Промышленные рассолы и термальные воды


Промышленные рассолы. В истории изучения промышленных рассолов Беларуси можно выделить ряд этапов, связанных с интенсивностью их исследования. Первые сведения о химическом составе подземных рассолов появились в 19581961 гг., когда в Припятском прогибе было открыто Ельское месторождение нефти. В рассолах определялись такие компоненты, как натрий, калий, хлор, бром, йод, стронций, аммоний и др. В 1958-1975 гг. ряд исследований был направлен на изучение условий формирования рассолов.
Особое развитие изучение рассолов приобрело с начала 1970-х гг., что было связано с их промышленным значением. С этой целью в рассолах стали определять содержание редких щелочных металлов, бора, цинка, марганца. Велись поиски приемлемых химических технологий извлечения из рассолов промышленных компонентов.
Начиная с конца 1980-х гг. интенсивность геохимических исследований подземных рассолов начала снижаться, но с конца 1996 г. снова повысилась. Вновь возникший интерес был связан с возможностью промышленного использования рассолов. В рассолах обнаружили в различных количествах такие ценные микроэлементы, как серебро, алюминий, барий, бериллий, висмут, кобальт, хром, германий, молибден, ванадий, цинк, циркон и др.
В разные годы вопросы формирования рассолов, изучения их компонентного состава и перспективы промышленного извлечения рассматривались в работах А.П. Лаврова, А.В. Ку- дельского, В.М. Шимановича, Г.Л. Фурсикова, Л.И. Шаповал, М.Г. Ясовеева и др.
Систематическое изучение геотемпературных условий началось после 1959 г. В обобщающей работе А.П. Лаврова по температурным условиям Беларуси были выделены гелиотермическая, нейтральная и геотермическая температурные зоны подземной гидросферы Полесья. Позже Г.В. Богомоловым и другими на территории Припятского прогиба была выявлена закономерность нарастания температур с юго-запада на северо-восток. Для северной части региона составлена геотермическая карта.
Геотермические исследования заметно активизировались в связи с открытием Речицкого нефтяного месторождения. В 1965 г. организовывается сектор геотермии глубинных зон в лаборатории геохимических проблем АН БССР. Под руководством Г.В. Богомолова здесь составлена первая геотермическая карта территории республики по поверхности фундамента и установлена взаимосвязь теплового поля с положением кристаллического фундамента: наиболее низкие температуры ассоциируются с зонами неглубокого залегания кристаллических пород.
В 1966-1967 гг. проводятся обобщения результатов данных гидрогеологии, включая геотермию. Крупной обобщающей работой авторского коллектива БелНИГРИ в 1975 г. явилась книга «Гидрогеология глубинных зон артезианских бассейнов Белоруссии». В ней наряду с гидрогеологической характеристикой артезианских бассейнов дана характеристика их геотермических условий. Построена геотермическая карта, на которой отмечено закономерное нарастание температуры с юго-запада на северо-восток.
Одновременно в АН БССР изучались геотермические условия Припятского прогиба, получена характеристика распределения геотермических параметров по комплексам, составлены карты срезов по глубинам 2000 и 3000 м, рассчитаны величины теплового потока и указано на их максимум в районе Шатил- ковской депрессии. Раскрыта связь теплового поля Припятско- го прогиба с тектоникой и нефтяными месторождениями.
Дальнейшие и современные исследования БелНИГРИ, Гомельского государственного университета, Академии наук Беларуси, треста «Белнефтегазразведка», объединения «Беларус- геология» были направлены на получение более точных результатов и выявление геотермических особенностей отдельных структур.
Промышленные рассолы на территории Беларуси приурочены к отложениям палеозоя юго-восточной части Беларуси (Припятский ГГБ). Их особенностью является содержание промышленного количества хлористого натрия, калия, брома, йода и других химических элементов, повышенная минерализация (300-350 г/дм3), залегание на больших глубинах (от первых сотен до нескольких тысяч метров). Величины концентрации рассолов, их состав и содержание различных микроэлементов обусловлены в основном широким развитием в отложениях палеозоя (девонский период) мощных толщ каменной соли.
Выделяют следующие комплексы промышленных рассолов: подсолевой рассоловмещающий комплекс (подразделяется на два подкомплекса - терригенный и карбонатный), межсолевой, верхнесолевой и надсолевой рассолоносные комплексы.
Подсолевой терригенный рассолоносный подкомплекс объединяет рассолоносные горизонты в верхнепротерозойских и девонских подсолевых терригенных отложениях. В целом минерализация рассолов подкомплекса достигает 445 г/дм3 при плотности 1,3 г/см3. Состав рассолов хлоридный натриевый и кальциевый. Среднее содержание йода составляет 1,113,1, брома - 171-3829 мг/дм3. Площадь месторождения - около 16 500 км2, а прогнозные запасы оцениваются в 25,8 тыс. м3/сут.
В подсолевом карбонатном подкомплексе минерализация рассолов в среднем составляет 1,2-361,5 г/дм3 при плотности до 1,3 г/см3. Состав их хлоридный натриево-кальциевый и кальциево-натриевый. Среднее содержание йода - 0,7-20,6 мг/дм3, брома - 72,24-3539,66 мг/дм3.
Рассолы межсолевого комплекса имеют хлоридный, с переменными количествами натрия и кальция состав с минерализацией, достигающей 393 г/дм3, и плотностью 1,27 г/см3. Максимальное содержание в них йода до 108 мг/дм3, брома - около 6000 мг/дм3. Его общая площадь составляет около 15 400 км2, а суммарные эксплуатационные запасы оцениваются в 9,13 тыс. м3/сут.
Верхнесолевой комплекс содержит рассолы хлоридного натриевого и кальциевого состава с минерализацией 392 г/дм3 и содержанием йода до 30 мг/дм3, брома - до 4000 мг/дм3.
В надсолевом рассолоносном комплексе наиболее продуктивным с точки зрения компонентного состава рассолов является полесский горизонт верхнего отдела девона. Минерализация рассолов и вод горизонта изменяется от 7 до 327 г/дм3, а на северо-западе Припятского ГГБ, где воды пресные, минерализация составляет 0,3-0,6 г/дм3. Содержание йода, брома и аммония в них составляет 17, 1904, 607 мг/дм3 соответственно.
В районе г. Мозырь кроме брома и йода воды содержат стронций в количестве до 30 мг/дм3, а в районе г. Ельск особенностью вод внутрисолевых отложений девона является значительное содержание сероводорода (до 372,3 мг/дм3), аммония (до 5216 мг/дм3), углеводородов (9,8%) и редких газов (7,6%).
Содержание и распределение некоторых промышленно ценных элементов в химическом составе рассолов выглядит следующим образом.
Хлор преобладает в составе анионов (до 98-98,5%). Пространственное распределение его концентраций аналогично минерализации рассолов. В межсолевых рассолах его содержание составляет 69 580-246 732 мг/дм3, в подсолевых - 158 054290 772 мг/дм3.
Содержание натрия и калия в рассолах межсолевого и подсолевого комплексов в среднем составляет 59342,7-2037,39 мг/дм3 (Na+) и 6637,29-657,54 мг/дм3 (К+).
Средние концентрации кальция в рассолах межсолевых отложений составляют 1112,24-52507,01 мг/дм3, в подсолевых - 1345,81-71 920 мг/дм3.
Магний в межсолевых рассолах содержится в количестве 948-17 016 мг/дм3, в подсолевых - от 1021 до 23 324 мг/дм3.
Среднее содержание брома в рассолах с минерализацией до 310 г/дм3 составляет 54,79-1197,5 мг/дм3, в рассолах с минерализацией более 310 мг/дм3 - 56,32-3307,5 мг/дм3. Содержание брома в рассолах Припятского ГГБ связано с их минерализацией, т.е. его концентрации увеличиваются с ростом минерализации.
Йод в рассолах содержится в количествах от следов до 108 мг/дм3, а в отдельных случаях до 170-223,7 мг/дм3. Содержание йода в рассолах зависит от минерализации, литологии осадочных пород, наличия или отсутствия в них залежей нефти. Поскольку йод - это биогенный элемент, он тесно связан с содержанием рассеянного органического вещества в породах.
Поэтому его концентрации в рассолах межсолевого комплекса значительно выше, чем в подсолевом карбонатном и терриген- ном комплексах. Его концентрации также повышаются с увеличением температуры.
Среднее содержание аммония в рассолах межсолевого комплекса составляет 19,22-623,7 мг/дм3, подсолевого - 12,5— 341,32 мг/дм3. Уникальные по содержанию аммония рассолы (22778,9 мг/дм3) известны в районе Ельской площади. Максимальные его концентрации тяготеют к рассолам нефтяных месторождений межсолевого и подсолевого комплексов.
Концентрации стронция в рассолах межсолевого комплекса изменяются от 31,29 до 3229 мг/дм3, в подсолевых рассолах — от 70,1 до 6202,6 мг/дм3.
Кроме перечисленных в рассолах Припятского прогиба обнаружены и другие элементы: Cr, Mn, Ni, Cu, Zn, Pb.
Белорусские промышленные рассолы могут быть с успехом использованы во многих областях экономики страны.
Горнохимическое сырье. Поликомпонентный состав рассолов, высокие концентрации в них элементов и соединений позволяют считать их ценным горнохимическим сырьем для извлечения в промышленных масштабах магния, кальция, лития, хлорида натрия, борной кислоты, бромистого натрия, кристаллического йода и рубидия, аммонийных продуктов, углекислого газа, некоторых редких и рассеянных металлов. Экономическая целесообразность использования промышленных вод подтверждается многолетней практикой получения из них ценных элементов в развитых странах (США, Япония, Германия, Италия и др.). К сожалению, до настоящего времени отсутствуют промышленные технологии переработки рассолов Припятского прогиба, а предлагаемые опытные и лабораторные методики отличаются энергоемкостью и высокой ценой использования.
Медицина и бальнеология. Лечебный эффект применения рассолов связан с их особым природным составом, который оказывает противовоспалительное, рассасывающее и противоболевое действие. Они применяются при заболеваниях опорно-двигательного аппарата (артриты, артрозы, остеохондрозы позвоночника и др.), периферической нервной системы (люмбаго, невриты и др.), хирургических заболеваниях (последствиях травм, растяжений и разрывов связок и др.).
Сельскохозяйственное производство. Исследования показали достаточную эффективность применения рассолов в качестве природно-сбалансированного по макро- и микроэлементам комплексного жидкого минерального удобрения. Возможно использование рассолов в качестве микроудобрения, препарата для инкрустации семян, средства защиты растений от болезней. Можно предполагать также положительное влияние рассолов в животноводстве, например в качестве микродобавок, для компенсации дефицита микроэлементов в кормовом рационе.
Строительство и технология. Природные рассолы могут служить компонентом получения низкотемпературного клинкера, применяются они для пропитки древесины с целью придания ей огнестойкости и способности противостоять гнилостным процессам. Перспективно их применение для изготовления строительных материалов и конструкций из отходов деревообработки.
В технике возможно применение рассолов в качестве присадки к топливу и смазочным жидкостям, при закалке деталей атомных реакторов, очистке стали от окалины, при химикотермической обработке стальных изделий и т.д.
Термальные воды. Термальные воды на территории Беларуси связаны с глубинными зонами геологических структур. Выделены низкопотенциальные (Брестский и Оршанский ГГБ), средне- и высокопотенциальные (Припятский ГГБ) термальные воды.
Воды с температурой 42 °C обнаруживаются на крайнем западе Брестского ГГБ на глубинах 1600-1700 м. Они связаны с верхнерифейским-вендским комплексом. Минерализация данных вод колеблется в пределах 1-12 г/дм3, а по составу они изменяются от гидрокарбонатных натриевых до хлоридных натриевых в сторону Подлясского погружения.
В пределах Оршанского ГГБ термальные воды с температурой 20-30 °C распространены в водоносном комплексе пород фундамента и коры выветривания на глубине 1000-1800 м и более, а также в рифейско-вендском водоносном комплексе на глубине 433-680 м. Воды характеризуются хлоридным кальциевым составом с минерализацией 120-150 г/дм3.
В пределах наиболее погруженной части Припятского ГГБ обнаружены термальные рассолы хлоридного натриевого и хлоридного кальциевого состава: с высоким содержанием сероводорода; с повышенным содержанием брома.
Наибольшие температуры в Припятском ГГБ составляют 100,5-102,2 °C на глубинах более 4000 м.
Термальные рассолы хлоридного натриевого и хлоридного кальциевого состава с высоким содержанием сероводорода приурочены к соленосным отложениям верхнего девона или к подстилающим их осадкам среднего девона и нижнего кембрия. Залегая на больших глубинах в условиях почти полной гидрогеологической закрытости, эти рассолы достигают предельного насыщения (минерализация 320-397 г/дм3) и характеризуются повышенной температурой (до 50-80 °C), закономерно возрастающей с глубиной. Рассолы такого типа были вскрыты в г. Брагин, Речица, Мозырском и Ельском районах.
Термальные воды хлоридного натриевого и хлоридного кальциевого состава с повышенным содержанием брома вскрыты в тех же районах и обладают теми же характеристиками. Особенностью их является повышенное содержание брома. В районе д. Слободка минерализация рассолов хлоридного натриевого состава на глубине 2600-2800 м составляет 320 г/дм3, а содержание брома достигает 407 мг/дм3. Температура рассолов составляет 41,1 °C. В районе г. Ельск на глубине от 1458 (д. Стреличево) до 3414 м (д. Первомайское, Речицкий район) содержание брома варьирует от 314 до 1460 мг/дм3. В районе д. Кустовница (глубина 2500 м и более) при общей минерализации хлоридных кальциевых рассолов от 397 до 438 г/дм3 содержится 3750 мг/дм3 брома. В районе д. Аниси- мовка в хлоридных кальциевых рассолах с минерализацией 376 г/дм3 количество брома достигает 4161-4336 мг/дм3.
В силу особенностей физических свойств рассолов технологические приемы их добычи и переработки вызывают определенные трудности.
Одним из ограничений, препятствующих эффективной разработке промышленных рассолов, является их высокая минерализация, составляющая сотни грамм на кубический дециметр. При такой минерализации рассолов их эксплуатация становится практически невозможной из-за интенсивного выпадения солей в колоннах скважин и водоподъемных трубах глубинных насосов. Представляется, что оптимальной для добычи йод- и бромсодержащих рассолов можно считать минерализацию в интервале 300-350 г/дм3. Кроме того, затрудняющим эксплуатацию фактором является повышенное содержание в рассолах аммония, нафтеновых кислот и нефтяных эмульсий.

Важный этап, от которого может зависеть ввод той или иной структуры в эксплуатацию, - выбор объектов, связанных с оптимизацией процессов эксплуатации и химической технологии переработки рассолов, сброса стоков йодобромного производства. Например, в условиях Припятского Полесья утилизация промышленных стоков может быть эффективной только в случае их захоронения в отложениях древнее юрского возраста.
Вопросы для самоконтроля Какие принципы положены в основу гидрогеологического районирования территории Беларуси? Какие выделяют основные структурные единицы гидрогеологического районирования? Что представляют собой основные водоносные горизонты и комплексы (дайте их характеристику)? Какие гидродинамические (гидрогеохимические) зоны выделяются в осадочном чехле территории Беларуси? Какие основные группы минеральных лечебных вод распространены на территории Беларуси? Каковы условия формирования и распространения йодобромных промышленных вод на территории Беларуси? Как используются промышленные рассолы? В чем состоят особенности формирования и распространения термальных вод?




<< | >>
Источник: Ю.А. Гледко. Гидрогеология. 2012

Еще по теме Промышленные рассолы и термальные воды:

  1. ПУТЬ ВОДЫ
  2. § 3. ГРУНТОВЫЕ II АРТЕЗИАНСКИЕ ВОДЫ
  3. Непревзойденная красота природной воды
  4. 2. ВНУТРЕННИЕ МОРСКИЕ ВОДЫ И ТЕРРИТОРИАЛЬНОЕ МОРЕ
  5. pH воды и почвы
  6. КАК ЗАСЕЛИЛИ ПРЕСНЫЕ ВОДЫ?
  7. § 6. ВОДЫ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
  8. Показатели качества воды и их контроль
  9.   § 1. СОСТОЯНИЕ И ВИДЫ ВОДЫ В ГОРНЫХ ПОРОДАХ
  10. Пассивное расселение течением воды
  11. § 158. Б) Actio aquae pluviae arcendae (об удержании дождевой воды)
  12. Macapy Эмото. Послания воды. Тайные коды кристаллов льда, 2005
  13. Антоновский Т.Р., Безруков А.Н., Кадников Д.В., Козлов А.А. и др.. В книге рассматриваются основы российского и международного законодательства, регулирующего правоотношения в сфере интеллектуальной собственности. Анализируются проблемы, связанные с охраной и защитой промышленной собственности (изобретения, полезные модели, промышленные образцы, товарные знаки), авторского права и смежных прав (произведения науки, литературы, искусства, программное обеспечение ЭВМ, аудио- и видеозаписи и др.). Н
  14. Промышленность
  15. Восстановление промышленности
  16. Промышленная классификация вод и систем водоснабжения
  17. 2.2.3. Понятие и признаки промышленного образца
  18. Английская промышленность в первой половине XVII в.
  19. 5. Патент на промышленный образец
  20. 1.6. УПРАВЛЕНИЕ ФИНАНСОВО-ПРОМЫШЛЕННЫМИ ГРУППАМИ.