Особенности формирования ресурсов и режима азотно-кремнистых терм Белокурихинского месторождения

Актуальность работы.

На протяжении многих десятков лет ресурсной базой расположенного на юге Алтайского края наиболее крупного в Западной Сибири курорта Белокуриха служит одноименное месторождение термальных лечебных вод. За время его длительной эксплуатации по результатам режимных наблюдений и данным многоэтапных разведочных работ получен большой фактический материал.

Обобщение этого материала с целью ревизии и переоценки эксплуатационных запасов минеральных вод Белокурихинского месторождения выполнено на основе теоретических положений, разработанных применительно к проблеме формирования ресурсов азотных терм под руководством автора специалистами гидрослужбы курорта Белокуриха в 1996 году [Логинов и др. 1996]. Основные результаты этой работы послужили базовой основой для проведения автором исследований, направленных на изучение естественных ресурсов Белокурихинских терм. При этом большое внимание уделялось вопросу оценки величины обеспеченности эксплуатационных запасов источниками восполнения. Этим, в частности, определяется актуальность исследований, так как анализ результатов режимных наблюдений свидетельствует о том, что величина эксплуатационных запасов минеральных вод Белокурихинского месторождения лимитируется величиной их естественной восполняемости, т. е. естественными ресурсами.

Таким образом, изучение закономерностей формирования ресурсов Белокурихинских терм и определение их количества позволяет реально оценить перспективы дальнейшего функционирования и развития курорта Белокуриха. Наряду с этим дано сравнение особенностей формирования ресурсов Белокурихинских терм и некоторых месторождений минеральных вод.

Алтайского края с целью оценки перспектив развития гидроминеральной базы региона.

Актуальность работы заключается еще и в том, что результаты исследований в определенной степени способствуют совершенствованию методологии оценки естественных ресурсов минеральных вод таких сложны^ в гидрогеологическом отношении месторождений минеральных вод, каким является Белокурихинское. В этой связи, уместно заметить, что эта оценка до сих пор представляет значительную трудность.

Цель работы.

Целью работы является выявление закономерностей формирования и количественная оценка ресурсов азотных кремнистых терм Белокурихинского месторождения по результатам изучения их режима и использование этих закономерностей для выявления особенностей формирования ресурсов минеральных вод соседних с ним месторождений подобного генетического типа.

Задачи исследований.

1. Исследовать геолого-гидрогеологические особенности Белокурихинского месторождения.

2. Выявить закономерности режима Белокурихинских терм и его изменений в процессе эксплуатации месторождения и на этой основе установить источники формирования ресурсов с оценкой обеспеченности ими эксплуатационных запасов.

3. Изучить условия и закономерности формирования ресурсов Белокурихинских терм.

4.Оценить перспективы увеличения запасов минеральных вод в регионе.

Методы исследований.

Методы исследований включают гидрогеологическое картирование территории, проведение режимных наблюдений, статистическую обработку данных режимных наблюдений с помощью пакета программ информационной компьютерной системы, разработанной во ВСЕГИНГЕО для комплексного мониторинга Федерального курорта Белокуриха, оценку естественных ресурсов и эксплуатационных запасов минеральных вод и др.

Исходным материалом для проведения исследований послужили результаты ежедневных наблюдений за режимом минеральных вод по наблюдательным и эксплуатационным водопунктам (7 — 10 шт.) в период с 1949 по 1998 г.г., а также результаты многоэтапных разведочных работ, проведенных на месторождении с 1931 по 1969 г.г.

Научная новизна.

Впервые дана сравнительная характеристика всех известных в Алтайском крае месторождений кремнистых терм. Установлены геолого-структурные, гидрогеологические условия их формирования, распространения и залегания. Уточнен геоструктурный тип Белокурихинского месторождения, который по мнению автора, можно классифицировать как Белокурихинский подтип Кульдурского типа месторождений азотно — кремнистых терм гранитных массивов с концентрированными очагами разгрузки в современных структурно — эрозионных врезах рельефа. Изучен механизм и закономерности формирования ресурсов Белокурихинских терм. На основе изучения их режима выявлены источники, обеспечивающие эксплуатационные запасы этих минеральных вод. Впервые, по результатам интерпретации материалов режимных наблюдений, дана количественная оценка естественных ресурсов минеральных вод Белокурихинского месторождения. Рассмотрены перспективы развития гидроминеральной базы Алтайского края и курорта Белокуриха.

Защищаемые положения.

1. Белокурихинское месторождение — это уникальное по геологоструктурным и гидрогеологическим условиям формирования, составу и генезису воды природное образование, требующее особого подхода при его эксплуатации.

2. Используемая в настоящее время минеральная вода Белокурихинского месторождения соответствует естественным ресурсам, определяемым природными факторами. Превышение водоотбора над величиной естественных ресурсов неминуемо приведет к потере этого уникального месторождения.

3. Прирост запасов азотно — кремнистых терм для санаторно — курортного лечения возможен только за счет вовлечения в эксплуатацию других месторождений региона.

Реализация и практическая значимость работы.

Практическая значимость работы заключается в возможности использования опыта оценки ресурсов минеральных вод Белокурихинского месторождения для других сложных по гидрогеологическим условиям месторождений. Установленные закономерности формирования ресурсов азотных кремнистых терм позволили реально оценить перспективы развития ресурсной базы курорта Белокуриха, в целом, Алтайского края и тем самым определить перспективы развития санаторно — курортного строительства этого обширного региона. Результаты исследований использованы при переоценке эксплуатационных запасов Белокурихинских терм, составлении проекта мониторинга геологической среды на участке Белокурихинского месторождения и новой технологической схемы разработки Белокурихинского месторождения.

Апробация работы.

Проведенная оценка эксплуатационных запасов Белокурихинских терм защищена в Государственной Комиссии по запасам полезных ископаемых. Некоторые результаты исследований по теме диссертационной работы докладывались и обсуждались на региональных научно — практических конференциях, посвященных курортным ресурсам, курортному делу в.

Алтайском крае и перспективах его развития, состоявшихся в г. Белокуриха в 1993, 1997, 1998 годах, а так же на научной сессии по проблемам экогеологии Сибири, проходившей в г. Томске в1998 году.

По теме диссертации опубликованы 4 научные статьи.

Объем работы.

Диссертации состоит из шести глав, введения и заключения.

Общий объем работы 123 страницы машинописного текста, включая 26 рисунков, 6 таблиц и список литературы из 86 наименований.

Автор выражает свою признательность и благодарность за действенную помощь в решении вопросов, рассматриваемых в работе, научным руководителям докторам геолого-минералогических наук, профессорам Н. М. Рассказову и СЛ. Шварцеву.

Автор благодарен Главному врачу ЗАО «Курорт Белокуриха» кандидату медицинских наук В. В. Бункову за производственную помощь, способствовавшую выполнению работы, специалистам и экспертам ГКЗ РФ и, прежде всего, доктору геолого-минералогических наук Л. С. Язвину, заместителю начальника отдела подземных вод и гидроминерального сырья ГКЗ Е. С. Ловчевой за тщательный анализ материалов по оценке запасов Белокурихинских терм, специалистам Томского НИИКиФ и особенно кандидату геолого — минералогических наук В. В. Быковой — за деятельное участие в прогнозных разработках, способствовавших выявлению новых месторождений азотно — кремнистых терм на Алтае и, соответственно, более реальной оценке перспектив расширения ресурсной базы Белокурихинского курорта.

Автор искренне признателен кандидатам геолого-минералогических наук Н. Г. Петровой, В. Н. Дислеру, В. В. Куренному, Р. И. Плотниковой с которыми он сотрудничал на разных этапах выполнения работы и всем коллегам по профессии, так или иначе помогавшим в работе над диссертацией.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Сложные гидрогеологиеские условия подавляющего большинства месторождений минеральных вод (в том числе и азотно — кремнистых терм), во многих случаях, исключающие возможность надежного прогноза их качества на достаточно продолжительный период эксплуатации, обусловливают необходимость оценки их эксплуатационных ресурсов гидравлическими методами. Причем, в течение практически всей истории изучения этих месторождений, такая оценка основывалась на материалах опытно-эксплуатационных откачек или выпусков.

При всей объективности причин, обусловливающих такое положение дел, нельзя не отметить, что опытные работы не всегда позволяют получить экспериментальные данные, в полной мере отражающие реальную гидрогеологическую обстановку месторождения.

В то же время до сих пор недооцениваются возможности использования результатов изучения режима минеральных вод в процессе эксплуатации месторождений с целью оценки гидроминеральных ресурсов. Между тем, опыт проведения таких исследований на Белокурихинском месторождении азотных радонсодержащих кремнистых терм свидетельствует о большой их эффективности.

По данным режимных наблюдений в процессе эксплуатации получены экспериментальные закономерности изменения уровня минеральных вод, в которых отражено влияние всех границ водообводненной зоны месторождения, чего нельзя было добиться при разведке месторождения (1963г) и ревизии эксплуатационных запасов минеральных вод (1981 г) из-за относительной кратковременности опытных выпусков. При неустановившемся режиме фильтрации зависимости понижения уровня от времени, получаемые в результате проведения опытных работ, однозначно интерпретируются как логарифмические. При соответствующем гидродинамическом режиме в эксплуатационный период закономерности изменения уровня в большей степени соответствуют линейной или коренной зависимостям, что свидетельствует о выявление факторов (границ), обусловливающих изменение вида зависимости и влияющих на формирование качественного состава вод. Таким образом, при эксплуатационном возмущении более полно отражаются природные условия месторождения.

Изучение режима минеральных вод в процессе их эксплуатации позволило реализовать возможности гидравлических методов для оценки всех источников формирования эксплуатационных запасов Белокурихинских терм. Это стало возможным благодаря исключительно высокой информативности эксплуатационного возмущения, обеспечивающего получение представительных по времена и статистически характеристик режима на разных стадиях эксплуатации месторождения, при разных ступенях возмущения. Полученные при режимных наблюдениях данные позволили на основе гидравлических методов установить причины снижения уровня во времени и таким образом выяснить за счет каких источников формируется дебит водозабора, какая его часть обеспечивается естественными ресурсами. В результате впервые оценена величина обеспеченности Белокурихинских терм источниками восполнения, что обусловливает большую надежность результатов оценки их эксплуатационных ресурсов.

Анализ результатов режимных наблюдений позволил выявить зависимость качественного состава минеральных вод месторождения от величины водоотбора и, соответствено, от типа гидродинамического режима. Превышение водоотбора над величиной естественной восполняемости месторождения приводит к проявлению неустановившегося режима фильтрации минеральных вод и изменению интенсивности процессов формирования их химического состава, что сказывается на нарушении кондиционности воды по некоторым компонентам (кремнекислота, радон). Гарантировать сохранение кондиционности Белокурихинских терм можно только при условиии разработки месторождения в стационарном режиме с водоотбором, не превышающим величины естественных ресурсов, лимитирующих таким образом, эксплуатационные возможности месторождения.

Проведенные исследования позволили выявить закономерности формирования ресурсов азотных кремнистых терм на Алтае, отражающие геолого-структурные и гидродинамические особенности региона. Эти особенности, обусловленные главенствующей ролью в локализации месторождений азотно-кремнистых терм формирующегося и по сей день фаса Алтая, выражаются в соответствующем литологическом и структурно-тектоническом контроле месторождений, благоприятных условиях питания и очаговом характере разгрузки терм, однотипном механизме формирования их химического состава. В частности, месторождения азотных терм в Алтайском крае локализуются только в пределах развития интрузивных пород (Белокурихинский гранитоидный массив), способных под воздействием тектонических напряжений образовывать разрывные структуры и длительное время сохранять их открытыми для движения терм. Структурно-тектонический контроль проявляется в расположении месторождений в узлах пересечения широтного прифасового регионального разлома (или оперяющих его структур) с тектоническими нарушениями меньшего порядка субмеридианального направления.

С учетом этих закономерностей в целом благоприятные условия формирования ресурсов азотно — кремнистых терм позволяют с высокой степенью вероятности прогнозировать возможность выявления в пределах Алтайского края новых месторождений вод данного бальнеотипа.

Практическая значимость проведенных исследований заключается в возможности (и необходимости) корректировки технологической схемы разработки Белокурихинского месторождения в соответствии с полученными результатами оценки ресурсов минеральных вод, более целенаправленно осуществлять мониторинг месторождения, реально оценить перспективы развития курорта.

Дальнейшие исследования по изучению режима азотно — кремнистых терм, прежде всего, должны быть направлены на создание единой методики организации, проведения и обработки материалов режимных наблюдений на эксплуатируемых месторождениях курортов. До сих пор в этом отношении положение дел оставляет желать лучшего. Во многом именно этим объясняется отсутствие примеров переоценки ресурсов вод данного бальнеотипа по опыту их эксплуатации. Частично этот недостаток компенсируется положительным примером проведения такой работы по опыту эксплуатации Белокурихинского месторождения. Однако очевидно, что для дальнейшего совершенствования методики оценки ресурсов сложных месторождений азотных терм одного примера недостаточно. Необходимо использовать весь богатейший материал, накопленный в процессе эксплуатации многих месторождений. Столь же очевидна необходимость дальнейшего совершенствования и внедрения в практику высокоточного измерительного оборудования для производства режимных наблюдений, обеспечивающего надежность гидрогеологического прогноза.

Обобщение огромного фактического материала возможно только при использовании компьютерной обработки данных режимных наблюдений, что требует дальнейшего совершенствования существующих и разработки новых пакетов программ, позволяющих выработать единую, возможно унифицированную методику оценки ресурсов кремнистых термальных вод сложных подобных Белокурихинскому месторождений по данным изучения их режима.