Сочинское месторождение сульфидных вод

Published at 13 August 2011
Сочинское месторождение сульфидных вод

Курорт Сочи располагает разведанными запасами минеральных сульфидных и йодо-бромных вод, широко использующих в бальнеотерапии.

Сочинское месторождение сульфидных (гидросульфидно-сероводородных) вод проявило себя ещё в доисторическое время в виде выходов естественных источников сульфидной хлоридной натриевой воды в долинах рек Мацеста и Агура.

В настоящее время оно разведано на полную мощность продуктивных горизонтов на четырех участках в широкой полосе побережья от микрорайона Мамайка до поселка Кудепста и освоено на Мацестинском и Хостинском участках, где на их основе функционируют крупные водолечебницы.

Мамайский участок разведан в 1971-76 г. на всю мощность водоносного горизонта, но пока в эксплуатацию не введен.

На Мацестинском участке функционируют два естественных очага разгрузки сульфидных вод, разведка которых имеет более чем вековую историю. Оценка количества и качества эксплуатационных запасов этих вод по горизонтам произведена в течение 1956-86 г.

Хостинский участок разведан в 1955-58 г. в интервале вскрытой мощности водоносного горизонта и введен в эксплуатацию в 1963 г.

Кудепстинский участок разведан в 1969-73 г. на полную мощность водоносного горизонта, но в эксплуатацию не введен.

Участки с законсервированными запасами сульфидных вод имеют полноценные водозаборные скважины, через которые обеспечено извлечение запасов категории "А+В" в полном объеме.

В структурном отношении месторождения сульфидных и йодо-бромных вод приурочены к крупному авлакогену, строением которого определен сложно построенный Сочинский артезианский бассейн. В пределах суши этот бассейн разделен внутренними антиклинальными поднятиями Берциля, Ахштыря, Ахуна и Бытхи на Навагинскую, Пластунскую и Ачмардино-Адлерскую синклинали. Во внешних ограничениях бассейна водоносные карбонатные породы мелового и верхне-юрского возраста собраны в кулисо расположенные антиклинали. Они подняты на отметки 130-2700 м и глубоко дренированы речной сетью с очагами разгрузки пресных вод на низких отметках.

В антиклинальных поднятиях на дневную поверхность выведены вулканиты байоса на отметках 180-1860 м. Они имеют мощность более 2500м и являются водоупором в подошве водоносных пород верхней юры и мела. Те в свою очередь достигают мощности 980 м в поднятиях и 1400 м в прогибах, разделены водоупорными мергелями сеномана-альба мощностью 18-320 м, которые предохраняют сульфидные воды известняков нижнего мела и верхнеё юры от разбавления и замещения пресными. Верхнемеловые известняки имеют мощность 160-300 м, перекрыты 110-230–метровой толщей водоупорных мергелей палеоцена-эоцена и 80-1900-метровой толщей аргиллитов олигоцена. Во внутренних антиклинальных поднятиях известняки мела вскрыты до нижних горизонтов баррема, где они выполняют роль внутренних областей атмосферного питания недр и гидрогеологических окон разгрузки минеральных и пресных вод. По условиям залегания и циркуляции минеральные и пресные воды карбонатных толщ мела и верхней юры являются пластово-трещинно-карстовыми. Границы их безнапорного и напорного режима циркуляции определены положением у поверхности контакта известняков апта—баррема и мергелей альба, а также известняков верхнего мела и мергелей палеоцена.

Слабо-средние и крепкие сульфидные воды известняков верхнего мела представляют вторичную залежь, которая сформировалась только на Мацестинском участке артезианского бассейна в междуречье Бзугу-Агура в результате нарушения разрывной тектоникой сеноман-альбского мергелистого водоупора и инъекций сульфидных вод по поясам раздробленных пород в верхнемеловые известняки.

Этот горизонт характеризует верхний гидрогеологический этаж распространения сульфидных вод артезианского бассейна. Благодаря функционирующим на Мацесте и Агуре очагам разгрузки среднесульфидной воды на отметке 27,6 м с производительностью 320-730 м3/сут, на участке выработана глубокая воронка депрессии. В границах этой воронки напоры сульфидной воды изменяются от 28 м в скважинах очаговой группы до 42.5 м на удалениях от очага. По многолетним данным разработки сульфидных вод этого горизонта возобновляемые естественные ресурсы сульфидной воды оцениваются в объеме 1290 м3/сут.

Минерализация воды в скважинах очаговой группы изменяется в пределах 4.2-12.5 г/л, а на удалениях от них от 4.8 до 7.2 г/л и сезонно колеблется ±0,6 - ±1.8 г/л, при изменении концентрации сульфидов соответственно от 42 до 245 мг/л и от 74 до 90 мг/л. По содержанию в воде сульфатов (0,4-2 мг/л) и отсутствию водорастворимой органики следует, что процесс генерации сероводорода в объеме верхнемелового горизонта завершен задолго до перетока сульфидной воды из автохтонной залежи.

Температура сульфидной воды на устье скважины, при нагрузках не выше утвержденных по горизонту запасов, изменяется от 220 до 260С. В пластовых условиях она колеблется от 220 до 290С.

Газосодержание воды изменяется пропорционально минерализации и концентрации сульфидов от 0,018 до 0,086 л/л. Основными компонентами являются азот (42-51%), сероводород (39-46%) и диоксид углерода (9-14%). С повышением газосодержания воды доли метана (18%) и сероводорода повышаются за счет снижения доли азота до 24%.

Естественная активность воды низкая и отвечает содержанию в известняках мела и урана (0.4∙10-9 г/л) и радия (7.6∙10-13 г/л).

По показателю кислотности и щелочности воды сохраняется четкая закономерность повышения кислотности (рН-6,6) наиболее минерализованных вод и смещение водородного потенциала в сторону щелочности (рН-7,2) в сильно разбавленных водах. Окислительно-восстановительный потенциал (Eh) также свидетельствует об устойчиво восстановительных условиях наиболее минерализованных и концентрированных сульфидных вод (-110-(-)230 мв). Санитарное оздоровление воды, после прекращения разработки этого горизонта в 1974 г., продолжалось до сентября 1975 г., после чего сохраняется устойчиво благополучным и отвечает требованиям СанПиН-2.3.2.560-96 и ГОСТ-13273-88.

Отбор сульфидной воды этого горизонта в объеме утвержденных запасов (129 м3/сут.) обеспечен через две эксплуатационные скважины (при контроле напорного режима по трем наблюдательным).

По многолетнему опыту разработки сульфидных вод верхне- и нижнемелового горизонтов гидравлическая связь между ними не установлена по причине значительных сезонных изменений напоров, зависящих от условий атмосферного питания недр. Среднесульфидные и очень крепкие сульфидные воды карбонатной толщи нижнего мела и верхней юры образуют единую саморегулирующуюся гидравлическую, геохимическую и генетическую систему.

Нижний гидрологический этаж месторождения изучен по Мамайскому, Мацестинскому, Хостинскому и Кудепстинскому участкам. Выявленные по этим участкам эксплуатационные запасы прошли государственную экспертизу. Приведенные к минерализации 20 г/л и температуре 200С напоры этих вод на плоскости сравнения – 2200 м, свидетельствуют об их понижении с юга на север, также с запада на восток. Напоры повышаются на удалениях от очагов разгрузки сульфидных вод в Мацесте и Агуре. Эти закономерности указывают на устойчивую векторную циркуляцию глубоких подземных вод из акваториальной в материковую часть артезианского бассейна, к очагам разгрузки.

Условия залегания и циркуляции сульфидных вод в пределах нижнего гидрогеологического этажа всех участков месторождения порово-трещинно-карстовые.

Гидростатические напоры сульфидных вод в разрезе карбонатной толщи, в условиях разнообъёмного их смешения с пресными водами, изменяются от 22,3 м. до 42,3 м. выше уровня моря в высоких водонасыщенных интервалах, где минерализация вод достигает 41-48 г/л. На разведанной части артезианского бассейна напоры также разновелики и тем ниже, чем выше средняя минерализация воды по разрезам.

Производительность скважин самоизливом и откачкой колеблется в пределах 6,4 и 12,0 л/сек. в скважинах Мамайского участка, 17,6-61,0 л/сек. самоизливом Мацестинского, тоже 6,5-11,7 л/сек Хостинского и 8,5-13,5 л/сек Кудепстинского. Гидравлическая связь между сульфидными водами этих участков, при нагрузках на горизонт от 300 до 3270 м3/сут., не установлена. В границах участков, при этих нагрузках скважины слабо реагируют снижением и повышением напоров на 0,6-1,4 м. и более четко (2-4 м.) на выпадающие атмосферные осадки.

Минерализация сульфидной воды в разрезе и с увеличением глубины залегания водоносного горизонта изменяется от 39,6 до 48,3 г/л в наиболее закрытых частях бассейна на Мамайском и Кудепстинском участках; от 4,9 до 27,3 г/л в скважинах Мацестинского участка; от 22.1 до 23,7 г/л на водозаборах Хостинского участка. На приближении к восточной области атмосферного питания недр она снижается от 18,6 до 0,42 г/л в наименее защищенных частях залежи Кудепстинского участка. Тип воды всех участков хлоридный натриевый и только в краевой, северо-восточной – наиболее разбавленный, части залежи Кудепстинского участка (скв. 15-РЭ) пресная (0,42 г/л) сероводородно-гидросульфидная (11 мг/л) вода имеет хлоридно (9 экв -%) – сульфатно(18 экв-%) гидрокарбонатный (73 экв.-%), натриево (15 экв.-%) магниево (31 экв.-%) кальциевый (54 экв.-%) состав. Концентрация в воде сульфидов этого участка колеблется от 11 до 680 мг/л. Основная часть залежи, где процессы генерации сероводорода завершены, содержит сульфидов 410-450 мг/л. В подошвенных интервалах залежи и наиболее погруженных частях водоносного горизонта процесс биохимической сульфатредукции не прошел до конца, в связи с полной переработкой органики. В этих случаях остаточные концентрации в рассолах сульфатов составляют 620-1030 мг/л, при концентрациях в воде сульфидов 470-680 мг/л.

Обогащение вод органическим веществом связано с углефикацией и карбонизацией рассеянного в породе органического автохтонного материала. Все разновидности сульфидных вод бедны органикой, которая практически полностью освоена микроорганизмами при биологическом процессе сульфатредукции и генерации сероводорода. Основными представителями водорастворенной органики являются гумусовые вещества (0,4-1,9 мг/л). В следовых количествах присутствуют жидкие и газообразные углеводороды нефтяного ряда, реже нейтральные и кислые битумы. В воде высокой минерализации в следовых и реже знаковых количествах присутствуют гуминовые и фульвокислоты. Фенолы, ароматические углеводороды и нафтеновые кислоты в водах не установлены.

По водородному показателю все разновидности сульфидных вод горизонта – слабокислые (рН – 6,1-6,4), чем поддерживаются устойчивые восстановительные условия недр. Отрицательные значения окислительно-восстановительного (Eh – 290 – 31- мв) потенциала также указывают на восстановительный режим, благоприятный для сохранения формирующегося сероводорода в геологическом времени.

За период с 1991 г. отбор сульфидной воды в Мацесте уменьшился до 180-200 м3/сут из нижнемелового горизонта и 125-180 м3/сут верхнеюрского, то же из верхнеюрского в Хосте до 49-23 м3/сут. Этот режим нагрузок привел к повышению уровней воды в скважинах на Мацесте и Хосте на 3.8-4.6 м. и не повлиял на абсолютные значения напора вод Мамайского и Кудепстинского участков, которые четко подчинялись изменяющемуся режиму атмосферного питания недр.

 

Юрий Пастушенко, канд. геолого-минералогических наук

Публикацию разместил(а): Юлия Набережная

Категории этой публикации