Вестник Камчатской региональной ассоциации «Учебно-научный центр»
Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН
Нижне-Щапинские термальные источники (Камчатка), как пример магниевых углекислых вод
PDF

Ключевые слова

углекислые термальные воды
взаимодействие вода-порода
Щапинский грабен
Камчатка

Раздел

Научные статьи

Статистика

Просмотров: 127
Скачиваний: 83

Как цитировать

1. Малик Н., Таран Ю., Свирид И., Цховребова А. Нижне-Щапинские термальные источники (Камчатка), как пример магниевых углекислых вод // Вестник КРАУНЦ. Серия: Науки о Земле. 2023. № 4 (60). C. 48–66. https://doi.org/10.31431/1816-5524-2023-4-60-48-66.

Аннотация

Представлены результаты гидрохимических исследований Нижне-Щапинских (Кипелых) углекислых термальных (39°С) источников в 2021 г. Источники разгружаются в пределах Щапинского грабена вблизи действующего вулкана Кизимен. Результаты включают макро- и микрокомпонентный состав, изотопный состав воды источников, некоторых компонентов свободных газов и растворенного стронция. Обсуждение результатов проводится с привлечением ранее опубликованных и фондовых данных, с учетом геолого-структурной позиции района, взаимодействия вода-порода, а также с помощью простых термохимических расчётов с целью объяснения редкого, но характерного для химического состава некоторых углекислых вод преобладания магния над кальцием. Показано, что воды Нижне-Щапинских источников формируются как результат смешения двух составляющих: более глубинной и более нагретой хлоридно-натриевой воды и более поверхностной, менее нагретой воды состава Mg-Ca-HCO3-, сформированной за счет взаимодействия с карбонатсодержащими породами и СО2 магматического происхождения.

https://doi.org/10.31431/1816-5524-2023-4-60-48-66
PDF

Библиографические ссылки

Арсанова Г.И. Редкие щелочи в термальных водах вулканических областей. Новосибирск: Наука, 1974. 101 с. [Arsanova G.N. Rare alkalies in thermal waters of volcanic areas. Novosibirsk: Nauka, 1974. 101 р. (in Russian)].

Вакин Е.А., Пилипенко Г.Ф. Гидротермы Карымского озера после извержения 1996 г. // Вулканология и сейсмология. 1998. № 2. С. 3–27 [Vakin E.A., Pilipenko G.F. Hydrothermal activity in Lake Karymskoe after the 1996 underwater eruption // Volcanology and Seismology. 1998. № 19. P. 737–767]

Виноградов В.И., Вакин Е.А. Изотопный состав стронция термальных вод Камчатки // ДАН. 1983. Т. 273. № 4. С. 965–968 [Vinogradov V.I., Vakin E.A. Isotopic composition of strontium in thermal waters of Kamchatka // Doklady Akademii nauk SSSR. Geochemistry. 1983. V. 273. № 4. Р. 965–968 (in Russian)].

Войткевич Г.В., Мирошников А.С., Повареных А.С., Прохоров В.Г. Краткий справочник по геохимии. М.: Недра, 1977. 184 с. [Vojtkevich G.V., Miroshnikov A.S., Povarenyh A.S., Prohorov V.G. Kratkij spravochnik po geohimii. Moscau: Nedra, 1977. 184 p. (in Russian)].

Галимов Э.М. Геохимия стабильных изотопов углерода. М.: Недра, 1968. 226 с. [Galimov E.M. Geohimiya stabil’nyh izotopov ugleroda. Moscow: Nedra, 1968. 226 p. (in Russian)].

Есиков А.Д. Изотопная гидрология геотермальных систем. М.: Наука, 1989. 208 с. [Esikov A.D. Izotopnaya gidrologiya geotermal’nyh sistem. Moscow: Nauka, 1989. 208 p. (in Russian)].

Калачева Е.Г., Кузьмина А.А. Верхне-Щапинские термальные источники: условия формирования и химический состав // Материалы Всероссийской научной конференции «100-летие Камчатской экспедиции Русского географического общества 1908–1910 гг.» 22–27 сентября 2008 г. Петропавловск-Камчатский: ИВиС ДВО РАН, 2009. С. 124–129 [Kalacheva E.G., Kuz’mina A.A. Verhne-Shchapinskie termal’nye istochniki: usloviya formirovaniya i himicheskij sostav // Materialy Vserossijskoj nauchnoj konferencii «100-letie Kamchatskoj ekspedicii Russkogo geograficheskogo obshchestva 1908–1910 gg.» September 22–27, 2008. Petropavlovsk-Kamchatsky: IVS FEB RAS, 2009. P. 124–129 (in Russian)].

Кирсанова Т.П., Юрова Л.М. Термальные источники Щапинского грабена // Вопросы географии Камчатки. 1982. № 8. С. 59–66 [Kirsanova T.P., Yurova L.M. Termal’nye istochniki Shchapinskogo grabena // Voprosy geografii Kamchatki. 1982. № 8. P. 59–66 (in Russian)].

Комкова Л.А. Вулканогенное образование фосфатов // Вулканология и сейсмология. 1983. № 2. С. 44–52. [Komkova L.A. Volcanogenic Formation of Phosphates // Volcanology and Seismology. 1983. V. 5. № 2. P. 165–174].

Кудрявцева Е.И. К вопросу о гидрогеологических критериях перспектив нефтегазоносности Камчатки // Труды ВНИГРИ. 1973. № 338. С. 123–141 [Kudryavtseva E.I. On hydrogeological criteria of the perspectives of the oil-gas potential for Kamchatka // Trudy VNIGRI. 1973. № 338. Р. 124–128 (in Russian)].

Лаврушин В.Ю. Подземные флюиды Большого Кавказа и его обрамления. М.: ГЕОС, 2012. 348 с. [Lavrushin V.Yu. Subsurface fluids of the Greater Caucasus and its surrounding. Moscow: GEOS, 2012. 348 p. (in Russian)].

Лебедев В.Н. Камчатская экспедиция Ф.Н. Рябушинского. Зоологический отдел, том II, вып. 2. Текущие воды. 1918. Приложения, с. 490–500 [Lebedev V.N. Kamchatskaya ekspediciya F.N. Ryabushinskogo. Zoologicheskij otdel, tom II, vyp. 2. Tekushchie vody. 1918. Prilozheniya, s. 490–500 (in Russian)].

Мелекесцев И.В. Вулканизм и рельефообразование. М.: Наука, 1980. 212 с. [Melekestsev I.V. Volcanism and Relief-Formation. Moscow: Nauka, 1980 (in Russisn)].

Пашкевич Р.И., Середкин И.Н. Новые данные о химическом составе теплоносителя Нижне-Дзензурского геотермального месторождение // Камчатка-2: Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2015. Специальный выпуск № 63. С. 155–162 [Pashkevich R.I., Seredkin I.N. New data about chemical composition of Nizhne-Dzenzurskoe geothermal field heat-carrier // Kamchatka-2: Mining informational and analytical bulletin (scientific and technical journal). 2015. Special Issue № 63. Р. 155–162 (in Russian)].

Пийп Б.И. Термальные ключи Камчатки. Л.: Изд. Ак. Наук СССР, 1937. С. 183–190 [Piip B.I. The thermal springs of Kamchatka. Leningrad: Izdatel’stvo Akademii Nauk SSSR, 1937 (in Russian)].

Рожков A.M., Верховский A.Б. Геохимия благородных газов высокотемпературных гидротерм. М.: Наука, 1990. 167 с. [Rozhkov A.M., Verkhovsky A.B. Noble gas geochemistry in high-temperature hydrothermal systems. Moscow: Nauka, 1990. 167 p. (in Rusian)].

Селиверстов В.А., Осипенко А.Б. Петрология родингитов Камчатки. Владивосток: Дальнаука, 1999. 152 с. [Seliverstov V.A., Osipenko A.B. Petrology of the Kamchatka rodingites. Vladivostok: Dal’nauka, 1999. 152 p. (in Rusian)].

Трухин Ю.П. Геохимия современных геотермальных процессов и перспективные геотехнологии. М.: Наука, 2003. 376 с. [Trukhin Yu.P. Geochemistry of modern hydrothermal processes and perspective technologies. Moscow: Nauka, 2003. 403 p. (in Russian)].

Хефс Й. Геохимия стабильных изотопов. М.: Мир, 1983. 200 с. [Hefs J. Geohimiya stabil’nyh izotopov. Moscow: Mir, 1983. 200 p. (in Russian)]

Чешко А.Л. Формирование основных типов термальных вод Курило-Камчаткого региона по данным изотопных исследований (D, 18O, 3He/4He) // Геохимия. 1994. № 7. С. 988–1001 [Cheshko A.L. The formation of the main types of thermal waters of the Kuril-Kamchatka region based on the isotopic studies (D, 18O, 3He/4He) // Geochemistry. 1997. № 7. P. 988–1001 (in Russian)].

Шанцер А.Е. Некоторые позиции позднекайнозойского вулканизма и тектоники Восточной и Центральной Камчатки. Дис. ... к.г.-м.н. Петропавловск-Камчатский, фонды ИВ ДВНЦ АН СССР, 1968 [Shantser A.E. Nekotorye pozicii pozdnekajnozojskogo vulkanizma i tektoniki Vostochnoj i Central’noj Kamchatki. Dis. ... k.g.-m.n. Petropavlovsk-Kamchatskij, fondy IV DVNC AN SSSR, 1968].

Шанцер А.Е. О вулканогенной и терригенной формациях мелового (!) возраста Восточного хребта Камчатки // Стратиграфия вулканогенных формаций Камчатки. Труды Института вулканологии СО АН СССР. 1966. Вып. 23. С. 10–14 [Shantser A.E. O vulkanogennoj i terrigennoj formaciyah melovogo (!) vozrasta Vostochnogo hrebta Kamchatki // Stratigrafiya vulkanogennyh formacij Kamchatki. Trudy Instituta vulkanologii SO AN SSSR. 1966. V. 23. P. 10–14 (in Russian)].

Шанцер А.Е., Краевая Т.С. Формационные ряды наземного вулканического пояса (на примере позднего кайнозоя Камчатки). М.: Наука, 1980. [Shantser A.E., Kraevaya T.S. Formation series of a terrestrial volcanic belt (with examples from the late Cenozoic of Kamchatka) Moscow: Nauka, 1980. 162 р. (in Russian)].

Шанцер А.Е., Кутыев Ф.Ш., Петров В.С. Вулкан Кизимен // Бюллетень вулканологических станций. 1973. № 49. С. 29–36 [Shantser A.E., Kutyev F.S., Petrov V.S. Kizimen volcano // Byulleten’ vulkanologicheskih stancij. 1973. № 49. Р. 29-36 (in Russian)].

Юрова Л.М., Кирсанова Т.П. Геохимические особенности и оценка глубинных температур термальных вод Щапинского грабена // Тезисы докладов Всесоюзного совещания по подземным водам Востока СССР (ХII совещание по подземным водам Сибири и Дальнего Востока). Иркутск–Южно-Сахалинск. 1988. С. 53–54 [Yurova L.M., Kirsanova T.P. Geohimicheskie osobennosti i ocenka glubinnyh temperatur termal’nyh vod Shchapinskogo grabena // Tezisy dokladov Vsesoyuznogo soveshchaniya po podzemnym vodam Vostoka SSSR (XII soveshchanie po podzemnym vodam Sibiri i Dal’nego Vostoka). Irkutsk–Yuzhno-Sakhalinsk. 1988. P. 53–54 (in Russian)].

Aiuppa A., Bellomo A., Brusca L. et al. Natural and anthropogenic factors affecting groundwater quality of an active volcano (Mt. Etna, Italy) // Applied Geochemistry. 2003. V. 18. № 6. P. 863–882.

Arnorsson S. The use of mixing models and chemical geothermometers for estimating underground temperatures in geothermal systems // Journal of Volcanology and Geothermal Research. 1985. V. 23. № 3. Р. 299–335. https://doi.org/10.1016/0377-0273(85)90039-3

Chiodini G., Cioni R., Guidi M., Marini L. Chemical geothermometry and geobarometry in hydrothermal aqueous solutions: A theoretical investigation based on a mineral-solution equilibrium model // Geochimica et Cosmochimica Acta. 1991. V. 55. Iss. 10. P. 2709–2727. https://doi.org/10.1016/0016-7037(91)90438-B

Churikova T., Dorendorf F., Wörner G. Sources and Fluids in the Mantle Wedge below Kamchatka, Evidence from Across-arc Geochemical Variation // Journal of Petrology. 2001. V. 42. № 8. Р. 1567–1593. https://doi.org/10.1093/petrology/42.8.1567

Farley K.A., Neroda E. Noble gases in the Earth’s mantle // Annual Review of Earth and Planetary Sciences. 1998. V. 26. P. 189–218.

Fournier R.O., Potter R.W. Magnesium correction to the Na-K-Ca chemical geothermometer // Geochimica et Cosmochimica Acta. 1979. V. 43. № 9. P. 1543–1550.

Giggenbach W.F. Chemical techniques in geothermal exploration. In: F. D’Amore (Ed.) Application of geochemistry in Geothermal Reservoir Development. Rome, 1991. P. 252–270.

Giggenbach W.F. The origin and evolution of fluids in magmatic-hydrothermal systems. In: H.L. Barnes (Ed.) Geochemistry of Hydrothermal Ore Deposits. John Wiley, Hoboken, N. J., 1997. P. 737–796.

Giggenbach W.F. Geothermal solute equilibria. Derivation of Na–K–Mg–Ca geoindicators // Geochimica et Cosmochimica Acta. 1988. V. 52. № 12. P. 2749–2765.

Hilton D.R., Fischer T.P., Marty B. Noble gases and volatile recycling at subduction zones. In Noble Gases in Cosmochemistry and Geochemistry (eds. D. Porcelli, C.J. Ballentine, R. Wieler) // Mineralogical Society of America. 2002. V. 47. № 1. P. 319–370.

Kalacheva E., Taran Y., Kotenko T. Geochemistry and solute fluxes of volcano-hydrothermal systems of Shiashkotan, Kuril Islands // Journal of Volcanology and Geothermal Research. 2015. V. 296. P. 40–54.

Kharaka Y.K., Mariner R.H. Chemical geothermometers and their application to formation waters from sedimentary basins. In: Naeser, N.D., McCollon, T.H. (Eds.), Thermal History of Sedimentary Basins. Springer-Verlag, New York, 1989. P. 99–117.

Kutyrev A.V., Kamenetsky V.S., Park J.-W. et al. Primitive high-K intraoceanic arc magmas of Eastern Kamchatka: Implications for Paleo-Pacific tectonics and magmatism in the Cretaceous // Earth-Science Reviews. 2021. V. 220. 103703. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2021.103703

Mook W.G., Bommerson J.C., Staverman W.H. Carbon isotope fractionation between dissolved bicarbonate and gaseous carbon dioxide // Earth and Planetary Science Letters. 1974. V. 22. № 2. P. 169–176.

Pang Z.-H., Reed M.H. Theoretical chemical thermometry on geothermal waters: problems and methods // Geochimica et Cosmochimica Acta. 1998. V. 62. № 6. P. 1083–1091.

Spycher N., Peiffer L., Sonnenthal E.L. et al. Integrated multicomponent solute geothermometry // Geothermics. 2014. V. 51. P. 113–123.

Taran Y.A. A method for determination of the gas-water ratio in bubbling springs // Geophysical research letters. 2005. V. 32. l23403. https://doi.org/10.1029/2005GL024547

Taran Y.A., Fischer T.B., Pokrovsky B.G., Sano Y. Geochemistry of the volcano-hydrothermal system of El Chichon volcano, Chiapas, Mexico // Bulletin of Volcanology. 1998. V. 59. № 6. P. 436–449.

Taran Y., Kalacheva E., Inguaggiato S. et al. Hydrothermal systems of the Karymsky Volcanic Centre, Kamchatka: Geochemistry, time evolution and solute fluxes // Journal of Volcanology and Geothermal Research. 2017. V. 346. P. 28–39. https://doi.org/10.1016/j.jvolgeores.2017.05.023

Taran Y.A. Geochemistry of volcanic and hydrothermal fluids and volatile budget of the Kamchatka–Kuril subduction zone // Geochimica et Cosmochimica Acta. 2009. V. 73. Iss. 4. P. 1067–1094. https://doi.org/10.1016/j.gca.2008.11.020

Taran Y.A., Ryabinin G.V., Pokrovsky B.G. et al. Methane-rich thermal and mineral waters of the Avachinsky Depression, Kamchatka // Applied Geochemistry. 2022. V. 145. 105414.

Zeebe R.E. Kinetic fractionation of carbon and oxygen isotopes during hydration of carbon dioxide // Geochimica et Cosmochimica Acta. 2014. V. 139. P. 540–552. https://doi.org/10.1016/j.gca.2014.05.005

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.

Copyright (c) 2023 Н.А. Малик, Ю.А. Таран, И.Ю. Свирид, А.Р. Цховребова