Углеводороды и их производные в подземных водах Анненского геотермального месторождения

В ходе экспедиционных работ в пределах Анненского геотермального месторождения были отобраны 2 партии проб термальной воды в 2012 и 2014 гг. Однако до сих пор были использованы только данные анализов, полученных в 2014 г. [3, 4]. Результаты анализов 2012 г. не публиковались и не использовались при обобщении данных по гидротермальным системам ДВ. В 2012 г. пробы воды были отобраны с промежутком в 30 минут, что позволило проследить кратковременные изменения состава ОВ. В статье приведено более детальное изучение состава, поведения и генезиса органического вещества в Анненских горячих источниках. Также предварительно оценены кратковременные (период 30 минут) и долговременные (годы) колебания его состава.

Геологическая и гидрогеологическая характеристика района Анненского геотермального месторождения

Анненское геотермальное месторождение располагается в Хабаровском крае, в 125 км от

г. Николаевска-на-Амуре и в 6,5 км от пристани Сусанино, в пределах низкогорного рельефа низовьев р. Амур, у западных отрогов северной оконечности хребта Сихотэ-Алинь. Район месторождения сложен главным образом верхнемеловыми эффузивными и туфогенно-осадочными отложениями больбинской и татаркинской свит. В настоящее время эксплуатируются скважины № 2 – глубиной 43,8 м и № 21 – глубиной 201,6 м. Воды имеют температуру на выходе 54 °С, слабоминерализованные (минерализация до 0,3 г/дм3), щелочные кремниевые гидрокарбонатные натриевые с повышенным содержанием фтора (2,5–3 мг/ дм3) [1, 2].

Методика анализа

Пробы термальной воды были отобраны из скважин № 2 и № 21 в сентябре 2012 г. и августе 2014 г. Из скважины № 2 в 2012 г. пробы воды были отобраны с промежутком в 30 мин. Также были отобраны проба холодной воды из скважины № 30-460. Качественный анализ органических соединений осуществляли методом капиллярной га- зовой хроматографии в сочетании с масс-спектрометрией на газовом хроматомасс-спектрометре Shimadzu GCMS-QP2010S в лаборатории КЦЭМП (аналитик – Рапопорт В.Л.) и Shimadzu GCMS-QP2010 Ultra в лаборатории ИКАРП ДВО РАН (аналитик – Потурай В.А.). Для каждого идентифицированного соединения были получены относительные концентрации в процентах. Сумма всех компонентов, установленных в пробе, равнялась 100%.

Результаты и их обсуждение

Термальные воды . В термальных водах Анненского месторождения установлено 98 органических соединений, относящихся к 14 гомологическим рядам. Широкого распространения здесь достигают эфиры карбоновых кислот (14 соединений, от 20 до 60% от общего содержания органического вещества), азотсодержащие компоненты (7 соединений, до 54%), а также предельные и ароматические углеводороды и карбоновые кислоты. Остальные органические компоненты имеют незначительное распространение. К ним относятся спирты, изомеры предельных углеводородов, альдегиды, кетоны, терпены, хиноны и стероиды.

Особенности молекулярно-массового распределения предельных углеводородов в термальных водах свидетельствует о двух процессах, протекающих в термальных водах: 1) высокомолекулярные алканы образуются в результате химического ре-синтеза биогенного органического вещества под действием высоких температур; 2) низкомолекулярные гомологи имеют бактериальный генезис.

Кратковременные вариации состава органического вещества (период 30 минут) характеризуются незаметными флуктуациями, а долгосрочные (период 2 года) – довольно сильными колебаниями состава органического вещества, вызванными увеличением доли алканов термогенного генезиса и снижением доли азотсодержащих соединений.

Холодные воды . В холодной воде из скважины № 30-460 было установлено 44 соединения, которые относятся к 10 гомологическим рядам. Максимальных относительных концентраций здесь достигают алканы, карбоновые кислоты и их эфиры и спирты.

Заключение

Органическое вещество в подземных (горячих и холодных) водах района Анненского геотермального месторождения представлено 98 соединениями (14 гомологических рядов) в термальных водах и 44 соединениями (10 гомологических рядов) в холодных водах. Максимального распространения в термальных водах достигают эфиры карбоновых кислот, а также азотсодержащие, предельные и ароматические углеводороды. В холодных водах доминируют предельные углеводороды, карбоновые кислоты и их эфиры. Алканы в горячих водах образованы в результате бактериальной деятельности (короткоцепочечные гомологи) и химического ре-синтеза органических остатков (длинноцепочечные гомологи). Кратковременные вариации состава органического вещества характеризуются незаметными флуктуациями, а долгосрочные – значительными изменениями.