Анализ гидрогеохимических условий Колтогорско-Толькинской зоны и прилегающих районов

Существенное влияние на современное строение и свойства осадочных отложений, в том числе на гидрогеологические и гидрогеохимические условия оказывают тектонические процессы. Геотектонический фактор на региональном уровне отражается в выделяемых водонапорных системах бассейна и рассматривается как важный элемент, определяющий границы и направленность движения потоков подземных вод [1, 2, 3, 5 и др.]. Опосредованно он учитывается при выборе объектов для анализа гидрогеохимических данных - в рамках отдельных тектонических структур, нефтегазоносных районов и областей [5, 6, 4, 8 и др.].

К настоящему времени, с изменением основных задач нефтяной гидрогеологии региона, в целом снижено внимание к проблемным вопросам формирования гидрогеохимического режима недр. Вместе с тем, накопленный огромный объем аналитических данных по химическому составу подземных вод осадочного чехла и палеозойского фундамента Западно - Сибирского бассейна определяет растущую актуальность вопросов их анализа, обобщения и детализации закономерностей взаимовлияния гидрогеологических и геологических, в частности, тектонических условий.

Колтогорско-Толькинская шовная зона, протягивающаяся с севера на юг в центральной части Западно-Сибирского бассейна, является унаследованной структурой Колтогорско-Уренгойского рифта триасового возраста и, соответственно, одной из наиболее характерных областей проявления мощных тектонических движений. Условия формирования этой зоны оказывали и оказывают существенное влияние на современное строение, свойства осадочных отложений, на режим нижнего гидрогеологического этажа и состав подземных вод. Сложность геологических и тектонических условий рассматриваемой зоны, очевидно, оказывает воздействие на гидрогеохимический режим глубоких горизонтов бассейна в рассматриваемой области, что, как представляется, требует специализированного изучения. В рамках этого направления в данной работе проводится сопоставительный анализ химического состава подземных вод в пределах отдельных отрицательных структур шовной зоны и граничащих с ними положительных тектонических элементов

Рассматриваемая зона протягивается с севера на юг в восточной части Западно-Сибирского мегабассейна и занимает площадь около 23 тысяч квадратных километров (рис. 1). Шовная зона включает в себя три тектонических элемента - это Толькинский и Колто-горский мегапрогибы и соединяющий их Южно-Толькинский прогиб. С восточной стороны к Колто-горско-Толькинской шовной зоне примыкает Ва-сюганско-Александровская гряда, состоящая из круп- ных мегавалов - Средневасюганского, Александровского и Бахиловского, с запада она граничит с Каймы-совским и Нижневартовским сводами, Стрежевской мегаседловиной и Тагринским мегавалом.

Среди этих структурных элементов в целом наиболее изученным является Нижневартовский свод. Однако непосредственно примыкающие к рассматриваемой шовной зоне районы этого свода характеризуются меньшей плотностью гидрогеохимических опробований, как в плане, так и по разрезу отложений. При этом в соседних к Нижневартовскому своду участках Колтогорского мегапрогиба отсутствуют гидрогеохи-мические данные. Поэтому в работе проводится сопоставление гидрогеохимических условий Толькинского, Колтогорского мегапрогибов, Южно-Толькинского прогиба и Средневасюганского, Александровского, Бахиловского и Тагринского мегавалов, Стрежевской мегаседловины и Каймысовского свода.

Для исключения влияния недостоверных гидро-геохимических опробований (некачественно отобранных проб, влияния техногенных факторов, ошибок при занесении анализов и т.д.) данные гидрогеохимических исследований прошли отбраковку данных, не удовлетворяющих критериям электронейтральности и баланса по минерализации. Исключены также некоторые анализы, в которых обнаружены аномально высокие содержания компонентов относительно фоновых значений. Всего отбраковано около 6% от общего количества гидрогеохимических данных.

Рис. 1. Фрагмент тектонической карты ЗападноСибирской плиты (под ред. В.И. Шпильмана, Н.И. Зма-новского и др., 1998): 1 - Толькинский мегапрогиб, 2 -Южно-Толькинский прогиб, 3 -Колтогорский мегапрогиб, 4 - Тагринский мегавал, 5 - Бахиловский мегавал, 6 - Стрежевская мегаседловина, 7 - Нижневартовский свод, 8 -Александровский мегавал, 9 - Каймысовский свод, 10 -Средневасюганский мегавал.

Данные гидрохимических опробований анализированы в пределах нижнего гидрогеологического эта- жа по трем водоносным комплексам - апт-альб-сеноманскому, неокомскому и юрскому. Всего в пределах рассматриваемой области признаны достоверными результаты 1489 опробований подземных вод нижнего гидрогеологического этажа из 590 скважин. Водоносные комплексы характеризуются различной степенью изученности гидрогеохимических свойств и неоднородностью расположения точек отбора проб. Большая часть данных приурочена к подземным водам юрских отложений (48%), менее изучены в данном районе неокомские воды (37%) и всего 15% опробований приходится на апт-альб-сеноманские. Воды Кол-тогорско-Толькинской шовной зоны охарактеризованы в значительно меньшей степени - всего 65 пробами подземных вод из 44 скважин. Для анализа гидрохимического облика подземных вод водоносных комплексов использовались данные полных химических анализов проб подземных вод включающих общую минерализацию, содержание основных компонентов ионно-солевого состава - натрия, калия, магния, кальция, хлора, гидрокарбоната, карбоната, сульфата, а также некоторых микрокомпонентов - йода, брома и бора.

По классификации В.А. Сулина подземные воды рассматриваемых структур имеют преимущественно хлор-кальциевый тип (табл. 1) - более 90 % всех проб, до 7% - это гидрокарбонатно-натриевые воды и менее 3% хлор-магниевые. Исключением являются подземные воды апт-альб-сеноманского комплекса Бахилов-ского мегавала, где на хлор-кальциевый тип вод приходится всего 48% всех опробований, количество проб гидрокарбонатно-натриевых проб достигает 37%, а хлор-магниевых вод до 15%.

В целом в пределах рассматриваемых комплексов Колтогорско-Толькинской зоны в распределении минерализации подземных вод и содержания водорастворенных компонентов прослеживаются разнонаправленные тенденции. Минерализация вод апт-альб-сеноманского и юрского комплексов уменьшается в северном направлении. В неокомском комплексе воды Толькинского мегапрогиба характеризуются меньшими значениями, но максимальное значение средней минерализации наблюдается в средней части рассматриваемой зоны - в Южно-Толькинском прогибе.

По содержанию в водах гидрокарбонат-иона в северном направлении происходит увеличение показателя в апт-альб-сеноманском и юрском комплексах. В неокомском комплексе тенденции изменения параметра аналогичные изменению минерализации, максимальное содержание гидрокарбоната фиксируется в Южно-Толькинском прогибе.

Изменения общей жесткости (содержания ионов кальция и магния) подземных вод имеют разнонаправленный характер по различным водоносным комплексам комплексов и наблюдаемые вариации относительно небольшие. На этом фоне выделяется резкое уменьшение жесткости подземных вод в юрском комплексе Толькинского мегапрогиба. В содержании йода наблюдаются закономерности аналогичные закономерностям изменения минерализации подземных вод -уменьшение от Колтогорского мегапрогиба к Толькин-скому в апт-альб-сеноманском и неокомском комплексах и максимальное содержание в юрском.

*

Количество проб различных типов вод (по классификации В.А. Сулина)

Таблица 1

Структура Тип вод

у to 5 Cl, Co

‘S 5 g У о в a £ 8

co Q о сз tq

№ C3 CO О CO N^ и Si

9 g 1

8 'S

3 co co Су

Апт-альб-сеноманский комплекс

ХК	11	2	45	15		73	5	3	6
ГН	1		35			1
ХМ			14			9

Неокомский комплекс

ХК	146	11	127	5	2	94	76	13	61
ГН	4		4			5
ХМ			3

Юрский комплекс

ХК	87	9	164	70	2	138	102	14	60
ГН	6	3	11	2		15	10	1	5
ХМ	2	3	4	3	2	3	1		1

^*) ХК – хлор-кальциевый, ГН - гидрокарбонатно-натриевый, ХМ - хлор-магниевый тип вод.

В содержании бора характер изменений совпадает с картиной изменения содержания гидрокарбоната. Для брома характерно схожая с минерализацией направленность изменения параметра, только в неокомском комплексе в Южно-Толькинского прогиба наблюдается пониженное значение.

В изменении общей минерализации и химического состава подземных вод в субширотном направлении прослеживается еще более сложная картина, фиксируется более резкие различия гидрогеохимических показателей.

Наибольшие вариации в минерализации подземных вод соседних тектонических структур наблюдаются в юрском водоносном комплексе. При общей тенденции уменьшения этого параметра в восточном направлении от 30.75 г/л до 23.89 г/л в северной части рассматриваемой области, и от 31.77 г/л до 25.39 г/л в ее центральной части, воды шовной зоны имеют пониженную минерализацию (21.65 г/л и 23.37 г/л, соответственно). Для Колтогорского мегапрогиба и прилегающих структур отмечается обратная тенденция с последовательным увеличением минерализации с запада на восток от 30.8 г/л до 38.35 г/л. В изменении минерализации вод неокомского комплекса также прослеживается отмеченная тенденция, но при существенно меньших различиях в значениях этого показателя (от 18.71 г/л до 20.4 г/л). Минерализация вод неоком-ских отложений в районе Толькинского мегапрогиба и Южно-Толькинского прогиба, а также апт-альб-сеноманских отложений в районе Колтогорского мегапрогиба изменяется незначительно и не имеет при этом выраженного пространственного тренда. В Толь-кинском мегапрогибе отмечается повышенная минерализация вод апт-альб-сеноманского комплекса по сравнению с прилегающими районами.

Содержание кальция в подземных водах шовной зоны в основном превышает значение этого показателя в водах сопредельных районов. Исключением являют- ся воды юрского комплекса Толькинского мегапрогиба, где отмечается резко пониженное значение этого показателя – 400.8 мг/л, по сравнению с содержанием в 1112.97 мг/л и 772.18 мг/л в водах прилегающих структурных элементов, а также воды неокомского комплекса в районе Южно-Толькинского прогиба, где, однако, различия в содержании этого компонента не такие существенные. В содержании магния в водах соседних структур также фиксируются существенные (в несколько раз и даже на порядок) отличия.

Количество гидрокарбонат-иона в подземных водах также варьирует в широких пределах и имеет разную направленность пространственных закономерностях для каждого из водоносных комплексов, и для различных частей рассматриваемой области. Наиболее существенные отличия по содержанию этого компонента отмечается водах юрского водоносного комплекса Колтогорского мегапрогиба (440.88 мг/л) и прилегающих Каймысовского свода (797.18 мг/л) и Средневасюганского мегавала (938.66 мг/л) В целом (с отдельными отклонениями) прослеживается тенденция к увеличению содержания этого компонента в водах вниз от апт-альб-сеноманских до юрских отложений. В изменении содержания микрокомпонентов (йода, брома и бора) явных закономерностей в субширотном направлении также не прослеживается.

В результате сопоставления средних показателей содержания водорастворенных компонентов и общей минерализации подземных вод Колтогорско - Толь-кинской шовной зоны и прилегающих к ним структурных элементов не выявлено явно выраженных закономерностей воздействия геотектонического фактора на гидрогеохимические условия осадочных отложений. Возможной причиной этого может быть неприемлемость в данных условиях использования осреднен-ных показателей по химическому составу подземных вод, что неизбежно приводит к существенной схематизации анализа. С другой стороны, вследствие множе- ственности компонентов ионно-солевого и микроком-понентного состава и относительно небольших изменений в их содержании в пределах рассматриваемой области, возникают сложности для неформализованного анализа сходства или различия подземных вод по совокупности гидрогеохимических показателей.

В целом можно отметить, что накопленный к настоящему времени объем информации о химическом составе подземных вод глубоких горизонтов в пределах структурных элементов первого порядка Колто-горско-Толькинской зоны и прилегающих районов позволяет провести достаточно детальный сопоставительный анализ гидрогеохимических условий рассматриваемой области. В данной работе такое сопоставление, как для отдельных водоносных комплексов, так и по разрезу отложений, выполнено на основе типизации подземных вод по их химическому составу (в рамках классификации В.А. Сулина), сравнением средних значений общей минерализации и содержания отдельных компонентов.

Полученные результаты показывают, что, несмотря на имеющиеся существенные вариации в химическом составе подземных вод, в закономерностях изменения гидрогеохимических условий не прослеживается какой-то общности их связи с наличием зоны распространения Колтогорского и Толькинского мегапрогибов. Наибольшие вариации в минерализации и составе водорастворенных компонентов характерны для подземных вод юрского водоносного комплекса, при формировании которого активно действовали факторы устойчивого прогибания фундамента. Воздействие этих факторов практически прекратились в меловом периоде. При этом различия в средних значениях минерализации подземных вод неокомского комплекса в пределах всех рассматриваемых структурных элементов становится относительно невелико, но в водах апт-альб-сеноманского комплекса эти различия увеличиваются.

Проведенные исследования свидетельствуют о том, что наличие мощного геодинамического воздействия, приведшего к формированию Колтогорско-Толькинской шовной зоны, не находит прямого отражения в гидрогеохимических условиях глубоких горизонтов и сопредельных районов. Возможно, это обусловлено использованием для сопоставления осред-ненных значений параметров по достаточно крупным геологическим объектам, что неизбежно приводит к огрублению и схематичности полученных результатов. В этих условиях, представляется необходимым осуществление более детальных исследований с картированием изменения гидрогеохимических показателей по латерали и по разрезу отложений. Наряду с этим для объяснения наблюдаемых вариаций в химическом составе подземных вод, очевидно, требуется привлекать к анализу воздействие комплекса факторов, в том числе и тектонической природы, но, по-видимому, более локального характера.

Работа выполнена при поддержке гранта

РФФИ № 15-05-01982 А.