Конспект лекций Минск, 2000 г. Рекомендуемая литература

Гидрогеохимические исследования интенсивно применяются при поисках полезных ископаемых. Существует целый специальный раздел гидрогеохимии — гидрогеохимический метод поисков полезных ископаемых. Этот метод используется при поискам рудных месторождений, месторождений солей, нефтяных месторождений. Метод базируется на том, что вещество каждого месторождения термодинамически устойчиво только в той геохимической обстановке, в которой оно было сформировано. Но большинство полезных ископаемых, которые мы ищем, находятся в других условиях, нежели те, где они образовались. Например, залежь соли, находящаяся на глубине 500 м, образовалась когда–то на поверхности в бассейне галогенеза; залежь сульфидных руд находится сейчас близ поверхности, где пластовая температура 20 °С, а сформировалась в ходе магматического процесса при температуре 800 °С и т.п. Поэтому вещество полезного ископаемого оказывается не в равновесии со средой, где оно находится. А главным компонентом этой среды является подземная вода. Полезное ископаемое разрушается, его вещество рассеивается, при этом вода обогащается специфическими компонентами. Образуется гидрогеохимический или водный ореол рассеяния. Водные ореолы рассеяния выделяются на фоне вод, не подверженных влиянию залежи полезного ископаемого. Эти воды называются фоновыми, а их химический состав фоновым. Водные ореолы рассеяния вытянуты по направлению движения вод. По их форме и распределению специфических компонентов в водах можно прогнозировать местоположение залежи.
При взаимодействии подземных вод с неглубокозалегающими сульфидными залежами происходит окисление сульфидов и образование сульфатов. Воды ореола рассеяния оказываются обогащёнными сульфатами соответствующих металлов и приобретают кислую реакцию. Степень проявления водных ореолов зависит от интенсивности нейтрализации кислых сульфатных вод вмещающими породами. Нейтрализация особенно сильно протекает, когда породы карбонатные.
Основными процессами, приводящими к водному рассеянию вещества несульфидных месторождений (каменная и калийная соль, флюорит, бораты, редкометальные пегматиты, месторождения урана, вольфрама и др. элементов в кристаллических породах), являются растворение и выщелачивание, в том числе углекислотное, гидратация, гидролиз, ионный обмен.
Качественные признаки водных ореолов несульфидных месторождений чрезвычайно разнообразны. Они изменяются от максимального увеличения хлоридности и общей минерализации подземных вод в районах каменных и калийных солей до минимального увеличения концентраций отдельных редких элементов в ореольных водах месторождений редкометальных пегматитов.
В комплекс исследований, предполагаемых гидрогеохимическим методом поиска полезных ископаемых, входит большой круг задач, которые решаются на различных стадиях геолого–поисковых работ. Эти задачи сводятся к поиску и детальному изучению водных ореолов, оконтуриванию рудных узлов, полей и зон.
При нефтепоисковых и нефтеразведочных работах также широко применяется гидрогеохимический метод. Суть его сводится к нахождению гидрогеохимических критериев нефтегазоносности. Как и в случае с твёрдыми полезными ископаемыми основанием для изучения подземных вод с целью выявления нефтяной залежи служит то, что нефть, контактируя с водой, изменяет её состав. В подземных водах, находящихся в зоне влияния нефтяных залежей, по сравнению с фоновыми водами отмечаются повышенная газонасыщённость, более высокое содержание отдельных компонентов, органического вещества, пониженная концентрация сульфатов, которые восстанавливаются под действием углеводородов, повышенная концентрация аммония — продукта окисления нефти, отмечается обогащённость некоторыми металлами. Применяется информация и о других компонентах подземных вод для выработки критериев нефтегазоносности. В такого рода работах часто предлагаются комплексные критерии, представляющие собой произведение или отношение концентраций отдельных компонентов (например, NН₄/SО₄), что усиливает контрастность показателей нефтеносности. Используется сложный математический аппарат, например, дискриминантный анализ, когда по множеству показателей создаётся как бы портрет уже известного месторождения и потом он “примеряется” к площадям, для которых делается прогноз нефтеносности. Вообще же установление гидрогеохимических критериев нефтеносности — это отдельная и большая задача для каждого нефтегазоносного бассейна. Это связано с большим разнообразием как условий залегания и формирования нефти, так и гидрогеологических и гидрогеохимических условий в разных бассейнах.