Изотопно-геохимические особенности карбонатов и термальных вод месторождения Кындыг (Республика Абхазия)

Объект исследований. Целью работы являлось изучение механизма и источников формирования термальных вод, а также особенностей карбонатного минералообразования на месторождении Кындыг. Материалы и методы. Исследованы 8 проб воды и 15 образцов карбонатов, отложившихся из них и отобранных в разное время на трех объектах, характеризующихся различной температурой и степенью удаленности от источника. Показатели рН, Eh и электропроводность изучались потенциометрическим методом. Для определения HCO₃ – , Cl– , SO₄ ²– применялись титриметрический, меркурометрический и турбидиметрический методы; Са²⁺, Mg²⁺, K⁺ , Na⁺ определялись методом атомно-абсорбционной спектрометрии (Perkin Elmer 3110). Микроэлементный состав определен методом ИСПМС (NexION 300S); изотопный состав стронция – МК-ИСП-МС (Neptune Plus) методом брекетинга после хроматографического выделения. Результаты. В исследованных водах преобладает хлоридно-кальциевый гидрохимический тип, реже хлоридно-натриево-кальциевый. Ряд микроэлементов в воде превышает кларковые концентрации для подземных вод зоны гипергенеза горных ландшафтов. Изотопные отношения 87Sr/86Sr (0.7065–0.7072) в термальных водах свидетельствуют о том, что их состав определяется скорее изотопными характеристиками пород, через которые дренирует вода, чем влиянием морской воды. Среди новообразованных карбонатов преобладает арагонит. В противоположность термальной воде, концентрации большинства металлов в карбонатах ниже кларковых; повышены только Sr и Se. Для отлагающихся карбонатов характерны более низкие значения 87Sr/86Sr (0.7028–0.7074), чем в термальной воде источника. Выводы. На основании гидрогеологических, гидрохимических и геохимических данных можно предположить, что воды данного водоносного комплекса формируются преимущественно за счет пресных трещинно-карстовых вод нижнемеловых известняков, погружающихся по моноклинали в зону замедленной циркуляции и смешивающихся с хлоридно-натриевыми седиментогенными водами. Геохимические данные и наличие аномалии по скандию позволяет предположить участие в водообмене также подстилающих юрских вулканогенных пород.

1. Вотяков С.Л., Потапов С.С., Борисов Д.Р., Краснобаев А.А. (1995) Спектроскопические свойства техногенных карбонатов из нефтепромыслового оборудования. Уральский минералогический сборник № 5. Миасс: ИМин УрО РАН, 66-81.

2. Галеев Р.Г., Дияшев Р.Н., Саттарова Ф.М., Потапов С.С. (1998) Исследование минерального состава и причин отложений солей в нефтепромысловом оборудовании. Нефтяное хозяйство, (5), 41-45.

3. Гидрогеология СССР (Ред. А.В. Сидоренко). Т. 10. Грузинская ССР. (1970). М.: Недра, 404 с.

4. Гирин Ю.П. (2005) Редкие земли, торий и скандий в юрских бассейнах Кавказской геосинклинальной области. Геохимия, (12), 1271-1283.

5. Григорьев Н.А. (2002) О кларковом содержании химических элементов в верхней части континентальной коры. Литосфера, (1), 38-60. https://www.lithosphere.ru/jour/article/view/282

6. Гуджабидзе Г.Е. Гамкрелидзе И.П. (2003) Геологическая карта Грузии масштаба 1 : 500 000. Государственный департамент геологии Грузии и национальная нефтяная компания “Грузнефть”.

7. Кузнецов А.Б., Константинова Г.В., Мельников Н.Н., Турченко T.Л. (2011) Изотопный состав Sr во внутриконтинентальных морях СредиземноморскоЧерноморского пояса. Докл. АН, 439(3), 399-402.

8. Кузнецов А.Б., Семихатов М.А., Горохов И.М. (2012) Изотопный состав Sr в водах мирового океана, окраинных и внутренних морях: возможности и ограничения Sr-изотопной хемостратиграфии. Стратигр. Геол. коррел., 20(6), 3-19.

9. Курочкин В.И. (Ред.). (1957) Геологическая карта СССР масштаба 1 : 200 000. Серия Кавказская. Лист K-37- XII. Грузинское геологическое управление.

10. Осия О.В., Кокоша Л.В., Пустоварова О.В., Осия А.О. (2014) Природные лечебные факторы Абхазии. Сухум: Дом печати, 320 с. Перельман А.И. (1989) Геохимия: учеб. для геол. спец. ВУЗов. М.: Высшая школа, 528 с.

11. Потапов С.С. (1993) Минералогия солевых отложений в скважинах и нефтепромысловом оборудовании месторождений Западной Сибири. Дисс. ... канд. геол.- мин. наук. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 20 с.

12. Потапов С.С. (1994) Солевые отложения в нефтепромысловом оборудовании: обзор направлений исследований, преимущества минералогического подхода. Изв. Высш. Учебн. Завед. Горный журнал., (9-10). Екатеринбург: УГГГА, 71-77.

13. Потапов С.С. (1998) Минеральный состав котельных накипей и отложений в системе теплоснабжения дома отдыха “Тургояк”. Тез. Докл. III регионального совещания “Минералогия Урала”. Т. 2. Миасс: ИМин УрО РАН, 81-83.

14. Потапов С.С., Вотяков С.Л., Борисов Д.Р. (1998) Минералогия и спектроскопия техногенных и антропогенных (бытовых) накипей. Уральский минералогический сборник № 8. Миасс: ИМин УрО РАН, 151-170.

15. Потапов С.С., Червяцова О.Я., Паршина Н.В., Васильев С.К. (2018а) Минеральные соли из термальных вод месторождения Кындыг (Республика Абхазия, Западный Кавказ). Минералы: строение, свойства, методы исследования, (9), 151-157.

16. Потапов С.С., Киселева Д.В., Червяцова О.Я., Паршина Н.В., Зайцева М.В., Карпова С. В., Чередниченко Н. В. (2018б) Месторождение термальных вод Кындыг в Республике Абхазия: изотопногеохимические особенности и состав отлагающихся из них минеральных солей. XXIV Всерос. науч. молодеж. конф. “Уральская минералогическая школа-2018”. К 200-летию со дня рождения академика Н.И. Кокшарова. Екатеринбург: Альфа-Принт, 154- 161.

17. Стрелецкая М.В., Зайцева М.В., Киселева Д.В., Солошенко Н.Г. (2016) Оценка возможности применения хроматографической смолы Sr для подготовки проб к изотопному масс-спектрометрическому анализу стронция. Минералы: строение, свойства, методы исследования, (8), 154-155.

18. Червяцова О.Я., Потапов С.С., Филиппова К.А., Дбар Р.С. (2018) Некоторые особенности гидрохимического режима Новоафонской пещеры (Западный Кавказ) в контексте современного минералообразования и условий питания карстовых вод. Устойчивое развитие горных территорий, 10(1), 77-90.

19. Шварцев С.Л. (1998) Гидрогеохимия зоны гипергенеза. М.: Недра, 355 с.

20. Шишлина Н.И., Ларионова Ю.О. (2013) Вариации изотопного состава стронция в образцах современных улиток юга России: первые результаты. Материалы по изучению историко-культурного наследия Северного Кавказа. Вып. XI. Археология, краеведение, музееведение. (Под ред. А.Б. Белинского). М.: Памятники исторической мысли, 159-168.

21. Юдович Я.Э., Майдль Т.В., Иванова Т.И. (1980) Геохимия стронция в карбонатных отложениях. (В связи с проблемой геохимической диагностики рифов). Л.: Наука, 152 с.

22. Allègre C.J., Louvat P., Gaillardet J., Meynadier L., Rad S., Capmas F. (2010) The fundamental role of island arc weathering in the Sr isotope budget. EPSL, 292(1-2), 51- 56.

23. Brass G.W. (1976) The variation of the marine 87Sr/86Sr ratio during Phanerozoic time: interpretation using a flux model. Geochim. Cosmochim. Acta., 40(7), 721-730.

24. Clauer N., Olafsson J. (1981) Note breve: Iclandic thermal brines with a mantle Sr isotopic signature. Sci. Geol. Bull. Strasbourg, 34(4), 243-245.

25. Elderfield H., Greaves M.J. (1981) Strontium isotope geochemistry of Iсеlandic geothermal systems and applications for water chemistry. Geochim. Cosmochim. Acta., 45(11), 2201-2212.

26. Lebedev V.A, Chernyshev I.V., Chugaev A.V., Gol’tsman Yu.V., Bairova E.D. (2010) Geochronology of Eruptions and Parental Magma Sources of Elbrus Volcano, the Greater Caucasus: K-Ar and Sr-Nd-Pb Isotope Data. Geochem. Int., 48(1), 41-67.

27. Lee S.-Gu, Kim T.-K., Lee T.J. (2011) Strontium isotope geochemistry and its geochemical implication from hot spring waters in South Korea. J. Volcanol. Geoth. Res., (208), 12-22.

28. Muynck D.D., Huelga-Suarez G., Heghe L.V., Degryse P., Vanhaecke F. (2009) Systematic evaluation of a strontium-specific extraction chromatographic resin for obtaining a purified Sr fraction with quantitative recovery from complex and Ca-rich matrices. J. Anal. At. Spectrom., (24), 1498-1510.

29. Palmer M.R., Edmond J.M. (1989) The strontium isotope budget of the modern ocean. EPSL, 92(2), 11-26.

30. Rad S.D., Allegre C.J., Louvat P. (2007) Hidden erosion on volcanic islands. EPSL, 262(1/2), 109-124.

31. Ross D.A., Degens E.T., MacIlvaine J. (1970) Black Sea: Recent sedimentary history. Science, 170(3954), 163- 165.

32. Shand P., Darbyshire D.P.F., Love A.J., Edmunds W.M. (2009) Sr isotopes in natural waters: Applications to source characterisation and water-rock interaction in contrasting landscapes. Appl. Geochem., 24(4), 574-586.

33. Spooner E.T.C. (1976) The strontium isotopic composition of sea-water, and seawater-oceanic crust interaction. EPSL, 31(1), 167-174.

34. Taylor H.P. (1980) The effects of assimilation of country rocks by magmas on 18O/16O and 87Sr/86Sr systematics in igneous rocks. EPSL, 47(2), 243-254.

35. Veizer J. (1989) Strontium isotopes in seawater through time. Ann. Rev. EPS, (17), 141-67.

36. Veizer J., Ala D., Azmy K., Bruckschen P., Buhl D., Bruhn F., Carden A.F.G., Diener A., Ebneth S., Godderis Y., Jasper T., Korte C., Pawellek F., Podlaha G.O., Strauss H. (1999) 87Sr/86Sr, δ13C and δ18O evolution of Phanerozoic seawater. Chem. Geol., 161(1-3), 59-88.