Геохімія ртуті у підземних водах геологічних структур північно-західної частини Донецької складчастої споруди - Автореферат

В підземних водах регіону серед цілого комплексу важких металів ртуть займає провідне місце. Окрім того, присутність ртуті у підземних водах може бути причиною важких неінфекційних (хронічних) захворювань у населення. Результати цих досліджень висвітлено у наукових статтях, виступах на конференціях, а також включено до курсу «Гідрогеохімія», що дисертантка читала на кафедрі гідрогеології геолого-географічного факультету ХНУ імені В.Н. Мета роботи - встановити геохімічні особливості ртуті у підземних водах геологічних структур північно-західної частини Донецької складчастої споруди. Відбір проб води на ртуть проводився із природних (джерела, струмки) та штучних (свердловини, колодязі, гірничі виробітки) водопунктів.У першому розділі охарактеризовано сучасний стан вивчення ртуті у підземних водах регіону. Для визначення вмісту ртуті у підземних водах регіону було застосовано атомно-абсорбційний та дитизований методи дослідження. За допомогою сучасних графічних компютерних програм (Adobe Illustrator, Adobe Photoshop, CORELDRAW, MAPINFO) побудовано карти розподілу ртуті у підземних водах та проведено оконтурення водних ореолів розсіювання. Отже, поданий у дисертації аналітичний матеріал, що став підставою для вивчення геохімії ртуті у підземних водах регіону, отримано на основі єдиного методичного підходу. У приповерхневих частинах синкліналей (до глибин 50-100 м) формуються нейтральні (РН 6,8-7,2) гідрокарбонатні кальцієві (магнієві, натрієві) води з мінералізацією 0,5-1,5 г/дм3 та сульфатно-гідрокарбонатні з мінералізацією до 2,0-3,0 г/дм3, глибина залягання яких іноді досягає 800-1000 м.Вперше на основі аналізу геологічного розвитку регіону та результатів дослідження хімічного складу газово-рідинних включень у гідротермальних мінералах, отриманих різними авторами, встановлено основні палеогідрогеохімічні етапи збагачення ртуттю геологічного середовища. Встановлено, що надходження елемента у підземну гідросферу з осередків його глибинної генерації повязане з тектонічною активізацією регіональних глибинних розломів. Мінімальним вмістом елемента характеризуються прісні, нейтральні гідрокарбонатні (кальцієві, магнієві) води, а максимальним - високомінералізовані, лужні хлоридні натрієві розсоли, великою кількістю лігандів, з якими ртуть, вірогідно, утворює рухомі комплексні сполуки (HGC102, HGC13-, HGCL42-, HJ , HGF20, Hg(HS)3-HGS22-, [HGOH] та ін). Вперше для регіону встановлено, що формування контрастних (до 0,01 мг/дм3) гідрогеохімічних аномалій ртуті у розсолах вилуговування нижньопермської галогенної товщі Бахмутської улоговини, а також знахідки кристалів кіноварі у галіті на ділянках розвитку тектоногенного соляного карсту можуть бути ознакою прояву тут наскрізьформаційних флюїдних потоків. Вперше для регіону експериментально доведено, що інтенсивність вилуговування іонів ртуті з різних термокристалічних форм кіноварі є зворотньопропорційною температурі кристалізації мінералу та міцності кристалічної ґратки.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Основні результати проведених досліджень зводяться до наступного: 1. Вперше на основі аналізу геологічного розвитку регіону та результатів дослідження хімічного складу газово-рідинних включень у гідротермальних мінералах, отриманих різними авторами, встановлено основні палеогідрогеохімічні етапи збагачення ртуттю геологічного середовища. Встановлено, що надходження елемента у підземну гідросферу з осередків його глибинної генерації повязане з тектонічною активізацією регіональних глибинних розломів.

2. Зясовано, що міграція ртуті у підземних водах регіону визначається їх геохімічними особливостями. Зі зростанням мінералізації та лужності вод концентрація ртуті в них підвищується, що свідчить про збільшення її рухливості. Мінімальним вмістом елемента характеризуються прісні, нейтральні гідрокарбонатні (кальцієві, магнієві) води, а максимальним - високомінералізовані, лужні хлоридні натрієві розсоли, великою кількістю лігандів, з якими ртуть, вірогідно, утворює рухомі комплексні сполуки (HGC102, HGC13-, HGCL42-, HJ , HGF20, Hg(HS)3-HGS22-, [HGOH] та ін).

3. Вперше для регіону встановлено, що формування контрастних (до 0,01 мг/дм3) гідрогеохімічних аномалій ртуті у розсолах вилуговування нижньопермської галогенної товщі Бахмутської улоговини, а також знахідки кристалів кіноварі у галіті на ділянках розвитку тектоногенного соляного карсту можуть бути ознакою прояву тут наскрізьформаційних флюїдних потоків. Вони зумовлені періодичною активізацією раньопалеозойського геологічно закритого Селидівсько-Матроського субмеридіанного розлому вздовж нього і формуванням довгоживучих осередків тепломасопереносу.

4. Вперше для регіону експериментально доведено, що інтенсивність вилуговування іонів ртуті з різних термокристалічних форм кіноварі є зворотньопропорційною температурі кристалізації мінералу та міцності кристалічної ґратки. Різні термокристалічні форми кіноварі: низькотемпературні (120-60ОС), середньотемпературні (150-120 ОС) та високотемпературні (200-150 ОС) характеризуються відповідно таблитчастим, ромбоедричним та стовпчастим габітусом кристалів. Найстійкішими до дії водних розчинів є стовпчасті кристали, навколо яких формуються найменші за розмірами гідрогеохімічні ореоли ртуті. Виявлена закономірність має велике практичне значення при проведенні гідрогеохімічних пошуків для попереднього прогнозування можливих типів ртутного зруденіння.

5. На основі наукових розробок В. Суярка (1986) розроблено просторово-генетичні схеми формування природних гідрогеохімічних ореолів розсіювання ртуті, які залежно від спрямованості процесів привносу або виносу мінеральної речовини, поділяються на «гіпогенні» та «гіпергенні». Якщо формування перших повязане з виносом ртуті з глибинних зон земної кори, то других - з руйнуванням (вилуговуванням та розчиненням) ртутної мінералізації підземними та інфільтраційними водами в зоні гіпергенезу (вільного водообміну).

6. Доведено, що просторовий збіг гідрогеохімічних аномалій ртуті з проявами вуглеводнів (що спостерігається на більшості як ртутних, так і нафтогазових родовищ) зумовлюється спільністю не лише шляхів їхньої міграції, а й джерел генерації. Присутність ртуті у водах нафтогазових родовищ (Співаківське, Шебелинське, Краснопавлівське, Біляївське та ін.), а вуглеводнів у водах родовищ та рудопроявів ртуті (Микитівське рудне поле, Дружківсько-Костянтинівська антикліналь, Словянський купол) дозволяє використовувати елемент як гідрогеохімічний індикатор при пошуках нафтогазових покладів.

7. Визначено можливість використання водних ореолів розсіювання ртуті для картування зон тектонічно активізованих розломів, довгоживучих осередків тепломасопереносу, прогнозування захованого гідротермального зруденіння. Про це свідчить як закономірне поширення гідрогеохімічних ореолів елемента вздовж зон регіональних розломів, так і його входження до асоціацій гідрогеохімічних елементів-індикаторів, що вказують на процеси сучасного тепломасопереносу (Hg, He, CO2, H2, H2S, Ar, CH4), а також на вірогідну присутність кіноварної (Hg, As, B, F, Sb) та ртутно-поліметалевої (Zn, Pb, Ba, Hg) гідротермальної мінералізації у гірських породах.

8. Встановлено, що високі концентрації ртуті у підземних водах є причиною неінфекційної (хронічної) захворюваності у населення Донецької області, що ілюструється просторовим збігом ареалів захворювань з гідрогеохімічними аномаліями елемента.

1. Суярко В.Г. Особливості формування газогеохімічної зональності у Північно-Західному Донбасі / В.Г. Суярко, К.О. Безрук // Вісник Харківського національного університету імені В.Н. Каразіна. Серія «Геологія. Географія. Екологія». - № 736, 2006. - С. 67-72. (Особистий внесок - аналіз матеріалу щодо виявлення газогеохімічної зональності).

2. Суярко В.Г. Особливості міграції ртуті в різних геохімічних типах підземних вод (на прикладі Донбасу) / В.Г. Суярко, К.О. Безрук // Вісник Харківського національного університету імені В.Н. Каразіна. Серія «Геологія. Географія. Екологія». - № 753, 2006. - С. 35-39. (Особистий внесок - інтерпретація даних, щодо знаходження різних форм ртуті в залежності від геохімічного типу води, РН, мінералізації).

3. Суярко В.Г. Про сліди можливої вертикальної міграції ртуті через галогенні товщі (на прикладі північно-західних околиць Донбасу) / В.Г. Суярко, К.О. Безрук // Вісник Харківського національного університету імені В.Н. Каразіна. Серія «Геологія. Географія. Екологія». - № 769, 2007. - С. 36-37. (Особистий внесок - визначено можливий механізм проникнення ртуті через галогенні товщі).

4. Суярко В.Г. Можливості використання підземних і шахтних вод Донбасу як гідромінеральної сировини / В.Г. Суярко, І.К. Решетов, К.О. Безрук // Екологія довкілля та безпека життєдіяльності. - № 3 (39), 2007. - С.7-12. (Особистий внесок - інтерпретація розподілу ртуті у підземних і шахтних водах Донбасу).

5. Безрук К.О. Факторы и процессы распространения азотного загрязнения в подземных водах северо-западных окраин Донбасса / Безрук К.О. // Вісник Харківського національного університету імені В.Н. Каразіна. Серія «Геологія. Географія. Екологія». - № 804, 2008. - С. 7-11.

6. Суярко В.Г. Формування та закономірності розповсюдження природних аномалій ртуті у підземних водах / В.Г. Суярко, К.О. Безрук // Вісник Харківського національного університету імені В.Н. Каразіна. Серія «Геологія. Географія. Екологія». - № 804, 2008. - С. 68-69. (Особистий внесок - виявлено джерела аномалій ртуті у підземних водах).

7. Безрук К.О. Ртуть у підземних водах - як фактор неінфекційної захворюваності населення (на прикладі Донецької області) / К.О. Безрук // Вісник Харківського національного університету імені В.Н. Каразіна. Серія «Геологія. Географія. Екологія». - № 864, 2009. - С. 199-204.

8. Безрук К.О. Звязок ореолів ртуті у підземних водах з тектонічною активізацією глибинних розломів північно-західних околиць Донбасу / К.О. Безрук // Вісник Харківського національного університету імені В.Н. Каразіна. Серія «Геологія. Географія. Екологія». - № 882, 2009. - С. 6-8.

9. Безрук К.О. Геохімічні особливості ртуті у підземних водах Донбассу // Матеріали міжнародної науково-технічної конференції «Прикладна геологічна наука сьогодні: здобутки та проблеми». - Київ: УКРДГРІ, 2007. - С. 106.

10. Безрук К.О. Про генетичні типи гідрогеохімічних аномалій ртуті (на прикладі Донбасу) // Всеукр. науково-практична конференція «Проблеми й перспективи розвитку академічної та університетської науки»: Тез. доп. - Полтава: ПОЛТНГУ, 2009. - С. 184.

11. Суярко В.Г. Вплив шкідливих компонентів підземних вод Дніпровсько-Донецького артезіанського басейну на організм людини / В.Г. Суярко, О.О. Сердюкова, О.А. Улицький, К.О. Безрук // Регіон 2010: стратегія оптимального розвитку: матеріали науково-практичної конференції з міжнародною участю. - Харків. ХНУ імені В.Н. Каразіна, 2010 - С. 337-339. (Особистий внесок - встановлено вплив аномалій ртуті та азотистих сполук у підземних водах на захворювання населення).