Актуальность работы обусловлена необходимостью изучения состава подземных вод и гидродинамических условий Нарыкско-Осташкинской площади Кузбасса, перспективной для добычи угольного метана. Цель работы: охарактеризовать гидродинамические условия и гидрогеохимические особенности Нарыкско-Осташкинской площади, а также описать условия питания и разгрузки подземных вод для схематизации гидрогеологических условий района разведочных работ на угольный метан. Методы. Химический состав подземных и поверхностных вод исследовался в Проблемной научно-исследовательской гидрогеохимической лаборатории (ТПУ), зарегистрированной в Системе аналитических лабораторий Госстандарта России. Для проведения полного химического анализа использовались традиционные методы. Обработка опытно-фильтрационных работ выполнена по стандартной методике графоаналитического метода временного прослеживания уровня с последующими графическими построениями и вычислениями, выполненными в среде программном комплекса MS Office. Результаты выполненных исследований позволяют уточнить некоторые особенности гидрогеологических условий НарыкскоОсташкинской площади. Так, по итогам опытно-фильтрационных работ в устье реки Осиновка установлено наличие гидравлической связи подземных вод верхней гидродинамической зоны с поверхностными водотоками, а также определены значения коэффициентов водопроводимости и уровнепроводности для этой части гидрогеологического разреза. На основе оценки взаимодействия подземных и поверхностных вод по результатам опытно-фильтрационных работ установлено наличие выраженного влияния граничных условий I и III рода на работу гидрогеологических скважин, что позволяет существенно актуализировать гидродинамические модели, которые могут быть использованы для обоснования добычи угольного метана в этом районе.Кроме этого, выяснено, что в пределах массивов слаботрещиноватых пород существуют изолированные напорные системы, формирование которых обусловлено наличием в разрезе прослоев с невысокой водопроводимостью. По характеру проницаемости в гидрогеологическом разрезе выделяются зоны интенсивного и замедленного водообмена. В гидрогеохимическом отношении с ними коррелируют зоны пресных и солоноватых вод.

Актуальность. Изучение гидрогеохимических условий и формирования состава природных вод Томь-Усинского района Кемеровской области в условиях отсутствия добычи угля и нагрузок на водные системы важная и актуальная тема для этого региона. Полученные данные позволяют расширить представления об общих закономерностях распределения элементов в системе вода–порода в условиях угольных отложений на территории, не нарушенной интенсивной разработкой полезных ископаемых, например, добычей угля или угольного метана, характерных для Кузбасса. Это позволит в дальнейшем использовать имеющуюся информацию при различных экологических и поисковых исследованиях. Цель: изучить геохимию природных вод, провести расчеты активностей основных ионов с помощью программного комплекса HydroGeo и построить диаграммы равновесия подземных вод с водовмещающими отложениями; выделить геохимические типы природных вод и изучить их изменение в соответствии с зональностью, прослеживающейся на данной территории. Объекты: подземные воды преимущественно юрских и верхнепермских терригенно-угленосных отложений тайлуганской свиты Ерунаковской подсерии Кольчугинской серии Тутуясской площади Томь-Усинского района Кузнецкого бассейна, а также речные воды территории. Методы. Химический состав воды определялся стандартными методами в Проблемной научно-исследовательской лаборатории гидрогеохимии Томского политехнического университета. Формы миграции гумусовых кислот рассчитывались с использованием программного комплекса HydroGeo. Результаты. Авторами выполнены исследования химического состава природных вод на территории Тутуясской площади Томь-Усинского района Кузбасса. В рамках данного исследования отмечено, что имеющиеся изменения в значениях минерализации и рН присущи естественному их распределению. Источником поступления вод являются атмосферные осадки, поступающие в систему из областей питания, поэтому изученные воды инфильтрационного генезиса, прослеживается гидрогеохимическая зональность. В работе показаны результаты проведенного расчета равновесий подземных вод данной площади с карбонатными и алюмосиликатными минералами вмещающих пород. Установлено, что воды имеют равновесно-неравновесный характер: они неравновесны с первичными (эндогенными) минералами, которые они и растворяют, но в то же время равновесны с глинами и карбонатами, т. е. осаждаются из вод.

Актуальность работы связана с региональной спецификой нагрузки угольных отложений и объектов угольного комплекса на водные объекты. Полученные данные позволяют расширить представления об общих закономерностях распределения элементов в системе «вода – угленосная порода» и в дальнейшем использовать их при различных экологических и поисковых исследованиях. Цель: изучить особенности распределения максимального количества компонентов в природных водах региона и состав вмещающих пород, оценить скорость выноса химических элементов из пород. Объекты: поверхностные и подземные воды Нарыкско-Осташкинской площади Кемеровской области, наиболее перспективной для добычи угольного метана. Методы: современные методы определения химического состава вод и пород, включая массспектрометрический метод с индуктивно связанной плазмой, а также стандартные гидрогеохимические методы расчетов коэффициентов концентрирования и водной миграции. Результаты. Приведены данные по 59 элементам, включая микрокомпоненты, в речных, озерных и подземных водах разных водообменов: активного, верхней части и нижней части (угленосные пласты) замедленного. Показано, что по мере возрастания времени взаимодействия системы «вода–порода» увеличивается минерализация, содержание основных ионов, спектр определяемых микрокомпонентов и их концентрации. Рассчитанные коэффициенты концентрирования относительно среднего для подземных вод выщелачивания умеренного климата позволили выделить элементы с высоким уровнем накопления: из макрокомпонентов – С, Na, Cl, Fe, и из микрокомпонентов – Ga, Ba, Li, Zr, Pb, B, Sc, Ni, Br, Rb, Sr, Nb, Mo, I, Ag, Cd, Cs, Hg. Также представлены данные по 48 элементам вмещающих угленосных песчаников и алевролитов, которые, совместно с литературными данными по некоторым другим элементам, позволили получить интересные зависимости. Например, что в % соотношении, относительно общей минерализации, подземные воды активного водообмена содержат на 1–2 порядка больше, чем в породах: Cu, Ag, Cd, Sr, Sn, Sb, I, Cs, Hg, Pb. С учетом состава вод и пород рассчитаны коэффициенты водной миграции, составлены ряды миграции разных типов вод, которые не выявили кардинальных различий. Во всех природных водах сильно подвижны: Na, C, Cl, I, B, N, Br, Sr, Cd, Cu, Li, Mo, Ge, Zn; слабо подвижны: Al, Ti, Zr, V, Nb, Eu, Mn, Si, Cr, Co, Fe, Rb.

Актуальность работы. Растворенное органическое вещество почти всегда присутствует в водах и играет важную роль в формировании их химического состава, при этом до недавнего времени ему уделялось незаслуженно мало внимания. Для Кузнецкого бассейна изучение растворенного органического вещества очень важно в связи с наличием угольных отложений, что обуславливает региональную специфику нагрузок на водные системы. Цель: изучить особенности распределения растворенного органического вещества в поверхностных и подземных водах региона. Методы. Химический и органический состав воды определялись стандартными методами в Проблемной научно-исследовательской лаборатории гидрогеохимии Томского политехнического университета: органический углерод (Сорг) – методом высокотемпературного каталитического окисления, перманганатная окисляемость, химическое потребление кислорода, биохимическое потребление кислорода – методами титрования. Определение фульвокислот и гуминовых кислот проводилось методом титрования по учету бихромата, расходуемого на окисление углерода фульвогуминовых кислот. Результаты и выводы. Приведены новые данные по показателям растворенного органического вещества и концентрациям фульвокислот и гуминовых кислот в речных, озерных и подземных водах Нарыкско-Осташкинской площади Кузбасса. Показано, что во всех водах в составе гуминовых веществ преимущественно распространены фульвокислоты, от 69 до 100 %, а гумусовые имеют подчиненное значение. Подземные воды зоны активного водообмена отличаются минимальными значениями всех показателей растворенного органического вещества (Сорг, перманганатная окисляемость, химическое потребление кислорода, биохимическое потребление кислорода) и относительно неоднородным составом гуминовых веществ. Речные и озерные воды отличаются более однотипным составом гуминовых веществ и узким интервалом значений показателей растворенного органического вещества, несмотря на различия в химическом составе и рН. Воды зоны затрудненного водообмена в пределах угольных отложений на глубинах 400–1200 м отличаются наибольшими показателями растворенного органического вещества и относительно однородным составом фульвокислот и гуминовых кислот. На первом этапе исследований установлено отсутствие связи концентрации органики с соленостью и химическим составом всех вод, рН и глубины.

Ссылка для цитирования: Лепокурова О.Е., Трифонов Н.С., Домрочева Е.В. Миграционные формы основных ионов в подземных водах угленосных отложений Кузбасса с акцентом на соединения с гумусовыми кислотами (по результатам моделирования) // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. – 2022. – Т. 333. – № 3. – С. 76-89. Актуальность. При изучении формирования состава вод, богатых органическим веществом, необходимо учитывать органоминеральные соединения, которые смещают равновесия в геохимических процессах (в растворении, выщелачивании, осаждении и соосаждении, сорбции, ионном обмене, окислении-восстановлении) в сторону водной фазы, тем самым непосредственно влияя на состав вод. Цель: провести расчеты форм миграций основных ионов и некоторых микрокомпонентов, с акцентом на органоминеральные комплексы, на основе имеющихся данных по составу вод, в том числе концентрациям фульво- и гуминовых кислот. Объекты: подземные воды пермских терригенно-угленосных отложений (кольчугинская свита) Нарыкско-Осташкинской площади, циркулирующие на глубинах 0,4–1,2 км в зоне замедленного водообмена, а также вышезалегающие пресные подземные зоны активного водообмена, речные и озерные воды. Методы. Химический и органический состав воды определялись стандартными методами в Проблемной научно-исследовательской лаборатории гидрогеохимии Томского политехнического университета, определение фульвокислот (ФК) и гуминовых кислот (ГК) проводилось методом титрования по учету бихромата, расходуемого на окисление углерода фульвогуминовых кислот. Формы миграции гумусовых кислот рассчитывались с использованием программного комплекса HydroGeo. Результаты. Путем термодинамических расчетов определены миграционные формы основных ионов и впервые гумусовых кислот, содержащихся в высоких концентрациях в природных водах Нарыкско-Осташкинской территории (Кузбасс). Установлено, что катионы мигрируют в простой ионной форме, но в зоне замедленного водообмена при высоких концентрациях гидрокарбонат-иона (содовые воды) значительную часть (до 50 %) начинают занимать их карбонатные формы. С фульвокислотами в значимых количествах (более 1 %) соединения образует лишь железо, но при определенных геохимических условиях. Сами гумусовые кислоты относительно своего содержания в водах в % соотношении хорошо связываются в комплексные соединения. Фульвокислоты почти полностью расходуются, отдавая предпочтение натрию, даже в кальциевых водах. Однако на общем содержании самого Na это мало отражается. Гуминовые кислоты в основном мигрируют с Mg и Ca, но чем более содовый состав вод, тем большее их количество остается в свободной форме.