Ученые впервые подробно описали термальные источники в районе Байкала

Ученые получили новые данные по химическому и газовому составу термальных источников центральной части Байкальской рифтовой зоны и выявили их геохимические особенности. С одной стороны, полученные данные позволили оценить температуры термальных вод на глубине, что в перспективе позволит использовать ресурсы терм для теплоэнергоснабжения удаленных районов. С другой стороны, результаты исследования послужат основой для решения фундаментальной научной проблемы о формировании состава и бальнеологического потенциала этих вод. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Geothermics.

Байкальская рифтовая зона — глубинный разлом земной коры протяженностью около 2000 километров, в пределах которого наблюдаются следы активной вулканической деятельности и располагаются источники термальных вод. Химический состав и физические свойства таких вод напрямую определяют их практическую ценность. Например, воды с повышенным содержанием фтора, кремния и других биоактивных компонентов применяются в лечебных целях. Кроме того, термы можно использовать для получения энергии. Происхождению и формированию состава терм Байкальской рифтовой зоны посвящено большое количество работ, однако некоторые вопросы остались нерешенными или требуют детального рассмотрения, например, распространение различных видов органических соединений в термах, процессы вторичного минералообразования, а также возраст терм.

Исследователи из Института нефтегазовой геологии и геофизики имени А.А. Трофимука СО РАН (Новосибирск) взяли пробы из 15 термальных источников Байкальской рифтовой зоны, измерили их температуру, кислотно-щелочные свойства, окислительно-восстановительный потенциал и электропроводность, а также проанализировали химический и газовый состав.

Результаты исследования показали, что воды имеют температуру от 20°C до 76°C и по газовому составу делятся на два типа: азотные и смешанные азотно-метановые. Большинство источников были слабощелочными и содержали много сульфатов и натрия. При этом, чем более щелочным был источник, тем меньше была его минерализация. В целом по химическому составу авторы выделили три типа вод — с преобладанием сульфатов и натрия; с преобладанием сульфатов, карбонатов и натрия; а также с преобладанием сульфатов, кальция и натрия.

Основываясь на результатах статистического анализа, авторы показали, что минерализация терм увеличивается в основном за счет накопления сульфатов и натрия в воде. Кроме того, исследователи выявили положительную корреляцию между количеством карбонатных ионов и концентрациями хлора и фтора в воде. Это позволяет предположить, что в их накоплении участвуют схожие процессы.

При этом авторы считают, что химический состав термальных вод является результатом взаимодействия воды с горными породами и, отчасти, смешения с холодными водами. Так, в источниках, где смешения с холодными водами практически не выявлено (например, в Гаргинском с температурой 74°C), содержание таких компонентов как фтор и кремний оказалось выше. Концентрации фтора здесь достигали 20 миллиграммов в литре, а кремния — 118 миллиграммов в литре. В источниках с выраженным смешением (например, Алгинском с температурой всего 20°C) эти показатели были значительно ниже: 3,4 миллиграмма в литре для фтора и 54 миллиграмма в литре для кремния.

Результаты проведенного статистического анализа говорят об участии различных процессов в формировании термальных вод, включая процессы растворения и осаждения минералов горных пород, смешение с холодными водами, влияние геотермического градиента и другие.

«Полученные результаты станут только начальным и основополагающим этапом масштабного исследования, направленного на выявление и объяснение процессов и механизмов формирования уникальных по составу термальных вод Байкальской рифтовой зоны. Эти термы — уникальный природный объект, изучение которого вносит вклад в развитие фундаментальной гидрогеохимии. Понимание процессов и механизмов их формирования позволит также рассуждать о рудообразующем потенциале этих вод. Наряду с ценностью для фундаментальной науки, результаты исследования имеют и прикладной характер. Новые данные о составе терм и результаты оценки глубинных температур позволят эффективнее использовать ресурсы вод в бальнеологических и теплоэнергетических целях. Последнее особенно важно для удаленных населенных пунктов Республики Бурятия», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Елена Зиппа, кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник лаборатории гидрогеохимии и геоэкологии Института нефтегазовой геологии и геофизики имени А.А. Трофимука.