Алексеева Л.П. Геохимия подземных льдов, солёных вод и рассолов Западной Якутии

Диссертация на соискание учёной степени доктора геолого-минералогических наук. Специальность 25.00.07 – гидрогеология. Научный консультант доктор геолого-минералогических наук, профессор С.Л. Шварцев. – Иркутск – 2015. -233 с.
Актуальность. Активная разработка и эксплуатация месторождений алмазов, нефти, газа в Западной Якутии в сложных физико-географических, геологических, геокриологических и гидрогеологических условиях требует всестороннего знания о геологическом пространстве и в целом о природной среде региона. Западная Якутия находится в области самого глубокого на Земле многолетнего промерзания горных пород - мощность криолитозоны достигает 1450 м. Водообменные системы криолитозоны включает в себя элементы – горные породы, воду в различных фазовых состояниях, газ, органическое вещество – длительное взаимодействие которых приводит к эволюционному изменению криогидрогеологических систем. Комплексное изучение их составляющих даёт ключ не только к пониманию процессов формирования, развития и преобразования подземной гидросферы при её глубоком охлаждении, что составляет фундаментальную проблему, но и к научному прогнозу, востребованному в практической области.
Цель работы. Выявление геохимических особенностей подземных льдов, хлоридных кальциевых солёных вод и рассолов, обоснование их генезиса и оценка высокоминерализованных подземных вод как гидроминерального сырья.
Научная новизна работы:
- изучено строение и текстурные особенности мёрзлых толщ, химический состав подземных льдов в осадочных и магматических горных породах;
- впервые определено содержание более 40 микрокомпонентов и редкоземельных элементов в подземных льдах интрузивных (кимберлитах), осадочных и терригенно-карбонатных (известняки, доломиты, песчаники) пород Западной Якутии и обоснован возможный механизм их накопления;
- выявлены ведущие процессы формирования химического состава соленых подземных вод и рассолов на основе расчета равновесий в системе вода-порода;
- выполнена прогнозная оценка ресурсов гидроминерального сырья и обоснована перспективность использования дренажных рассолов для извлечения ценных компонентов.
Практическая значимость.
Результаты изучения подземных льдов, солёных вод и рассолов позволили решить конкретные практические задачи алмазодобывающих предприятий в Западной Якутии: оценить ёмкость мёрзлых массивов в связи с захоронением в них дренажных рассолов, поступающих в карьеры; обосновать размещение экспериментальных полигонов для экологически безопасной изоляции рассолов при отработке месторождений; выполнить мониторинг геохимической обстановки в районах интенсивного освоения и оценить качество подземных и поверхностных вод; оценить прогнозные ресурсы дренажных рассолов для целей использования их в качестве гидроминерального сырья.Введение
Постановка проблемы, состояние её изученности
Основные региональные особенности Западной Якутии
Физико-географические условия
Геологическое строение и тектоника
Распространение и строение многолетнемерзлых толщ
Распространение подземных вод и гидрогеологическая стратификация разреза
Оленёкский криоартезианский бассейн
Верхневилюйский криоартезианский бассейн
Средневилюйский криоартезианский бассейн
Геохимия подземных текстурообразующих льдов
Криогенное строение мерзлой толщи и условия залегания подземных льдов
Макрокомпонентный состав подземных льдов
Состав микрокомпонентов и РЗЭ подземных льдов
Геохимия и формирование подземных соленых вод и рассолов
Химический и газовый состав подземных вод
Гидрогеохимическая зональность
Равновесие в системе вода (рассол)-порода
Изотопы в подземных соленых водах и рассолах
Распределение стабильных изотопов ²H и ¹⁸О
Распределение стабильных изотопов ³⁷Cl и ⁸¹Br
Изотопное отношение ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr
Формирование состава хлоридных кальциевых рассолов
Рассолы как гидроминеральное сырье
Концентрация ценных компонентов (брома, лития, рубидия, стронция) в промышленных подземных водах
Прогнозная оценка запасов гидроминерального сырья (по величине водопритока в алмазодобывающий карьер)
Значение и перспективы использования промышленных рассолов
Заключение
Список использованной литературы
Основные понятия и термины
Приложения
Приложение 1. Химический состав рассолов надсолевого водоносного комплекса (Верхневилюйский КАБ)
Приложение 2. Химический состав рассолов соленосного водоносного комплекса (Верхневилюйский КАБ)
Приложение 3. Химический состав рассолов подсолевого водоносного комплекса (Верхневилюйский КАБ)
Приложение 4. Химический состав соленых вод и рассолов верхнекембрийского водоносного комплекса (Средневилюйский КАБ)
Приложение 5. Химический состав соленых вод и рассолов верхнекембрийского водоносного комплекса (Оленёкский КАБ)
Приложение 6. Химический состав рассолов венд-среднекембрийских водоносных комплексов (Оленёкский КАБ)