Предыдущая страница реферата | 1  2  3  4  5  6 | Следующая страница реферата

На Западном участке песком былаи забитаы восточная часть Тееплого озерка вместе с Главным грифоном и Теплая протока, соединявшая озерко с рекой. Две группы источников с температурой 39 -41o , ранее существовавшие на северном берегу озера оказались под селевыми осадками и исчезли в болоте, образованном вдоль новой протоки из озерка в реку . Карымская. Нисходящий источник Нарзан I, у западного обрывистого берега озерка, работает в прежнем режиме. В озерке и в новой протоке температура воды понизилась до 10o. Новая протока и ручей Н 3 , дренирующие термальный участок, выносят, по сравнению со старыми водотоками, вдвое меньше термальной воды. Возможно, часть воды погребеенных источников фильтруется в реку Карымскуюая под наносами.  

На Центральном участке, на площадке в форме треугольника со сторонами 350 м, наблюдалось максимальное сосредоточие горячих источников. Форма источников необычная: конусообразный "лимонитовый бугор", высотой 0,5 - 0,8 м и, диаметром основания до 2 м., с округлым отверстием - газирующим грифоном сверху, из которого вытекает горячая вода, высаживая железистые осадки. Таких источников с температурой 36 -- 42о и дебитом до 0,5 л/с насчитывалось не менее 60. После паводков западная половина участка превратилась в обширное поле, покрытое глинистыми илами. Никаких признаков возрождения гидротермальной активности на этой площади нет. Восточная половина участка, примыкающая к реке, после паводков превратилась в топкое болото с теплыми озерками и множеством водяных воронок, возникших на месте смытых лимонитовых конусов. На болоте через травяной настил с тонким покровом илов местами просачивалась горячая вода, высаживая железистые осадки (температура 42 -- 45о ). К 2000 г. на термальном болоте сформировалось несколько хорошо выраженных лимонитовых грифонов с дебитом до 0,3 л/с и температурой 42-44о ( грифоны Горячий, Двойной ).

На юго-востоке Центрального участка, на сухой покрытой зарослями ольхового стланика площадке, ранее разгрузки гидротерм не наблюдалось. В 1996 г. на площадке, выходящей к обрыву реки, среди погибшего после паводков стланика, из почвы пробились фонтанчики горячей воды высотой до 20 см с температурой 37о. Собираясь в ручейки, вода стекает к реке. К 2000 г. на этом месте сформировалась хорошо выраженная термальная площадка размером 10 х 15 м с обильными железистыми осадками на поверхности. Выделяеются мощный грифон (Новый) и множество малых грифонов вокруг. Температура воды 38 - 43о. Видимый дебит стекающих к реке ручьев около 8 л/с.

На Центральном участке появившиеся вновь и возрожденные после паводков 1996 года источники выводят воду с максимальной минерализацией 2,8 г/л. Это эталонный для Карымских терм тип воды: углекислая, высококремнистая хлоридно-гидрокарбонатно-сульфатная натриево-магниевая . Площадка, занятая лимонитовыми грифонами, имеет размеры 100 х 200м. Она тянется праллельно р.Карымская и трассируется той же системой водовыводящих трещин, что и Гнилая протока. В целом, по Центральному участку наблюдается некоторое увеличение дебита и, соответственно, возрасла тепловая мощность гидротерм - с 38 МВт в 1984 г., до 50 МВт в 2000 г. (см. табл. 5)

Южный участок протягивается вдоль Гнилой протоки от истоков до устья. В 1984 г. здесь отмечались только слабые высачивания теплой воды в болотах в истоках протоки и по обоим берегам в среднем течении. На Гнилой протоке, вскоре после январских событий, началось усиление гидротермальной деятельности. В дне протоки открылись газирующие трещины, на правому берегу, на высокой пойме, в нескольких местах забили грифоны с температурой воды 27о, образовались ручьи с дебитом до 5л/с,, сбрасывающие термальную воду в протоку. К 2000 г. характер разгрузки гидротерм на этом участке сильно изменился. Основная разгрузка терм переместилась под береговые обрывы и в русло протоки, где в дне образовались открытые трещины и воронкообразные углубления. Из них выбивают сильные газирующие струи воды с температурой 36 - 37о. По химическому составу новые грифоны отличаются от Карымских терм большей газонасыщенностью и более высоким содержанием Mg2+ и HCO3. Отличительной особенностью спонтанных газов Гнилой протоки является высокое содержание Не - 0,002 - 0,02%. В 1984 г. дебит термальной воды, стекающей в Гнилую протоку, был 30л/с, вынос тепла 5 МВт. В 2000 г. приток увеличился до 240 л/с, тепловая мощность до 46 МВт (см. табл. 5).  

Простирание термовыводящих трещин Гнилой протоки субмеридиональное, в устьевой части при слиянии с р. Карымская - субширотное. Общая протяженность нового участка разгрузки вдоль Гнилой протоки 300 м. На отрезке в 150 м ниже устья Гнилой протоки на р. Карымская под береговыми обрывами и на правобережной пойме на продолжении трещинной зоны появились, такие же источники- грифоны.как продолжение трещинной зоны Гнилой протоки. На правобережье образовался мощный грифон Новая ванна с дебитом ~10 л/с (см. рис. 3). По температуре и химическому составу эти источники аналогичны нарзанам Гнилой протоки .

На Северном участке наблюдается частичное заиление термальных площадок, понижение дебита и температуры источников (с 30о до 25о и ниже) В пойме, в излучине р.Карымская, на выходе из Термальной котловины источники полностью замыты..

Высокодебитные нарзанные источники, выходящие из-под лав вулкана в 800 м от Термальной котловины ниже по течению р.Карымская, не изменились и работают в прежнем режиме.

Речной гидрохимический сток.

Рис. 4

 Температура воды в реке ниже выходов гидротерм на истоке из озера в августе 2000 г. поднялась до 24o, и она приняла облик экзотического термального водотока. Русло окрасилось выпавшими гидроокислами в ярко оранжевый цвет, бурно развились колонии термофильных водорослей - пеестрых возле горячих источников и изумрудно-зелееных, в виде длинных тонких нитей, в русле.  

Река Карымская собирает воду всех термоминеральных источников обеих кальдер. Периодические наблюдения за расходом и составом воды в реке на фиксированных створах дают возможность количественно оценить и сопоставить гидрохимический сток кальдер до и за 5 лет после событий 19966 г. Наблюдения велись на треех створах: Верхнем (ВС) на истоке реки, среднем (СС) - на входе в кальдеру Карымская, и нижнем (НС) - ниже Термальной котловины (см. рис. 1). Верхний створ показывает химическихй сток из озера, формирующийся при участии гидротерм I -- VI групп, СС - то же с приращением за счеет гидротерм VII группы, и "финишный" НС - включает вынос водами Термальной котловины. Химические анализы вод приведены в таблице 1. Наблюдения в 1984 г. сделаны в период весеннего паводка. Данные остальных лет получены в июле - августе, т. е. в меженный период и могут быть приняты за среднегодовые. По этим данным легко посчитать "ионный сток" из озера и на двух отрезках реки. Результаты таких расчетоврасчетов для макрокомпонентов показаны на рис. 4. Размер заштрихованных прямоугольников отвечает выносу вещества в единицу времени. Концентрации компонентов даны в эквивалентной форме, что позволяет получить представление о составе растворенныхрастворенных солей. Диаграммы отражают интегральную картину гидрохимических процессов и содержат большой объеем информации. Отметим только главное. Во все годы вынос вещества в кальдере Карымская кратно превосходит вынос в кальдере Академии Наук. Новые гидротермы в истоках реки выносят больше хлорида натрия, характерного компонента парогидротерм, чем все источники на берегах озера. В экстремальном 1996 году в кальдере Карымскойая вынос Na был в 9 раз, SO4 в 4, Cl в 2 и Mg в 4 раза больше, чем в кальдере Академии наук, где шло подводное извержение. Особенно велик был вынос сульфата натрия, по-видимому, за счетсчет вымывания продуктов ионно-обменных реакций из тонкодисперсных отложений грязевых потоков. В последующие годы идетидет относительная стабилизация гидрохимического стока.

Обсуждение

В недрах кальдер Академии Наук и Карымскаяой длительное время, функционирует геотермальная система. Еее возраст, судя по датам фреато магматических взрывов в кальдере Академии Наук, превышает 6500 лет [2 ]. В кальдере Академии Наук до последнего времени существовало два очага разгрузки гидротерм: явный, в мааре вулкана Академии Наук, и скрытый, у северного берега. В 1996 г. возник третий, самый мощный, в истоке реки Карымская. В кальдере Карымская на пути восходящего движения высокотемпературных гидротерм возник промежуточный водонапорный резервуар. В неем, в результате взаимодействия глубинных и инфильтрационных вод с метасоматитами, формируются углекислые термоминеральные воды, разгружающиеся в виде мощных нарзанных источников. Все очаги разгрузки гидротерм, как и сама геотермальная система, связаны с вулканотектоническимивулканотектоническими структурами субмеридионального грабена. Через систему трещин этого грабена, которые играют роль основных каналов миграции гидротерм, осуществляется гидравлическая связь между резервуарами термальных вод кальдер Академии Наук и Карымскойая. Эти резервуары можно рассматривать как автономные гидротермальные системы, объединеенные общим источником теплового питания в единую геотермальную систему. Источникоами нагрева гидротерм служат тепло и высокотемпературные флюиды приповерхностных магматических очагов, обусловивших возникновение кальдер, или менее глубинный и более активный очаг или система очагов, образовавшихся в недрах грабена. В обоих случаях, трещины растяжения, формирующие грабен, являются и каналами для подъеема высокотемпературных теплоносителей, нагревающих современные гидротермы.

Сейсмические и вулканические события 1996 г. оказали сильнейшее воздействие на геотермальную систему. В свою очередь, массы подвижных высокотемпературных газо-водных флюидов и колоссальная тепловая энергия, аккумулированные на относительно небольшой глубине в геотермальных резервуарах, не могламогли не повлиять на подготовку и ход этих событий  

Химический и газовый состав вод несетнесет большой объемобъем информации о процессах, протекающих в недрах, и может служить чувствительным индикатором состояния гидротермальной системы. В таблицах 1, 3, 4,собраны наиболее представительные анализы термоминеральных вод и газов кальдер Академии Наук и Крымскойая за 1996 -2000 гг. и некоторые предыдущие годы, отражающие гидрохимические различия между группами источников и временные изменения внутри групп. Они уже комментировались при описании термопроявлений. Отчеетливо выделяются три основных химических типа гидротерм: 1) - углекисло-азотные, хлоридно-натриевые щелочные (рН>9), высококремнистые (H4SiO4>400 мг/л) источников Академии Наук (см. табл. 3); 2) - азотно-углекислые, сульфатно-хлоридные, натриевые слабо щелочные и нейтральные, высококремнистые (H4SiO4>300 мг/л) новых источников (см. табл. 4 )); 3) - углекислые, хлоридно-гидрокарбонатно-сульфатные, натриево-магниевые, высококремнистые (H4SiO4>200 мг/л), слабокислые (рН 6 - 7) Карымских источников .

Рис. 5

 Воды Карымского озера также превратились в минеральные, типа "фумарольных терм": кислые (рН<3,3), сульфатные со сложным катионным составом. Они постепенно нейтрализуются (в 2000 г. рН 4,7) и видоизменяются в сторону увеличения концентрации хлорида натрия и снижения сульфатности (см. табл. 1, NN 3 - 7).

На диаграмме эволюции химического состава (рис. 5 ) хорошо видны сходства и отличия вод основных групп термальных источников и изменения их макрокомпонентного состава за 4 года.  

Очевидно, что за период с 1938 года значимых изменений в составе вод основного участка разгрузки гидротерм в кальдере Академии Наук (гр. I) не произошло. Изменялись лишь воды периферийных групп (II - IV). На сейсмотектонические события 1996 г. источники отреагировали только резким увеличением дебита. По-видимому, каких либо качественных преобразований в глубинном тепловом и флюидном питании здесь не происходит.  

Важнейшим гидрогеохимическим последствием катаклизма 1996 года надо считать возникновение мощного очага разгрузки высокотемпературных термоминеральных вод на северном берегу озера и в истоках реки Карымская. Новые сульфатно--хлоридные, натриевые гидротермы отличаются по составу от всех существовавших здесь ранее (см табл. 3 и 4 ). Воды источников V, VI и VII групп различаются между собой не по гидрохимическому типу, а по величине минерализации, т. е. по степени смешения с пресными водами. Их состав к 2000 г. ещее не стабилизировался, особенно в VII, самой большой и неоднородной группе, и ещее рано говорить о тенденциях перемен (см. рис. 5 ). По большим, выше, чем в источниках Академии Наук, концентрациям хлоридов натрия в гидротермах VII группы можно заключить, что в них наиболее высоко присутствие флюида высокотемпературного геотермального резервуара. По гидрохимическим данным именно здесь, а не в эксплозивной воронке, вскрылись основные каналы разгрузки глубинных вод высокотемпературной геотермальной системы. Благодаря высокой минерализации и очень большим дебитам, новые гидротермы играют главную роль в процессах выноса и переотложения вещества в геохимической системе кальдеры Академии Наук.

В кальдере Карымская гидрохимические условия разгрузки гидротерм сложнее. Из-за приповерхностного смешения с инфильтрационными водами появляются "разбавленные" источники. Сильнейшее влияние на конфигурацию участков разгрузки оказали грязевые потоки катастрофических паводков, залившие большую часть термального поля и, сейсмические процессы, напротив, раскрывшие новые водовыводящие трещины. Несмотря на это, гидрохимический тип воды основных источников уже 35 лет остаеется прежним, а наблюдаемые незначительные перемены являются скорее колебаниями, чем изменениями. Небольшое, ~10%, увеличение минерализации отмечалось только в 1997 г. Следовательно, извержение вулкана Карымскогоий, у подножия которого находятся источники, не отразилось на составе гидротерм. Вода высокодебитных источников на трещинах, открывшихся у восточной границы термального поля, гидрокарбонатная и менее кислая с высоким содержанием магния . Наблюдаемые здесь высокие концентрации Не (до 0,2%) являются признаком разломных зон глубокого заложения.

Карымские термоминеральные водыводы, безусловнобезусловно, являются лечебными. Они относятся к группе редко встречающихся углекислых высококремнистых магниевых вод, очень ценных в бальнеологическом отношении. Они содержат в повышенных концентрациях и биологически активные микрокомпоненты: Fe, As, Sb, Sr и др. Благоприятное сочетание состава и комфортной температуры с очень высокими дебитами (>700 л/с) делает месторождение термоминеральных вод кальдеры Карымская уникальным. Это самое большое на Камчатке и в России месторождение углекислых термоминеральных вод.

Механизм единовременной инъекции в озеро почти 70 тысяч тонн серы заслуживает специального обсуждения. Самым простым объяснением этого явления может быть привнос в виде SO2 эруптивными газами. В большинстве опубликованных анализов высокотемпературных вулканических и теоретически рассчитанных "магматических" газов весовая концентрация соединений серы (S+SO2+SO3+H2S) составляет n . 10-4 и, очень редко, 10-3. Более 0,95 массы газов приходится на Н2О, остальное - СО2, Н2, галогеноводороды и т. п. [15, 22]. Если эруптивные газы извержения 1996 г. имели аналогичный состав и также более чем на 95% состояли из Н2О, то вместе с 7.107 кг серы в озеро должно было поступить (сконденсироваться) n.1010 -1011 кг водяного пара(107 -108м3 конденсата), что сопоставимо с объемом озера (4,6.108м3). Тепловая энергия этого количества пара, принимая минимально возмможную энтальпию ~2,5.106 Дж/кг, будет составлять n.1016 -1017Дж. С.М. Фазлуллин оценил поглощенную озером энергию в 1016 Дж [24]. Казалось бы, что эта величина близка к вычисленной нами по геохимическим данным, но, в отличие от нашей, она "по умолчанию" включает тепло, отданное твердыми продуктами извержения. При сопоставлении оценок это тепло надо приплюсовать и к нашим цифрам и тогда разница далеко выходит за пределы одного порядка. Не решенной остаеется и проблема водной составляющей (конденсата) гипотетического эруптивного газа: из его объеема n.107 - 108 м3 только n .106 м3 можно было бы "списать" на эруптивные облака (1,3 .106 м3 [14]) и катастрофический паводок (1,1.104 м3 [24]). Следовательно, либо концентрация серы в газе была в десятки раз больше принятой нами, либо привнос серы одновременно осуществлялся и другим агентом.  

Одновременно с 70 тыс. тонн серы в 1996 году в озеро поступило 20,4 тыс. тонн Cl-. Это в ~30 раз больше, чем в предыдущие годы, и в ~20, чем в последующие (см. табл. 2, рис. 2 ). Концентрации хлора в магматических газах обычно на 1 - 2 порядка ниже концентрации серы, поэтому его вынос в газовой фазе в больших количествах мало вероятен. Для транспортировки такого количества хлорида в растворе потребовалось бы (2- 4)107м3 воды (0,1 - 0,2 объемаобъема озера), аналогичной по составу парогидротермам Академии Наук.  

Рекомендуем скачать другие рефераты по теме: антикризисное управление предприятием, дипломная работа на тему.





Предыдущая страница реферата | 1  2  3  4  5  6 | Следующая страница реферата