Гидрогеохимические классификации

Сентябрь 3, 2022

Главная
Алгебра
Гидрогеохимические классификации

Содержание

2. Классификация по минерализации 1 г/кг = 1000 мг/кг = 1000 ррm = 0,1 % = 1
3. Классификации по преобладающим ионам С.А.Щукарев, А.А.Бродский. Н.И.Толстихин, К.Е.Питьева Классификация О.А.Алекина классы C,S,Cl; группы Са,Mg,Na типы (с
4. Классификация В.А.Сулина (по характерным солям) гидрокарбонатно-натриевый тип сульфатно-натриевый тип хлор-магниевый тип хлор-кальциевый тип Генетические истоки классификации
5. Классификация Н.С.Курнакова-М.Г.Валяшко Карбонатный, сульфатный, хлоридный типы природных вод. Истоки. Исследования формирования соляных месторождений, проводившиеся в тридцатые
7. Кислород (O2) Объемная доля кислорода в воздухе составляет 20,9 %. Растворимость кислорода (при 0 °C и
8. В недрах кислород расходуется на окисление органич. веществ, Fe, сульфидов. Участие аэробных бактерий приводит к появлению
9. Озон (O3) (от др-греч ὄζω — пахну) Впервые озон обнаружил в 1785 г. голландский физик М.
10. Распределение озона В воздухе на поверхности Земли 1.1012 см-3 (молекул в куб.см газа). На высоте 15-25
11. Распределение озона
12. Образование Озон образуется под действием ультрафиолетовых лучей с длиной волны менее 180 нм. УФ-свет с большей
14. Причины разрушения озонового слоя: самолеты, ядерные взрывы: N+ O3 –––> NO2 + O2; NO2 + O
15. Углекислый газ (CO2) В воздухе: начало века – 0,030 %; семидесятые годы 0,033, теперь около 0,04.
16. Подземные воды содержат значительно большее количество углекислого газа. Является обязательным компонентом большинства природных вод. Процессы окисления
17. Другим мощным источником CO2 в недрах являются процессы термального метаморфизма горных пород На всех стадиях термального
18. Выделяющийся CO2 вдоль зоны тектонического нарушения создает травертиновый хребет (вблизи г. Сиена)
19. Травертин - (синоним — известковый туф) — легкая пористая (ячеистая) порода, образовавшаяся в результате осаждения карбоната
20. Концентрация углекислого газа в таких водах зависит от его парциального давления и температуры и обычно составляет
21. CO2 скапливается в понижениях рельефа
22. Аргон (Ar) Является постоянной составляющей газового состава природных вод. Содержание аргона в воздухе по объему составляет
23. Поскольку Ar как благородный газ не вступает в реакции с горными породами, его содержание в воздухе
24. Гелий (He). Это один из самых распространенных во Вселенной газов, составляющий 23 % от общей массы
25. Гелий как индикатор возраста и генезиса воды He/Ar для воздуха около 0,0005. Накопление – радиоактивный распад
26. Гелий имеет два стабильных изотопа – 3He и 4He, причем содержание тяжелого изотопа всегда на несколько
27. Водород (H2) Водород – самый распространенный элемент Вселенной. В земных условиях водород распространен прежде всего в
28. Влияние процессов серпентинизации ультрабазитов на формирование состава флюидов прослеживается по реакции (Сharlou et al., 2002; Леин
30. Скачать презентацию

Слайд 2

Классификация по минерализации 1 г/кг = 1000 мг/кг = 1000 ррm =

0,1 % = 1 %о; г/кг = г/дм3 (л)/ρ

< 1 г/ дм3 – пресные воды (зона А)
1-35 г/ дм3 – соленые воды (зона Б)
35-650 г/ дм3 – рассолы (зона В)

Слайд 3

Классификации по преобладающим ионам С.А.Щукарев, А.А.Бродский. Н.И.Толстихин, К.Е.Питьева
Классификация О.А.Алекина
классы C,S,Cl; группы Са,Mg,Na
типы

(с дополнениями Е.В.Посохова)
Истоки классификации : карбонатные равновесия в речных водах.

Слайд 4

Классификация В.А.Сулина (по характерным солям)
гидрокарбонатно-натриевый тип
сульфатно-натриевый тип
хлор-магниевый тип
хлор-кальциевый

тип
Генетические истоки классификации В.А.Сулина. Наблюдения на нефтяных месторождениях Кавказа, Вост. Сибири

Слайд 5

Классификация Н.С.Курнакова-М.Г.Валяшко
Карбонатный, сульфатный, хлоридный типы природных вод.
Истоки. Исследования формирования соляных

месторождений, проводившиеся в тридцатые годы.

Слайд 6

Слайд 7

Кислород (O2)
Объемная доля кислорода в воздухе составляет 20,9 %. Растворимость кислорода (при

0 °C и парциальном давлении 0,1 МПа) 49,2 мл/л, или 70,3 мг/л (34 мл/л). В равновесии с воздухом может находиться 70,3 · 0,209=14,7 мг/л кислорода.
Близкие к этому значения содержания кислорода и характерны для поверхностных и грунтовых вод. Главный источник растворенного в воде кислорода – воздух.

Слайд 8

В недрах кислород расходуется на окисление органич. веществ, Fe, сульфидов.
Участие аэробных

бактерий приводит к появлению в подземных водах биогенного CO2
Выпадают в осадок оксиды и гидроксиды Fe, цементирующие горные породы.
Формируются зоны окисления и вторичного обогащения на сульфидных месторождениях.
В результате кислород быстро расходуется и на глубинах первых сотен метров его содержание обычно не превышает нескольких миллиграммов на литр.

Слайд 9

Озон (O3) (от др-греч ὄζω — пахну)
Впервые озон обнаружил в 1785

г. голландский физик М. ван Марум по характерному запаху и окислительным свойствам, которые приобретает воздух после пропускания через него электрических искр. Термин озон предложен немецким химиком X.Ф. Шёнбейном в 1840 г., вошёл в словари в конце XIX века.

Слайд 10

Распределение озона
В воздухе на поверхности Земли 1.1012 см-3 (молекул в куб.см

газа).
На высоте 15-25 км в 3 раза больше.
В полярных широтах до 5.1012 .
Это и есть озоновый слой, сформировавшийся в силуре, когда количество кислорода в атмосфере достигло около 10 % от современного.

Слайд 11

Распределение озона

Слайд 12

Образование
Озон образуется под действием ультрафиолетовых лучей с длиной волны менее 180

нм. УФ-свет с большей длиной волны (около 320 нм), наоборот, способствует разложению озона. Поверхности Земли достигают только те ультрафиолетовые лучи, которые не опасны для живых организмов.

Слайд 13

Слайд 14

Причины разрушения озонового слоя:
самолеты, ядерные взрывы:
N+ O3 –––> NO2 +

O2;
NO2 + O –––> NO + O2;
подъем крупных ракет:
OH - + O3 –––> HO2 + O2;
HO 2 + O –––> OH- + O2;
фреоны: F-11 – CCl3 F; F-12 – CCl2F2 и др.
Сl + O3 –––> ClO + O2
ClO + O –––> Cl + O2

Слайд 15

Углекислый газ (CO2)
В воздухе: начало века – 0,030 %; семидесятые годы

0,033, теперь около 0,04. То есть, содержание углекислого газа в воздухе невелико.
Растворимость CO2 довольно высокая. При 0 °C и давлении 0,1 МПа составляет 1713 мл/л, или 3350 мг/л. Однако, количество углекислого газа в воде, находящегося в равновесии с воздухом, составит 3350 · 0,00033 = 1,1 мг/л. Воды, находящиеся в соприкосновении с атмосферой, содержат относительно мало углекислого газа.

Слайд 16

Подземные воды содержат значительно большее количество углекислого газа. Является обязательным компонентом

большинства природных вод.
Процессы окисления органического вещества, сульфатредукции, продуцируют углекислый газ, содержание которого в почвенном воздухе составляет обычно десятые доли процента и даже первые проценты.
Соответственно увеличивается и содержание углекислого газа в грунтовых водах, составляющее обычно от 20–30 до 200–300 мг/л.

Слайд 17

Другим мощным источником CO2 в недрах являются процессы термального метаморфизма горных

пород

На всех стадиях термального метаморфизма происходят физико-химические процессы, продуцирующие CO2 при температурах от 100 до 800–1100 °C и давлениях от 100–200 до 1000–1500 МПа.
Выделяющийся газ поднимается по зонам тектонических нарушений и, смешиваясь с подземными водами различного генезиса, формирует широкую гамму углекислых вод, разного химического состава.

Слайд 18

Выделяющийся CO2 вдоль зоны тектонического нарушения создает травертиновый хребет (вблизи г.

Сиена)

Слайд 19

Травертин - (синоним — известковый туф) — легкая пористая (ячеистая) порода,

образовавшаяся в результате осаждения карбоната кальция из горячих или холодных углекислых источников.

Слайд 20

Концентрация углекислого газа в таких водах зависит от его парциального давления

и температуры и обычно составляет 1–3 г/л, в редких случаях достигает 15–20 г/л.

Слайд 21

CO2 скапливается в понижениях рельефа

Слайд 22

Аргон (Ar)
Является постоянной составляющей газового состава природных вод. Содержание аргона в

воздухе по объему составляет 0,93 %. Растворимость аргона при 0 °С и давлении 0,1 МПа составляет 57,8 мл/л, или 107,8 мг/л
Вода, находящаяся в равновесии с воздухом, содержит около 0,96 мг/л аргона.
Соотношения, изотопов аргона, в воздухе: 36Ar; 38Аr; 40Ar : 0,337; 0,063; 99,600 %. 40Ar / 36Ar = 295,6.

Слайд 23

Поскольку Ar как благородный газ не вступает в реакции с горными

породами, его содержание в воздухе служит показателем доли атмосферного газа в природных водах

40Ar радиог. = Σ 40Ar - 40Ar возд.
Содержание радиогенного аргона в источниках Камчатки в 1/3 проб 3-10%. Нефтяные газы Ферганы – 100-120 ppm. Источники накопления радиогенного аргона – мантия, радиоактивный распад.
Использование – индикатор воздушной составляющей (Ar/N2; He/Ar) Изменение соотношения изотопов аргона в воде используется при прогнозе землетрясений.

Слайд 24

Гелий (He).
Это один из самых распространенных во Вселенной газов, составляющий

23 % от общей массы звезд, планетарных туманностей и межзвездного газа. На Земле распространенность гелия ниже на 10 порядков. Содержание гелия в воздухе невелико и объемная доля составляет 5,24 · 10-4 % (~0,0005 %).
Растворимость гелия при 0 °C и давлении 0,1 МПа 9,7 мл/л, или 1,73 мг/л. В нормальных условиях 7 мг/л. Относительно малая распространенность гелия на Земле объясняется его диссипацией, в особенности в начальный период формирования нашей планеты.

Слайд 25

Гелий как индикатор возраста и генезиса воды
He/Ar для воздуха около

0,0005. Накопление – радиоактивный распад калийсодержащих минералов.
Отсюда гелий-аргоновый метод определения возраста подземных вод. Для "древних" вод содержание гелия может достигать первых процентов.
Много "помех", затрудняющих использование гелий-аргонового метода, связанных с другими источниками поступления гелия. На урановых м-иях содержание гелия может быть очень высоким. Золото-урановое месторождение Витватерсранд (Ю.Африка) – 13,5 %.

Слайд 26

Гелий имеет два стабильных изотопа – 3He и 4He, причем содержание

тяжелого изотопа всегда на несколько порядков выше.
Для первичного (мантийного) гелия отношение 3He/4He составляет примерно 10-4.
Гелий, образующийся в результате радиоактивного распада урана и тория в литосфере (коровый), характеризуется 3He/4He = 10-8.
Отношения 3He/4He для природных вод находятся в промежутке между этими значениями и являются генетическим признаком, помогающим исследовать происхождение тех или иных их разновидностей.

Слайд 27

Водород (H2)
Водород – самый распространенный элемент Вселенной. В земных

условиях водород распространен прежде всего в виде соединения с кислородом – воды, а газ H2 присутствует только на значительных глубинах. В воздухе 10-4 %.
Растворимость водорода близка к растворимости азота и составляет при 0 °C и давлении 0,1 МПа 21,5 мл/л (1,9 мг/л).
Водород может продуцироваться в недрах Земли в восстановительной обстановке. Значительные содержания водорода могут встречаться в водах современных океанических рифтов. Здесь под влиянием мантийных расплавов могут формироваться парогидротермы, в газовом составе которых объемные содержания водорода могут достигать нескольких десятков процентов.
Установлено, что под влиянием процессов серпентинизации ультраосновных (мантийных) пород в гидротермальных системах Срединно-Атлантического хребта продуцируется водород и метан.

Слайд 28

Влияние процессов серпентинизации ультрабазитов на формирование состава флюидов прослеживается по реакции

(Сharlou et al., 2002; Леин и др., 2003):

6((Mg1.5Fe0.5)SiO4) +7H2O =
серпентин
3(Mg3Si2O5(OH)4) +Fe3O4+H2
оливин магнетит
с последующим образованием CH4 при взаимодействии генерируемого водорода и растворенного в морской воде диоксида углерода
CO2+4H2=CH4+2H2O

Гидрогеохимические классификации

Содержание

Классификация по минерализации 1 г/кг = 1000 мг/кг = 1000 ррm =

Классификации по преобладающим ионам С.А.Щукарев, А.А.Бродский. Н.И.Толстихин, К.Е.ПитьеваКлассификация О.А.Алекинаклассы C,S,Cl; группы Са,Mg,Naтипы

Классификация В.А.Сулина (по характерным солям)гидрокарбонатно-натриевый тип сульфатно-натриевый тип хлор-магниевый тип хлор-кальциевый

Классификация Н.С.Курнакова-М.Г.Валяшко Карбонатный, сульфатный, хлоридный типы природных вод. Истоки. Исследования формирования соляных

Кислород (O2)Объемная доля кислорода в воздухе составляет 20,9 %. Растворимость кислорода (при

В недрах кислород расходуется на окисление органич. веществ, Fe, сульфидов.Участие аэробных

Озон (O3) (от др-греч ὄζω — пахну)Впервые озон обнаружил в 1785

Распределение озонаВ воздухе на поверхности Земли 1.1012 см-3 (молекул в куб.см