Природно-химические ресурсы бишофита Восточно-Европейской платформы и его использование в бальнеологии

Цель исследования: изучить подземную гео и гидросферу выяснить закономерности размещения и формирования бишофита в вертикальном разрезе осадочного чехла и его экологическое и бальнеологическое значение для человека.

Задачи: 1. Изучить химический состав рассолов выщелачивания. 2. Провести типизацию рассолов, выявить аналоги сравнить и сопоставить с российскими и зарубежными курортами.

Материалы и методы. Материалом исследования служат подземные хлоридные рассолы выщелачивания, опробованные скважинами в осадочном чехле Восточно-Европейской платформы. Для изучения рассолов выщелачивания были использованы следующие методы:

• 1)    Анализ фондовых и литературных источников, выполнены химические анализы проб бишофит-ного рассола.

• 2)    Сокращенный химический анализ проб воды, который производится в целях получения подробной характеристики состава в процессе эксплуатационной откачки.

• 3)    Систематизация подземных вод по химическому составу произведена на базе классификации Алеки-на-Посохова. В соответствии с ней выделен тип рассола (IIIа – хлормагниевый). Наименование водам дается по преобладающим анионам и катио-нам. Преобладающими считаются ионы, содержащиеся в количестве 20% и более при условии, что сумма анионов и катионов равна 100% в отдельности.

• 4)    Для характеристики химического состава подземных вод в работе также используется формула Кур-лова, представляющая собой псевдодробь, в числителе которой в убывающем порядке указывается процентное содержание анионов, а в знаменателе – катионов.

Минерал бишофит был открыт более 120 лет и назван в честь немецкого ученого Густава Бишофа, профессора Бонского университета, жившего в XIX веке. Первые сведения о наличие хлормагниевых солей появились и были обнаружены при бурении скважин на нефть и газ в 19581959 гг. [1]. На сегодняшний день известно всего лишь 3 места на территории стран СНГ и Европы, где добывается этот уникальный минерал: Поволжский бишофитоносный бассейн, занимает Приволжскую моноклиналь, частично соляные купола Прикаспийской впадины (Светлоярский соляной купол), территория Днепрово-Донецкого авлокогена, а также в Германии и Голландии.

В Днепрово-Донецком авлокогене в месторождениях Черниговской, Полтавской и Донецкой областях Украины бишофит находится на глубине от 2000 м до 2500 м, залегает в пермской сульфатно-галогенной формации кунгура (P 1 kg). Плотность рассола бишофита в пределах от 1,25 г/см³ до 1,33 г/см³ при температуре 0⁰С. Совокупность свойств бишофита позволяет исполь-зовать его во многих сферах человеческой деятельности. Он несколько отличается по происхождению и своему составу от Волгоградского – залегает глубже (на глубине порядка 2,0-2,5 км) и содержит больший процент микроэлементов и йодно-бромных солей.

История открытия залежей бишофита на территории России в Волгоградской области принадлежит буровикам, которые впервые ощутили на себе лечебный эффект рассола бишофита. Они заметили снижение болевых и воспалительных проявлений при профессиональной патологии буровиков – полиартрите. Бишофит впервые был обнаружен при бурении структурных и разведочных скважин на нефть и газ на Качалинской площади. Поволжский бишофитоносный район шириной 1050 км протяженностью более 400 км протягивается от северной части Калмыкии, вдоль русла Волги до Озинского соляного купола в Саратовской области, где впервые были обнаружены отложения бишофита в период с 1937 по 1941 гг.

Проводимые экспериментальные и клинические исследования сотрудниками Волгоградской медакадемии, НИИ экспериментальной и клинической ревматологии РАМН, областного физиотерапевтического диспансера подтвердили наличие у рассолов бишофита противоспалительного действия при местном воздействии на суставы.

С 1989 г. на Наримановском месторождении проводится опытная разработка методом подзеного выщелачивания. Полезное ископаемое представлено пластом бишофита мощностью 15-28 м, залегающим на глубине 1516-1630 м в толще галогенных пород антиповской ритмопачки иренской свиты кунгурского возраста. Полезная толща отделена от водоносных горизонтов мощными водоупорными слоями каменной соли, что благоприятно для эксплуатации месторождения.

Экспериментальная часть. Бишофит – хлормагниевая соль (MgCl2×6H2O) – бесцветный кристаллический минерал, его удельный вес в естественных условиях 1,52-1,53 г/см3. Температура плавления 116-117ºС. Бишофит в пластовых условиях представляет собой спрессованную под давлением твердую кристаллическую соль с удельным весом 1,60-1,64 г/см3. В твердом пластовом состоянии содержит (%); MgCl2-43.52-45.57, KCl-0.23-1.43, NaCl-0.63-2.03, CaSO4 -0.9-1.69, Br- 0.454-0.48, H2O 49.71-51.58.

Минерал растворяется в любом объеме воды и на воздухе, биологически активный, обладает антисептическими свойствами. Полученный в процессе подземного растворения раствор бишофита имеет удельный вес 1,30-1,34 г/см3. Минерализация бишофитового рассола, добываемого из скважин, составляет 420-511 г/дм3. Раствор прозрачный, бесцветный или слегка желтоватый, маслянистый на ощупь, без запаха, гигроскопичен, не токсичен. Впервые в 1975 г. на Наримановской площади на скважине №2 была опробована технология добычи бишофита методом подземного выщелачивания. В мировой практике это первый опыт добычи из глубокозалегающих горизонтов. На территории Нижнего Поволжья разведаны и эксплуатируются с 1971 по 1994 гг. Городищенское, Светлоярское, Наримановское месторождения бишофита.

Бишофитовый рассол в России имеет следующий усредненный состав (г/дм³): минерализация 466, MgBr 2 – 5,7, NaCl – 10,3, KCl – 1,8, CaSO 4 – 1,3, плотность-1,16 [2]. Водный раствор бишофита, его химический состав, минерализация, формула Курлова представлены в табл. 1. Содержание хлора – 316,66 г/дм³, магния – 108,47 г/дм³, брома – 4901,76 мг/дм³.

Таблица 1. Геохимическая характеристика хлоридных рассолов выщелачивания

Таблица 1 (продолжение). Геохимическая характеристика хлоридных рассолов выщелачивания

Таблица 2. Сопоставление составов бишофитовых рассолов и оз. Эльтон и Мёртвого моря

Рассолы Днепрово-Донецкого авлакогена имеют минерализацию 446-461 г/дм3. По класс-сификациям В.А. Сулина и Е.Ф. Посохова [2] они относятся к хлормагниевому типу (IIIа) с содержанием хлора от 285,94 до 329,79 г/дм3, магния от 108,2-114,3 г/дм3. Концентрация брома в растворе варьирует от 4795,2 до 7619 мг/дм3. В рассоле отсутствует иод, бром как галоген вытесняет йод из раствора.

Рассол бишофита, получаемый непосредственно из скважины, обладает целым набором полезных свойств и является сырьем и продуктом, применяемым в различных отраслях народного хозяйства [4]. Сопоставление составов бишофитовых рассолов и оз. Эльтон и Мёртвого моря представлены в табл. 2. Бишофитоносные рассолы хлормагниевого типа (IIIа) России и Украины не уступают курортам Мертвого Моря, а по бальнеологическим показателям по брому и магнию значительно превышают показатели Мертвого Моря.

Выводы:

• 1.    Рассол бишофита, получаемый непосредственно из скважин, обладает целым набором полезных свойств и является сырьем и продуктом, применяемым в различных отраслях народного хозяйства. Минерал бишофит связан генетически с соляным галогенезом и встречается в районах с пластовым залеганием солей, а также в районах с солянокупольной тектоникой.

• 2.    Рассолы выщелачивания Днепро-Донецкого авлакогена с минерализацией 446-461 г/дм³ обладают пониженной минерализацией по сравнению с Поволжскими (до 511 г/дм³).

• 3.    Содержание магния сильно не изменяются в Поволжском бассейне и составляет 107,0-115,5 г/дм³, а в Днепро-Донецком – (108,2-114,3) г/дм³.

• 4.    Концентрация брома в бишофитовом рассоле Днепро-Донецкого авлакогена достигает 7619 мг/дм³, а в Поволжском бассейне – 5354 мг/дм³, что значительно ниже. Везде отсутствует йод.

• 5.    Бишофитоносные рассолы России и Украины не уступают курортам Мертвого Моря по бальнеологическим показателям, а по брому и магнию значительно превышают показатели Мертвого Моря.

Примечание: в медицине рассолы бишофита в Волгоградской, Саратовской, Ростовской областях и на территории Калмыкии широко используется медицинскими учреждениями и населением в качестве бальнеологического средства для лечения, в основном заболеваний опорно-двигательного аппарата, нервной системы. Его можно купить в аптеках в виде бишофитового рассола и ряда лекарственных препаратов на основе волгоградского бишофита пасты «Бишаль», раствора «Поликатан», пластырь и др. и применять для оздоровления в домашних условиях. В других регионах страны эти препараты не продаются и неизвестны широко населению.