Классификация минеральных подземных вод

01 апреля

Баль­неологи по химическому составу различают пять классов на­туральных лечебных (минеральных) вод (Александров, 1956):

  • классгидрокарбонатные воды. Среди анионов их преобладают гидрокарбонатные ионы — более 25 экв %, количество других анионов меньше 25 экв % (за 100% при­нимается сумма эквивалентов анионов). По преобладанию тех или иных катионов выделяют: а) натриевые, б) кальцие­вые и в) магниевые воды.
  • классхлоридные воды. Они содержат ионы хлора в количестве, большем 25 экв>%, других анионов меньше 25 экв.%. Среди них различают: а) натриевые, б) каль­циевые s и в) магниевые.
  • 3 класссульфатные воды', а) натриевые, б) кальцие­вые и в) магниевые.
  • класснитратные воды, а) натриевые, б) кальцие­вые и в) магниевые. 
  • 5 класс — воды более сложного состава, комбинирован­ные из предыдущих классов; к ним относятся воды, в кото­рых содержание двух-трех анионов превышает 25 экв.%, например: а) гидрокарбонатно-хлоридные, б) гидрокарбо- натно-сульфатные, в) хлоридно-сульфатные и г) гидрокарбонатно-хлоридно-сульфатные.

Кроме названных пяти классов, различающихся по ион­ному составу, классификация предусматривает одновре­менное разделение вод по особым свойствами.

  • Воды с активными ионами: а) железистые(гидрокарбонатные, сульфатные, содержащие железа более 10 мг/л); б) мышьяковистые, с содержанием мышьяка более 1 мг/л;в) иодо-бромистме, содержащие брома более 25 мг/л, иода более 10 мг/л; г) кремнистые с содержанием кремневой кислоты (H2Si03) более 50 мг/л; д) воды с другими актив­ными ионами (фтор, бор, литий, кобальт и др.). Нормы их содержания пока не установлены.
  • Газовые воды, терапевтическое применение которых базируется не столько на наличии тех или иных ионов, сколько на значительном содержании того или другого газа: а) углекислые (свободной углекислоты более 0,75 г/л); б) сероводородные (сероводорода более 10 мг/л; в) радоновые (радона более 10 единиц Махе); г) другие виды (азотные, метановые и пр.).
  • Термальные воды, а) теплые (температура от 20 до 30°С), б) горячие (температура выше 37° С).

А.  М. Овчинников считает, что в земной коре различается три типа геотермического или, правильнее, гидротермального (так как все горные породы заключают воду) режима: нормальный, магматогенный и криогенный.

Нормальный режим соответствует тем платформенным областям, в которых тепловой баланс не нарушен ни глубо­ким многолетним промерзанием, ни внедрением магмы. В этом типе режима, кроме теплового потока земли, большую роль играет солнечное тепло, ибо каждый санти­метр земной поверхности получает в год из глубоких слоев в пять тысяч раз меньше того тепла, которое тот же квадрат­ный сантиметр получает в год от солнца. Можно подсчи­тать, что тепловой поток, идущий снизу, повышает темпе­ратуру поверхности земли максимум на 0,1° С. Величина геотермической ступени в пределах распространения нор­мального режима зависит от особенностей и возраста геоло­гической структуры.

Многие минеральные воды источников платформенных областей имеют температуру, близкую к среднегодовой температуре воздуха, и только отдельные источники, при­уроченные к тектоническим разломам или резким подня­тиям слоев, отличаются повышенной температурой.

Магматогенный режим создается на участках действую­щих или недавно прекративших свою деятельность магма­тических очагов в том случае, если эти очаги приближены к поверхности земли, а тепловой поток вокруг этих очагов вызывает термические аномалии. Примеров таких очагов можно привести много (Камчатка, Кавказ, Аляска, Италия и т. д.). В Северной Осетии на высоте почти 2400 м над уров­нем моря, вблизи горы Казбек, представляющей сравни­тельно недавно прекративший свою деятельность вулкан, имеются минеральные воды Кармадон с температурой 58° С при средней температуре воздуха около 1° С. Теплые нарзаны (Джили-су) появляются у северного подножья горы Эльбрус. Как показали исследования вулканологов, Казбек и Эльбрус последний раз извергались 10 000 — 25 000 лет назад.

Криогенный режим, т. е. режим холода, наблюдается в области вечной мерзлоты. В этой области встречаются длительно и глубоко переохлажденные породы, имеющие отрицательную температуру до глубин, измеряемых сот­нями метров. Здесь весьма характерно падение температу­ры ниже слоя постоянных годовых температур, свидетель­ствующее о весьма глубоком промерзании в более суровые холодные периоды, а также о том, что «вековые» колебания климатических условий поверхности земли отражаются на сравнительно глубоко залегающих подземных водах.

Температура минеральных вод бывает весьма различной, начиная от сильно охлажденных соленых вод (ниже 0°) в полярных странах и кончая перегретыми водами (более 100° С) в районах вулканов и гейзеров. Перегретые воды могут быть вскрыты также буровыми скважинами в глу­боких водоносных горизонтах артезианских бассейнов и вне вулканических областей.

Ниже приводится условная градация минеральных вод по температурам.

Очень холодные воды — от 0 до 4° С — свойственны области вечной мерзлоты, т. е. большинству районов Сиби­ри; среди них можно указать известные углекислые воды на курортах Забайкалья: Дарасун, Шиванда, Ямаровка и др.

Холодные воды — от 4 до 20° С — широко развиты в средних широтах. Такую температуру обычно имеют пресные неглубокие воды, используемые для водоснабже­ния. К холодным минеральным водам относятся: кисло- водский нарзан, ессентуки № 4 и № 17 и др.

Теплые воды — от 20 до 37° С — широко представлены на Кавказе: источники   курортов  Боржоми

Горячие воды — от 37 до 42° С — представляют боль­шую лечебную ценность, так как не требуют подогрева. Среди этих вод выделяются пятигорские, железноводские, талгинские и др.

Горячие «гипертермальные» воды — от 42 до 100° С. Эти воды приходится перед употреблением охлаждать. К числу их относятся замечательные горячие углекислые воды курортов Карловы Вари (Чехословакия), Джермук (Армения), Истису (Азербайджан) и др.

Весьма горячие, или перегретые воды (более 100° С), гейзеров, они могут быть использованы для энергетических целей.

Между температурой, газовым и химическим составом существует определенная зависимость. Большинство холод­ных вод — кальциевые, большая часть теплых и горячих — натриевые. Наиболее горячие воды часто бывают насыщены азотом, среди углекислых вод много холодных и т. д. Сероводородные воды бывают как холодные, так и теплые, реже горячие. Железистые воды равнинных областей обычно холодные. Наблюдается зависимость между темпе­ратурой и содержанием радона в водах. Чем выше темпера­тура воды, тем большее количество радона переходит из раствора в газ, т. е. обычно воздух содержит больше радона, чем вода.

Месторождения минеральных вод охватывают обширные территории, получившие наименование гидрогеохимических полей или, лучше сказать, областей. Широко известна схема районирования минеральных вод, предложенная Н. И. Толстихиным . Он выделил три главные группы вод: а) щелочно-земельные бикарбонатные воды, газирую­щие углекислотой, б) натриевые термальные воды, гази­рующие азотом, и в) соленые и гипсовые воды. Районы рас­пространения групп вод он назвал провинциями минераль­ных вед.

Наиболее характерные комплексы, с которыми связаны минеральные воды, следующие: а) толщи карбонатных, известняковых или доломитовых пород, разбитых трещина­ми и осложненных на выходах карстом (с этими толщами связаны такие известные минеральные воды, как нарзан, мацеста и др.); б) толщи чередующихся песчано-глинистых отложений, образующие так называемый флиш (с этими толщами связано формирование вод типа Боржоми, Виши и др.); в) толщи вулканогенных, туфогенных пород, пред­ставляющие накопления туфов, туфобрекчий и туфопесча- ников, часто перемежающихся с покровами и потоками лав; с этими толщами связаны многие гидросульфидные термальные воды Кавказа (Тбилиси, Абастумани и др.), а также некоторых других областей; г) массивы извержен­ных пород, начиная от небольших даек, лакколитов и кон­чая крупными батолитообразными телами; в таких масси­вах, разбитых трещинами^ развиты слабоминерализованные азотные термы, местами с повышенной радиоактивностью.

Радиоактивность подземных вод связана с содержанием в горных породах первичных или вторичных радиоактивных минералов. Обычно она наблюдается на участках некоторых гидротермальных месторождений, пегматитов, массивов кислых изверженных пород, заключающих аксцессорные минералы с небольшим количеством урана и тория (напри­мер, ортит) или с их весьма рассеянным содержанием в породе. Более повышенное содержание радиоэлементов в водах обычно связано со скоплениями вторичных радио­активных минералов в трещинах изверженных и осадочных пород, в осадках источников, где они образовались за счет разложения первичных урановых минералов и миграции гидротермальных растворов. Следует учесть, что условия миграции урана, радия и радона различны.

Продукция