книги из ГПНТБ / Горбушина, Л. В. Радиоактивные и стабильные изотопы в геологии и гидрогеологии

Принимая во внимание имеющиеся расхождения в полу­ ченных значениях возраста вод, можно сделать однозначный вывод, что воды Чимпона и Оби-Шифо нельзя относить к со­ временным инфильтрационным водам. В составе этих вод присутствуют «старые» воды.

Выяснением генезиса сульфидных вод Чимиона занимался Т. Ф. Стойнов и другие исследователи, использовавшие боль­ шое число геологических и гидрохимических определений. На основе гидрохимических исследований делается вывод о том, что в сводовой части антиклинали имеет место смешение высокоминерализованных вод палеогена с пресными водами, причем отношение их равно 1:9, т. е. присутствуют в основ­ ном инфильтрационные воды.

Для решения вопроса о генезисе сульфидных вод Чимио­ на и Оби-Шифо были использованы данные определений изо­ топного состава вод Ферганского бассейна в делом и в суль­ фидных водах Чимиона и Оби-Шифо. Концентрация дейте­ рия и состав исследованных вод (формула Курлова) Чимио­ на и Оби-Шифо приведены в табл. 12. По данным табл. 12 построен график зависимости значений 6D (в %о SMOW) от

60

Т а б л и ц а 12

Значение 6D и состав вод

минерализации вод (рис. 13); здесь приведены также данные исследований вод из меловых отложений Ферганского бас­ сейна, не включенные в эту таблицу, а также некоторые до­ полнительные данные исследований интересующих нас вод, приуроченных к отложениям палеогена и мела. Из этих оп­ ределений следует, что при большой разнице в минерализа­ ции вод, а иногда и в их составе изменения значений 6D срав­ нительно невелики и лежат в пределах от —70 до —98 %'0, причем сульфидные воды Чимиона и Оби-Шифо несколько «тяжелее» других вод Ферганы. Такие значения 6D характер­ ны для вод метеорного происхождения.

61

Значение 6180 изменяется в больших пределах: от —3,7до

— 16,1°/оо SMOW, причем при сопоставлении данных по 6D и 6,80 выявляется наличие изотопного кислородного сдвига. По­ следний будет иметь место при длительной циркуляции ин-

сульфидные воды Чимнона и Оби-Шнфо. Доля седиментацш онных вод (если они есть), которые принимают участие в формировании сульфидных вод (по Т. Ф. Стойнову), ничтож-

62

но мала. «Древние» воды, сохранившиеся в составе смешан­ ных вод, вскрытых скважинами, также инфильтрациониого происхождения.

Данные по возрасту вод и наличие кислородного сдвига подтверждают друг друга и говорят о смешении двух видов инфильтрационных вод — древней и современной, причем об­ ласть питания вод и в прошлые эпохи и в настоящее время находилась, очевидно, высоко в горах.

Самостоятельный интерес представляют данные о соотно­ шении радия и урана в водовмещающих породах Ферганы, позволившие показать изменение, коэффициента радиоактив­ ного равновесия (&р): в породах Северной Ферганы коэффи­ циент радиоактивного равновесия равен 100%, в породах Южной Ферганы он увеличивается до 300%- По нашим дан­ ным, kp в водовмещающих породах Чимиона равен 140%. Таким образом, в пределах всей Южной Ферганы имеет мес­ то сдвиг равновесия — недостаток урана, который выносится водами. Избыток радия поддерживается в породах за счет долгоживущего иония, который практически в водах не рас­ творяется.

Такая же картина имеет место и в Ташкентском артези­ анском бассейне. Связь вод этих двух бассейнов — Ташкент­ ского и Ферганского — через Ленинабадские ворота подтвер­ ждается, следовательно, не только данными гидрогеологиче­ ских, но и радиометрических исследований.

БУХАРО-КАРШИИСКИИ АРТЕЗИАНСКИЙ БАССЕЙН

9. Возраст и пропорции смешения подземных вод

Учитывая положительную роль седиментацнонных и отри­ цательную инфильтрационных водообменов на процессы фор­ мирования и сохранение залежей нефти и газа, В. А. Кудря­ ков для характеристики степени благоприятности палеогидрогеологической обстановки Бухаро-Каршинского артезианско­ го бассейна использует отношение числа полных седиментационных водообменов к числу полных инфильтрационных во­ дообменов. Он показал, что с переходом от юрских отложе­ ний к нижнемеловым это отношение уменьшается почти в 10 раз, а его значение для нижнемеловых отложений превы­ шает значение для верхнемеловых отложений почти в 5 раз. Очевидно, для юрских отложений высокое значение этого от­ ношения является весьма благоприятным гидрогеологическим

63

показателем для формирования и сохранения залежей нефти и газа.

Исследователи по-разному оценивают условия формиро­ вания и режим подземных вод бассейна. Все многообразие точек зрения по общим и частным вопросам гидрогеологии этого крупного и сложного по строению бассейна укла­ дывается в два принципиально различных направления.

Сторонники первого направления рассматривают артези­ анский бассейн с позиций классического представления о не­ разрывной связи движения пластовых вод от области пита­ ния (площади аккумуляции атмосферных осадков) к обла­ стям разгрузки. Согласно этому взгляду, пластовые воды ме­ зозойского разреза бассейна являются смешанными с инфильтрационными водами, причем в разной степени для каждого водоносного комплекса.

Обрамляющие с востока и северо-востока рассматривае­ мый артезианский бассейн горные сооружения Зеравшанского, Гиссарского и Кульджуктаусского хребтов относятся к об­ ласти питания, а к области разгрузки — районы Питняка, Сарыкамыша и т. д. В подтверждение указанной схемы сторон­ ники этого направления приводят карты изопьез, свидетель­ ствующие о плавном и закономерном движении пластовых вод с востока и юго-востока на запад и северо-запад.

Второе направление полностью отрицает существование областей питания или отводит нм ограниченную роль, глав­ ным образом в восточной Бухаро-Каршинской части бассей­ на. При этом принимается, что динамика пластовых вод опре­ деляется процессами, происходящими в его недрах, отжатием поровых вод при уплотнении глинистых толщ, разностью тер­ мометрических условий в погруженных и относительно при­ поднятых зонах и т. д. [3].

Рассмотрим поведение отдельных показателей по водонос­ ным комплексам Бухаро-Каршинского бассейна.

В разрезе осадочной толщи бассейна снизу вверх выделя- . ются четыре водоносных комплекса в отложениях: I — юрско­

используют данные по характеру распределения приведенных напоров пластовых вод, составу и упругости растворенных газов, солевому составу пластовых вод и т. д. Однако привле­ чение этих параметров не всегда позволяет однозначно ре­ шить вопросы о степени, характере водообмена, соотношении седиментационных и инфильтрационных вод. Для решения этой сложной задачи необходимо привлечь дополнительные данные. Результаты изучения возраста вод и их изотопного состава позволяют получить дополнительные параметры, ко­

64

торые увеличивают объем информации и повышают досто­ верность оценки геохимической обстановки исследуемой тер­ ритории.

Используя современные числовые значения констант, ха­ рактеризующих скорости образования гелия в водовмещаю­ щих породах и породах всего разреза осадочных образований Бухаро-Каршинского артезианского бассейна, а также порис­ тость и плотность этих пород, рассчитали эффективный воз­ раст подземных вод. Расчет показал, что для Бухаро-Каршин­ ского артезианского бассейна невозможно построить карты возраста с изолиниями. Режим подземных вод этого бассейна определяется его тектоническим строением. Наличие крупных сводовых блоковых поднятий в пределах Бухарской ступени и.разделяющих их прогибов определяют все основные особен­ ности геохимического облика, возраста и динамики подзем­ ных вод.

В пределах Бухарской ступени по возрасту подземных вод выделяется несколько водоносных комплексов.

Юрский водоносный комплекс. Возраст подземных вод этого комплекса характеризуется наибольшими значениями. Почти во всех случаях эта величина превышает 100 млн. лет (табл. 13). Несколько меньшие значения возраста вод харак-

терны для структур, расположенных в краевых частях блоков, например, Шурчи—51 млн. лет, Карактая— 56 млн. лет и т. д. Значения возраста в значительной мере контролируются тек­ тоническим фактором; низкие значения приурочены к струк­ турам, имеющим тектонические нарушения (Северный Муба­ рек — 84 млн. лет).

Нижнемеловой водоносный комплекс. Для этого комплек­ са характерно увеличение значений возраста подземных вод с юго-востока на северо-запад. Средние значения его по блокам приведены в табл. 13. Данный водоносный комплекс, по всей вероятности, испытывает ограниченное воздействие инфильтрационных вод. Как пример такого воздействия может быть рассмотрена северная часть Катанского блока, где наблюда-

ется увеличение возраста от Карнапаульского прогиба (край­ няя часть блока) к центральным частям поднятия (табл. 14). В некоторых случаях структуры, разбитые тектоническими нарушениями, имеют более низкие значения возраста подзем­ ных вод (Карактай, Шуртепе).

Т а б л и ц а 14

Возраст подземных вод Каганского блока

Верхнемеловой водоносный комплекс. Он охарактеризован в большей степени, особенно IX водоносный горизонт. Воз­ раст подземных вод IX горизонта Бухарской ступени характе­ ризуется двумя особенностями: увеличением значений с юговостока на северо-запад от первых миллионов лет (Байбурак) до десятков миллионов лет (Газлинский блок) и кон­ трастностью полученной картины. Здесь явно проявляется различие возрастных значений вод Мубарекского, Каганского и Газлинского блоков (табл. 15).

Приведенные данные показывают влияние инфильтрующихся вод в северной части Мубарекского поднятия. Здесь

Т а б л и ц а 15

Возраст подземных вод IX горизонта

66

для некоторых структур определены низкие значения возрас­

33 и 40 млн. лет. Наличие зоны «омоложения» вод указывает на гидродинамическую связь, существующую в этой области между водами Зеравшанского и Кашкадарьинского бассей­

Знание возраста подземных вод позволило оценить скоро­ сти потока. В табл. 17 приведены данные для Газлинского поднятия, из которых видно, что для IX горизонта и юрской

Т а б л и ц а 17

Скорость подземных вод на Газлинском поднятии (расстояние от зоны питания 385 кж)

толщи скорость движения вод, полученная по данным возра­ ста, хорошо согласуется с фактической скоростью, определен­ ной В. А. Кудряковым и Л. Е. Михайловым. При этом скоро­ сти подземных вод, определенные по данным гидравлики, да­ ют большие отклонения от фактических скоростей подземного потока.

Кроме того, по описанной выше методике для ряда райо­ нов рассчитан возраст подземных вод на основе гелий-радоно- вого отношения [48]. Полученные данные по возрасту подзем­ ных вод были сопоставлены со значениями эффективного воз­ раста вод, рассчитанными по формуле В. П. Савченко, в ряде случаев вносилась поправка на радиогенный аргон (40Аг). Сопоставление показало хорошую сходимость значений воз­ растов подземных вод, полученных различными методами: напр.имер, для гелий-радоиового и гелий-аргонового методов на площадях Юлдузкак имеем соответственно 91 и 100 млн. лет, в Рометане— 140 и 140 млн. лет, Южном Мубареке —

85— 130 и 94—80 млн. лет и т. д.

С помощью данных по дейтерию были рассчитаны пропор­ ции смешения инфильтрационных и седнментационных вод для водоносных комплексов Бухаро-Каршинского артезиан­ ского бассейна по методике, использованной нами ранее для выяснения палеогидрогеологнческих условий Ташкентско­ го артезианского бассейна. Полученные данные расчета коэф­ фициента пропорции смешения позволяют сделать вывод, что изменения этого показателя хорошо согласуются с гидрохи­ мической зональностью водоносных комплексов Бухаро-Кар­ шинского артезианского бассейна, а также отчетливо показы­ вают затрудненность водообмена, а порой и полное отсутст­ вие влияния современных инфильтрационных вод с увели­ чением глубины залегания водоносных горизонтов.

Так, воды палеоцен-сенон-туронского (IV) комплекса, на­ иболее раскрытого в гидрогеологическом отношении, харак­ теризуются в основном коэффициентом пропорций смешения, не превышающим 0,5. Для вод сеноман — альбского комплек­ са (III) на территории Бухарской ступени этот коэффициент возрастает с юго-востока на северо-запад, т. е. по направле­ нию движения вод. Так, в Мубарекском районе его значе­

увеличение коэффициента пропорций смешения с юго-восто­ ка на северо-запад от 0,43—0,82 (Мубарекский и Каганский районы) до 1,0 (Учкыр) и 1,5 (Янгиказган) на Бухарской ступени. Максимальные его значения (3,0) отмечены на пло­ щади Айзават (Чарджоуская ступень). Для вод юрского (I) комплекса коэффициент пропорций смешения во всех случа­ ях превышает 1,00 и достигает максимальных значений: 9,0 (площадь Айзават), 19,0 (площадь Култак), 20,0 (площадь Нишан), что свидетельствует о весьма затрудненном водооб­ мене, а местами и почти полном его отсутствии для вод дан­ ного комплекса.

В табл. 18 приведены усредненные по комплексам данные по содержанию урана, радия, дейтерия и некоторым гидрохи-

68

Т а б л и ц а 18

Характеристика палеогидрогеологической обстановки водоносных комплексов Бухаро-Каршинского артезианского бассейна