Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Геохимия подземных вод Балхашского сегмента земной коры Центрального Казахстана Абсаметов, Малис Кудысович

Данная диссертационная работа должна поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация, - 480 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Абсаметов, Малис Кудысович. Геохимия подземных вод Балхашского сегмента земной коры Центрального Казахстана : автореферат дис. ... доктора геолого-минералогических наук : 04.00.06 / Ин-т гидрогеологии и инженер. геологии им. О. К. Ланге.- Ташкент, 1991.- 39 с.: ил. РГБ ОД, 9 92-2/1135-4

Введение к работе

Актуальность темы обусловлена тем,что подземные воды,как самый активный компонент земной коры, участвуй? практически во всех геологических процессах,протекающих в зоне гнпергенеза -разрушение и переотлотение горных пород и минералов,образование, различных генетических типов месторождений полезных ископаемых, создание большой массы органического веществз биосферы, формирование ресурсов и химичесгаэго состава самих подземных вод,сироко используемых в народном хозяйстве. Познание этих процессов мояет быть положено в основу- выяснения условий образования коры выветривания,почвообразования,установления геохимической подвижности и дифференциации химических элементов, их рассеяния и концентрирования, выявления ореолов и потоков рассеяния рудных месторождений, являшихся основой геохимических МЄТОДОВ поискоь. К тому .- в настоящее время, когда происходит мощная техногенная нагрузка на гидросферу,весьма ваяно знание наиболее полных характеристик геохимических, з том числе и гидрогеохимических по-

лей,возникающих под влиянием естественных факторов. Эти поля представляют тот естественный фон,на который накладывается техногенное воздействие и изучение этого фона несомненно актуально для охраны природной среды.

Поскольку все это происходит в сложной динамической обстановке, где подземные воды играют особую роль, в развитие физико-химических процессов в системе вода-порода-газ,то необходимость количественного прогноза изменения их химического состава вполне очевидна. Такой прогноз возможен на.основе моделирования.гидрогеохимических ПрОЦёССОВ И ЯВЛеНИЙ Путем ИСПОЛЬЗОВаНИЯ МеТОДОВ ТОЧ7

-.них' фундаментальных наук и прежде всего химической термодинамики и физико-химической кинетики. В этих условиях важное место занимает разработка и использование автоматизированных систем обработки информации гидрогеохимических исследований проводимых при поисках,в частности, рудных полезных ископаемых. В настоящее время при достаточно детальной геологической изученности многих территорий, включая освещаемый регион, возможность открытия месторождений, выходящих на дневную поверхность практически исчерпана. Следовательно, минерально-сырьевая база действующих горнопромышленных объектов может быть расширена только путем освоения глубоких горизонтов и участков,перекрытых чехлом рыхлых отложений значительной мощности. В решении этой проблемы основную роль призваны сыграть научные прогнозы с использованием глубинных методов, е том числе гидрогеохимического.

Из всего отмеченного вытекает актуальность постановки подобных исследований и обобщения их результатов,выполненных в настоящей работе.

Цель исследований - установление закономерностей формирования химического состава 'подземных вод и.количествеиная оценка физико -химические процессов, контролирующих развитие гидрогеохимической системы, обоснование рационального комплекса поисковых критериев рудных полезных ископаемых.

Для достиже! этой цели решены следующие задачи:

изучены особенности распределения химических элементов в подземных водах по основным ландшафтным зонам региона;

проведен" физико-химическое моделирование системы вода-порода-газ, вода-почва-газ; ' "

дана количественная оценка миграции химических элементов в подземных водах;

установлены объемы подземного химического выноса и масштабы выЕетривания подземными водами горных пород;

проанализированы условия формирования водных потоков рассеяния микроэлементов,характеризующих-рудные формации;

разработаны новые и усовершенствованы существующие методы гидрогеохимических поисков в условиях континентального засоления.

Методика исследований -по изучению миграции химических элементов з подземных водах,отражающих есю совокупность явлений природы,их многообразие и специфические особенности,складывалась в основном из двух этапов: 1)полевых и эксперемектальных исследований, 2)обработки полученных данных с применением автоматизированной системы и физико-химического моделирования.

Полевые исследования проводились нами с 1975 по 1391гг по методике гидрогеохимических поисков мелкого и среднего масвта-бов,изложенных в специальных работах (Методическое руководство. .. . 1973; Белякова и др. , 1962;Колотое, Киселева, 1975 и др.). Кроме того в зависимости от направленности исследовании экспериментальные работы включали: выщелачивание пород и руд в различных средах с одноразовым и режимным опробованием компонентов; отбор проб воды с месторождений для определения форм нахождения эле-м-'тов,разрушения комплексных соединений в'растворах и сорбирование их на глинах и взвесях при различных кислотно-щеточных условиях; изучение продуктов выветривания горных пород,различных новообразований,почв, кор выветриваний.

Отобранные пробы подземных вод анализировались химическим, спектральным,атомно-атсорбционным,нейтронно-активационным и плагменно-спектрометрическим методами. При этом содержание значительной части металов (Cu,Zn,Pb,F,Mo.Co и др.) определялись химическими и спектр.-ильными методами. Лшь в случае детальных исследований на участках проводился анализ Аи и As нийтрсчно-актп-вационным методом, a W.Sn.As.Li.Cu.Zn.Pb и др. - плагменно-спектрометрическим. Определение основных компонентов воды проанализированы химическим путем по традиционной методике і Резников и др. ,1970). Для решения поставленных задач гирокг. попользовались также фондовые и литературные данные. Гри o.^-ipe их уд:-

- 4 -.тьзадась.методика проводимых исследований,количество анализируемых элементов .и примененный метод анализа.

Физико-химическое моделирование . гидрогеохимических систем выполнено ка программном комплексе "Селектор" (Карпов, 1981). При полной статистической обработке гидрогеохимической информации использован программный комплекс "STAT-GRAF", а прогнозная гидрогеохимическая оценка проведена на автоматизированной системе по обработке информации, разработанной сотрудниками Института математики и механики АН, КазССР с участием автора, которая включает алгоритмы 'распознавании образов и факторного анализа'

При систематизации многочисленных данных нами использован принцип зональности подземных вод зоны 'гипергекеза, детально рассмотренный и обоснованный С. Л. Кварцевым (Шварцев, 1978) и другими исследователями: Б основу классификации 'подземных есд по химическому составу положена методика разработанная О. А. Алекпным с добавлением Я. С. Сыдыкова.

Запгигдаемыа положения включают в основном:

  1. Научное обобщение данных по геохимии подземных вод региона на основе принципов зональности и обработка гидрогеохпмичес-кой информации методами математической статистики показали, что распределение компонентов в водах контролируется степенью испарительной концентрации, масштабами взаимодействия воды с горными породами, интенсивностью водообмена и глубиной залегания подземных вод.

  2. Применение физико-химического моделирования системы вода-порода-газ, базирующегося на принципе минимизации свободной энергии Гиббса составляет осноеу обоснования концептуальной модели неравновесной саморазвивающейся системы, которая в результате растворения горных пород природными ведами и избирательного концентрирования одних химических элементов и рассеивания других вследствие связывания их в виде вторичных минеральных Фаз, приводит к формированию разнообразных геохимических типов подземных вод.

  3. Изучение межфазового перехода химических элементов в системе вода-порода, включая рудные минералы, и анализ особенностей миграции микроэлементов в водах региона позволили ус-тан:?.;:?: следуюске: фермы миграции макро- и микроксмпок~нт'оь с-пр-. дел?гг.":я

анионным составом расйора л характером геохимической среды: при групповой і.сігращм металлов в водном растЕоре поведение каждого элемента зависит не столько от его индивидуальных химических свойсте, сколько от состава формируемой вторичной минеральной фазы; в кислых водах рудных месторождений по форма?,! миграции микроэлементы могут быть разделены на металлы с преобладающим! простыми катионам: (медь, цинк, свинец, серебро,золото,барий) и элементы, мигрирующие преимущественно в виде ксмллекскых анионов и кислот (мьппьяк, олово, молибден).

  1. На основе выделения поверхностной, подземной и атмосфер-ной составляющих полного химического выкоса, а таю расчленения подземной на литогеннуэ и атмогенную впервые для региона произведена количественная оценка химической денудации земной поверхности и скорости химического выветривания. При этом выявлено, что подземная составляющая выноса в регионе резко доминирует над другшяі и составляет 70%.

  2. Разработка автоматизированной системы анализа гидрогеохимической информации с использованием алгоритмов распознавания образов, кластерного и факторного анализов позволила выявить специфический комплекс гидрогеохимических индикаторов для различных типов оруденения, усовершенствовать методику выявления II оценки аномалий при прогнозных гидрогеохимических поисках.

Научная новизна работы. В условиях- .резкоконтинентального климата,освещаемой нами территории впервые использованы количественные методы прогноза изменения химического состава подземных вод под действием различных природных факторов. На этой ос- ' нове установлены ряд новых положений, имеющих научное и прикладное значение,в том числе:

определены средние содержания главных и рассеянных элементов в подземных водах основных ландшафтній зон и водовмешзю-щих пород региона;

установлено, что на формирование химического состава подземных вод существенную роль играет тип и засоленность почв;

выялена закономерность эволюции состава водовмешаюцих пород и изменение химического состава подземных вод на различных этапах развития системы вода-порода-газ;

оценены генетические составляющие химического выноса.

- б -

позволившие.количественно определить интенсивность денудации,соотношения вынесенных и накопленных элементов, 'а также объем выветренных пород;

установлений влияние гидрогеохимических условий на миграцию элементов при их межфазовом переходе в системе Еода-рудные минералы-газ;

создан программный комплекс автоматизированной системы обработки гидрогеохимической информации на основе метода распознавания образов по обучающей выборке. .

Практическая значимость и реализация результатов исследовз- . кий направлены на расширение . минерально-сырьевых ресурсов рассматриваемой территории. Изучение формирования химического и микрокомпонентного состава подземных вод позволили выделить прогнозные участки,перспективные на различные типы рудных полезных ископаемых. Применение математических методов обработки гидрогеохимической информации, полученной в процессе полевых и экспериментальных исследований,и их сопостовление с результатами опытных работ в предела'-- известных месторождений, обеспечило достоверность полученных результатов. Всего на исследованной территории выявлено около 180 аномалий, часть из которых полозкена в основу проведения в дальнейшем более детальных поисковых работ геологическими организациями. Методические рекомендации и общие закономерности распространения микроэлементов в подземных волах были использованы геологами при составлении структурно-метадлр--генических и геохимических карт региона. Экономический эффект от внедрения рекомендации на проведение геологоразведочных исследований в пределах одного Чу-Илийского рудного пояса составил 7$ тыс. руб. Аномальные участки на площади Айгыржальского рудного поля приняты в ПГО "Степгеология" и включены в проект деталь-ных геологоразведочных работ.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на Всесоюзных конференциях "Применение математических методов в гидрогеологии" (Москва,1987)."Проблемы изучения, охраны и рационального использования водных ресурсов" ':.':с::ва,1985), "Генезис подземных вод" (Иркутск, 1983), на 2-ой гтсг.ублпканской конференции "Проблемы вычислительной математики ;: автоматизации научных исследований" (Алма-Ата, 1988),в ПГО "Юж-

казгеология", "Цєнтркззгєология", а также на Ученом совете Института гидрогеологии и гидрофизики им. У. М. АхмедсаФина АН КазССР.

По теме диссертации составлено 29 научных работ, из которых 23 опубликовано, в том числе 3 коллективных монографий.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоят из введения, семи глав и заключения, изложенных на 320 страницах машинописного текста, иллюстрируется 48 рисунками и 52 таблицами. Список литературы Віслючает 270 наименований.

В процессе работы над диссертацией автор постоянно пользовался советами и консультациями доктора геолого-минералогических наук К. II Давлетгалиевой, кандидата химических наук В. С. Дементьева, кандидатов физико-математических наук А. Ф. Мухамедгалиева и М. Б. Айдарханова. Всем названным товаришам, а также сотрудникам лаборатории гидрогеохимии, участвовавшим при оформлении работы автор глубоко благодарен. Особую признательность автор вырагает научному консультанту, акдемику АН КагССР, профессору, доктору геолого-минералогических наук Ж,С,Сыдыкову, оказавшему всемирную помощь на всех этапах проводимых нами исследовании.