28 Июл

МЕХАНИКА РАЗРУШЕНИЯ НЕСПЛОШНЫХ СРЕД СЛОИСТОЙ СТРУКТУРЫ ПРИРОДНОГО МАССИВА




Номер части:
Оглавление
Содержание
Журнал
Выходные данные


Науки и перечень статей вошедших в журнал:
Авторы:
DOI:

Проведение всякой выработки вызывает изменение напряжений, существовавших в породах.[2] Поэтому нужно составить представление о первоначальном, естественном напряженном состоянии  пород.

По мере увеличения глубины напряженное состояние пород будет приближаться к предельному.

Рассмотрим прочностные свойства углей и пород, чтобы провести сравнительный анализ.

Таблица 1 [3, с.53].

Прочностные свойства углей разной степени нарушенности.

Приделы прочности угля (кгс/см) при степени нарушении угля
                    V-IV                     III                      II-I
                                                            На разрыв
                     
                                                           На сдвиг
                                     
                                                   На одноосное сжатие
          

В таблице мы видим,  что усилие  на одноосное сжатие для угля в среднем равно 3.9 МПа.

Теперь  посмотрим на прочностные характеристики для других минералов.

Таблица 2.

Физико-механические свойства пород [4, с.17]. 

Порода Предел прочности при сжатии , МПа Модуль деформации при сжатии , МПа Коэффициент

Пуассона

Угол внутреннего трения , градус
Аргиллиты 38-110 1-4,5 0,17-0,25 30
Алевролиты 40-100 1-3 0,2-0,3 30
Песчаники 72-100 0,2-0,4 0,1-0,3 38
Глинистые сланцы 14-58 1-4 0,22
Песчанистые сланцы 35-83 1-3 0,15-0,4
Известняки 120-250 0,4-0,8 0,27 27
Глинистые грунты 1,50-7,0 0,0016-0,005 0,3 5-30

Для песчаников предел прочности на одноосное сжатие несколько выше, он равен в среднем при переводе в систему си 86МПа.

Для алевролитов 70МПа.

Для аргиллитов  75 МПа.

Сравнивая  данные прочностных свойств углей  и   пород, мы видим, что породы имею прочность примерно на порядок выше.

Далее сравним данные с прочностными свойствами сплошной среды, т.е. металлами.  Как известно при решении задач методами механики сплошных сред  необходимо выполнять требования  к параметрам элементарного объема. Он должен сохранять все характерные свойства исследуемого тела и быть достаточно малым по сравнению с размерами тела [5].  Ниже приведена таблица с прочностными свойствами некоторых сталей.

Таблица 3 [6].

Механические свойства разных видов сталей

Марка Предел прочности при растяжении , МПа Относительное удлинение , % Твердость, HB
08 330 33 131
10 340 31 143
15 380 27 149
20 420 25 163
25 460 23 170
30 500 21 179
35 540 20 207

Для стали 8 усилие на 1мм. одноосное растяжении будет равным  330 кг/см.  От сюда видно что пределы прочности угля на два порядка ниже, мы делаем предположение что при нагружении горного массива нагрузками достаточными для разрушения, нет зоны пластической деформации и участка текучести, горная порода практически сразу начинает разрушатся.

Исследование процесса разрушения несплошных сред образцов природного массива.

 

 Рассмотрим несколько работ проведенных на угле и песчанике и проведем экспериментальную наработку на образцах угля.

Свободный объем в угольном массиве может доходить до 25%, это подтверждается одной и наработок [7, с.2].

Рис.2 Изменение объема под давлением [7, с.2].

На представленной зависимости показано,  изменение объема от приложенной нагрузки  на угль. В этом эксперименте на образец действовали высоким давлением, показав таким образом, присутствие  свободного объема. При пересчете в процентное соотношение получили такие  данные,  25-30% от общего размера образца. С помощью эксперимента показано присутствие свободного объема в минерале взятого из природного массива.

Рассмотрим процесс развития нарушенности при одноосной нагрузке в кубическом образце угля из следующей работы.

Ниже показана зависимость разрушения кубического образца угля с гранями 55мм.

Рис.3  Зависимость деформации от приложенной нагрузки  кубического  образца угля   105 мПа [8, с. 71].

В данном случае процесс развития нарушенности в образце, это участок Б-В,  находиться в пределе 0,65 %. Это позволяет нам говорить что оценивать, таким образом упругие свойства материала затруднительно, здесь в большей степени было оценено развитие нарушенности так как  наблюдается не обратимость процесса, после приложения нагрузки.

Приступим к экспериментальной наработке, в которой рассмотрим усилия разрушения пластинки угля толщиной 1 см.

Для подготовки  эксперимента был подготовлен  образец размерами 9,5x1x7,5см который нагружали по следующей схеме

Рис. 6 Схема нагруженния образца угля.

Усилия приложенные  для разрушения образца  достигло отметки 0.5 атм., что равносильно 25 МПа.

Поле проведения эксперимента мы рассмотрели разрушенный образец, на котором отчетливо просматривается структура материала в месте излома, рисунок ниже.

Рис.7 Последствия нагружения образца.

Делая вывод по экспериментальной, наработке мы видим, что уголь является довольно хрупким материалом и выделить упругие свойства  достаточно проблематично.

Выводы.

Результаты прогноза напряженно состояния вмещающего массива при ведении очистных работ в первую очередь зависят от его строения состава и мощности слоев.

Отметим, что без  понимания механических свойств, пород и минералов невозможно прогнозировать их поведение при выборке ископаемых.  Все существующие методы расчета, так или иначе, привязаны к сплошным средам, (методы расчета накладывают на несплошную среду), что в свою очередь приводит к погрешностям в расчетах.

В работе мы показали, что фиксировать  упругую фазу разрушения практически не возможно.

Рассматривая экспериментальные наработоки, делаем заключение, что на природный массив следует смотреть с позиции несплошности.

Список литературы:

  1. 1.Охрана капитальных выработок от влияния очистных работ. Издательство «Техніка»,1983г.
  2. С.Г. Аверешин “Горные удары” 233 c.
  3. Б.М.Иванов, Г.Н.Фейт, М.Ф.Ясносвская, “Механические и физико-химические свойства углей выбросоопасных пластов”. Издательство “Наука” Москва 1979г.
  4. И.В. Баклашов, Б.А. Картозия “ Механика подземных сооружений и конструкций крепей”. Москва “Недра” 1984г.
  5. Гудков В.М, Катков Г.А. «Неделя горняка-2007».
  6. В.И. Анурьев “Справочник конструктора машиностроителя”. Москва “Машиностроение” 2001г.
  7. Способ определения общей пористости ископаемого угля: Декларационный патент на изобретение 2001128887. Украина, МКИ G01N1/04,G01N7/00/ Поляков П.И., Слюсарев В.В., №49528А; Заявлено 21.12.2001; Опубл. 16.09.2002, Бюл.№ 9-2с.
  8. Влияние неравнокомпонентности объемного нагружения и глубины залегания на физико-механические свойства углей. Молодецкий А.В. 2012г.
    . Породы и минералы существенно отличаются от твердых тел, прежде всего, дефектностью, пористостью, трещиноватостью своей структуры, большой изменчивостью физико-механических свойств, образуя в целом несплошную среду. В данной работе мы произведем сравнительный анализ несплошных и сплошных сред, используя экспериментальные наработки.» author=»Нескреба Денис Анатолиевич, Поляков Петр Иванович» publisher=»Басаранович Екатерина» pubdate=»2016-12-12″ edition=»euroasia-science_28_28.07.2016″ ebook=»yes» ]
23 Июн

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ СНЕЖНОГО ПОКРОВА ГОРНЫХ ЛАНДШАФТОВ ЭЛЬКОНСКОГО УРАНОВОРУДНОГО РАЙОНА




Номер части:
Оглавление
Содержание
Журнал
Выходные данные


Науки и перечень статей вошедших в журнал:
Авторы:
DOI:

Планами промышленного освоения Южной Якутии предусмотрено строительство крупного горнодобывающего предприятия   в Эльконском урановорудном районе. С экологических позиций важно получить информацию о фоновом состоянии окружающей природной среды до начала интенсивного техногенного воздействия.  Изучение химического состава снежного покрова позволяет получить качественные и количественные характеристики сухих и влажных выпадений из атмосферы в холодный сезон, т. е. практически за полгода, в начальный период хозяйственного освоения района.

Район исследований расположен в Южной Якутии в центральной части Алданского нагорья (рис. 1).


Рисунок 1. Район геохимических исследований

Отбор проб снега проводился в конце марта — начале апреля (28.03-02.04.2015 г.). Перепад высот точек отбора снега составляет около 500 м — от 409 м до 908 м.

В ландшафтно-климатическом отношении район исследований расположен в среднетаёжной подзоне мерзлотно-таёжной области бореального пояса Восточной Сибири. В административном – это Алданский район Республики Саха (Якутия).

В геологическом отношении район исследований находится в северной части Алданского щита в пределах Эльконского горста. Согласно металлогеническому районированию это территория Эльконского золото-уранового района, где сосредоточены большие запасы урана и золота. Гидротермальные Au-U месторождения являются наиболее крупным резервом урана в России [1]. Эндогенные ореолы рудных тел характеризуются устойчивой ассоциацией типоморфных элементов Ag-V-As-Tl-Au [2].

Геоморфологически Эльконское поднятие представляет четко выраженный свод-горст фундамента со ступенчато-блоковым рельефом и осевым грабеном, с окаймляющими пологими тектоническими блоками древней части Алданского докембрийского пенеплена. Одной из основных особенностей природных условий Эльконского горста является существенная неоднородность геокриологических условий, что в первую очередь, связано с геоморфологическим строением [3].

Мерзлотные ландшафты представлены высотно-поясными типами: горно-таёжными, горными редколесьями и горно-тундровыми.

Средняя температура воздуха составила в период наблюдений -31,4оС, температура снега на поверхности почвы в среднем -4,8 оС и изменялась в отрицательном диапазоне от 0,6 до 11,0 оС.

Наблюдаются некоторые особенности залегания снега, связанные с ландшафтной поясностью. Высота снега возрастает с повышением высотности рельефа с 80 см в горно-таежных ландшафтах до 99-103 см в расположенных выше ландшафтах редколесий и тундр.

Характерной особенностью снежного покрова региона является высокая плотность.  К началу снеготаяния его плотность колеблется от 0,202 г/см3 на высотах 400-600 м до 0,258-0,281 г/см3 в горных ландшафтах, почти в два раза выше (0,138–0,154 г/см3), чем в горных ландшафтах Восточной Якутии [4].

Концентрация пылевых частиц в снежном покрове изменяется в пределах 0,005-0,110 г/л. Запыленность максимальна в ландшафтах горных пустынь 0,062-0,110, в среднем 0,074 г/л, и понижается до 0,010 г/л в среднетаёжных ландшафтах на высотах 400-600 м.

Снеговая вода в районе исследований гидрокарбонатно-кальциевая ультрапресная, с диапазоном изменения минерализации в пределах 8,0 — 14,8 мг/л.

Для снежного покрова всех типов горных мерзлотных ландшафтов характерно идентичное соотношение макрокомпонентов:

HCO3>  Cl > SO42- > NO3> NO3;  Са2+ > Na+, Mg2+ > NH4 > K+.

По соотношению главных ионов химический состав снежного покрова типичен для горных районов и подчиняется общей гидрохимической закономерности, в соответствии с которой, первым анионом пресных и ультрапресных вод является HCO3. Преобладающее влияние на процессы формирования химического состава снежного покрова в горных мерзлотных ландшафтах оказывают соли континентального происхождения. Об этом свидетельствует высокое содержание гидрокарбонатов кальция (40-74 %-экв.). Соли морского происхождения составляют в среднем всего 15% от общего количества солей в снеге.

Относительное содержание сульфат-иона в снежном покрове не превышает 9 %-экв. (0,58-1,07 мг/л), что отражает существующий в настоящее время низкий уровень техногенного давления в регионе.

Величина рН в снежном покрове всех типов высотных ландшафтов колеблется в пределах 5,17-5,57, что отвечает фоновым атмосферным осадкам. В техногенных районах Якутии для снега характерны щелочные значения рН [5].

Среднее содержание микрокомпонентов в снежном покрове колеблется от <0,005 (Li, Sr, Ba) до 33 (P) мкг/л. В порядке убывания концентрации микроэлемены группируются в следующий ряд: P > Mn > Cu, F > Ba, Sr, Li, As.

Распределение микроэлементов в снежном покрове отклоняется от высотной зональности, в соответствии с которой с высотой должна понижаться их концентрация. Максимальное содержание F, Sr и тяжелых металлов (Mn и Cu), наблюдаются в  ландшафтах горных редколесий и горных тундр с абсолютными отметками в интервале высот 600 – 1000 м (табл. 1).

Таблица 1

Содержание микроэлементов в снежном покрове мерзлотных ландшафтов Эльконского горста

Тип ландшафта

(абс. отм., м)

  рН      H3+,

ТЕ

Среднее содержание, мкг/л  
  Mn Cu  As Р  
  Горно-таежные, (400-600)    5,27 13  7,0  5,0 <1  0,022
  Горные  редколесья, (600-800)    5,34 19  8,9  4,5 <1  0,016
  Горные тундры, (800-1000)    5,36 31   12,2  8,2   <1 – 94  0,012

Суммарное поступление (плотность накопления) растворимых и нерастворимых форм компонентов в снежный покров возрастает с высотой и колеблется от 32 т/км2 в горно-таёжных ландшафтах до 44 т/км2 в более высокогорных ландшафтах горных тундр. Во всех типах горных ландшафтов наблюдается преобладание растворимых (ионных) форм над пылевыми, в соотношении 5-6:1. В распределении плотности поступления компонентов в снежный покров четко выражены элементы обратной гидрохимической зональности. Отклонение от высотной зональности распределения химических элементов в снежном покрове (S, C, Mn, Cu, H3+), связано с миграцией макро- и микроэлементов из подстилающего субстрата в снег в ландшафтах горных редколесий и горных тундр, где распространены аномалии элементов типоморфных для рудных тел и эндогенных ореолов рассеяния Au-U месторождений.

Отсутствие горных работ на территории Эльконского горста в зимнее время и удаленность от селитебных и промышленных объектов определяют чистоту атмосферы и снега. Концентрация большинства химических компонентов в снежном покрове значительно ниже экологических норм для воды: на один (Li, NO2, NO3), два (Ca2+, Mg2+, K+, Sr2+) и даже три (Cl, Ва, SO42-, Na+) порядка. В тоже время, положение района исследований на территории специфической золото-урановой металлогении определяет миграцию в снег из подстилающего субстрата ряда химических элементов типоморфных для рудных тел. Концентрация рудных элементов в снежном покрове превышает санитарные нормы для рыбохозяйственного использования поверхностных вод и достигает экологически неблагоприятных значений (в скобках уровень превышения над ПДКрыбохоз.): Cu(13)>Mn,As(1,9)>NH4+(1,2).

Список литературы:

 

  1. Наумов С.С., Шумилин М.В. Урановые месторождения Алдана // Отеч. Геология. 1994, № 11/12. С. 20-23.
  2. Лоскутов Е.Е. Поэлементная геохимическая база данных участка Сохсолоох. // Казанская наука, № 2, 2011, с. 278-279.
  3. Сериков С.И., Железняк М.Н., Жижин В.И. Криогенные процессы в современном рельефообразовании Эльконского горного массива. // Якутск, ООО Издательство «Сфера», Наука и образование, 2012 г. №1 с.40-44.
  4. Макаров В.Н. Геохимия снежного покрова таёжных и горных мерзлотных ландшафтах Якутии. – Лед и снег. – 2014. — №1 (125) — С. 73-80.
  5. Макаров В.Н., Федосеев Н.Ф., Федосеева В.И. Геохимия снежного покрова Якутии. Якутск: Ин-т мерзлотоведения СО А СССР, 1990. 152 с.
    ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ СНЕЖНОГО ПОКРОВА ГОРНЫХ ЛАНДШАФТОВ ЭЛЬКОНСКОГО УРАНОВОРУДНОГО РАЙОНА
    Исследован снежный покров в пределах Эльконского урановорудного района, расположенного в Южной Якутии. В ландшафтно-климатическом отношении это среднегорная подзона мерзлотно-таёжной области бореального пояса Восточной Сибири. Суммарная плотность поступления растворимых и нерастворимых форм компонентов в снежный покров закономерно увеличивается с изменением высоты местности – при переходе от горно-таёжных к горно-тундровым территориям. Распределение микроэлементов в снежном покрове не подчиняется высотной зональности. Максимальное содержание F, Sr и тяжелых металлов (Mn, Cu), в снежном покрове наблюдается в ландшафтах горных тундр и обусловлено положительным вертикальным градиентом влагозапаса в снеге и расположением в ландшафтах горных редколесий и горных тундр рудных тел и эндогенных ореолов гидротермальных Au-U месторождений.
    Written by: Макаров В.Н.
    Published by: Басаранович Екатерина
    Date Published: 12/15/2016
    Edition: euroasia-science_6(27)_23.06.2016
    Available in: Ebook
26 Мар

ТОНКОДИСПЕРСНОЕ ЗОЛОТО В РУДАХ МЕСТОРОЖДЕНИЯ МАЛОМЫР




Номер части:
Оглавление
Содержание
Журнал
Выходные данные


Науки и перечень статей вошедших в журнал:
Авторы:
DOI:

Среди стратегических видов минерального сырья золото традиционно занимает лидирующее положение. Больше половины отечественных запасов золота сосредоточено в коренных месторождениях, поэтому перспективы развития минерально-сырьевой базы золота в Амурской области в последние годы связывают именно с коренными месторождениями, в которых присутствуют золото-кварцевые, золото-сульфидные и золото-сульфидно-кварцевые руды, отнесенные к разным формациям.

В середине прошлого века в Приамурье выявлено золоторудное месторождение Маломыр, которое по вещественному составу руд и вмещающих пород, закономерностям распределения оруденения и особенностям генезиса может рассматриваться как объект сухоложского типа [1, с. 7]. Месторождение находится в западной части Приохотского звена Амуро-Охотской  геосинклинально-складчатой системы, сформировано комплексом континентально-осадочных метаморфизованных отложений, относящихся к среднему карбону.

Исследование руд комплексом современных физических методов минералогического анализа, среди которых доминирующими были методы аналитической электронной микроскопии [2,c. 391] показало, что золото  присутствует в самородной форме. Оно обнаружено в  пирите, арсенопирите, кварце, слоистых силикатах и в органическом веществе. Основная часть золота связана с минералами второй продуктивной сфалерит-арсенопирит-пиритовой ассоциации [3, с. 16].

Тонкодисперсное самородное золото в пирите присутствует в виде кристаллов кубического габитуса, округлых и слабо удлиненных зерен, нередко приобретающих подобие огранки (рис.1). Как правило, вещество таких обособлений не извлекается на реплику. Однако в единичных случаях экстракции вещества устанавливается его неоднородность, выражающаяся в уплотнении внутренних частей, сложенных агрегатом сросшихся тонкодисперсных округлых индивидов. Точечные микродифракционные картины, полученные с этого агрегата, позволили отнести его к самородному золоту. На микродифракционной картине золота с осью зоны [001] присутствует также несколько точечных отражений (111).  Значительно реже фиксируются тончайшие островковые пленочные образования, размеры которых, как правило, составляют первые десятки нанометра (рис. 2). Обнаружено неоднородное обособление каплевидной формы, состоящее из мелких контрастных фрагментов размером порядка первых нанометров, нередко закономерно срастающихся и приобретающих подобие огранки. Полученная с этого обособления микродифракционная картина  позволила диагностировать его как слабо раскристаллизованное самородное золото. Кольцевые отражения золота нечеткие, диффузные. Относительно отчетливо проявлено лишь единственное отражение (111). В целом  самородное золото имеет различную степень раскристаллизации (от хорошо раскристаллизованного, характеризующегося точечными – монокристальными МДК, до слабо раскристаллизованного, на кольцевых МДК которого присутствуют слабые диффузные отражения).

Золото, обнаруженные в пирите, приурочено в основном к микротрещинам, микродислокационным нарушениям, интерстициям, интрарудным разрывам, границам зерен и микроблоков, трещинам спайности, ослабленным зонам, обусловленным дефектами структуры минерала и микропримесями.

Рисунок 1. Тончайшие округлые образования самородного. Монокристальная микродифракционная картина самородного золота с извлеченной на реплику частицы. ПЭМ

Представляется, что концентрация самородного золота может быть обусловлена двумя факторами: а – самоочищением пирита от механических примесей, преимущественно золота, и последующим перераспределением и аккумуляцией их в  структурных элементах кристаллов пирита; б – наложением на уже сформированный пирит более поздних порций гидротермальных растворов, обогащенных золотом и проникновением их, главным образом, по ослабленным зонам, в том числе порам нанометрового размера, что привело к образованию тонкодисперсного самородного золота.

Рисунок .2. Островковое пленочное образование слабо раскристаллизованного самородного золота  в пирите.  Кольцевая диффузная микродифракционная картина самородного золота. ПЭМ.

Представляется, что концентрация самородного золота может быть обусловлена двумя факторами: а – самоочищением пирита от механических примесей, преимущественно золота, и последующим перераспределением и аккумуляцией их в  структурных элементах кристаллов пирита; б – наложением на уже сформированный пирит более поздних порций гидротермальных растворов, обогащенных золотом и проникновением их, главным образом, по ослабленным зонам, в том числе порам нанометрового размера, что привело к образованию тонкодисперсного самородного золота.

Тонкодисперсное самородное золото зафиксировано на поверхностях сколов кварца в виде скоплений округлых дискообразных выделений и нанометровой вкрапленности размером от 1 до 10 нм, образующими цепочки и хаотические скопления. Дискообразные выделения характеризуются неоднородым строением, что выражается в концентрации плотных – контрастных участков преимущественно в центральных частях и присутствии системы наноразмерных округлых выделений, тяготеющих также к центру. Полученные с дисковидных обособлений, характеризующихся неоднородным строением, текстурированные кольцевые микродифракционные картины дают основание диагностировать их как срастания относительно хорошо раскристаллизованного самородного золота с очень слабо раскристаллизованным кварцем. На присутствие последнего указывают отдельные слабо проявленные на микродифракционной картине диффузные отражения кварца. Обособления самородного золота могут рассматриваться как результат дифференциации вещества из остаточных насыщенных рудных растворов, когда уже произошло обособление основных сульфидоформирующих элементов и золота, из которых впоследствии происходило образование более крупных выделений сульфидов железа и самородного золота. Эти тонкодисперсные образования  иногда с углеродистым веществом аккумулировались в микротрещинах, по границам зерен и микроблоков и в других ослабленных зонах. В ассоциации с углеродистым веществом, выполняющим микротрещины в кварце и представленным   удлиненными веретеновидными выделениями и полупрозрачными пленочными образованиями, отмечаются контрастные дисперсные выделения  округлой и слабо удлиненной формы, образующие скопления. Кольцевые микродифракционные картины, полученные с этих скоплений, позволяют диагностировать их как самородное золото. На микродифракционной картине, помимо четких кольцевых рефлексов самородного золота, характеризующегося хорошей раскристаллизацией, фиксируются слабые диффузные отражения графитизированного углеродистого вещества.

Гранулярный состав самородного золота и характер его локализации в пирите позволяют отнести руды к категории упорных, из которых оно    практически не может быть извлечено  механическими методами обогащения (тонким измельчением руды, флотацией),  поэтому перспективными следует считать методы химического и биохимического обогащения. Золото, обнаруженное в кварце и приуроченное к углеродистому веществу, в настоящее время относится к категории неизвлекаемого.

Список литературы

  1. Буряк В.А., Пересторонин А.Е. Маломыр — первое крупное золоторудное месторождение сухоложского типа в Приамурье. –Благовещенск-Хабаровск. ИКАРП ДВО. 2000. 48 с.
  2. Ожогин Д.О. Роль аналитической электронной микроскопии при технологической оценке минерального сырья // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2008. № 7.С.391-396.
  3. Ожогин Д.О. Минералогия золотосульфидных руд месторождения Маломыр (Дальний Восток) // Вестник ИГ Коми НЦ РАН. 2016. №1. С.11-17.
    ТОНКОДИСПЕРСНОЕ ЗОЛОТО В РУДАХ МЕСТОРОЖДЕНИЯ МАЛОМЫР
    Методами электронной микроскопии установлена форма нахождения золота в рудах месторождения Маломыр. Выявлены и изучены гранулярный состав самородного золота и особенности его распространения в минералах , определяющие возможность извлечение золота из руд
    Written by: Ожогин Денис Олегович
    Published by: БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА
    Date Published: 12/23/2016
    Edition: euroasian-science.ru_25-26.03.2016_3(24)
    Available in: Ebook
28 Ноя

НОВЫЕ СВЕДЕНИЯ О ХИМИЧЕСКОМ СОСТАВЕ ТЕРМАЛЬНЫХ И МИНЕРАЛЬНЫХ ВОД ГУБА — ХАЧМАЗСКОЙ ЗОНЫ АЗЕРБАЙДЖАНА




Номер части:
Оглавление
Содержание
Журнал
Выходные данные


Науки и перечень статей вошедших в журнал:
Авторы:
DOI:

Во второй половине ХХ века , в результате антропогенного воздействия, существенно  изменились гидрогеологические условия   региона. Понижение уровня подземных вод, в результате интенсивной их эксплуатации, местами наоборот, повышение уровня  этих вод, как  следствие инфильтрацииводохранилищ, системы орошения и др. процессы  в истечении  времени меняют  химическийсостав ранее изученных  минеральных  и термальных вод. Не малую роль в этих процессах играет и отрицательное воздействие на окружающую  среду антропогенного фактора .

Губа – Хачмазская  зона  охватывает севера – восточную часть Азербайджанской Республики и составляет восточное окончание Большого Кавказа. Сложные геологическое строение района, вызванное крупным тектоническим разломом  Юго –Восточного  направления, наличие горных сооружений и сравнительно ровней   низменной  Прикаспийской  зоны обусловили наличие многочисленных трешинно- пустотных минеральных и термальных источников района исследований. В тектонически  активных  областях   частые изменения  химического состава,  температуры и скорости  течения подземных вод обычные явления. Временное сравнение данных режима минеральных и термальных источников  Губа – Хачмазской зоны показывают существенные изменение состава  этих вод за последние 35-40 лет.

На територии Азербайджанской Республики известны более 1000 выходов на поверхность минеральных и термальных вод. Кроме того, на различных глубинах скважин обнаружены высокодебитные залежи этих вод (А.Аскеров 1954, М.Кашкай 1955, А.Бабаев  2000).

В переделах складчатой зоны БольшогоКавказа минеральные , особенно термальные воды связаны с тектоническими нарушениями . В часности, изучаемые водные залежи Губа – Хачмазского региона были сформированы  Гусар- Астаринским глубинным  разломом, проходящим с севера на юг.

Характерной особенностью этих вод является то, что практически все они сероводородные, без присуствие углеродного газа.

Таблица 1.

Гидрогеологические параметры водоносных горизонтов Губа-Хачмазской зоны

Водоносных горизонт Глубина залеганий

Кровли водоносного горизонта, м

Пьезометр уровень, м Мощность водоноснго

слоя, м

Девит

скв. л/сек.

Коеф. Фил.

Водоносного горизонта  м/сут.

Безнапорный ­­­­­­­­­­­­­­­­­­— 0-15 20-60 2-150 2,7-15
Напорный 40-80 +19 50-115 8-66 5,7-24
Напорный 70-305 +6 10-200 6-55 4-55
Напорный 62-236 +22,5 6-60 4-54 3,2-86

Ниже в табл.2 приведены данные о среднем содержании основных химических компонентов этих вод на сентябрь месяц 2015 года.

Таблица  2.

Среднее содержание химических компонентов  в термальных и минеральных источниках  Губа – Хачмазской зоны  Азербайджана (г/л)

Источник Na+ Са2+ Mg 2+ Cl SO4 2- HCO3
Термальные :            
Кислые (pH 6,4) 0,302 0,205 0,055 0,767 1,54 0,263
Нейтральное (pH 7,5) 0,611 0,251 0,021 1,21 0,463 0,319
Щелочные    (pH 8,2) 0,529 0,203 0,022 0,816 0,354 0,237
Минеральные :            
Кислые (pH 6,2) 0,702 0,198 0,87 1,12 4,43 0,601
Нейтральное (pH 8) 0,847 0,446 0,81 1,89 0,512 0,522
Щелочные    (pH 8,4) 2,00 0,296 0,101 3,12 0,346 1,28

Для уточнение типа местных минеральных  и термальных вод и в дальнейшем для практического их применения приходится определить соотношение содержаний главных химических компонентов этих вод (табл. 3).

Таблица  3.

Соотношения содержаний главных химических  компонентов в водах термальных и минеральных источников  Губа-Хачмазской  зоны

Источники Соотношение химических  компонентов
Термальные :  
  Кислые (pH 6,9) Na>Са>Mg                                   SO4>Cl>HCO3
Нейтральные (pH 7,4) Na>Са>Mg                                   Cl>SO4>HCO3
Щелочные    (pH 8,0) Na>Са>Mg                                   Cl>SO4>HCO3
Минеральные :  
  Кислые (pH 6,5) Na>Са>Mg                                   SO4>Cl>HCO3
Нейтральные (pH 7,2) Na>Са>Mg                                   Cl> HCO3> SO4
Щелочные    (pH 8,3)  Na>Са>Mg                                  Cl> HCO3> SO4
Речная вода Са>Mg> Na                                  HCO3>SO4 >Cl

Определенный интерес представляют данные о  средних химических  состовах термальных и минеральных вод .

Таблица  4

Средний  химический состав термальных и минеральных источников

Губа-Хачмазской  зоны                                   

                                                                            

Елементы и

компоненты

 

Среднее

Содержание, г/л

H 0,374
Na 15,132
K 3,724
NH4 0,047
Ca 4,87
Mg 1,017
Al 5,368
OH 0,204
Cl 32,460
Br 0,073
J 0,165
SO4 42,870
NO3 0,068
CO3 0,673

К термальным  источникам в Азербайджане, относятся подземные воды с температурой выше 250С,  к минеральным, воды, содержащие количество солей более 1 г/л, используемые  для бальнеологических целей. Средний химический состав вод термальных и минеральных источников отличается от таковых обычных подземных вод  по величине отношения относительных содержаний  Na+ , Са2+, Mg2+, Cl, SO4 2- и  HCO3. В водах  термальных и минеральных источников содержания главных катионов всегда подчиняется закономерности  Na>Са>Mgи резко отличается от таковых  в морской  и  речной воде. Что касается  анионов ,то здесь отличаются  три типа :

SO4>Cl>HCO3 ;  Cl>SO4>HCO3   и   Cl>HCO3>SO4    

Таблица 5.

Среднее содержание основных химических компонентов в термальных и минеральных источниках Губа-Хачмазскойзоны  Азербайджана

                    

Источники Na+ Ca2+ Mg2+ Cl SO42- HCO3
Термальные:              
Кислые(Ph 6.4) 0,302 0,205 0,055 0,767 1,54 0,263
Нейтральные(Ph7.5) 0,611 0,251 0,021 1,91 0,463 0,319
Щелочные (Ph8.2) 0,529 0,203 0,022 0,816 0,354 0,237
Минеральные            
Кислые(Ph 6.2) 0,702 0,198 0,87 1,12 4,43 0,601
Нейтральные(Ph 8) 0,847 0,446 0,81 1,89 0,512 0,522
Щелочные (Ph 8.4) 2,00 0,296 0,101 3,12 0,346 1,28

Кроме того, на територии Республики известны крупные месторождения промышленных вод, особенно на Абшеронском полуострове, Кура-Аранской низменности (Сальяны, Нефтчала). В скважинах, на глубине 2500-3000 м обнаружены колоссальные запасы подземных минеральных вод, с минерализацией  10-200 г/л , с содержанием в них йода  35-45 мг/л , брома 230-340мг/л ,   бора 10-15 мг/л

В свое время обширные исследования химического состава минеральных вод Азербайджана были проведены академиками  М.А.Кашкай ,Ш.Ф.Мехтиевым, проф. Г.Ю.Исрафиловым, И.И.Тагиевым, А.М. Бабаевым и др.

Ниже проводятся данные о химическом  составе термальных и минеральных вод Губа – Хачмазской   зоны (табл.6).

                                                                                                           Таблица 6.

Химический состав вод некоторых термальных и минеральных

источников Губа – Хачмазской зоны

Компаненты

 

Химический состав вод, г/л

 

 

 

Галаалты Истису Ялама Джими 2 Джими 4
мг/л мг.

екв/л

мг/л мг.

екв/л

мг/л мг.

екв/л

мг/л мг.

екв/л

мг/л мг.

екв/л

 

Взвешенные вешества 0,98   1,0   0,96   1,0   0,98  
Минерализация 695,92   8501,12   576,62   1204,46   1561,50  
HCO3 488,0 8,0 183,0 3,0 274,50 4,50 762,50 12,50 701,50 11,50
SO42- 24,60 0,51 444,42 9,26 41,15 0,86 98,76 2,06 444,42 9,26
Cl 14,20 0,40 4668,25 131,50 88,75 2,50 8,88 0,25 8,88 0,25
Ca2+ 130,0 6,50 380,0 19,0 20,0 1,0 5,0 0,25 70,0 3,50
Mg2+ 18,0 1,50 48,0 4,0 6,0 0,50 6,0 0,50 72,0 6,0
Na ++K+ 21,03 0,91 2777,45 120,76 146,22 6,36 323,32 14,06 264,70 11,51
NO2 0,001   0,001   0,001   0,001   0,001  
NO3 0,022   0,096   0,008   0,01   0,006  
NH4+ 0,08   2,0   2,0   3,0   0,08  
Fe3+ 0,05   0,06   0,06   0,05   0,05  
Cu2+ 0,004   0,006   0,005   0,005   0,004  
Al3+ 0,230   1,0   0,290   0,175   0,290  
Zn2+ 0,003   0,004   0,003   0,003   0,003  
Жёсткость   8,0   23,0   1,50   0,75   9,50  

Не меньший интерес представляет определение плотности вод различных термальных источников. Результаты лабораторных исследований показали , что плотность вод изученных источников оказались в интервале   от-1,0 до 2,3 ɣ при этом у вод источников с более высокой температурой плотность более высокая,  в интервале от+0,1 до+2,3 ɣ. Можно  предположить, что в некоторых источниках вода  в значительной степени метеорной природы, а  в других , возможно ювенильного  состава , имеющие изотопный состав, отличительный от таковых метеорных вод..

При изучении термальных и минеральных вод  особое значении имеет определение радиоактивныхэлементов . В водах   многих   термальных и минеральных  источников  Азербайджана установлено  присутствие Rn, Th, U, Ra и др. радиоактивных элементов.

Привлекает внимание то, что  в водах источников Республики радон и радий не находятся  в состояние радиоактивного равновесия. В большинство случаев радон присутствует в большем количестве чем радий.

Минеральные и термальные воды  могут быть использованы  как альтернативный источник энергии (с температурой более 800С) , для извлечения из них полезных компонентов – J, Br, B, Sr, Mn и др.,  а также для курортно- оздоровительных целях.

                                                                                                             Таблица 7.

Некоторые характерные показатели минеральных вод 

Губа – Хачмазской зоны

Название

источника

Минерализация,

г/л

 

Температура

воды , 0С

 

Дебит

источника, л/сек

 

Бальнеологи-ческие

компоненты

 

Джими -1 1,02 41,0 0,5 H2S
Джими – 2 0,9 32,5 0,05 H2S
Джими -3 1,2 12,0 0,02 H2S
Гонaгкенд 4,3 12,0 0,05 H2S
Халтан 1,74 48,0 1,90 H2S

 

Надо отметить , что  в пределах Губа-Гусар-Хачмазского районов Республики, пробуренными скавижинами на глубинах 800-3335 м вскрыты водоносные горизонты  хлоридно – натриевого состава   с температурой воды   39-970С .  Прогнозные запасы таких вод – 21,6 тыс. м3/ сутки (табл.8) .

Изучение месторождений минеральных и термальных вод Губа – Хачмазского района  Азербайджана помимо научного, имеет большое практическое значение , так-как они могут быть успещно использованы в санаторно – курортном строительстве, в промышленном разливе, в химическoй  промышленности ,  как источник тепловой и електрической  энергии.

 

Таблица 8.

Гидрогеохимические особенности месторождений   минеральных и термальных вод Губа-Хачмазской зоны  Азербайджана

Название

место-рождений

Водовме-щающие

породы и их возраст

Источники, сква-жины

(глубина,м)

Химический состав воды

Температура , 0С рH Дебит , л/сут. Использование
Газовый состав Минерали-зация, г\л Ионный состав Особые компаненты
Тенгиалты Песчанники, конгломераты верх. юры ист., скв. (500) N2 0.8 MnCu,FJ,Br 12 6.7 85 тыс Курорт.

назнач.

Джими Песчанники,

известковые песчан., конглом. верх. Юры

ист., скв. (350) N2 1,2   H2,

SiO3 J

42 7.2 125 тыс. //——//
Гонагкенд //——// ист., скв. (500) N2 2,6   J 14 6.8 60

тыс

//——//
Хаши //——// ист., скв. (300) N2 1,3   H2,

SiO3 J

41 6.8 120

тыс

//——//

Для предотвращения загрязнения, преждевременного истощения минеральных источников, нами соответствующим организациям предложено разработать реальную программу по контролю за осуществлением комплексных мер по охране , учету и добыче минеральных вод.

    Список  литературы:

  1. Кашкай М.А., Тагиев И.И. «Термальные воды Азербайджана» Гидрогеология СССР, Том ХI  Москва , «Недра» — 1969, 408 с.
  2. Кашкай М.А. Минеральные источники Азербайджана. Баку, 1952,503 с.
  3. Геология Азербайджана. Том  Гидрогеология «Nasta — Press», Баку , 2008,425
  4. Аскеров А.Г. Минеральные источники Азербайджана. Баку, изд-во Азер. Ун-та, 1954,334 с.
  5. Тагиев И.И. , Ибрагимова И.Ш., Бабаев А.М. ресурсы  минеральных и термальных вод  Аз-а , «Чашигоглы», Баку, 2001,168 с.
  6. Бабаев Н.И. Бор в водах грязевых вулканов  Апшеронского  полуострова и Гобустана . Известия  ВУЗов , журнал «Нефть и газ» , Баку, №3-4,1997  с.с. 9-12.
    НОВЫЕ СВЕДЕНИЯ О ХИМИЧЕСКОМ СОСТАВЕ ТЕРМАЛЬНЫХ И МИНЕРАЛЬНЫХ ВОД ГУБА - ХАЧМАЗСКОЙ ЗОНЫ АЗЕРБАЙДЖАНА
    В статье приведены новые данные о термальных и минеральных водах, одного из богатых этими водами регионов Азербайджанской Республики . Разработка рекомендаций по эффективному использованию термальных вод для получения из них альтернативной электрической энергии, а минеральных вод для оздоровительно- курортных цельях, а также для извлечение ценных микроэлементов (J, Br, B, Sr, Mg и др.), является основной целью данной работы. В результате полевых и лабораторных исследований сделаны научно-обоснованные выводы о практическом использовании вышеназванных вод.
    Written by: Бабаев Нариман Ибадулла, Тагиев Ислам Ибрагим
    Published by: БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА
    Date Published: 01/19/2017
    Edition: ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_28.11.15_11(20)
    Available in: Ebook