Изменение минералогического состава аллювиальных отложений Тунгусского месторождения при подготовке питьевых вод в водоносном горизонте

На керновом материале, отобранном при бурении параметрических скважин вблизи от эксплуатационных на Тунгусском водозаборе, изучены гидрохимические изменения подземных вод и преобразование минералогического состава водовмещающих пород плиоцен-четвертичных аллювиальных отложений.

Подземные воды по составу гидрокарбонат-ные натриево-кальциевые с повышенными концентрациями железа (до 25–30 мг/л), марганца (до 3 мг/л), кремния (до 14–20 мг/л по Si) и растворенного СО2 (до 250 мг/л). Содержание нитритов не превышает 0,01 мг/л, нитратов 0,4 мг/л, фтора 0,04–0,15 мг/л, иона аммония до 1–2 мг/л [1].

Удаление из закачиваемой в эксплуатационные скважины воды избытков растворенной углекислоты и насыщение ее кислородом при инфильтрации в водоносный горизонт кардинально меняют состав воды и ее свойства. Вокруг эксплуатационных скважин формируются области – биогеохимические реакторы, в которых протекают процессы осаждения в водоносном горизонте из подземных вод железа и марганца [1, 4].

Осаждение железа происходит на периферии биогеохимического реактора, где количество железо-окисляющих бактерий максимально. Перемещаясь потоком подземных вод в направлении фильтра скважин при откачке, они поставляют органическое вещество, служащее источником органического углерода для жизнедеятельности марганец-окисляющих бактерий [4].

Керн, поднятый в скважине, из которой осуществлялась только откачка подземной воды без инфильтрации насыщенной кислородом воды, представляет собой хорошо промытый мелко-тонкозернистый песок, в состав которого входят минералы пластовой матрицы – кварц, халцедон, полевые шпаты, кристаллический сидерит, пироксены и амфиболы [2, 3].

В зоне биогеохимического реактора у эксплуатационных скважин наблюдается значительное количество тонкокристаллического сидерита. Установлено, что в водоносном горизонте интенсивно идут процессы разрушения полевых шпатов, пироксенов, сидерита, в меньшей мере – кварца с образованием вторичных минералов – аморфного

Рис. Алюмосиликатный композит (а) и фрагмент его цемента при большем увеличении (b) [3]

Fig. Aluminosilicate composite (a) and a fragment of its cement at higher magnifi cation (b) [3]

кремнезема, глинистых минералов и вторичного сидерита. Основным коллектором выделившегося из природных подземных вод (перешедшего в осадок в водоносном горизонте) железа и марганца являются не окислы и гидроокислы, а техногенный тонкокристаллический сидерит, накапливающийся на периферии реакционной зоны.

После обработки соляной кислотой изучаемый материал приобрел светло-бежевый цвет. Под оптическим микроскопом в нем различаются микрообломки кварца и полевых шпатов, тонкозернистая масса и состоящие из этих материалов композиты (рис.).

Из рис. видно, что нерастворимый в кислотах композит сложен песчинками и угловатыми микрообломками матричного материала, сцементированными тонкозернистым материалом. Во всех случаях обнаружения сцементированных песков из наблюдательных скважин, расположенных на расстоянии до 20 м от эксплуатационных, роль цемента выполнял сидерит. Такие композиты, состоящие из окатанных матричных песчинок и микрообломков полевых шпатов, пироксенов и кварца, сцементированных тонкозернистым алюмосиликатным материалом, являются основным компонентом, который заполняет поровое пространство водоносного горизонта в зоне биогеохимического реактора на месторождении в период эксплуатации водозаборных скважин.