Сравнительная характеристика состава водорастворенных газов горных областей (Копетдаг-Балханская, Кавказ - междуречье Асса-Ардон и вулкан Арагац)

Л.Г.Соколовский (ВСЕГИНГЕО)

«Геологическое изучение и использование недр»: Научн.-техн. информ. сб./АОЗТ 

"Геоинформмарк".-М.,1997.-Вып.3.-С 26-39.

Состав газов, растворенных в подземных водах, является надежным индикатором гидрогеологической раскрытости  недр, интенсивности водообмена, а в определенной степени - показа­телем, отражающим геологические процессы, протекающие на разных глубинах, и перспективы регионов в отношении различных полезных ископаемых.

Рассматриваемые районы входят в альпийскую зону склад­чатости. При наличии многих общих черт геологического разви­тия в мезозойском периоде они характеризуются значительным их отличием в неоген-четвертичное время, выражающимся в ос­новном в проявлении вулканизма.

Копетдаг в границах республики Туркменистан представлен системой горных хребтов, простирающихся с юго-запада на се­веро-восток на 600 км. Три цепи антиклинальных хребтов разде­лены узкими синклинальными понижениями. Высота гор до 1200-1500 м, самая высокая вершина 2889 м. В его геологическом стро­ении принимают участие отложения от юрских до четвертичных. Мощность мезо-кайнозойского комплекса по результатам геофи­зических исследований достигает 10 км, а глубина залегания кри­сталлического фундамента изменяется от 8 до 18 км (Крымус В.Н, 1972).

Древнейшими породами, обнажающимися на относительно небольшой площади, являются верхнеюрские доломиты, доломи-тизированные известняки, мергели, гипсы, общая мощность ко­торых достигает 700 м. Около 90% Копетдага занимают нижне­меловые отложения, представленные известняками, мергелями, алевролитами и гипсами. Их общая мощность от 1700 до 3500 м. Верхнемеловая толща пород сложена глинами, песчаниками, алевролитами и аргиллитами, мергелями, глинистыми известня­ками мощностью от 1200 до 2100 м. Палеогеновые породы мощ­ностью до 2500 м представлены глинистыми разностями и только на небольшом участке Восточного Копетдага - кварцевыми пес­чаниками, глинами, мергелями и алевролитами мощностью до 1100 м. Неогеновые отложения обнажаются в предгорьях и низ­когорной части Западного Копетдага.

В основном это алевролиты и гипсово-карбонатные породы. Четвертичный комплекс представлен аллювиальными, аллювиально-пролювиальными и делювиальными образованиями мощ­ностью до 90 м (Крымус В.Н., 1972; Симаков А.Н., 1968).

На Кавказе исследовались Лесистый, Пастбищный, Скали­стый и Боковой хребты в междуречье Асса-Ардон в границах Осетии, Ингушетии и частично Грузии. Лесистый хребет сильно расчленен поперечными долинами, по существу - это цепочка холмов, сложенных в основном песчаниками, глинами, конгло­мератами неогенового возраста. Наиболее высокие вершины пре­вышают 1000 м. Пастбищный хребет сложен преимущественно известняками и доломитами нижнемелового и верхнемелового возраста, которые сильно трещиноваты и закарстованы. Высота наибольших вершин близка 2000 м. Скалистый хребет представлен тем же комплексом пород. Средняя его высота около 3000 м. В строении Бокового хребта принимают участие сланцы нижнесреднеюрского возраста и изверженные породы преимущественно кислого состава палеозойского возраста. Вершины хребтов, вы­сота многих из которых превышает 4000 м, покрыты ледниками и вечными снегами (Цогоев В.Б., 1969).

На изученной части Армянского вулканического нагорья распространены в основном сильно трещиноватые лавы андезитового, андезит-базальтового и андезит-дацитового состава пли­оценового и плиоцен-четвертичного возраста мощностью 700-800 м и более. Ширина трещин от 0,5 до 3-5 см. Величина пор 10-15 мм. Лавовая толща состоит из нескольких потоков (что связано с периодичностью лавовых излияний), которые разделены слоями "литомарге", являющимися хорошими водоупорами (Гидрогеоло­гия СССР, 1968).

В границах рассматриваемых горных областей изучались во-дорастворенные газы (ВРГ) источников и фонтанирующих водой скважин глубиной до 2000 м. Наиболее полно охарактеризован газовый состав подземных вод в разрезе Центрального Копетдага (Елысу, Берзенги) и Кавказа (Редант, Тамиск). Всего использовано более 100 анализов. Большинство из них выполнено в Цен­тральной лаборатории Туркменского геологического управления (В.Я.Дубникова, М.Н. Лагашкина), остальные - в Раменской опыт­но-методической экспедиции и лаборатории углеводородных га­зов ВНИИЯГГа (Л.С.Кондратов, Р.Н.Негодяева), а также в ла­боратории ВСЕГИНГЕО (Л.М-Каныгина). Помимо этого по тер­ритории Кавказа использованы результаты анализов, приводи­мые в книге "Минеральные воды Центрального Кавказа" (Врублевский М.И., 1962), которые выполняли Э.К.Герлинг и А.Н.Черепенников.

Наибольшая часть проб газов анализировалась на порта­тивном хроматографе конструкции ВНИИЯГГа и на приборе ВТИ-2. Сравнение результатов анализов проб, отобранных по одним и тем же водопунктам Копетдага в разные годы, показало или их полную сходимость, или достаточно близкие значения основных компонентов.

В спонтанных газах Арчманского минерального источника под руководством и при личном участии И.Г.Чернова в Институте сейсмологии Узбекской Академии наук определены изотопы гелия.

При пестроте и многообразии типов зональности ВРГ в гра­ницах рассматриваемых районов достаточно четко проявляется ряд закономерностей.

В составе ВРГ районов проявления неоген-четвертичного вулканизма (Арагац, междуречье Асса-Ардон) преобладает угле­кислый газ (табл. 1). Его высокое содержание отмечается в Кармадонских термах, в холодных источниках Арагаца, нарзанах у Крестового перевала, ист. Колотикау и даже в водах неглубокой циркуляции элювиально-коллювиальной толщи (Верхний Кармадон). Характерно, что на Кавказе повышенные концентрации СО2 установлены и на заметном удалении от мест проявления вулка­низма: в азотных газах элювия и приповерхностной трещиноватости сланцевой толщи нижнесреднеюрского возраста и верхне­юрских известняков на глубине 2000 м.

В углекислых газах в небольшом количестве присутствует СО2 и полностью отсутствует Н2.

На территории Арагаца в составе ВРГ отсутствует Не, низкие концентрации которого установлены в междуречье Асса-Ардон. В обоих районах очень низко содержание СН4, которое в ВРГ Армении выше в два раза.

В Копетдаг-Балханской горной системе азотно-углекислый газ встречен только в одном случае - в фонтанирующей скважине, дренирующей воды неокомских известняков в зоне Передового глубинного разлома. В то же время в газовом составе Арчманского минерального источника, также приуроченного к этой зоне и од­нозначно формирующегося на глубине нескольких сотен метров, содержание СО2 очень низко.

В этой горной системе зональность ВРГ весьма пестра. Здесь четко проявляется связь разных типов зональности с веществен­ным составом обнажающихся литолого-генетических комплексов горных пород. Так, в границах распространения мальм-неокомской карбонатной толщи при отсутствии или небольшой мощности пластов гипсов и ангидритов в составе азотных газов установлено присутствие 02 до глубины 1200-1800 м. В разрезе месторождений сульфидных вод Елысу в интервале глубин от 400 до 1990 м со­держание О2 уменьшается от 4,9 до 2,1% об. В этом же направлении в 10 раз увеличивается содержание СН4 (0,02-0,25%) и в 4 раза Не (0,007-0,032%). Не выявлено четких закономерностей в изме­нении концентраций СО2 и N2. Однако в Гяурсдаге (в 40 км восточнее Ашхабада) ниже мощной толщи ангидритов в тех же известняках в интервале 645-1175 м в составе ВРГ 02 полностью отсутствует (Мрыхин А.А., 1968). На южном склоне Б.Балхана (в 20 км западнее Небитдага) ВРГ верхнеюрских аргиллитов не со­держат О2 уже на глубине 720 м. Здесь в чисто азотных газах очень высоко содержание Не (0,4%) при полном отсутствии СН4.

В водах наиболее крупных источников, связанных с мальм-неокомской карбонатной толщей, содержание 02 только в трех случаях превышает или близко 10%, в основном оно значительно ниже, в том числе и в самых больших - Багир и Козолух (до 5,2%). Близки таковым и концентрации СО2- В бескислородных газах источника Арчман содержание СО2 крайне низко (см. табл. 1).

В составе ВРГ этих источников часто присутствует Не. На­иболее высокие его концентрации установлены в источниках Арч­ман (0,13%), Ходжа (0,017%). Почти повсеместно в низких кон­центрациях установлен СН4, самые высокие значения которого характерны для источников Козолух, Багир, Арчман (0,13-0,5%).

В карстовых источниках карбонатной верхнеюрской-валанжинской толщи Кавказа содержание О2 значительно выше. В истоке р.Кембилеевка, начинающемся в карстовой нише, зимой в сравнении с летом отмечено повышение концентрации 02 и уменьшение СО2. Повсеместно в этих источниках отсутствует Не и очень низки концентрации СН4, которые несколько повыша­ются только в Камбилеевском источнике. ВРГ этой толщи на глубине 2000 м обогащаются СН4 (до 1%) и Не (0,01%).

На небольшой глубине (30-150 м) вскрываются скважинами бескислородные газы в Западном Копетдаге в местах обнажен­ности песчано-глинистых альб-сеноманских и преимущественно глинистых турон-датских толщ. Характерно, что в этом регионе О2 отсутствует не только в источниках, связанных с этими отло­жениями, но и в некоторых из тех, что приурочены к пролювиально-аллювиальному четвертичному комплексу (Сокули-2).

В большинстве случаев для газов, растворенных в водах турон-датских отложений, характерны высокие содержания СН4 (до 72-93%). Наряду с этим ВРГ альбских отложений часто состоят практически из N2 (96-98%). Содержание СО2 обычно очень низко (0,2-5,4%).

Отличительной чертой ВРГ альб-датских отложений Запад­ного Копетдага и верхне юрских отложений Б.Балхана несмотря на заметную пестроту состава является их обогащенность Не (до 0,4%), в том числе и в водах некоторых источников (Сокули-2), вытекающих из четвертичных отложений (0.013%).

В Центральном и Восточном Копетдаге на глубине до 200 м в составе ВРГ альб-сеноманских отложений преобладают СН4 – N2 и N2 (Баба-Дурмаз, Гяурск). В местах обнаженности сеноманской глинистой толщи в передовых складках СН4 преобладает в спонтанных и растворенных газах уже на глубине немногим более 100 м (Бами, Зау).


    Таблица 1

Cостав  водорастворимых газов опорных водопунктов

Водопункт Интервал опробования, м Возраст водовмещающих  пород Состав газа, % об. Газонасы-щеннсоть, см3/
О2 Т2 СО2 H2 CH4 He Ar

 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Копетдаг
Месторождение сульфидных вод Елысу
Скв. 16 400-465 К1g 4,9 91,6 2,5 0 0,02 0,007 0,98 14
Скв.17 631-815 K1g 5,9 84,13 8б9 0 0,006 0,006 1,06 29
Скв.19 1131-1653 J3 3,3 93,36 2,4 0 0,26 0,025 0,65 38
Скв.20 1820-1990 K1g 2,1 90,86 6,2 0,004 0,25 0,032 0,54 31
Месторождение сульфидных вод Берзенги
Скв.7М-Бис 1200 K1g 5,7 86,42 4,7 0 0,001 0,0005 - 30
Скв.10М 1200 K1g 11,3 83,7 4,5 Cл. 0,17 0,001 1,22 44
Курорт  Арчман
Скв.478 1153-1178 K1g 0 95,59 4,41 0 0 - - 80
Минеральный источник,»с» C поверхности K1nc 0 95,72 2,90 0 0,5 0,13 0,72 62
Скв.18-к, пос. Романовского 650 K1g 3,2 92,26 3,9 0,014 0,016 Сл. 0,60 18
Скв. 6П, 3 км Ю-З пос.  Романовского 866 K1g 4,0 91,88 3,4 0,013 0,11 0 0,58 20
Ист.Коу, 15 км Ю-В г. Бахарлен C поверхности J3 6,0 89,85 4,0 Сл. 0,007 0 1,14 36
Ист.Козолух, п.Фирюза, Чули То же K1nc 5,2 88,8 4,42 0 0,13 0,006 - 30
Ист.Багир, 10 км зап.  Ашхабада То же K1nc 5,07 90,1 4,19 0 0,31 0,002 1,32 24
Ист. Ходжа, 155 км Ю-В Ашхабада То же K1nc 10,0 79,9 10,1 0 0,013 0,017 1,16 40
Скв. 1-к, урочище Карачагыл, 30 км С-З от г. Небитдаг 720 J3 0 97,2 0 0 0 0,4 0,6 -
Скв. 20М, урочище  Джанахир, 5 км  зап. г. Кизиларват 1200 K1nc 2,8 41,8 54,6 0,02 0,04 0,019 0,6 94
Скв. 4-Г, Гяурсдаг, 30 км  Ю-В Ашхабада 645-1175 J3ox 0 94,52 4,41 0,001 0,48 0 0,9 -
Скв.70, пос.Бендесен, 42 км Ю-В г. Кизиларват 250 K1al 0,24 16,96 0,58 Сл. 82,22 Сл. 1,0 495
Скв.  1400-Бис, 7 км вост. Пос. Каракала 141-145 K2s 0,9 95,54 3,4 0 0 0,01 0,15 18
Ист. Елысу, долина р. Чандырь, «с» C поверхности K1al 0 97,1 1,74 0 0,1 0,06 Сл. -
Ист. Серный, 10 км  Ю-В станции Гяурс, «с» C поверхности K2s 0,5 93,62 5,43 0,4 0,3 Сл. Сл. 90
Ист. Сеиткардере, ст. Искандер C поверхности K2t-d 0 45,5 4,5 0 50 0,03 1,15 19
Скв. 21, урочище Эйшем, 25 км  южнее ст.Искандер, «с» 150 K2t-st 0 68,8 1,9 0 28,3 0,077 0,55 -
Ист. Карагез, 33 км Ю-ЮЗ г. Казанджик C поверхности K2t-st-Q 13,7 79,7 6,6 0 Сл. 0,002 1,27  
Скв. , п. Шамли, 10 км Ю-З  п. Гяурс 106-307  e 5,1 89,55 4,6 0,03 0,05 0 0,66 26
Скв. у развалин Кадамга,  8 км южнее п. Шамли 140-274 e 11,9 83,72 3,9 0,03 0,0007 Сл. 0,45 36
Ист. Сокули_1, 40 км Ю-З г. Казанджик C поверхности Q 6,33 86,34 4,8 0 0,001 0,00057 - -
Ист. Сокули-2, 45 км  Ю-З г. Казанджик C поверхности Q 0 95,3 3,4 0 1,31 0,013 1,32 -
Колодец  Карыкуль, 43 км севернее Ашхабада 14,8 Q 3,3 84,15 11,2 0,035 0,0005 0 1,3 43
Колодец Караберды, 76 км  С-З Ашхабада 20,8 Q 0 97,34 2,0 0,004 0,07 Сл. 0,58 21
Кавказ
Термоминеральный ист. Верхний Кармадон «с»4 C поверхности Pz 5,2 32,2 62,0 0,1 0,1 0,001 0,40 -
Ист. Верхний Кармадон-23 C поверхности Q 16,3 63,0 20,8 0 0,01 - - -
Ист. Нарзан, 3,5 км севернее  Крестового перевала «с»3 C поверхности Pz(?) 4,6 9,8 83,9 0 0,06 - - -
Минеральный ист. Колотикау, южнее пос. Флагдон «с»3 C поверхности J1-2 0,5 4,8 91,9 0 0,01 - - -
Скв. на курорте  Тамиск2 2000 J3 7,8 66,1 25,0 0 1,1 0,01 - -
Скв. в пос. Редант 2 2026 K1V 16,2 73,7 9,1 0,04 0,9 0,01 - -
Карстовый источник, исток  р. Камбилеевка 1 (22.08.87) C поверхности K1V 14,1 68,5 17,2 0 Сл. 0 - -
То же  (29.11.87) То же  K1V 231 72,0 4,0 0 0,004 0 - 12
Источник, долина р Асса, 22 км  южнее Владикавказа 3 То же  J1-2 3,3 84,6 12,1 0 0,08   - -
Источник, долина р. Камбилеевка, с. Тарское1 То же  Q 18,6 75,8 5,6 0 0,05 0 - 12
Армянское  вулканическое нагорье
Минеральный источник-1, кратер вулкана Арагац «с»2, С То же  Q11 25,8 68,1 Сл. 0,2 0 - - -
Минеральный источник, 1,2 км Ю-З кратера  вулкана Арагац «с»2 C поверхности Q11 3,3 19,1 77,4 Сл. 0,2 0 - -

Примечания: а) без какого-либо  значка в графе 1 – водорастворенные  газы, проанализированные в Центральной  лаборатории Объединения  «Туркменгеология»;

    б) «с» - спонтанные газы;

    в) 1- лаборатория  углеводородных газов ВНИИгеоинформсистем;

    г) 2- Опытно-методическая экспедиция  ВНИИгеоинформсистем;

    д) 3-ВСЕГИНГЕО;   е) 4-из книги М.И. Врублевского.


В ВРГ песчаников палеогенового возраста на территории небольшой Манышской синклинали (в 20 км восточнее Ашхабада) до глубины 300 м происходит уменьшение содержания 0^ от 7,5 до 5,1% при заметном увеличении СН4 (0,0003-0,05%).

Достаточно изменчив состав ВРГ четвертичных отложений в зависимости от литологических особенностей водовмещающих пород. На Кавказе в валунно-галечниковом аллювиальном ком­плексе до глубин 10-30 м в составе ВРГ содержание 02 очень высоко и лишь немного меньше атмосферного. Также высоко содержание 02 даже на больших глубинах в конусах выноса Ко­петдага, сложенных породами близкого вещественного состава. На территории Каракумов в колодцах, дренирующих песчано-гли-нистую древне-аллювиальную толщу, концентрация 02 заметно ниже, вплоть до полного его отсутствия. Повышение содержания 02 отмечено в колодцах, вскрывающих пески с небольшим числом глинистых прослоев. Характерно, что в обоих рассмотренных слу­чаях интенсивность эксплуатации колодцев примерно равна, а глубины залегания УГВ близки. Концентрация СО2 и СН4 изме­няется в узком интервале. В Каракумах в составе ВРГ нескольких колодцев установлены следы Не.

Отмеченные закономерности обусловлены рядом факторов, важнейшие из которых следующие: вещественный состав (а вслед­ствие этого характер пористости) пород зоны аэрации и водонасыщенной толщи, окислительно-восстановительные процессы, происходящие в них, интервал перемещения подземных вод в ге­ологическом разрезе, характер проявляющихся глубинных актив­ных геологических процессов (современная вулканическая и по­ствулканическая деятельность; формирование и разрушение скоп­лений газов различного состава; изменение во времени степени "раскрытости" зон разломов).

Однозначно широкое распространение углекислых ВРГ в границах вулкана Арагац и междуречья Асса-Ардон связано с современными поствулканическими процессами. Причем, в рас­сматриваемом районе Кавказа это проявляется и за границами Бокового хребта.

М.И.Врублевский (1962) приводит результаты многочислен­ных опытов Р.Чемберлена и др. с нагреванием различных пород и наблюдениями за выделяющимися из них газами при различной температуре. В частности, было установлено, что СО2 образуется при относительно низких температурах порядка 360-400°С. При этой температуре выделяется исключительно углекислота. При более сильном нагревании породы выделение ее резко сокраща­ется, а при температуре свыше 800°С и вовсе прекращается. На­чинается выделение других газов Н2, СН4, СО и т.д.

В этой связи относительное обеднение ВРГ в вершинной части вулкана Арагац СО2 при возрастании содержания СН4 и появлении Н2 можно объяснить большими в сравнении с меж­дуречьем Асса-Ардон температурами в зоне воздействия магма­тического очага на горные породы и относительно большей глу­биной его залегания. Присутствие в составе ВРГ О2, по-видимому, определяется, тем, что в водах обследованных источников, кото­рые циркулируют на глубинах нескольких метров-первых десятков метров, некоторую долю составляют современные метеогены.

Воды Флагдонских источников, судя по высокому содержа­нию СО2 и практически отсутствию О2, продолжительное время движутся в условиях почти полной изоляции от атмосферы (не исключено ниже слоя многолетнемерзлых пород) на глубине де­сятков метров при интенсивном насыщении глубинным СО2.

Степень прогретости недр в рассматриваемых районах от­ражена в табл. 2.

Видно, что в междуречье Асса-Ардон резкое уменьшение температур на этой глубине происходит уже в непосредственной близости (до 10 км) от мест проявления неоген-четвертичного вулканизма. А в Пастбищном хребте и его отрогах (Тамиск, Редант) на глубине 1000 м температура значительно ниже, чем в Копетдаге и в южном предгорье Б.Балхана. Севернее Б.Балхана,

Таблица 2

Температура на глубине 1000 м в Копетдаге и междуречье Асса-Ардон

Участок   Температура, 0С   Участок   Температура, 0С  
Кавказ   Копетдаг и Б.Балхан  
Нижний Кармадон   48   Каракала   56  
Уредон   41   Карачагыл   54  
Томиск   16   Арчман   33  
Редант   12   Кизиларвет   34  
      Берзенги   36  
    Елысу   40  

в границах Красноводского свода палеозойский фундамент, сло­женный гранитами, залегает на глубине 1000-1200 м и температура на этой глубине достигает 52-54°С (Соколовский Л.Г., Шабердыев С., 1968).

На основе комплекса геологических показателей выдвига­ется предположение, что в Центральном и Западном Копетдаге в послесеноманское время происходило внедрение гранитоидных интрузий, прорвавших домезозойский фундамент. Оно произошло на относительно большой глубине. Высокая прогретость недр в Центральном и особенно Западном Копетдаге является следст­вием остывания интрузивов (Соколовский Л.Г., Павлов Ю.С., 1994).

Возможно, интенсивное проявление поствулканической де­ятельности было значительно позднее. М.И.Карцева, О.В.Жабин (1991) считают, что в Центральном Копетдаге растворы с темпе­ратурой не менее 380°С активно проникали в карбонатную толщу верхней юры-неокома в плиоценовое время. В этой связи высокое содержание СО2 в ВРГ фонтанирующей скважины вблизи г.Кизил-Арват может быть следствием разрушения скопления угле­кислого газа, которое сформировалось под влиянием этих инт­рузий. Именно этим можно объяснить высокую гелиеносность здесь азотных, азотно-метановых и метаново-азотных газов, а так­же многообразие состава ВРГ.

Вместе с тем самой высокой гелиеносностью отличаются ВРГ верхнеюрских отложений на Б.Балхане и нижнемеловых от­ложений в прилегающей с севера к Б.Балхану части эпипалеозойских Туранской плиты (0,4-1%). Возможно, что и в горной, и в платформенной части Туркмении это обусловлено процессами разрушения и переформирования древних скоплений газов разного состава - азотных, азотно-метановых, метаново-азотных, метановых и др.

Известно, что подавляющая часть гелия Земли (свыше 99,9999%) представлена его тяжелыми изотопами (4Не). Счита­ется, что источником специфического Не с высоким отношением 3Не/ 4Не является мантия. Наиболее высокой концентрацией 4Не отличаются флюиды фундамента и древних плит. Б.А. Мамырин и И.Н.Толстихин (1974) приводят следующие величины отноше­ния 3Не/ 4Не, соответствующие различным регионам Земли: оке­анические рифтовые зоны и специфические структуры типа Га­вайев (2-4•10-5); Циркум-Тихоокеанское вулканическое кольцо, океанические базальты (10-5); современные внутриконтинентальные рифтовые и складчатые зоны (10-5 – 10-6); геосинклинальные структуры типа о.Сахалин (10-6-10-7); древняя платформа, древние породы гранитного состава (2.10-8); атмосфера Земли (1,4-10-6).

В спонтанных газах Арчманского источника отношение  3Не/ 4Не  составляет 5-10-'8. В этой связи можно допустить веро­ятность существования в Копетдаге структурного этажа, сложен­ного породами древней плиты, или скорее всего это объясняется широким распространением гранитоидов.

Высказывалось предположение об активном юрском маг­матизме в Западной Туркмении (Машрыков К.К„ 1956). В по­следние годы это было убедительно доказано по территории Б.Балхана с довольно определенным установлением его возраста - титонский (Андреев В.Д., Панасенко О.М., 1991).

В местах, удаленных от зон современной вулканической и поствулканической деятельности, насыщение подземных вод СО2 происходит в основном за счет биохимических процессов, активно протекающих относительно неглубоко от поверхности Земли. Этим можно объяснить низкое содержание СО2 в газах Арчман­ского источника, большие глубины формирования которого оче­видны, в сравнении с водами приповерхностной циркуляции (Пантыш, Сунча и др.).

Активно протекающие биохимические процессы на глуби­нах менее 20-30 м сильно изменяют состав ВРГ колодцев в Ка­ракумах в сравнении с атмосферным воздухом: резко уменьшается доля О2 (в 2-20 раз), повышается содержание СО2 (в 30-500 раз) и N2 (от 1 до 19%). Даже в водах карстовых источников Кавказа при небольшой глубине их циркуляции и коротком транзите со­держание СО2 повышается в 130-260 раз.

Достаточно четкое возрастание в разрезе месторождения сульфидных вод Елысу концентрации СН4 (в 20 раз), Не (в 4 раза) при уменьшении 02 (в 2 раза) отражает крайне слабое смешение вод, а скорее всего - полное его отсутствие в изученной части разреза. Месторождение находится в зоне крупного разлома. Здесь в основном проявляется латеральная миграция газов по пластово-трещинным зонам из прогибов. Однако бесспорно на­личие активного вертикального диффузионного переноса Не в местах неглубокого залегания гранитоидов в северном Прибалханье. Обращает на себя внимание, что на южном крыле Крас-новодского свода в относительно "спокойных" тектонических ус­ловиях содержание Не достигает 1% в газах, растворенных в под­земных водах, радиоуглеродный возраст которых всего 14,7-16,9 тыс. лет (Соколовский Л.Г., Поляков В.А., 1995).

Наличие следов Не в грунтовых водах Каракумов можно рассматривать как следствие разгрузки подземных вод или газов из более глубоких горизонтов. Она может происходить в местах погребенных под песками древних речных долин или эрозионных врезов, приуроченных к зонам крупных разломов. В то же время присутствие гелия не установлено в ВРГ многих крупных источ­ников Копетдага (Улыбакча, Пантыш, Сунча, Дегирменджык), которые приурочены к зонам разломов. Это и высокое содержание О2 можно считать доказательством того, что разгружающиеся воды движутся близко от поверхности Земли (метры - первые десятки метров), а проницаемость зон разломов в местах выхода источников низка.

Таким образом, зональность ВРГ тесно связана с глубин­ными геологическими процессами и является их надежным ин­дикатором.

В разрезе вышезалегающих пород и вокруг участков про­явления молодого и древнего вулканизма отмечается четкая по­следовательная смена разных типов ВРГ: СО2, при отсутствии СН4 и Не; СО2, присутствие небольшого количества СН4 и Не; СО2-N2 и N2-СО2, присутствие в более высоких концентрациях СН4 и Не; N2, повышенная концентрация Не; смешанные ВРГ (СН4-СO2, СО2-СН4 и др.) с повышенной и высокой концентра­цией Не.

Участки гранитоидных интрузивов и эффузивов индициру­ются и ограничиваются по площади по аномально высоким кон­центрациям Не и, по-видимому, самым низким значениям отно­шения  3Не/ 4Не.

В комплексе с геотермическими методами уверенно выде­ляются территории, где в настоящее время отражаются послед­ствия позднеюрской, послесеноманской, неоген-четвертичной вулканической деятельности.

Помимо внесения нового в познание глубинного строения Земли и протекающих геологических процессов анализ  зональности ВРГ позволяет оценить перспективы регионов в отношении нефтегазоносности, гелиеносности, новых типов минеральных ле­чебных вод, степень "закрытости" ловушек углеводородов в нефтегазоносных провинциях, а также трассировать зоны региональ­ных разломов и эрозионные врезы, перекрытые мощным чехлом рыхлых отложений.

Авторы: 

Тематические разделы: