Отправить статью по E-mail Минералого-геохимические особенности цеолит-кремнистых отложений Паужетского геотермального месторождения (Южная Камчатка)
- Авторы: Сергеева А.В.1, Рычагов С.Н.1, Кравченко О.В.1, Сандимирова Е.И.1, Назарова М.А.1, Карташева Е.В.1, Кузьмина А.А.1
-
Учреждения:
- Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН
- Выпуск: № 1 (2024)
- Страницы: 36-53
- Раздел: Статьи
- URL: https://journals.rcsi.science/0203-0306/article/view/258178
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0203030624010045
- EDN: https://elibrary.ru/PYSWNV
- ID: 258178
Цитировать
Открытый доступ
Доступ предоставлен
Аннотация
На Паужетском геотермальном месторождении исследованы минеральные отложения, образующиеся при сбросе термальной воды из сепараторов скважин. Изучены составы, структура и геохимические свойства этих осадков последовательно по потоку и в вертикальных разрезах искусственно образовавшихся “плащей”. Установлено, что в начале сброса термальных вод они сложены рентгеноаморфными морденит-опаловыми смесями, а далее осадки становятся полностью кремнистыми. Цеолитовая составляющая минеральных отложений определяет их высокие сорбционные свойства в отношении Au, Ag, Hg, As, Rb, Sr, Ba, Cs и др. элементов; в морденитовой матрице образуются сульфиды железа, серебра, меди. Показано, что минеральные отложения, формирующиеся на дневной поверхности Паужетского геотермального месторождения, являются индикатором щелочной минерало- и рудообразующей среды нижних горизонтов Паужетской гидротермальной системы.
Полный текст
Об авторах
А. В. Сергеева
Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН
Автор, ответственный за переписку.
Email: anastavalers@gmail.com
Россия, бульвар Пийпа, 9, Петропавловск-Камчатский, 683006
С. Н. Рычагов
Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН
Email: rychsn@kscnet.ru
Россия, бульвар Пийпа, 9, Петропавловск-Камчатский, 683006
О. В. Кравченко
Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН
Email: anastavalers@gmail.com
Россия, бульвар Пийпа, 9, Петропавловск-Камчатский, 683006
Е. И. Сандимирова
Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН
Email: anastavalers@gmail.com
Россия, бульвар Пийпа, 9, Петропавловск-Камчатский, 683006
М. А. Назарова
Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН
Email: anastavalers@gmail.com
Россия, бульвар Пийпа, 9, Петропавловск-Камчатский, 683006
Е. В. Карташева
Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН
Email: anastavalers@gmail.com
Россия, бульвар Пийпа, 9, Петропавловск-Камчатский, 683006
А. А. Кузьмина
Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН
Email: anastavalers@gmail.com
Россия, бульвар Пийпа, 9, Петропавловск-Камчатский, 683006
Список литературы
- Апрелков С.Е., Ежов Б.В., Оточкин В.В., Соколков В.А. Вулкано-тектоника Южной Камчатки // Бюлл. вулканол. станций. 1979. № 57. С. 72–78.
- Басков Е.А., Суриков С.Н. Гидротермы Тихоокеанского сегмента Земли. М.: Недра, 1975. 172 с.
- Белоусов В.И. Геология геотермальных полей. М.: Наука, 1978. 176 с.
- Буров А.И., Козовая Т.В., Сибгатуллин А.Х. и др. Цеолитсодержащие породы Камчатки // Природные цеолиты России: геология, физико-химические свойства и применение в промышленности и охране окружающей среды. Т. 1. Новосибирск: Институт минералогии и петрографии СО РАН, 1992. С. 45–48.
- Геолого-геофизический атлас Курило-Камчатской островной системы / Под ред. К.Ф. Сергеева, М.Л. Красного. Л.: ВСЕГЕИ, 1987. 36 л.
- Долгоживущий центр эндогенной активности Южной Камчатки. М.: Наука, 1980. 172 с.
- Жатнуев Н.С., Миронов А.Г., Рычагов С.Н., Гунин В.И. Гидротермальные системы с паровыми резервуарами (концептуальные, экспериментальные и численные модели). Новосибирск: Наука, 1996. 184 с.
- Жданов С.П., Егорова Е.Н. Химия цеолитов. Л.: Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова АН СССР, 1968. 158 с.
- Иванов В.В. Генетическая классификация минерализованных вод земной коры // Труды ЦНИИК: Вопросы гидрогеологии минеральных вод. 1977. Т. 34. С. 3–58.
- Калачева Е.Г., Рычагов С.Н., Королева Г.П., Нуждаев А.А. Геохимия парогидротерм Кошелевского вулканического массива (Южная Камчатка) // Вулканология и сейсмология. 2016. № 3. С. 41–56.
- Кононов В.И. Геохимия термальных вод областей современного вулканизма (рифтовых зон и островных дуг). М.: Наука, 1983. 216 с. (Труды ГИН АН СССР. Вып. 379).
- Коробов А.Д. Гидротермальный литогенез в областях наземного вулканизма. Саратов: Изд-во Саратов. ун-та, 2019. 120 с.
- Королева Г.П., Ломоносов И.С., Стефанов Ю.М. Золото и другие рудные элементы в гидротермальной системе // Структура гидротермальной системы. М.: Наука, 1993. С. 238–280.
- Манухин Ю.Ф., Павлова Л.Е. Типизация гидрогеологических структур вулканических районов Камчатки и характеристика вулканогенных бассейнов // Вулканология и сейсмология. 2011. № 3. С. 13–33.
- Набоко С.И. Металлоносность современных гидротерм в областях тектоно-магматической активности. М.: Наука, 1980. 198 с.
- Набоко С.И., Карпов Г.А., Розникова А.П. Гидротермальный метаморфизм пород и минералообразование // Паужетские горячие воды на Камчатке. М.: Наука, 1965. С. 76–118.
- Пампура В.Д. Геохимия гидротермальных систем областей современного вулканизма. Новосибирск: Наука, 1985. 151 с.
- Пампура В.Д., Сандимирова Г.П. Геохимия и изотопный состав стронция гидротермальных систем. Новосибирск: Наука, 1990. 152 с.
- Паужетские горячие воды на Камчатке. М.: Наука, 1965. 208 с.
- Прогнозная оценка рудоносности вулканогенных формаций. М.: Недра, 1977. 296 с.
- Рычагов С.Н. Эволюция гидротермально-магматических систем островных дуг / Автореф. дисс. … доктора геол.-мин. наук. М.: ИГЕМ РАН, 2003. 50 с.
- Рычагов С.Н., Нуждаев А.А., Степанов И.И. Ртуть как индикатор современной рудообразующей газо-гидротермальной системы (Камчатка) // Геохимия. 2014. № 2. С. 145–157.
- Рычагов С.Н., Сандимирова Е.И., Чернов М.С. и др. Минералообразование на Восточно-Паужетском термальном поле (Южная Камчатка) как отражение влияния глубинного щелочного флюида и эпитермальной рудообразующей системы // Геология и геофизика. 2023. Т. 64. № 2. С. 255–279. doi: 10.15372/GiG2022211
- Рычагов С.Н., Сергеева А.В., Чернов М.С. Минеральные ассоциации основания толщи глин как индикаторы флюидного режима Паужетской гидротермальной системы (Камчатка) // Тихоокеанская геология. 2017. Т. 36. № 6. С. 90–106.
- Сандимирова Е.И., Рычагов С.Н., Сергеева А.В., Чубаров В.М. Цеолитовая минерализация в аргиллизитах Восточно-Паужетского термального поля – как индикатор разгрузки щелочного флюида в современной гидротермальной системе (Южная Камчатка) // Вулканология и сейсмология. 2022. № 6. С. 42–62. DOI: 10.31857.S0203030622060086
- Сергеева А.В., Рычагов С.Н., Сандимирова Е.И. и др. Минеральный состав искусственных кремнистых отложений (“гейзеритов”) Паужетского геотермального месторождения (Южная Камчатка) // Материалы XXV ежегодной научной конференции, посвященной Дню вулканолога: Вулканизм и связанные с ним процессы. Петропавловск-Камчатский: ИВиС ДВО РАН, 2022. С. 154–157.
- Структура гидротермальной системы. М.: Наука, 1993. 298 с.
- Сугробов В.М. Геотермальные ресурсы Камчатки, классификация и прогнозная оценка // Изучение и использование геотермальных ресурсов в вулканических областях. М.: Наука, 1979. С. 26–35.
- Сугробов В.М., Карпов Г.А., Рычагов С.Н. 50 лет со дня пуска Паужетской геотермальной электрической станции // Материалы научной конференции, посвященной Дню вулканолога: Вулканизм и связанные с ним процессы. Петропавловск-Камчатский: ИВиС ДВО РАН, 2016. С. 443–448.
- Феофилактов С.О., Рычагов С.Н., Букатов Ю.Ю. и др. Новые данные о строении зоны разгрузки гидротерм в районе Восточно-Паужетского термального поля (Южная Камчатка) // Вулканология и сейсмология. 2017. № 5. С. 36–50.
- Феофилактов С.О., Рычагов С.Н., Букатов Ю.Ю. и др. Строение зоны разгрузки парогидротерм Верхне-Паужетского термального поля // Геология и геофизика. 2020. Т. 61. № 9. С. 1194–1214.
- Феофилактов С.О., Рычагов С.Н., Логинов В.А. и др. Глубинное строение района Паужетской гидротермальной системы (Южная Камчатка) // Вулканология и сейсмология. 2021. № 1. С. 40–56.
- Челноков Г.А., Харитонова Н.А. Углекислые минеральные воды юга Дальнего Востока России. Владивосток: Дальнаука, 2008. 165 с.
- Чудаев О.В. Состав и условия образования современных гидротермальных систем Дальнего Востока России. Владивосток: Дальнаука, 2003. 203 с.
- Campbell K.A., Guido D., Gautret P. et al. Geyserite in hot-spring siliceous sinter: window on Earths hottest terrestrial (paleo) environment and its extreme life // Earth Sci. Rev. 2015. V. 148. P. 44–64.
- Ellis A.J. Volcanic hydrothermal areas and the interpretation of thermal waters compositions // Bull. Volcanol. 1966. V. 29. P. 575–584.
- Giggenbach W.F., Garcia N.P., Londono A. et al. The chemistry of fumarolic vapor and thermal-spring disharge from the Nevado del Ruiz volcanic-magmatic-hydrothermal system, Colombia // J. Volcanol. Geotherm. Res. 1990. № 42. P. 13–39.
- Fournier R.O. Active hydrothermal systems as analogues of fossil systems. The role of heat in the development of energy and mineral resources in the nothern Basin and Range province // Geotherm. Resour. Council Spec. Rep. 1983. V. 13. P. 263–284.
- Frolova J.V., Ladygin V.M., Bashina J.S. et al. Artificial Silica Deposits from Pauzhetskoe Geothermal Field: Petrophysical Properties and Possibility of Utilization (South Kamchatka, Far East, Russia) // Conference on Mineral Extraction, USA, Tucson, Arizona. 2006. 4 p.
- Hedenquist J.W. The thermal and geochemical structure of the Broadlands-Ohaaki geothermal system, New Zealand // Geothermics. 1990. V. 19. P. 151–185.
- Henley R.W., Ellis A.J. Geothermal systems, ancient and modern // Earth Sci. Rev. 1983. № 19. P. 1–50.
- Rychagov S.N., Boikova I.A., Kalacheva E.G. et al. Artificial Sinter Deposits of the Pauzhetsky Geothermal System // Conference on Mineral Extraction, USA, Tucson, Arizona. 2006. 4 p.
- Sillitoe R.H. Epithermal paleosurfaces // Mineral Deposita. 2015. V. 50. P. 767–793. doi: 10.1007/s00126- 015-0614-z
- White D.E., Muffler L.I.P., Truesdell A.H. Vapour – dominating hydrothermal systems compared with hot-water systems // Econ. Geology. 1971. V. 66. № 1. P. 75–97.
Дополнительные файлы
Доп. файлы
Действие
1.
JATS XML
2.
Рис. 1. Схематическая геологическая карта Паужетского геотермального месторождения, (по [Структура ..., 1993] с изменениями). 1 – туффиты и туфы паужетской свиты; 2 – лаво-экструзивный комплекс дацитов и риолитов Камбального вулканического хребта; 3 – то же, андезитов и андезибазальтов; 4 – аллювиальные отложения; 5 – кольцевые тектонические нарушения; 6 – то же, линейные; 7 – Паужетский грабен; 8 – термальные поля (1 – Южно-, 2 – Верхне-, 3 – Нижне-, 4 – Восточно-Паужетское); 9 – скважины; 10 – цеолит-кремнистые “плащи”.
Скачать (881KB)
3.
Рис. 2. Схема опробования минеральных отложений на скважине ГК-3. На левом фрагменте – ортофотоплан участка местности (составлен М.С. Черновым) и точки отбора проб по простиранию “плаща”; на правом фрагменте – фотографии точек отбора проб (а – под зумпфом скважины, б – под водопадом, в – под следующим уступом, г – под последним крупным уступом перед впадением потока термальных вод в холодный ручей Быстрый).
Скачать (1MB)
4.
Рис. 3. Фото образцов минеральных отложений скважины ГК-3, согласно расположению точек на рис. 2. а – № 1, б – № 2, в – № 3-1, г – № 3-2, д – № 4 (верхний слой осадков в данной точке), е – № 4 (второй сверху слой осадков с органическими включениями), ж – № 4 (то же, с чередованием рыхлых и плотных микрослоев), з – № 4 (нижний слой – из подошвы отложений, с включениями песка, ила и т.п.).
Скачать (1MB)
5.
Рис. 4. Диаграмма распределения значений основных химических компонентов по простиранию “плащей” скважин ГК-3, R-120 и R-108, согласно данным табл. 1 (для построения графиков по скважине ГК-3 использованы значения № 1‒4).
Скачать (374KB)
6.
Рис. 5. Корреляция между положением полосы асимметричного валентного колебания ν3[SiO4] и мольной долей атомов кремния в усредненном алюмосиликатном каркасе.
Скачать (165KB)
7.
Рис. 6. Инфракрасные спектры минеральных отложений скважины ГК-3 в 2021 г. а – начало “плаща”, около зумпфа; б – 80 м от зумпфа; в – 110 м от зумпфа; г – 130 м от начала “плаща”; I – полный спектр в диапазоне 400–400 см–1; II – положение основной полосы в диапазоне 950–1200 см–1.
Скачать (414KB)
8.
Рис. 7. Инфракрасные спектры минеральных отложений скважин ГК-3 (а), R-103 (б), R-120 (в), R-123 (г) R-106 (д, е). Образцы 2018 г.
Скачать (380KB)
9.
Рис. 8. Дифрактограммы отложений скважины ГК-3 по результатам опробования в 2021 г. На изливе, около зумпфа (а); в 80 м от зумпфа (б); в 110 м от зумпфа (в); в 130 м от зумпфа – перед впадением в руч. Быстрый (г).
Скачать (443KB)
10.
Рис. 9. Структура цеолит-кремнистых отложений на изливе термальных вод из скважины ГК-3. а – слоистость, б – глобулярный морденит в кремнистой массе, в – цилиндрический морденит, г – комковатый морденит, д – игольчатый морденит, е – акантит (Ag2S) –морденитовые агрегаты на поверхности глобулярного морденита. Рельефная поверхность. Снимки BSE.
Скачать (956KB)
11.
Рис. 10. Схема зональности по простиранию минеральных отложений скважин Паужетского геотермального месторождения: от цеолитового начала до опалового конца.
Скачать (795KB)
12.
Рис. 11. Схема поликонденсации алюминатных и силикатных ионов с образованием гетероцепочек. а – схематичное уравнение, б – формирование структурных мотивов цеолитов.
Скачать (296KB)
