и технологии добычи и перера-ботки подземных вод.

Общепризнанные критерии, определяющие концентрации тех или иных компонентов, которые следует считать минимально предельными при наименовании подземных вод и отнесении их к промышленным, от-сутствуют При решении этого вопроса целесообразно принимать во вни-мание кларковые содержания рассеянных элементов в земной коре, их концентрацию в морской воде и водах суши, а также предельные кон-центрации специфических компонентов в водах лечебного значения. В табл. 40 приведена классификация бромных, йодных, борных и дру-гих вод, разработанная Н. А Плотниковым (1955, 1958), с учетом пере-численных выше соображений.

Таблица 40

Классификация бромных, йодных, борных и других вод (по Н. А. Плотникову)

Для некоторых типов подземных вод разработаны требования, оп-ределяющие минимальные концентрации полезных компонентов в водах промышленного значения. В табл. 41 приводятся такие требования, ут-вержденные 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 резуль-татов производства иода и брома на эксплуатируемых месторождениях и не учитывают всего разнообразия природных условий крупных бас-сейнов промышленных вод страны.

Таблица 41

Требования к промышленным водам, содержащим бром, иод и бор

* 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, по-зволяющих за счет выделения карбоната кальция снизить щелочность до 35 мг-экв/л (или при воз-можном использовании других дешевых способов снижения щелочности).

Обычно в подземных водах содержится несколько компонентов, оп-ределяющих их промышленную ценность, из них выделяют один или два основных, тогда как остальные имеют подчиненное значение. Рента-бельность промышленного получения компонентов определяется не только их концентрацией и составом подземных вод, но и другими усло-виями. 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 эконо-мически эффективной эксплуатация подземных вод при наличии концен-траций полезных компонентов, меньше указанных в табл. 41. На эконо-мические показатели эксплуатации влияют также условия сброса отра-ботанных вод.

Помимо этого при оценке перспектив использования промышлен-ных вод необходимо учитывать народнохозяйственную потребность в по-лезных компонентах, соображения стратегического характера, а также возможности улучшения технико-экономических и технологических пока-зателей по добыче и переработке подземных вод. Это касается в первую очередь увеличения количества извлекаемых компонентов, внедрения но-вых насосных установок в практику эксплуатации подземных вод, разра-ботки 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 конкрет-ных гидрогеологических районов рентабельную добычу и переработку этих подземных вод с получением приемлемых технико-экономических показателей. Учитывая большое разнообразие гидрогеологических усло-вий различных районов СССР, Для каждого из них предельные- мини-мальные 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, ха-рактеризующей 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 закономер-ности распространения и условия залегания подземных иодо-бромных вод, выявленных в процессе региональной оценки эксплуатационных ресурсов подземных промышленных вод с учетом проведенных исследо-ваний.

Характеристика ресурсов подземных иодо-бромных вод приводится применительно к общему гидрогеологическому районированию (см. гл. I). Однако в связи с рядом специфических отличий промышлен-ных вод и особенностью формирования их месторождений в принятую схему районирования 1внесены некоторые дополнения и изменения. Ос-новными элементами районирования подземных иодо-бромных вод, как и общего гидрогеологического районирования, являются крупные гидро-геологические области (платформенные артезианские и складчатые). Кроме того, для иодо-бромных вод целесообразно выделить их провинции, под которыми согласно Н. А. Плотникову понимаются гидрогеоло-гические структуры, характерузующиеся общностью закономерностей распространения подземных иодо-бро(мных ,вод. В пределах отдельных частей таких провинций в связи с различными геолого-структурными ус-ловиями 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 наблю-даться сходные условия и закономерности распространения промышлен-ных вод, в других — различные условия. Иными словами, подземные промышленные воды в пределах провинций могут не иметь ( и в боль-шинстве 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 промышлен-ных подземных вод. В применении к иодо-бромным водам бесперспек-тивными 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 гео-логическим возрастом и тектоническим строением территорий, а также со стратиграфической приуроченностью вмещающих промышленные воды пород; 2) с особенностями литолого-фациалыного состава и усло-виями формирования толщ этих пород; 3) с характером (минерализацией, химическим составом) подземных вод; 4) с величинами концентраций в воде полезных компонентов и их сочетанием; 5) с условиями зале-гания 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, выде-ляемые в качестве районов (в частном случае — бассейнов) промышленных вод. Каждый такой район ха-рактеризуется своими особенностями геологической истории развития и условий формирования подземных вод. В отдельных районах провинций собственно про-мышленные воды могут отсутствовать или иметь весь-ма 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 на-личие 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 об-ластей, 13 — в пределах осадочного чехла платформенных областей с докембрийским основанием, 14 — в пределдх осадочного чехла платформенных областей с палеозой-ским 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 докембрий-ским 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 подзем-ных промышленных вод на территории СССР пред-ставлена 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 райо-ны 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 Во-сточно-Европейской платформенной области. Кроме того, отдельные гидрогеологические складчатые обла-сти объединены по возрастному принципу.

Переходя к характеристике общих закономерно-стей распространения подземных иодо-бромных вод, следует отметить, что подземные иодо-бромные воды (в том числе промышленные) характеризуются широ-ким региональным распространением в пределах про-винций древних докембрийских платформенных обла-стей (Русской и Восточно-Сибирской), а также, про-винций эпипалеозойских платформ (Западно-Сибир-ской, Туранской и Скифской); в провинциях складча-тых гидрогеологических областей подземные иодо-бромные воды имеют сравнительно ограниченное рас-пространение, они встречаются лишь в районах пред-горных и межгорных впадин, выполненных разнооб-разными 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 отли-чия этих закономерностей в разных провинциях.

Провинция подземных промышленных вод Русской платформы целиком входит в состав Восточно-Европейской артезианской области. Распро-странение подземных промышленных вод установлено в пределах бассейнов: Волго-Камского, Печорского, Московского, Балтийско-Польского, Днепровско-До-нецкого, Причерноморского. В табл. 43 приводятся не-которые сведения, в общем виде характеризующие подземные иодо-бромные воды этих бассейнов.

Таблица 42

Провинции и районы распределения подземных промышленных вод СССР

Наиболее крупным районом распространения промышленных вод является Волго-Камский бассейн, в пределах которого площадь развития промышлен-ных бромных рассолов достигает в нижнепермских отложениях около 0,5 млн. км2, в каменноугольных отложениях — примерно 1 млн. км2 и в девонских отложениях — более 1 млн. км2.

Таблица 43

Характеристика подземных иодо-бромных вод в провинции Русской платформы

В целом иодо-бромные воды провинции Русской платформы преиму-щественно однотипны по химическому составу — хлоридные натриевые и хлоридные калыдаево-натриевые рассолы. Последние выполняют круп-ные впадины докембрийского платформенного основания и характеризу-ются наиболее широким распространением в восточной части провинции на территории Волго-Камокого артезианского бассейна. Подземные воды с промышленными концентрациями брома (реже иода) имеют минерали-зацию 100 — 320 г/л. Отмечается четкая зависимость концентраций брома от величины минерализации подземных вод. В глубоких частях крупных артезианских бассейнов имеет место одновременный рост концентраций брома и хлоридов кальция с глубиной, хотя колебания общей минерали-зации рассолов практически незначительные.

При наличии в разрезе осадочных отложений соленосных пород со-став подземных вод изменяется. В частности, при выщелачивании этих пород формируются хлоридные натриевые воды и рассолы, концентра-ции иода и брома в них обычно ничтожны. В подсолевых отложениях часто распространены концентрированные рассолы хлоридного натриево-. кальциевого (а также кальциево-малниевого) состава. В подсолевой кар-бонатной я терригенной толщах верхнего девона на большей части При-пятской впадины преобладают такие рассолы с минерализацией более 300 — 400 г/л. Концентрации брома в этих рассолах достигают 1000 — 5800 мг/л, а иода 80 — 155 мг/л, наряду с этим в рассолах Припятской впадины установлено наличие калия (1000 — 2000 мг/л) и стронция (1000 — 1100 мг/л).

Относительно слабоминерализованные промышленные воды (18 — 90 г/л) распространены в меловых отложениях Причерноморского бас-сейна. Отличительной их чертой является обогащенность иодом (до 20 — 26 мг/л) при обычных для хлоридных-натриевых вод с такой минерали-зацией концентрациях брома (60 — 300 мг/л).

Как показала проведенная оценка эксплуатационных ресурсов под-, земных вод, в провинции Русской платформы формируются месторожде-ния подземных промышленных вод, суммарные прогнозные ресурсы ко-торых составляют около 44% от прогнозных ресурсов СССР. Из них около 30% от общих эксплуатационных ресурсов Советского Союза кон-центрируется в пределах Волго-Камского артезианского бассейна.

В провинции подземных промышленных вод Прикаспийской синеклизы в мощной толще песчано-глинистых меловых, юрских и триасовых отложений распространены воды различной минерализации, которая возрастает от северной и северо-восточной окраины к цент-ральной части бассейна до 250 — 270 г/л, при этом имеет место четко вы-раженное увеличение минерализации в разрезе указанных отложений сверху вниз. Минерализованные воды и рассолы имеют преимуществен-но хлоридный натриевый состав; концентрация иода в них достигает 10 — 15 -мг/л, а брома — до 350 — 400 г/л. По геохимическому облику эти воды не отличаются от подземных вод каменноугольных и девонских отложе-ний прилегающих районов Волго-Камского бассейна.

В толще соленосных отложений нижней пер ми вскрыты «маточные» рассолы хлоридного магниевого состава (Челхарский купол) с содержа-нием брома до 15 г/л. Аналогичные рассолы могут быть распространены в толще соленосных отложений и других районов Прикаспийского бас-сейна. По-видимому, сходного состава рассолы приурочены и к надсоле-вым отложениям, цока еще не изученным в геологическом и гидрогеоло-гическом отношении.

В пределах провинции Сибирской платформы (Восточно-Си-бирская платформенная, артезианская область, включающая территории Тунгусского, Ангаро-Ленского, Якутского и Хатанпского артезианских бассейнов) выделяются подземные воды, содержащие повышенные кон-центрации иода и брома и Приуроченные к двум основным толщам оса-дочного чехла: терригенно-карбонатным, карбонатным, часто соленос-нььм отложения1М верхнего протерозоя — девона и терригенным песчано-глинистым отложениям верхнего палеозоя — мезозоя. Водоносные ком-плексы верхнего мела — кайнозоя и кристаллических пород фундамента не содержат промышленных концентраций полезных компонентов и практического интереса с этой точки зрения не представляют.

В гидрогеологическом отношении территория Сибирской платформы изучена чрезвычайно слабо. Исключение составляют южная и в меньшей степени восточная части Ангаро-Ленского бассейна, а также верхняя часть разреза в центральных районах Вилюйской синеклизы Якутского артезианского бассейна.

В пределах Ангаро-Ленского бассейна в верхней, надсоленосной части разреза, представленной отложениями до верхнего и среднего кембрия включительно, промышленных концентраций иода и брома не содержится.

Соленосная толща, представленная известняково-доломитовыми и галогенно-сульфатными отложениями нижнего кембрия, в целом играет роль регионально выдержанного водоупора. Но в самом водоупоре уста-новлены концентрированные рассолы, приуроченные к прослоям трещи-новатых доломитов. Минерализация их достигает 700 г/л, содержание брома — 12,5 г/л, стронция — 8 г/л. По общим геологическим и гидрогео-логическим предпосылкам запасы рассолов ограничены, поэтому вопрос о практическом использовании их пока остается открытым.

Наибольший интерес в отношении промышленных вод представляет нижний (подсоленосный) комплекс, приуроченный к терригенным и тер-ригенно-карбонатным формациям нижнего кембрия — позднего докемб-рия. В данном комплексе заключено несколько выдержанных рассоло-носных горизонтов, связанных с песчаниками парфеновского, марков-ского, безымянного, боханского прослоев. Наиболее выдержан из них парфеновский горизонт. Рассолы подсоленосного комплекса имеют ми-нерализацию 320 — 440 г/л, хлоридный кальциевый, натриево-кальциевый или кальциево-натриевый состав. Среднее содержание брома — около 5 г/л, калия — около 5 г/л, присутствуют стронций (до 3 г/л), бор (27 мг/л), иод (5 мг/л), рубидий (10 мг/л).

В терригенных отложениях мезозоя — верхнего палеозоя Якутского артезианского бассейна встречены хлоридные натриевые воды с мине-рализацией1130 г/л и содержанием брома 100 — 110 мг/л и иода 5 — 8 мг/л. В крайних западной и юго-восточной окраинах этого бассейна в силу-рийских и ордовикских отложениях вскрыты воды с минерализацией до 90 г/л и концентрациями брома до 540 мг/л и иода до 1,5 мг/л. В отло-жениях верхнего и среднего кембрия обнаружены рассолы хлоридного магниево-натриево-кальциевого состава с содержанием брома 500 — 750 мг/л, но с ничтожными концентрациями иода. Наконец, в отложе-ниях нижнего кембрия и верхнего протерозоя, опробованных только в Маркинской опорной скважине, встречены рассолы с содержанием брома до 7,9 г/л.

Наибольшими эксплуатационными ресурсами иодо-бромных. вод на территории провинции Сибирской платформы характеризуется Ангаро-Ленский бассейн. Однако его эксплуатационные ресурсы составляют всего около 0,5% от общих ресурсов СССР.

В провинции Западно-Сибирской плиты выделяется два гидрогеоло-гических этажа. Границей между ними служат почти повсеместно рас-пространенные водоупорные отложения палеогеновых глин чеганской свиты. Тесная гидравлическая связь подземных вод верхнего гидрогеоло-гического этажа с поверхностными обусловила значительное опреснение подземных вод и практически полное отсутствие в них промышленных элементов.

Нижний гидрогеологический этаж включает несколько водоносных комплексов, содержащих иодо-бромные воды. Харатеристика этих лори-зонтов приведена при описании ресурсов термальных вод.

Распространение иода в подземных водах Западно-Сибирского бассейна подчиняется определенным закономерностям. Максимальные концентрации иода ib подземных водах бассейна в целом несколько ниже этой величины в некоторых других нефтеносных районах СССР и зару-бежных стран; она составляет 46 мг/л. Однако в основном для подзем-ных вод бассейна концентрации иода обычно не превышают 30 — 35 мг/л.

Подземные воды палеозойско-юрского комплекса, исключая пресные и солоноватые, содержат иод в количествах от нескольких миллиграм-мов на литр до 43 мг/л. На большей части территории распространения комплекса отмечаются невысокие (10 — 15 мг/л) содержания. Содержа-ние иода свыше 15 мг/л отмечается на севере Тюменско-Петропавлов-ского района, в Тобольско-Уватском и Березовском районах, а также в северной части Приуральского района.

Распределение йодных вод в неокомаком комплексе носит несколько отличный характер. Зона с содержанием иода выше 20 мг/л вытя-нута с юго-запада на северо-восток и охватывает Тобольско-Уватский и Сургутский районы. Для Тобольско-Уватского района характерно более равномерное (распределение концетрации иода в подземных водах. Наивысшее содержание его здесь отмечено в пределах Уватской пло-щади и составляет 33 мг/л. Наибольшим распространением пользуются воды, содержащие иод в количествах от 10 до 20 мг/л. Область их раз-вития охватывает Березовский район, северо-западную часть Тобольско-Уватского района, северную половину Тюменско-Петропавловского и Омского районов и северо-восточную часть бассейна. Изменения кон-центрации иода в подземных водах апт-сеномадского комплекса подчи-няются тем же закономерностям. При общем соответствии распределе-ния иода в подземных водах апт-сеноманского и неокомокого комплек-сов зона наивысших концентраций (более 15 мг/л) в апт-сеноманских водах несколько смещена по направлению движения относительно об-ласти, ограниченной изолинией 20 мг/л в нижележащем водоносном ком-плексе к западу. Она протягивается почти строго меридионально с севера на юг. Характерно, что южная часть зоны совпадает с разви-тием в неокомском комплексе вод, в которых концентрация иода пре-вышает 20 мг/л. Концентрация его в подземных водах верхне-мело-вого водоносного комплекса по единичным данным не превышает 10 мг/л.

Помимо иода подземные воды Западно-Сибирского артезианского бассейна содержат бром и бор.

Распределение брома в подземных водах бассейна изменяется про-порционально их минерализации как по площади, так и с глубиной. Наиболее высокие концентрации его (до 150 мг/л) зафиксированы в во-дах палеозойско-юрского водоносного комплекса.

В пределах провинции Западно-Сибирской платформенной плиты эксплуатационные ресурсы промышленных иодо-бромных вод составляют более 20% от общих ресурсов территорий СССР.

В пределах провинции Скифской плиты промышленные воды установлены в разрезе от юрских до понт-мэотических отложений вклю-чительно. Для отложений мезо-кайнозоя содержание иода, брома и бора колеблется в одних и тех же пределах — в среднем иода до 30 — 50 мг/л, брома до 100 мг/л в кайонозойеких и.до 300 — 400 мг/л в мезозойских водоносных комплексах и борного ангидрита до 400 мг/л. Количество калия достигает максимума (2000 — 2200 мг/л) в подземных водах па-леогена, затем уменьшается до 1500 мг/л вниз по разрезу и до 100 — 130 мг/л — вверх. Количество стронция постепенно сокращается вверх по разрезу от 700 — 800 мг/л в юре до 100 и даже 20 мг/л в понт-мэоти-се. Для брома четко отмечается рост концентрации при увеличении ми--нерализации воды. Только в отдельных районах содержание брома уве-личивается непропорционально и образует как бы аномальные участки. Это районы площадей Крайновки и Червленной, где установлено рас-пространение промышленных иодо-бромных вод в караганском и сар-матском водоносных комплексах.

Четких взаимосвязей концентрации иода с изменением минерализа-ции подземных вод не обнаруживается, хотя наибольшие количества его наблюдаются в водах с минерализацией 25 — 50 г/л. По периферий-ным частям районов постседиментационного режима, где наблюдаются затрудненные условия дренажа подземных (вод, даже на небольших глу-бинах сохраняется высокая (концентрация иода (район скв. 1 оп., Ипа-тово, Славяяско-Троицкое месторождение йодных вод).

Прогнозные эксплуатационные ресурсы промышленных иодо-бром-ных вод на территории Скифской платформенной области составляют около 4% от общих ресурсов по стране.

В пределах Т у р а н с к о й плиты (Тургайский, Чу-Сарысуйский я-Сырдарьинский артезианские бассейны) развиты в основном подземные воды е пониженной .минерализацией — от пресных до солоноватых и горько-соленых/Концентрации-вода и брома в этих водах незначительны и промышленного интереса не представляют. В Устюртской системе бас-сейнов (Северо-Устюртский, Бузачинский) в верхней, надпалеогеновой части разреза также развиты подземные воды с пониженной минерали-зацией и незначительными концентрациями иода и брома. В нижней, подпалеогежюой части разреза в отложениях верхнего мела, неоком-апта, юры и пермо-триаса минерализация подземных вод возрастает до нескольких сотен граммов на литр, а по составу они хлоридные натрие-вые. Концентрации иода в этих водах обычно не превышают 15 — 20 мг/л,. максимальные их значения зафиксированы в водоносных комплексах юры ((до 35 мг/л) и пермо-триаса (до 26 мг/л). К водам этих же отложе-ний приурочены и максимальные концентрации брома (соответственно до 645 и 409 мг/л).

Подземные ©оды Южно-Мангышлакского и Ассаке-Ауданского бас-сейнов изучены слабо. В разрезе осадочной толщи выделяется два гидрогеологических этажа, разделенных водоупорной толщей верхнепа-леогеновых глин. Нижний, подпалеогеновый гидрогеологический этаж содержит напорные хлоридные натриевые воды с минерализацией от 20 до 170 г/л и концентрациями иода 1 — 13 мг/л и брома 30 — 420 мг/л.

В целом из-за весьма слабой изученности в настоящее время трудно судить о перспективах бассейнов на промышленные подземные воды. На севере залива Кара-Богаз-Гол подземные воды в отложениях верх-ней юры с несколько повышенными концентрациями иода и брома зале-гают на больших глубинах (2500 м). Поэтому пока в пределах бассейна выделяются лишь районы распространения непромышленных подземных вод.

В пределах Амударьинского бассейна в турон-сеноманоких, альбских и неоком-аптских отложениях минерализация подземных .вод возрастает в западном и северо-западном направлениях до 200 т/л,. в этих же направлениях увеличиваются концентрации брома от 100 до 400 мг/л (Курганчикская и Нурумгурская площади) и иода до 26 — 38 мг/л.

Для гидрогеологических складчатых областей характерна приуро-ченность подземных промышленных иодо-бромных вод к толщам осадоч-ных отложений в пределах межгорных и предгорных впадин. Вне этих впадин массивы, сложенные в различной степени метаморфизованными и собранными в складки горными породами, насыщены преимуществен-но пресными ( в зонах дизъюнктивных нарушений иногда минераль-ными и термальными) водами и бесперспективны для поисков промыш-ленных иодо-бромных вод. Не всегда перспективны в этом отношении и подземные воды межгорных артезианских бассейнов. Характеристика промышленных иодо-бромных вод горно-складчатых областей приво-дится в соответствии с выделенными в табл. 42 районами их распростра-нения. Следует отметить, что в пределах гидрогеологических областей мезозойской складчатости таких районов пока не выявлено.

В пределах провинции гидрогеологических областей альпийской складчатости наличие промышленных иодо-бромных вод установ-лено в Южно-Каспийском бассейне, включающем Западно-Туркменский бассейн и Прикуринско-Апшеронский район, а также в пределах арте-зианского бассейна Предкарлатского прогиба.

В Западно-Туркменском артезианском бассейне наиболее водооби-лен повсеместно распространенный водоносный комплекс отложений красноцветной толщи, представленной переслаивающимися лесками, алевролитами, алевритами, песчаниками, глинами и глинистыми сланца-ми суммарной мощностью 1000 — 3000 м.

Верхнекрасноцветный водоносный комплекс, являющийся основным продуктивным в пределах Западно-Туркменского бассейна, залегает на глубинах от 400 — 1000 м на востоке до 2000 — 3000 м и более на западе и в погруженных участках впадины. Суммарная эффективная его мощность увеличивается от периферии к центру впадины от 80 — 300 до 800 — 1000 м при соответственном изменении общей мощности от 200 до 1700 м. Водопроводам ость пород комплекса соответственно изменяется от 20 — 50 до 100 — 150 м2/сут; коэффициенты фильтрации водовмеща-ющих пород — от 0,2 до 0,4 м/сут при преобладающих значениях 0,20 — 0,25 м/сут (вязкость воды в пластовых условиях 0,40 — 0,78 сП, плотность от 1,0 до 1,2 г/см3, температура воды 30 — 80~ С).

Дебиты скважин при вскрытии водоносного комплекса составляют от 200 до 3000 м3/сут, достигая в отдельных случаях 5000 — 8000 м3/сут. Начальные пластовые давления на 10 — 50% превышают условные гидро-статические и уменьшаются от (300 — 350) 105 Па в центральной части впадины до (30 — 40) -105 Па в краевых ее частях. В этом же направле-нии падают избыточные напоры над поверхностью земли от 400 — 550 до 10 — 20 м. Разгрузка подземных вод происходит на локальных подня-тиях Прибалханской зоны в местах неглубокого залегания красноцвет-ной толщи или выходов ее на поверхность; источники в местах разгрузки имеют устойчивые дебиты от 50 до 750 м3/сут, суммарный дебит разгруз-ки достигает 15 000 м3/сут.

Подземные воды верхнекраеноцветного водоносного комплекса имеют преимущественно хлоридный натриевый состав. На преобла-дающей части территории бассейна распространены воды с минерализа-цией 90 — 140 г/л, реже 30 — 90 г/л, практически бессульфатные, с содер-жанием хлоридов кальция до 12 — 15% экв. В краевой северо-восточной части бассейна (восточная группа поднятий Прибалханской зоны, Челе-кен, Гограньдаг-Карадашлинская группа поднятий) развиты высокоми-нерализованные (150 — 300 г/л) воды с повышенным содержанием каль-ция (до 16 — 24% экв.).

Содержание иода в подземных водах комплекса изменяется от 20 до 74 иг/л, брома от 140 до 592 мг/л, бора от 20 до 264 мг/л. Наибольшие содержания иода при средних значениях 30 — 35 амг/л наблюдаются в северо-восточной части Прибалханья, при этом выделяются участки с концентрациями 45 — 74 мг/л (Монжуклы, Кум-Даг). Максимальные концентрации брома (350 — 500 мг/л) установлены в наиболее минерали-зованных водах Восточного Прибалханья. В западной части этой зоны (Барса-Гельмес, Котур-Тепе, Челекен) содержание брома не превышает 200 — 300 мг/л. В южной части впадины концентрация брома изменяется от 200 до 320 мг/л.

Из других микроэлементов в подземных водах верхнего отдела красноцветной толщи обнаружены стронций (400 — 863 мг/л), калий . (440 — 1275 мг/л), барий (1,8 — 8,5 мг/л).

Нижнекрасноцветный водоносный комплекс залегает на глубинах от 1000 — 3000 м в пределах структурных поднятий до 3000 — 4500 м в пределах прогибов. Суммарная эффективная мощность его изменяется от 40 — 100 м на периферии до 200 — 350 м в центре впадины при соответ-ственном изменении общей мощности от 200 — 500 до 800 — 1300 м. Водо-проводимость пород комплекса колеблется от 10 до 40 — 50 м2/сут, составлял в среднем 20 — 25 м2/сут. В соответствии с этим водообильность данного комплекса значительно ниже, чем верхнекрасноцветного. Откры-тые очаги разгрузки подземных вод нижнекрасноцветных отложений не зафиксированы.

Подземные воды нижнекрасноцветного водоносного комплекса ха-рактеризуются большей пестротой химического состава и в целом мень-шей (Минерализацией по сравнению с верхнекраеноцветным комплексом. Наиболее высоко-минерализованные воды (50 — 200 г/л) также приуро-чены к восточным структурам Прибалханокой зоны и Гограньдаг-Кара-дашлинской группе складок; в западной и южной частях бассейна разви-ты наименее минерализованные (10 — 50 г/л) воды хлоридного натрие-вого состава с повышенным (до 5 — 9% экв) содержанием пидрокарбона-тов. Содержание иода в воде колеблется от 19 до 49 мг/л при наиболее часто встречающихся значениях 25 — 35 мг/л; бром содержится в коли-честве 23 — 200 мг/л.

Нижний гидрогеологический этаж Западно-Туркменского бассейна включает водоносные и водоупорные комплексы меловых и юрских отло-жений, сведения о которых по впадине практически отсутствуют. Еди-ничными скважинами в прибортовой зоне вскрыты маломинерализован-ные (2 — 10 г/л) воды в отложениях неокома и напорные термальные воды с минерализацией 17 — 60 г/л и содержанием иода 40 — 65 мг/л в от-.ложениях сеномана.

На большей части территории складчатой зоны Копет-Дага (Цент-ральный и Восточный Копет-Даг) подземные воды приурочены преиму-щественно к зонам трещиноватости нижнемеловых отложений и водонос-ным горизонтам в отложениях турон-дата, палеогена, неогена и четвер-тичных. Эти воды имеют невысокую минерализацию (от 0,5 до 5 — 10 г/л, редко до 25 г/л) и характеризуются ничтожными концентрациями иода и брома, максимальные значения этих элементов составляют соответ-ственно 8 и 22 мг/л. В Западном Копет-Даге в мезозойских отложениях установлено распространение подземных вод, представляющих сущест-венный интерес с точки зрения наличия микроэлементов. В частности, в глинисто-мергелистых отложениях турон-сшон-дата на . фоне распро-странения вод с минерализацией 0,6 — 10 г/л (содержание иода до 4 мг/л и брома до 14 мг/л) в районах Терсаканской и Сеит-Кардерийской ан-тиклиналей встречены воды хлоридного натриевого состава с минерали-зацией 21 г/л и концентрацией иода от 32 до 262 мг/л. По мнению неко-торых исследователей (С. Д. Кузнецов, Л. Г. Борзасекова), к нижнеме-ловым отложениям приурочены воды с концентрацией иода более 40 мг/л.

Куринако-Апшеронокий район (кавказская часть Южно-Каспийской впадины) является одним из перспективных с точки зрения масштабов распространения и практического использования подземных иодо-бром-ных вод, изучение которых было начато здесь в 1924 г.

По структурным и гидрогеологичеаким условиям рассматриваемая часть Южно-Каспийского бассейна подразделяется на три основных района: Апшеронский, Кобыстанский и Прикуринский. В этих районах подземные иодо-бромные воды вскрыты скважинами в отложениях сред-него подъяруса апшеронского яруса и продуктивной толщи. При этом подземные воды среднего подъяруса апшерона охарактеризованы под-робно только в пределах Прикуринского района, где они вскрываются скважинами на глубинах 600 — 1200 м.

Подземные воды среднеапшеронских отложений относятся к хлоридным натриевым и хлоридным кальциево-натриевым, минерализация их разнообразна — от 20 до 60 г/л (иногда до 120 г/л). Содержание иода изменяется от 30 до 50 мг/л, брома — от 40 до 220 мг/л. В пределах

Нефтечалинской структуры в среднеапшероноких отложениях отмечается тенденция к увеличению минерализации подземных вод с глубиной, от 44 до 100 г/л, при этом концентрации иода возрастают от 33 до 50 мг/л, а брома от 92 до 190 мг/л. Аналогичное изменение минерализа-ции подземных вод наблюдается также на Хиллинской структуре.

Мощность продуктивной толщи, представленной переслаиванием песчаных и глинистых отложений, достигает 3000 м и более. Водопрово-димость водоносных пород верхнего отдела продуктивной толщи изме-няется от 20 до 80 м2/сут, пористость песчаных пластов равна в среднем 0,2, а коэффициент фильтрации этих пород колеблется от 0,28 до 0,65 м/сут.

Подземные воды продуктивной толщи (верхний отдел) характери-зуются некоторым разнообразием, что объясняется отличиями в геологи-ческом строении и условиях залегания водоносных отложений в различ-ных районах Азербайджанской ССР. В Прикуринском районе минерали-зация подземных вод изменяется от 20 до 200 г/л, концентрация иода — от 20 до 50 мг/л и брома — от 60 до 340 мг/л. Глубины залегания про-дуктивной толщи здесь равны 1000 — 2500 м. В Кобыстанеком районе распространены несколько менее минерализованные воды (10 — 100 г/л), содержащие иод в количестве 15 — 40 мг/л, бром — не более 200 мг/л. Глубины залегания продуктивной толщи аналогичны указанным выше. Наряду с этим в Кобыстане не отмечается четких закономерностей из-менения минерализации и состава подземных вод с глубиной и по про-стиранию пород, как это имеет место в Прикуринском районе, где дан--- ные закономерности проявляются в уменьшении минерализации и кон-центраций брома с глубиной; Ю. Б. Гинис отмечает также снижение в этом направлении концентраций иода на ряде структур (Нефтечала, Хиллы, Бабазанан), а также увеличение щелочности подземных вод. На Апшеронском полуострове минерализация подземных вод верхнего отде-ла продуктивной толщи колеблется от 20 до 150 г/л, а концентрация иода и брома соответственно от 10 — 20 до 30 мг/л и от 30 — 40 до 240 мг/л. В водах присутствуют бор в количестве от 75 до 275 мг/л, калий — от 350 до 1200 мг/л.

Изучение и оценка прогнозных эксплуатационных запасов промыш-ленных иодо-бромных вод Азербайджанской ССР подтвердили выводы М. П.-Толстого и Ю. Б. Гинис о перспективности районов Прикуринской впадины и Апшеронского полуострова.

В целом Южно-Каспийский артезианский бассейн, расположенный на территории Туркменской ССР и Азербайджанской ССР, характери-зуется значительными эксплуатационными ресурсами подземных вод, превышающими 25% от выявленных ресурсов территории СССР.

В пределах Предкарпатского артезианского бассейна подземные воды, содержащие повышенные концентрации иода и брома, заключены в трех водоносных комплексах: нижнесарматском, верхнемеловом и нижнеюрском. Вследствие ограниченных запасов подземных иодо-бром-ных вод и низкой водообильности пород ни один из перечисленных во-доносных комплексов, по имеющимся ib настоящее время данным, не может рассматриваться как гидроминеральная сырьевая база для иодо-бромного производства.

В провинции гидрогеологических областей палеозойской (г е р-цинской и каледонской) складчатости, охватывающих значитель-ную часть территории страны, распространение подземных иодо-бром-ных вод .весьма ограничено и связано главным образом с крупными меж-горными впадинами: Ферганской и Сурхандарьинской.

В Ферганском артезианском бассейне большее число .. водоносных комплексов опробовано в прибортовой части бассейна, в областях пи-тания, в центральной части бассейна опробованы лишь водоносные комплексы в четвертичных « неогеновых отложениях до глубины 3 — 5 км.

Наиболее молодыми породами, содержащими подземные воды с за-метным количеством иода и брома, являются породы неогенового водо-носного комплекса массагетокои серии Мощность их равна 3 — 3,5 км. Подземные воды приурочены к песчаникам в окраиннных частях бассей-на, замещаемых в центральных районах глинами и алевролитами. Эти воды вскрыты скважинами на глубинах от 600 — 800 до 2500 — 3000 м. Минерализация вод, характеризующихся хлоридным кальциево-натрие-вым составом, колеблется в зависимости от глубины их вскрытия от 40 до ПО г/л, содержание иода достигает 20 — 35 мг/л, а брома — 50 мг/л.

Слабая изученность бассейна в глубокой его части не позволяет однозначно решить вопрос о количестве запасов подземных иодо-бром-ных вод и возможности их промышленного использования.

В Сурхандарьиноком артезианском бассейне Л. С. Балашовым (1960) выделено пять водоносных комплексов, которые имеют сплошное распространение и повсеместно заключают напорные воды, общие сведе-ния о которых приводятся в табл. 44.

Таблица 44

Характеристика подземных иодо-бромных вод Сурхандарьинского артезианского бассейна

Залегающие ниже водоносные комплексы изучены значительно слабее. Источники, связанные с меловыми отложениями, редки и мало-дебитны. По мнению Л. С. Балашова (1960), эти отложения как коллек-торы подземных вод существенного значения не имеют Химический со-став подземных вод юрских отложений изучен лишь на площадях Анды-ген и Гаурдак. Минерализация подземных вод оказалась равной в пер-вом случае 20 — 38 г/л, во втором 180 — 320 г/л Содержание иода в водах относительно небольшой минерализации составляет 1 — 3 мг/л, брома 38 — 67 мг/л; с увеличением минерализации концентрация этих элемен-тов возрастает: иода до 8,4 мг/л, брома до 485 мг/л.

В целом подземные воды Сурхандарьинокого артезианского бассей-на характеризуются значительными концентрациями иода, брома и бора. Тем не менее изученность водообильности пород весьма слабая, а име-ющиеся сведения о ней весьма разноречивы. Оценить эксплуатационные ресурсы подземных иодо-бромных вод этого раойна не представляется возможным

В пределах провинции гидрогеологических областей кайнозой-ской складчатости распространение подземных иодо-бромных вод установлено лишь в артезианских бассейнах о Сахалина Известно также, что на базе подземных вод кайнозойских артезианских бассейнов в Японии интенсивно развивается промышленная добыча иода, концен-трации которого в пластовых водах превышают в некоторых случаях 100 мг/л.

В Северо-Сахалинском бассейне подземные воды неогеновых отло-жений характеризуются сравнительно низкой минерализацией (10 — 60 г/л) и преимущественно хлоридным натриевым, реже гидрокарбонат-но-хлоридным натриевым составом. Концентрации иода в этих водах из-меняются в широких пределах — от единиц до 80 — 104 мг/л. Наряду с иодом в водах обнаружены бром в количестве от 1 до 150 мг/л, бор — от 1 до 120 мг/л.

В Татарском артезианском бассейне к плиоценовым отложениям при-урочены воды преимущественно с минерализацией 17 — Г18 г/л, содержа-нием иода до 19 мг/л, брома до 70 мг/л и бора до 88 мг/л. Водоносный комплекс миоценовых отложений характеризуется слабой водосгбиль-ностью и по немногочисленным данным заключает хлоридные и гидро-карбонатно-хлоридные воды со сравнительно невысокой минерализацией (до 8 — 17 г/л), концентрациями иода 4 — 8 мг/л, брома 12 — 15 мг/л и бора до 90 мг/л. В зонах интенсивной трещиноватости пород развиты пресные и слабоминерализованные воды. В палеогеновых и меловых от-ложениях подземные воды изучены слабо, имеют хлоридный натриевый состав, характеризуются повышенной минерализацией (12 — 30 г/л), кон-центрации иода в отдельных случаях достигают 40 мг/л, а содержания брома равны 6 — 15 мг/л. Породы комплекса, представленные песчаника-ми, алевролитами, аргиллитами с прослоями галечников, обладают весь-ма низкими фильтрационными свойствами, что предопределяет беспер-спективность использования приуроченных к ним подземных вод ,в це-лях промышленного извлечения иода и брома.

Бассейн Лютогокой впадины изучен недостаточно. Подземные иодо-бромные воды вскрыты здесь в отложениях невельской свиты, характе-ризующихся в целом слабой водопроницаемостью и невысокой водо-обильностью. К этим отложениям приурочены подземные воды хлорид-ного натриевого типа с повышенным содержанием шдрокарбонатов, ми-нерализация свод в большинстве случаев равна 10 — 20 г/л, концентрации иода колеблются от 10 до 60 мг/л, а содержание брома от 10 до 100 мг/л. В настоящее время для оценки перспектив использования этих вод в пре--. делах бассейна проводятся специальные поисково-разведочные работы.

Имеются сведения о наличии подземных иодо-бромных вод в других районах о. Сахалина. Например, в Пограничном бассейне, приуроченном к альпийскому грабену на восточном побережье острова, в отложениях боровой свиты миоцена вскрыты хлоридные натриевые минерализован-ные (15 — 20 г/л) воды с концентрациями иода до 70 — 100 мг/л. Не исключена возможность наличия иодо-бромных вод в меловых отложе-ниях весьма слабо изученного Поронайского артезианского бассейна.

Таким образом, в глубоких (водоносных горизонтах артезианских бассейнов о. Сахалина широко распространены воды с высокими концен-трациями иода и некоторых других компонентов. Однако их промышлен-ная ценность в настоящее время не может быть установлена из-за сла-бой изученности водовмешающих пород.

* * *

Краткий обзор распространения подземных иодо-бромных вод на территории СССР подтверждает многообразие условий их залегания в пределах отдельных гидрогеологических районов. Вместе с тем распро-странение иодо-бромных вод подчиняется некоторым общим закономер-ностям.

Для крупных артезианских бассейнов древних платформенных об-ластей характерной общей закономерностью является рост минерализа-ции подземных вод по мере увеличения глубин залегания водоносных горизонтов. В пределах одного и того же бассейна содержание брома,, стронция и некоторых других компонентов увеличивается в основном параллельно росту минерализации подземных вод и пропорционально содержанию хлоридов кальция. Максимальные концентрации брома, стронция, калия установлены в пределах бассейнов, характеризующихся наличием соленоеных формаций. Для этих районов свойственно широкое развитие в основном бромных, реже иодо-бромных минерализованных вод и рассолов, в некоторых случаях в этих водах в значительных коли-чествах обнаруживается стронций, цезий, калий, рубидий.

В более молодых эпигерцинских платформенных и горно-складчатых областях часто распространены сравнительно слабоминерализованные воды. В некоторых случаях отмечается снижение минерализации вод с глубиной или чередование в разрезе пород высокой и пониженной ми-нерализации, что увязывается обычно с особенностями залегания и усло-виями движения (подземных вод в различных водоносных комплексах и горизонтах. В таких областях преимущественно распространены йод-ные и иодо-бромные воды; бороносные воды встречаются чаще всего в пределах альпийской складчатой области. В районах современного вулканизма обнаружены воды с высоким содержанием мышьяка, цезия, фтора, кремния и некоторых других специфических компонентов.

Дальнейший анализ показывает, что в отдельных районах законо-мерности-распространения промышленных вод и изменения в них кон-центраций иода и брома, а также ряда других полезных компонентов имеют весьма устойчивый характер, что позволяет учитывать эти законо-мерности в качестве основы при поисках и оценке перспектив использо-вания подземных промышленных вод.

Как следует из приведенных данных, наибольшие эксплуатационные ресурсы подземных иодо-бромных вод сконцентрированы на территории Российской Федерации (около 70%), Туркменской ССР (около 16%) и Азербайджанской ССР (около 12,5%). В ГК.З СССР в настоящее время утверждено около 10% от выявленных эксплуатационных ресур-сов, а современное использование составляет около 18%. Таким обра-зом, имеются значительные перспективы прироста эксплуатационных ре-сурсов и увеличения использования промышленных иодо-бромных вод.