Новая экспедиция подтвердила зрелый возраст гидротермальной системы Байкальской рифтовой зоны
Ученые из Томска, Улан-Удэ и Биробиджана завершили цикл экспедиций, посвященных изучению механизмов формирования термальных источников Забайкалья. В этом году они работали в Тункинской долине и в Северо-Байкальском районе. Обобщение полученных за три года данных о двадцати источниках, расположенных на обширной территории Байкальской рифтовой зоны, говорит о длительном времени взаимодействия терм с горными породами. Кроме этого, ученые получили представление о формировании состава термальных вод Забайкалья и влияющих на него процессах, в том числе об одновременном протекании окисления и восстановления серы. Исследование выполняется при поддержке РНФ (проект №24-77-10035).
Ученые из Томского филиала Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН, Геологического института им. Н.Л. Добрецова СО РАН (Улан-Удэ) и Института комплексного анализа региональных проблем ДВО РАН (Биробиджан) взяли ряд проб на бальнеологических курортах Тункинской долины – Ниловой Пустыни, Жемчуге и Аршане, Северо-Байкальского района – здравницах Дзелинда и Хакусы, а также Котельниковском источнике. В их числе: общий химический состав вод, включая микро- и макроэлементы, содержание органического вещества и восстановленные формы серы, изотопный состав кислорода, водорода, углерода, серы, азота, включая радиоактивные изотопы углерода и водорода, а также пробы породы.
Трехгодичные исследования позволили ученым перейти от описания химического состава отдельных источников к построению комплексной концептуальной модели формирования термальных вод Байкальской рифтовой зоны, которая базируется на данных физико-химических расчетов и научной концепции геологической эволюции и самоорганизации системы «вода-порода», заложенной известным российским гидрогеологом профессором Степаном Львовичем Шварцевым. Ее суть заключается в том, что вода находится в постоянном взаимодействии с горными породами, в ходе которого непрерывно растворяет первичные породы и формирует новые вторичные минералы, что приводит к изменению состава самой воды на протяжении всего времени взаимодействия с горными породами.
– Вода атмосферного генезиса (атмосферные осадки) попадает вглубь горных пород по трещины и нагревается на глубине. По мере движения от зоны питания (проникновения в породу) до зоны разгрузки (выход воды на поверхность) вода растворяет первичные минералы, накапливая химические элементы и меняя геохимическую обстановку. Как следствие, создаются благоприятные условия для образования вторичных минералов. Они формируются тогда, когда концентрация химических элементов достигает предела насыщения. При этом в систему поступают газы. Обнаружение кальцита, целестина и хлоритов говорит о том, что система «термальные воды-горная порода» функционирует длительное время, – пояснила кандидат геолого-минералогических наук Елена Зиппа, руководитель проекта, старший научный сотрудник лаборатории гидрогеохимии и геоэкологии ТФ ИНГГ СО РАН.
Таким образом, термальная вода – это не просто некий случайный раствор солей, а результат развития сложной системы, где каждый компонент играет свою важную роль. Например, сера играет важную роль в протекании геохимических процессов. Исследователи подтвердили одновременное протекание двух разнонаправленных процессов: окисления сульфидов до сульфатов на глубине при температурах 100–150°C и выше и восстановления сульфатов до сероводорода вблизи поверхности под действием бактерий. Наличие сероводорода определяет лечебный профиль источника. Понимание природы его происхождения (растворяется ли он в виде газа с глубины или активно производится бактериями у поверхности) очень важно для оценки стабильности химического состава вод и перспектив развития здравниц.
В планах ученых детально изучить процессы растворения и осаждения в системе «вода-порода»: это поможет понять, как меняется состав воды при взаимодействии с горными породами. А еще – исследовать роль свободных газов и их влияние на взаимодействие воды с породой и состав терм в целом.
© Пресс-служба ТНЦ СО РАН
