Руденко Ф.А.
Підземні води, їх походження та значення в народному господарстві

Мінеральні води. Термальні і промислові води

Мінеральними називаються природні води, які мають біологічно активні властивості і у фізіологічному відношенні благотворно впливають на людський організм. Ці якості зумовлені підвищеним вмістом у воді в розчиненому стані різних хімічних компонентів чи газів або органічних речовин. До категорії мінеральних можуть бути віднесені води з підвищеною температурою та води, яким властива підвищена радіоактивність.
Таким чином, це лікувальні води, що мають важливе бальнеологічне значення. Вони широко застосовуються для лікування різноманітних хвороб.
Мінеральні і мінералізовані води не одне і те ж саме. Дуже часто високомінералізованим водам і навіть розсолам не характерні бальнеологічні властивості, тобто їх не можна віднести до категорії мінеральних. В той же час багато вод, визнаних лікувальними, мають невелику мінералізацію.
Тому всі існуючі норми, які визначають приналежність води до групи мінеральних, деякою мірою умовні. Наприклад, О. М. Овчинников пропонує визначати приналежність води до мінеральної групи за даними (вмістом газових, радіоактивних і хімічних розчинних компонентів), наведеними в табл. 1. Проте дослідник підкреслює, що вони мають умовний характер, оскільки норми вмісту окремих компонентів, які дозволяють називати води спеціальними найменуваннями: залізисті, літієві, йодисті та інші; вимагають експериментальної перевірки.

Таблиця 1. Види мінеральних вод (доступно тільки при скачуванні підручника)

Найбільш цінними та бальнеологічно активними вважаються мінеральні води, збагачені газами. Тому при оцінці їх враховується значення газового фактора — відношення в об'ємних одиницях дебіту газу до дебіту води. Показник газового фактора вважається високим, якщо він перевищує одиницю.
Мінеральні води в момент їх надходження на денну поверхню мають різну температуру — від 0-4° до 100° і вище. У лікувальній практиці перевага надається тим з них, які не потребують штучного підігрівання або охолодження.
Походження деяких категорій мінеральних вод остаточно ще не встановлене. Дуже важливим показником їх утворення є гази. Наприклад, наявність сірководню і метану у воді свідчить про те, що у водоносному горизонті інтенсивно здійснюються (або здійснювалися) біохімічні процеси; вуглекислі води своїм походженням зобов'язані метаморфічним процесам, які діють на гірські породи в глибоких горизонтах літосфери; наявність азоту свідчить про проникнення в глибокі частини земної кори атмосферного повітря. Багато горизонтів мінеральних вод утворюється за рахунок вилуговування легко розчинних гірських порід та в результаті складних обмінних процесів між підземною водою та водовмісними породами.
Безперечно, у переважній більшості випадків мінеральні води є звичайними підземними водами водозного походження. Збагачення їх розчиненими солями і газами відбувається в глибоких зонах земної кори. Утворення однієї частини компонентів мінеральних вод безпосередньо пов'язане з дією магматичних джерел, другої — впливом розчинної води на гірські породи, по яких ця вода циркулює.
Як і інші категорії підземних вод, мінеральні можуть бути ґрунтовими і напірними залежно від загальних структурно-геологічних факторів. При детальному аналізі майже завжди вдається встановити джерело їх живлення, циркуляції та ділянку розвантаження.

Термальні та промислові води. Перші — це теплі та гарячі підземні води, що виходять на поверхню землі у вигляді джерел або видобуваються через свердловини. Є води відносно термальні (температура яких вища від середньої річної температури повітря даної місцевості) і абсолютно термальні (їх температура перевищує 37°, тобто вища від максимальної середньорічної температури повітря на земній кулі і вища від нормальної температури людського тіла). Води з температурою 20-37° вважаються теплими або субтермальними, з температурою 37-42° — власне термальними, а понад 42° — гіпотермальними.
З точки зору практичного використання підземні води за температурними ознаками можна рекомендувати для таких цілей: води до 20° найбільш ефективні, для водопостачання; в межах 20-50° — у бальнеології і йодо-бромному виробництві; водами з температурою 50-75° обігрівають теплиці, парники, застосовуються вони і у бальнеології; підземними водами з температурою 75-100°, як правило, теплофікують міста, курорти, сільськогосподарські об'єкти; води з температурою понад 100° можуть використовуватись головним чином в енергетиці.
В результаті досліджень, проведених на території СРСР, встановлено, що термальні води приурочені до великих платформенних і складчастих районів. В межах платформ розташовані великі артезіанські басейни підземних прісних і термальних вод, а складчасті — характеризуються великими лінійно витягнутими зонами тектонічних утворень і розломів, які є зонами розвантаження підземних термальних вод. Циркуляція напірних термальних вод тут відбувається по складній системі тектонічних тріщин. Термальні води на території СРСР виявлені в багатьох тектонічних структурах, де знаходяться великі артезіанські басейни в кілька сот і навіть тисяч квадратних кілометрів. Ці води розкриті свердловинами в Грузії, Вірменії, Азербайджані, в артезіанських басейнах Середньої Азії, Казахстану, Східно-Європейської платформи, Західно-Сибірської низовини, Східного Сибіру, а також у районах Камчатсько-Курильської вулканічної зони.
Наближені підрахунки свідчать, що в СРСР є можливості одержати кожну добу майже 15 млн. м куб підземної термальної води, в тому числі на Кавказі, в Середній Азії і Західному Сибіру по 2,5 млн. м куб, а в Європейській частині СРСР (без врахування вод Кавказу, Криму і Карпат) — по 1,5 млн. м куб.
Глибокі термальні води Кавказу, Ставрополя, Дагестану, Закавказзя мають температуру 100-150° і навіть 200-270°, артезіанські води Європейської частини СРСР — 70-100° й іноді більше, в Таджицькій РСР — 92-94°. В Душанбе розкриті такі води з дебітами свердловин до 500 м куб/добу. Значні ресурси високотермальних вод виявлені в Туркменії. Вздовж північного підніжжя Копет-Дагу простягається так звана Копетдагська термальна лінія довжиною понад 250 км з великою кількістю природних субтермальних і термальних джерел.
У Європейській частині СРСР свердловинами розкриті термальні води на різних глибинах, з різною температурою і дебітами. Так, на території рівнинного Криму вони розкриті на глибинах від 300 до 750 м. Тут температура води на денній поверхні становить 22-89°. А у півпічно-західній частині його температура вод на глибинах 800-1400 м змінюється від 40 до 65°, на Керченському півострові на глибинах 600-1100 м досягає 34-56°. Термальні води Криму використовуються на курортах Саки та Євпаторії, а в деяких населених пунктах для бань і теплофікації окремих об'єктів. Причому дебіти окремих свердловин досягають тут 2-4 тис. м куб/добу, що свідчить про можливість і необхідність організації широкого і раціонального використання цих вод у народному господарстві Криму.
Термальні води Кавказу, Передкавказзя і Закавказзя, в тому числі Кубанського — Терського артезіанських басейнів, Ставрополля, Дагестану, Куринської депресії, Грузії і Вірменії, характеризуються високими температурами, тиском, великими дебітами і різною мінералізацією.
Багато виходів термальних вод є в Ставропольському і Краснодарському краях. Під час глибокого буріння з метою пошуків нафти і газу, в першому виявлено на ряді ділянок високотемпературні термальні води. їх з успіхом можна використовувати для потреб хімічної промисловості, для опалення і гарячого водопостачання будинків,
промислових підприємств, організації парникового та оранжерейного господарства, для бальнеологічних та інших цілей.
У Краснодарському краї, на північ від ст. Ширванської, на глибині 1815 м виявлено води з температурою 90° і дебітом свердловин 2000 м куб/добу, а в Краснодарі на глибині 3000 м температура підземних вод досягає 90-100°. Виявлені запаси води уже використовуються для потреб сільського господарства і в бальнеології.
Багата на термальні води і територія Дагестанської АРСР. У Махачкалі пробурено більше 100 свердловин глибиною 1200-1500 м, з яких 40 замість нафти дали термальну воду з температурою 60-70°. Вона знайшла застосування в побуті, для обігрівання будинків, теплиць, парників, а також у бальнеології.
На території Азербайджану діють близько 1000 джерел з різною температурою. Загальний дебіт їх перевищує 50 тис. м куб. Понад 50 груп термальних джерел відомо на території Грузинської РСР, де сумарний дебіт становить більш як 100 л/сек, а температура коливається від 20 до 105°. Це значне додаткове джерело теплової енергії.
Термальні води Грузії вже давно використовуються у бальнеології. Нині налагоджується гаряче водопостачання житлових приміщень та промислових підприємств, обігрівання теплиць, тваринницьких ферм тощо.
У м. Зугдіді відкриті термальні води з температурою 90° і дебітами свердловин 30-60 л/сек. їх використовують для обігрівання і забезпечення гарячою водою промислових Підприємств та житлових будинків міста.
Великі ресурси високотермальних вод виявлені на території Вірменії, де в недалекому геологічному минулому відбувалась активна вулканічна діяльність. Загальний дебіт відомих тут джерел і свердловин становить близько 700 л/сек.
На території Української РСР, крім Кримського півострова, багаті на термальні води Дніпровсько-Донецький, Причорноморський, Волйно-Подільський, Передкарпатський і Закарпатський артезіанські басейни.
Територія Середньої Азії і Казахстану — особливо перспективна з точки зору наявності термальних вод. Пояснюється це великою різноманітністю фізико-географічних, геологічних і структурно-тектонічних умов. Так, у відкладах мезо-кайнозою тут виявлено понад 40 артезіанських басейнів високотермальних вод, загальною площею близько 500 тис. км кв. У гірських районах Копет-Дагу і Великого Балхану є велика кількість джерел з температурою води від 20-37° до 50°, які використовуються для бальнеологічних цілей.
Територія Узбецької РСР також багата на родовища термальних вод. Наприклад, у Приташкентському артезіанському басейні розкрито свердловин в палеозойських відкладах і нижньокрейдових пісках та пісковиках гарячих високонапірних вод з температурою 75-80° на глибинах 1100-2435 м. Загальний дебіт басейну становить 500 л/сек. На території Ташкента виявлено гарячі термальні води з температурою до 70° в нижньокрейдових крупнозернистих і середньозернистих пісках і пісковиках.
Великий практичний інтерес викликають родовища термальних вод на території Західно-Сибірської рівнини. Розташований тут артезіанський басейн — один з найбільших у світі. Площа його — близько 3 млн. км кв. У цій місцевості термальні води залягають на глибині 1100-3000 м і приурочені до потужної товщі мезо-кайнозойських відкладів. Температура їх висока, часто спостерігаються значні дебіти і невисока мінералізація.
Поки що Східний Сибір і Далекий Схід у геотермічному відношенні вивчено нерівномірно, оскільки тут на значній території багаторічна мерзлота. Дуже часто навіть на глибині 1800 м температура підземних вод становите лише 4°. А в районах недавньої вулканічної діяльності виходять джерела термальних вод з температурою до 100°.
Особливо багаті на термальні води райони Забайкалля, де відомо понад 400 джерел з різною температурою, дебітами і величиною мінералізації. Сумарні дебіти гарячих джерел Забайкалля досягають 80 000 м куб/добу. З них 5000 м куб/добу з температурою від 42 до 82°.
Понад 100 джерел б'ють на Камчатці. Кількість тепла, що виносять тільки 10 найзначніших їх груп, еквівалентна кількості тепла, яке можна одержати від спалення 200 тис. т кам'яного вугілля. Термальні води Долини Гейзерів найбільш високотемпературні і високодебітні.
Спеціалісти визначають, що тільки на базі термальних вод джерел Камчатки можна побудувати електростанцію потужністю 150 тис. кВт, а при розкритті термальних вод свердловинами потужність такої електростанції досягне 400-500 тис. кВт. На Камчатці вже працює геотермальна електростанція.
Дедалі розгортаються роботи по вивченню і використанню термальних вод у зарубіжних країнах — Ісландії, Японії, Новій Зеландії, СІНА, Італії, Мексиці та ін. Лише в одній з областей Італії — Тоскані — на базі їх джерел працює ряд електростанцій.
Підрахунки свідчать, що кількість тепла, яке виноситься за рік термальною водою лише однієї свердловини з середнім дебітом і температурою води близько 50-70°, еквівалентна тисячам і десяткам тисяч тонн кам'яного вугілля, деревного палива або торфу. Широке використання цих джерел тепла у різних районах СРСР, особливо в районах, де паливо дефіцитне, забезпечить великий народногосподарський ефект.
У багатьох районах термальні води є разом з тим і мінеральними. Отже, їх можна використовувати і для добування різних мінеральних солей — йоду, брому, бору, літію тощо.
Перспективним планом розвитку народного господарства СРСР передбачено на базі термальних підземних вод будівництво кількох електростанцій потужністю 50-100 тис. кВт кожна; намічається здійснити теплофікацію кількох десятків міст, великих населених пунктів, а також радгоспів, колгоспів, різних курортів.

Промисловими водами називаються природні підземні води з певною концентрацією брому, йоду, бору та інших компонентів. З цих вод здійснюється промислове видобування солей перелічених елементів. З високомінералізованих промислових вод видобувають кухонну, глауберову солі, соду та ін. Понад 70% виробництва брому в СРСР забезпечується за рахунок підземних промислових вод. Підземні промислові води в СРСР, США, Італії і деяких інших країнах — цінне джерело для одержання йоду.
Високомінералізовані підземні промислові води приурочені, як правило, до глибоких горизонтів великих артезіанських басейнів, які в структурно-тектонічному відношенні відповідають западинам.
Як відзначалося, на території Радянського Союзу підземні промислові води поширені в девонських породах Прибалтійського і Московського артезіанських басейнів, в девонських кам'яновугільних і пермських відкладах, на великій території Волго-Уральської області, у відкладах неогену і крейди західних областей. України, у глибоких горизонтах Дніпровсько-Донецького і Причорноморського артезіанських басейнів, Дагестані, Узбекистані, Туркменії і Сибіру.
Аналіз матеріалів з геології і гідрогеології свідчить про наявність промислових вод у районі артезіанських басейнів Української РСР. Так, на невеликих глибинах у соленосних відкладах девону і пермі в Дніпровсько-Донецькому артезіанському басейні і в Донбасі, в неогенових відкладах Передкарпаття і Закарпаття виявлені високомінералізовапі хлоридні натрієві води з мінералізацією понад 50 г/л, які за існуючими кондиціями належать до групи промислових.

Скачати повну версію книжки (з малюнками, картами, схемами і таблицями) одним файлом