Помощь студентам в учебе
ГЕОХИМИЯ ПОДЗЕМНЫХ ЛЬДОВ, СОЛЕНЫХ ВОД И РАССОЛОВ ЗАПАДНОЙ ЯКУТИИ
|
Введение 4
1. Постановка проблемы, состояние её изученности 13
2. Основные региональные особенности Западной Якутии 25
2.1. Физико-географические условия 25
2.2. Геологическое строение и тектоника 29
2.3. Распространение и строение многолетнемерзлых толщ 35
3. Распространение подземных вод и гидрогеологическая стратификация
разреза 41
3.1. Оленёкский криоартезианский бассейн 43
3.2. Верхневилюйский криоартезианский бассейн 51
3.3. Средневилюйский криоартезианский бассейн 56
4. Геохимия подземных текстурообразующих льдов 60
4.1. Криогенное строение мерзлой толщи и условия залегания подземных льдов 60
4.2. Макрокомпонентный состав подземных льдов 69
4.3. Состав микрокомпонентов и РЗЭ подземных льдов 78
5. Геохимия и формирование подземных соленых вод и рассолов 88
5.1. Химический и газовый состав подземных вод 88
5.2. Гидрогеохимическая зональность 97
5.3. Равновесие в системе вода (рассол)-порода 103
5.4. Изотопы в подземных соленых водах и рассолах 113
5.4.1. Распределение стабильных изотопов 2И и 180 113
5.4.2. Распределение стабильных изотопов 37Cl и 81Br 118
5.4.3. Изотопное отношение 87Sr/86Sr 127
5.5. Формирование состава хлоридных кальциевых рассолов 133
6. Рассолы как гидроминеральное сырье 137
6.1. Концентрация ценных компонентов (брома, лития, рубидия, стронция) в
промышленных подземных водах 137
6.2. Прогнозная оценка запасов гидроминерального сырья (по величине
водопритока в алмазодобывающий карьер) 155
6.3. Значение и перспективы использования промышленных рассолов 161
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 166
Список использованной литературы 169
Основные понятия и термины 215
Приложения 217
Приложение 1. Химический состав рассолов надсолевого водоносного
комплекса (Верхневилюйский КАБ) 217
Приложение 2. Химический состав рассолов соленосного водоносного
комплекса (Верхневилюйский КАБ) 219
Приложение 3. Химический состав рассолов подсолевого водоносного
комплекса (Верхневилюйский КАБ) 220
Приложение 4. Химический состав соленых вод и рассолов верхнекембрийского
водоносного комплекса (Средневилюйский КАБ) 223
Приложение 5. Химический состав соленых вод и рассолов верхнекембрийского
водоносного комплекса (Оленёкский КАБ) 225
Приложение 6. Химический состав рассолов венд-среднекембрийских
водоносных комплексов (Оленёкский КАБ) 229
1. Постановка проблемы, состояние её изученности 13
2. Основные региональные особенности Западной Якутии 25
2.1. Физико-географические условия 25
2.2. Геологическое строение и тектоника 29
2.3. Распространение и строение многолетнемерзлых толщ 35
3. Распространение подземных вод и гидрогеологическая стратификация
разреза 41
3.1. Оленёкский криоартезианский бассейн 43
3.2. Верхневилюйский криоартезианский бассейн 51
3.3. Средневилюйский криоартезианский бассейн 56
4. Геохимия подземных текстурообразующих льдов 60
4.1. Криогенное строение мерзлой толщи и условия залегания подземных льдов 60
4.2. Макрокомпонентный состав подземных льдов 69
4.3. Состав микрокомпонентов и РЗЭ подземных льдов 78
5. Геохимия и формирование подземных соленых вод и рассолов 88
5.1. Химический и газовый состав подземных вод 88
5.2. Гидрогеохимическая зональность 97
5.3. Равновесие в системе вода (рассол)-порода 103
5.4. Изотопы в подземных соленых водах и рассолах 113
5.4.1. Распределение стабильных изотопов 2И и 180 113
5.4.2. Распределение стабильных изотопов 37Cl и 81Br 118
5.4.3. Изотопное отношение 87Sr/86Sr 127
5.5. Формирование состава хлоридных кальциевых рассолов 133
6. Рассолы как гидроминеральное сырье 137
6.1. Концентрация ценных компонентов (брома, лития, рубидия, стронция) в
промышленных подземных водах 137
6.2. Прогнозная оценка запасов гидроминерального сырья (по величине
водопритока в алмазодобывающий карьер) 155
6.3. Значение и перспективы использования промышленных рассолов 161
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 166
Список использованной литературы 169
Основные понятия и термины 215
Приложения 217
Приложение 1. Химический состав рассолов надсолевого водоносного
комплекса (Верхневилюйский КАБ) 217
Приложение 2. Химический состав рассолов соленосного водоносного
комплекса (Верхневилюйский КАБ) 219
Приложение 3. Химический состав рассолов подсолевого водоносного
комплекса (Верхневилюйский КАБ) 220
Приложение 4. Химический состав соленых вод и рассолов верхнекембрийского
водоносного комплекса (Средневилюйский КАБ) 223
Приложение 5. Химический состав соленых вод и рассолов верхнекембрийского
водоносного комплекса (Оленёкский КАБ) 225
Приложение 6. Химический состав рассолов венд-среднекембрийских
водоносных комплексов (Оленёкский КАБ) 229
Актуальность. Активная разработка и эксплуатация месторождений алмазов, нефти, газа в Западной Якутии в сложных физико-географических, геологических, геокриологических и гидрогеологических условиях требует всестороннего знания о геологическом пространстве и в целом о природной среде региона. Западная Якутия находится в области самого глубокого на Земле многолетнего промерзания горных пород - мощность криолитозоны достигает 1450 м. Подземные льды, формирующиеся на больших глубинах в горных породах, влияют на основные закономерности строения мёрзлых толщ, структурно-текстурные черты горных пород, особенности локализации подземных вод, их геохимию, гидродинамику, генезис и формирование, взаимосвязи и взаимодействие с вмещающими горными породами, а физико-химическое состояние подземных льдов зеркально отображает сущность процессов преобразования состава подземных вод в криотермических условиях. Изучение гидрогеохимических особенностей этих льдов позволит в итоге восстановить палеогидрогеологическую обстановку в период формирования многолетнемерзлых пород. Водообменные системы криолитозоны включает в себя элементы - горные породы, воду в различных фазовых состояниях, газ, органическое вещество - длительное взаимодействие которых приводит к эволюционному изменению криогидрогеологических систем. Комплексное изучение их составляющих даёт ключ не только к пониманию процессов формирования, развития и преобразования подземной гидросферы при её глубоком охлаждении, что составляет фундаментальную проблему, но и к научному прогнозу, востребованному в практической области.
Крайне важным звеном системы вода-порода являются рассолы хлоридного состава. Их генезис и особенности формирования представляют фундаментальную проблему гидрогеохимии, однако до настоящего времени полной ясности в решении этой проблемы нет. Особенно проблематично происхождение подземных хлоридных соленых вод и рассолов, насыщающих осадочные терригенно-карбонатные толщи и магматические горные породы. Выявление ведущих процессов формирования ионного и изотопного состава рассолов, установление источников и причин накопления в них макро- и микрокомпонентов, а также особенностей их распределения в рассолах разных типов, требуют скорейшего решения.
Подземные солёные воды и рассолы региона, заполняющие геологический разрез, характеризуются максимальной концентрацией ряда микрокомпонентов (брома, лития, стронция, рубидия и др.) и представляют собой самостоятельную промышленную ценность как гидроминеральное сырье. Всё это определяет исключительный интерес и актуальность изучения геохимических особенностей подземных текстурообразующих льдов и подземных солёных вод и рассолов Западной Якутии.
Цель работы. Выявление геохимических особенностей подземных льдов, хлоридных кальциевых солёных вод и рассолов, обоснование их генезиса и оценка высокоминерализованных подземных вод как гидроминерального сырья.
Основные задачи:
- изучить подземные текстурообразующие льды региона как неотъемлемую составляющую системы вода-порода, особенности формирования их макро- и микрокомпонентного состава;
- выявить закономерности распространения, гидрогеологической зональности и гидрогеохимические особенности хлоридных солёных вод и рассолов в осадочных толщах и интрузивных породах Западной Якутии;
- на основе численного моделирования оценить степень равновесия подземных вод с минералами вмещающих пород и выявить ведущие факторы формирования состава подземных соленых вод и рассолов;
/2ТТ 18^ 31^ 81^. 87^ /86г.
- изучить распределение стабильных изотопов ( H, О, Cl и Br, Sr/ Sr) в подземных водах хлоридного состава и выявить достоверные изотопные генетические признаки этих вод;
- исследовать закономерности распределения некоторых ценных компонентов (брома, лития, рубидия, стронция) в рассолах Западной Якутии и обосновать перспективность сырьевой базы для использования гидроминерального сырья (жидкой поликомпонентной руды).
Объектами научного исследования являются подземные льды, подземные солёные воды и рассолы, насыщающие геологический разрез в пределах алмазоносных районов Западной Якутии; процессы формирования состава, генезис и эволюция этих объектов представляют предмет исследования.
Фактический материал и личный вклад автора. В диссертации изложены результаты многолетних (1993-2015 гг.) теоретических и прикладных исследований, выполненных лично автором, либо при его непосредственном участии в государственных научных программах (3.1.12.1. «Формирование и геологическая деятельность подземных вод Востока СССР», 4.1.01. «Исследование условий формирования подземных вод и их роли в геологических процессах», 5.1.2., 5.1.3. «Ресурсы, динамика и охрана подземных вод», 28.6. «Экогеохимия природных и техногенных ландшафтов Сибири, гидрогеологический и гидрогеохимический мониторинг», 1.05.03. «Сибирь», ГНТП 1.9.1. «Глобальные изменения природной среды и климата»), междисциплинарных научных проектах СО РАН № 74, 78, 99, 101, междисциплинарном интеграционном проекте «Литий России», ежегодных экспедиционных проектов СО РАН, а также международных проектах PICS-2650 «Mecanismes et balans d’alteration en climats froids: etude du systeme hydrologique du Baikal» и NSFC «Геохимия хлора и брома в подземных водах Китая и России».
Разработка фундаментальной научной проблемы осуществлялась при финансовой поддержке РФФИ (гранты 94-05-26877; 97-05-74592; 00-05-78072; 01-0564012; 04-05-64426; 04-05-22000-НЦНИ, 06-05-03038; 08-05-00086; 13-05-01075;14-05- 91155-ГФЕН).
Систематизация обширного фактического гидрогеологического и геокриологического материала, накопленного за долгие годы работы на территории криолитозоны, позволила создать банк гидрогеохимических данных Западной Якутии, включающий около 2000 анализов проб текстурообразующих льдов, пресных, солёных вод и рассолов. В рамках комплексных научных исследований автор выполняла обработку и интерпретацию многолетних режимных гидрогеохимических наблюдений и геокриологических изысканий в пределах кимберлитовых полей Западной Якутии, непосредственно осуществляла физикохимическое моделирование процессов, происходящих в системе вода-порода, направленное на решение проблемы формирования химического состава подземных вод в естественных и нарушенных условиях в пределах криолитозоны, проводила количественную оценку содержания ценных компонентов в рассолах как гидроминеральном сырье. Исследование изотопного состава подземных вод региона осуществлялось при сотрудничестве с французскими коллегами из Страсбургского университета, канадскими учеными из Университета Ватерлоо и китайскими исследователями из Университета Ухань.
Методы исследования. Диссертационное исследование основано на материалах собственных полевых работ, результатах изучения режима подземных вод и мёрзлых пород, обобщенных данных разведочных работ ОАО АК «АЛРОСА» в пределах кимберлитовых полей, глубокого опорного бурения, а также обширной геологической, гидрогеологической и геохимической опубликованной и фондовой литературе, касающейся Западной Якутии.
В своих исследованиях автор придерживался основополагающего методологического принципа единства природных вод, принципов эволюционного преобразования подземной гидросферы, заложенных Е.В. Пиннекером, а также известных подходов комплексного анализа природных систем на основе современных методов гидрогеологии, гидрогеохимии, геокриологии и физикохимического моделирования.
Специфика объектов исследования наложила отпечаток на методику изучения. Структурные и текстурные особенности подземных льдов изучены в ходе документации керна скважин, пройденных без применения промывочных растворов (с продувкой забоя сжатым воздухом). Суровые климатические условия при отборе проб льда (температура воздуха в зимнее время достигала -55 °С), необходимость поддержания мерзлого состояния керна для фиксации текстурных особенностей на фото, малые количества отбираемого льда являлись дополнительными факторами, осложняющими получение, сохранение и анализ данных и требующими адаптации существующих методик к реальным условиям исследования.
Макрокомпонентный и микрокомпонентный состав подземных льдов и вод определен лабораторными методами (химическим, атомно-абсорбционным, спектрофотометрическим, хроматографическим и др.) в Байкальском аналитическом центре коллективного пользования Иркутского научного центра СО РАН (аттестат аккредитации № РОСС RU.0001.513593) методом масс- спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой на приборе ELEMENT-2 (Finnigan MAT, Германия). Анализы стабильных изотопов воды (2H, 18О, 37Cl и 81Br) выполнены в Университете Ватерлоо (Онтарио, Канада) методом Isotope Ratio Mass Spectrometry (IRMS), в Приморском центре локального элементного и изотопного анализа ДВГИ ДВО РАН, г. Владивосток (аттестат аккредитации № РОСС RU.0001.518986) и в Китайском Университете Геонаук (г. Ухань) на масс- спектрометрах Thermo Finnigan МАТ 253. Изотопные стронциевые отношения (87Sr/86Sr) определены в Страсбургском университете (Франция) на масс- спектрометре VG Sector и в ИЗК СО РАН (г. Иркутск) на приборе Finnigan MAT 262 с термической ионизацией в одноленточном режиме на рениевых лентах (аттестат аккредитации № РОСС RU.0001.513593).
Физико-химическое моделирование на основе программного комплекса HydroGeo (М.Б. Букаты) применялось на этапе решения вопросов формирования и эволюции химического состава подземных вод.
Достоверность научных результатов обеспечена созданным банком данных - результатов химического анализа около 2000 проб подземных вод, льдов и пород, полученных высокоточными методами в аккредитованных лабораториях, включая зарубежные; хорошими показателями прецизионности результатов; апробацией основных научных положений на российских и международных форумах и публикацией в рецензируемых журналах; выполнением заданий государственных программ, интеграционных и международных проектов.
Научная новизна работы:
- изучено строение и текстурные особенности мёрзлых толщ, химический состав подземных льдов в осадочных и магматических горных породах;
- впервые определено содержание более 40 микрокомпонентов и редкоземельных элементов в подземных льдах интрузивных (кимберлитах), осадочных и терригенно-карбонатных (известняки, доломиты, песчаники) пород Западной Якутии и обоснован возможный механизм их накопления;
- выявлены ведущие процессы формирования химического состава соленых подземных вод и рассолов на основе расчета равновесий в системе вода-порода;
/2тт 18^А 37^1 81^ 87^ /86п
- впервые на основе изучения стабильных изотопов ( H, О, Cl, Br, Sr/ Sr) определены ведущие генетические признаки подземных льдов и солёных вод и рассолов;
- выполнена прогнозная оценка ресурсов гидроминерального сырья и обоснована перспективность использования дренажных рассолов для извлечения ценных компонентов.
Практическая значимость.
Результаты изучения подземных льдов, солёных вод и рассолов позволили решить конкретные практические задачи алмазодобывающих предприятий в Западной Якутии: оценить ёмкость мёрзлых массивов в связи с захоронением в них дренажных рассолов, поступающих в карьеры; обосновать размещение экспериментальных полигонов для экологически безопасной изоляции рассолов при отработке месторождений; выполнить мониторинг геохимической обстановки в районах интенсивного освоения и оценить качество подземных и поверхностных вод; оценить прогнозные ресурсы дренажных рассолов для целей использования их в качестве гидроминерального сырья.
Защищаемые положения.
1. Западная Якутия объединяет три разнопорядковые криогидрогеологические системы (структуры) - Оленёкский, Верхневилюйский и Средневилюйский криоартезианские бассейны. Их гидрогеологические особенности обусловлены широким развитием палеозойских терригенных, карбонатных и галогенных толщ, трапповых и кимберлитовых полей, наличием регионально выдержанных рассолоносных комплексов и глубоким охлаждением геологического разреза.
2. Глубокое промерзание обводненных осадочных и магматических пород артезианских бассейнов в позднем кайнозое сопровождалось подземным льдообразованием. Специфика геохимии подземных льдов - результат взаимодействия в системе вода-порода. Переход в раствор карбонатных, сульфатных и хлоридных солей происходил до эпохи похолодания, а современный химический состав подземных льдов обусловлен процессами криогенеза.
3. Вертикальную гидрогеохимическую зональность немерзлых толщ криоартезианских бассейнов формируют хлоридные рассолы натриевого, а также смешанного катионного состава. Они приурочены к надсолевым, соленосным и подсолевым водоносным комплексам или заполняют бессолевой разрез бассейнов. Рассолы имеют признаки метеогенных и седиментогенных вод, а также их смешения в ходе геологической эволюции системы вода-порода.
/2т 18^А C37^I о81^ 87^ /86п
4. Вариации стабильных изотопов (Н, О, 5 Cl, 5 Br и Sr/ Sr) являются важнейшим генетическим признаком формирования рассолов в результате либо растворения галогенных горных пород, либо глубокого преобразования захороненной рапы солеродных бассейнов в условиях различной степени закрытости гидрогеологических систем.
5. Криоартезианские бассейны входят в состав крупнейшей Сибирской гидроминеральной провинции. Содержание лития, брома, стронция, рубидия в подземных рассолах позволяет рассматривать их как важнейшее промышленное сырье, альтернативное твердым полезным ископаемым. Эксплуатационные запасы дренажных хлоридных кальциевых рассолов алмазодобывающих карьеров являются достаточной базой для организации безотходного производства ценных компонентов.
Апробация. Результаты авторских исследований и основные положения диссертации докладывались и обсуждались на международных и всесоюзных научных форумах: на XI, XII, XIII Всесоюз. совещаниях по подземным водам Востока СССР (Чита, 1985, Иркутск-Южно-Сахалинск, 1988, Иркутск-Томск, 1991); XIV, XV, XVI, XVII, XVIII, XIX, XX Всеросс. совещаниях по подземным водам Востока России (Иркутск, 1994, 2000, 2006, 2012, Тюмень, 1997, 2009, Красноярск, 2003); Первом Всесоюз. съезде инженеров-геологов, гидрогеологов и геокриологов (Киев, 1988); расширенных заседаниях Научного Совета по криологии Земли АН СССР (Москва, 1987, 1988, 1989, 1990); Третьем Междунар. симпозиуме «Горное дело в Арктике» (Санкт-Петербург, 1994); Первой, Второй, Третьей и Четвертой конференциях геокриологов России (Москва, 1996, 2001, 2005, 2011); Четвертом Междунар. междисциплинарном научном симпозиуме «Закономерности строения и эволюции геосфер» (Хабаровск, 1998); Пятых, Шестых, Седьмых Толстихинских чтениях (Санкт- Петербург, 1996, 1997, 1998); Междунар. конференции «Фундаментальные проблемы воды и водных ресурсов на рубеже III-го тысячелетия» (Томск, 2000); Научнопрактической конференции «Современные проблемы гидрогеологии и гидрогеомеханики» (Санкт-Петербург, 2002); Междунар. конференции «Фундаментальные проблемы современной гидрогеохимии» (Томск, 2004); Междунар. конференции «Приоритетные направления в изучении криосферы Земли» (Пущино, Московской обл., 2005); Междунар. конференции «Криогенные ресурсы полярных регионов» (Салехард, 2007); Междунар. конференции «Криогенные ресурсы полярных и горных регионов. Состояние и перспективы инженерного мерзлотоведения» (Тюмень, 2008); Всеросс. научно-практического совещания с международным участием «Литий России» (Новосибирск, 2011); Междунар. научно-практической конференции «Проблемы и пути эффективной отработки алмазоносных месторождений» (Мирный, 2011); VIII Междунар. конференции «Недропользование. Горное дело. Новые направления и технологии поиска, разведки и разработки месторождений полезных ископаемых» (Новосибирск, 2012); Междунар. научной конференции «Гидрогеология сегодня и завтра: наука, образование, практика» (Москва, 2013); II Всеросс. научной конференции «Геологическая эволюция взаимодействия воды с горными породами» (Владивосток, 2015); Всеросс. конференции «Современные проблемы гидрогеологии, инженерной геологии и гидрогеоэкологии Евразии» (Томск, 2015). GSA Annual Meeting «Science at highest level» (Denver, Colorado, USA, 2002); 9th International Conference on Permafrost (Fairbanks, Alaska, USA, 2008); XXXVIII IAH Congress «Groundwater quality sustainability», Krakow, Poland 2010; Sixth, Eight, Eleventh, Fourteenth International Symposiums on Water-Rock Interaction (Malvern, England, 1989; Vladivostok, Russia, 1995; Saratoga Springs, NY, USA, 2004; Avignon, France, 2013); International Multidisciplinary Conference on Mineral Waters. Genesis, Exploitation, Protection and Valorisation. MinWat2014 (Karlovy Vary (Carlsbad), Czech Republic, 2014); AIG-11: Applied Isotope Geochemistry Conference in Orleans, France (2015).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 74 работы, в том числе две монографии (в соавторстве) и 22 статьи в рецензируемых российских и зарубежных журналах из перечня ВАК. Статьи написаны в соавторстве со специалистами, которые не имеют возражений против защиты данной работы.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, заключения (233 стр. текста, 65 рисунка, 13 таблиц, 6 приложений). Список литературы включает более 700 источников.
Автор выражает благодарность научному консультанту - доктору геологоминералогических наук, профессору С.Л. Шварцеву за побуждение к написанию диссертации, внимание к процессу её создания и ценные советы, способствовавшие кристаллизации сути работы. Автор считает своим долгом выразить признательность специалистам и ученым, общение и консультации с которыми на разных этапах исследований оказали формирующее влияние на изложенные в работе идеи и представления: докторам геол.-мин. наук М.Б. Букаты, Е.В. Пиннекеру, Б.И. Писарскому, кандидатам геол.-мин. наук В.Н. Борисову, Б.М. Шенькману, А.М. Кононову. Организация полевых работ проходила при неизменной поддержке на разных этапах сотрудников АК «АЛРОСА» (ПАО): В.А. Павлова, Г.П. Шмарова, Т.И. Дроздовой. Большой объем аналитических работ выполнили специалисты Л.А. Дурбан, Т.Ф. Данилова. Всем названным лицам автор искренне признателен. Особую благодарность я выражаю доктору геол.-мин. наук С.В. Алексееву - многолетнему коллеге по работе, неутомимому полевику, достойному оппоненту в научных дискуссиях, опытному рецензенту совместных научных статей, постоянному соавтору и непримиримому борцу с невежеством - за точность формулировок и чистоту русского языка.
Крайне важным звеном системы вода-порода являются рассолы хлоридного состава. Их генезис и особенности формирования представляют фундаментальную проблему гидрогеохимии, однако до настоящего времени полной ясности в решении этой проблемы нет. Особенно проблематично происхождение подземных хлоридных соленых вод и рассолов, насыщающих осадочные терригенно-карбонатные толщи и магматические горные породы. Выявление ведущих процессов формирования ионного и изотопного состава рассолов, установление источников и причин накопления в них макро- и микрокомпонентов, а также особенностей их распределения в рассолах разных типов, требуют скорейшего решения.
Подземные солёные воды и рассолы региона, заполняющие геологический разрез, характеризуются максимальной концентрацией ряда микрокомпонентов (брома, лития, стронция, рубидия и др.) и представляют собой самостоятельную промышленную ценность как гидроминеральное сырье. Всё это определяет исключительный интерес и актуальность изучения геохимических особенностей подземных текстурообразующих льдов и подземных солёных вод и рассолов Западной Якутии.
Цель работы. Выявление геохимических особенностей подземных льдов, хлоридных кальциевых солёных вод и рассолов, обоснование их генезиса и оценка высокоминерализованных подземных вод как гидроминерального сырья.
Основные задачи:
- изучить подземные текстурообразующие льды региона как неотъемлемую составляющую системы вода-порода, особенности формирования их макро- и микрокомпонентного состава;
- выявить закономерности распространения, гидрогеологической зональности и гидрогеохимические особенности хлоридных солёных вод и рассолов в осадочных толщах и интрузивных породах Западной Якутии;
- на основе численного моделирования оценить степень равновесия подземных вод с минералами вмещающих пород и выявить ведущие факторы формирования состава подземных соленых вод и рассолов;
/2ТТ 18^ 31^ 81^. 87^ /86г.
- изучить распределение стабильных изотопов ( H, О, Cl и Br, Sr/ Sr) в подземных водах хлоридного состава и выявить достоверные изотопные генетические признаки этих вод;
- исследовать закономерности распределения некоторых ценных компонентов (брома, лития, рубидия, стронция) в рассолах Западной Якутии и обосновать перспективность сырьевой базы для использования гидроминерального сырья (жидкой поликомпонентной руды).
Объектами научного исследования являются подземные льды, подземные солёные воды и рассолы, насыщающие геологический разрез в пределах алмазоносных районов Западной Якутии; процессы формирования состава, генезис и эволюция этих объектов представляют предмет исследования.
Фактический материал и личный вклад автора. В диссертации изложены результаты многолетних (1993-2015 гг.) теоретических и прикладных исследований, выполненных лично автором, либо при его непосредственном участии в государственных научных программах (3.1.12.1. «Формирование и геологическая деятельность подземных вод Востока СССР», 4.1.01. «Исследование условий формирования подземных вод и их роли в геологических процессах», 5.1.2., 5.1.3. «Ресурсы, динамика и охрана подземных вод», 28.6. «Экогеохимия природных и техногенных ландшафтов Сибири, гидрогеологический и гидрогеохимический мониторинг», 1.05.03. «Сибирь», ГНТП 1.9.1. «Глобальные изменения природной среды и климата»), междисциплинарных научных проектах СО РАН № 74, 78, 99, 101, междисциплинарном интеграционном проекте «Литий России», ежегодных экспедиционных проектов СО РАН, а также международных проектах PICS-2650 «Mecanismes et balans d’alteration en climats froids: etude du systeme hydrologique du Baikal» и NSFC «Геохимия хлора и брома в подземных водах Китая и России».
Разработка фундаментальной научной проблемы осуществлялась при финансовой поддержке РФФИ (гранты 94-05-26877; 97-05-74592; 00-05-78072; 01-0564012; 04-05-64426; 04-05-22000-НЦНИ, 06-05-03038; 08-05-00086; 13-05-01075;14-05- 91155-ГФЕН).
Систематизация обширного фактического гидрогеологического и геокриологического материала, накопленного за долгие годы работы на территории криолитозоны, позволила создать банк гидрогеохимических данных Западной Якутии, включающий около 2000 анализов проб текстурообразующих льдов, пресных, солёных вод и рассолов. В рамках комплексных научных исследований автор выполняла обработку и интерпретацию многолетних режимных гидрогеохимических наблюдений и геокриологических изысканий в пределах кимберлитовых полей Западной Якутии, непосредственно осуществляла физикохимическое моделирование процессов, происходящих в системе вода-порода, направленное на решение проблемы формирования химического состава подземных вод в естественных и нарушенных условиях в пределах криолитозоны, проводила количественную оценку содержания ценных компонентов в рассолах как гидроминеральном сырье. Исследование изотопного состава подземных вод региона осуществлялось при сотрудничестве с французскими коллегами из Страсбургского университета, канадскими учеными из Университета Ватерлоо и китайскими исследователями из Университета Ухань.
Методы исследования. Диссертационное исследование основано на материалах собственных полевых работ, результатах изучения режима подземных вод и мёрзлых пород, обобщенных данных разведочных работ ОАО АК «АЛРОСА» в пределах кимберлитовых полей, глубокого опорного бурения, а также обширной геологической, гидрогеологической и геохимической опубликованной и фондовой литературе, касающейся Западной Якутии.
В своих исследованиях автор придерживался основополагающего методологического принципа единства природных вод, принципов эволюционного преобразования подземной гидросферы, заложенных Е.В. Пиннекером, а также известных подходов комплексного анализа природных систем на основе современных методов гидрогеологии, гидрогеохимии, геокриологии и физикохимического моделирования.
Специфика объектов исследования наложила отпечаток на методику изучения. Структурные и текстурные особенности подземных льдов изучены в ходе документации керна скважин, пройденных без применения промывочных растворов (с продувкой забоя сжатым воздухом). Суровые климатические условия при отборе проб льда (температура воздуха в зимнее время достигала -55 °С), необходимость поддержания мерзлого состояния керна для фиксации текстурных особенностей на фото, малые количества отбираемого льда являлись дополнительными факторами, осложняющими получение, сохранение и анализ данных и требующими адаптации существующих методик к реальным условиям исследования.
Макрокомпонентный и микрокомпонентный состав подземных льдов и вод определен лабораторными методами (химическим, атомно-абсорбционным, спектрофотометрическим, хроматографическим и др.) в Байкальском аналитическом центре коллективного пользования Иркутского научного центра СО РАН (аттестат аккредитации № РОСС RU.0001.513593) методом масс- спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой на приборе ELEMENT-2 (Finnigan MAT, Германия). Анализы стабильных изотопов воды (2H, 18О, 37Cl и 81Br) выполнены в Университете Ватерлоо (Онтарио, Канада) методом Isotope Ratio Mass Spectrometry (IRMS), в Приморском центре локального элементного и изотопного анализа ДВГИ ДВО РАН, г. Владивосток (аттестат аккредитации № РОСС RU.0001.518986) и в Китайском Университете Геонаук (г. Ухань) на масс- спектрометрах Thermo Finnigan МАТ 253. Изотопные стронциевые отношения (87Sr/86Sr) определены в Страсбургском университете (Франция) на масс- спектрометре VG Sector и в ИЗК СО РАН (г. Иркутск) на приборе Finnigan MAT 262 с термической ионизацией в одноленточном режиме на рениевых лентах (аттестат аккредитации № РОСС RU.0001.513593).
Физико-химическое моделирование на основе программного комплекса HydroGeo (М.Б. Букаты) применялось на этапе решения вопросов формирования и эволюции химического состава подземных вод.
Достоверность научных результатов обеспечена созданным банком данных - результатов химического анализа около 2000 проб подземных вод, льдов и пород, полученных высокоточными методами в аккредитованных лабораториях, включая зарубежные; хорошими показателями прецизионности результатов; апробацией основных научных положений на российских и международных форумах и публикацией в рецензируемых журналах; выполнением заданий государственных программ, интеграционных и международных проектов.
Научная новизна работы:
- изучено строение и текстурные особенности мёрзлых толщ, химический состав подземных льдов в осадочных и магматических горных породах;
- впервые определено содержание более 40 микрокомпонентов и редкоземельных элементов в подземных льдах интрузивных (кимберлитах), осадочных и терригенно-карбонатных (известняки, доломиты, песчаники) пород Западной Якутии и обоснован возможный механизм их накопления;
- выявлены ведущие процессы формирования химического состава соленых подземных вод и рассолов на основе расчета равновесий в системе вода-порода;
/2тт 18^А 37^1 81^ 87^ /86п
- впервые на основе изучения стабильных изотопов ( H, О, Cl, Br, Sr/ Sr) определены ведущие генетические признаки подземных льдов и солёных вод и рассолов;
- выполнена прогнозная оценка ресурсов гидроминерального сырья и обоснована перспективность использования дренажных рассолов для извлечения ценных компонентов.
Практическая значимость.
Результаты изучения подземных льдов, солёных вод и рассолов позволили решить конкретные практические задачи алмазодобывающих предприятий в Западной Якутии: оценить ёмкость мёрзлых массивов в связи с захоронением в них дренажных рассолов, поступающих в карьеры; обосновать размещение экспериментальных полигонов для экологически безопасной изоляции рассолов при отработке месторождений; выполнить мониторинг геохимической обстановки в районах интенсивного освоения и оценить качество подземных и поверхностных вод; оценить прогнозные ресурсы дренажных рассолов для целей использования их в качестве гидроминерального сырья.
Защищаемые положения.
1. Западная Якутия объединяет три разнопорядковые криогидрогеологические системы (структуры) - Оленёкский, Верхневилюйский и Средневилюйский криоартезианские бассейны. Их гидрогеологические особенности обусловлены широким развитием палеозойских терригенных, карбонатных и галогенных толщ, трапповых и кимберлитовых полей, наличием регионально выдержанных рассолоносных комплексов и глубоким охлаждением геологического разреза.
2. Глубокое промерзание обводненных осадочных и магматических пород артезианских бассейнов в позднем кайнозое сопровождалось подземным льдообразованием. Специфика геохимии подземных льдов - результат взаимодействия в системе вода-порода. Переход в раствор карбонатных, сульфатных и хлоридных солей происходил до эпохи похолодания, а современный химический состав подземных льдов обусловлен процессами криогенеза.
3. Вертикальную гидрогеохимическую зональность немерзлых толщ криоартезианских бассейнов формируют хлоридные рассолы натриевого, а также смешанного катионного состава. Они приурочены к надсолевым, соленосным и подсолевым водоносным комплексам или заполняют бессолевой разрез бассейнов. Рассолы имеют признаки метеогенных и седиментогенных вод, а также их смешения в ходе геологической эволюции системы вода-порода.
/2т 18^А C37^I о81^ 87^ /86п
4. Вариации стабильных изотопов (Н, О, 5 Cl, 5 Br и Sr/ Sr) являются важнейшим генетическим признаком формирования рассолов в результате либо растворения галогенных горных пород, либо глубокого преобразования захороненной рапы солеродных бассейнов в условиях различной степени закрытости гидрогеологических систем.
5. Криоартезианские бассейны входят в состав крупнейшей Сибирской гидроминеральной провинции. Содержание лития, брома, стронция, рубидия в подземных рассолах позволяет рассматривать их как важнейшее промышленное сырье, альтернативное твердым полезным ископаемым. Эксплуатационные запасы дренажных хлоридных кальциевых рассолов алмазодобывающих карьеров являются достаточной базой для организации безотходного производства ценных компонентов.
Апробация. Результаты авторских исследований и основные положения диссертации докладывались и обсуждались на международных и всесоюзных научных форумах: на XI, XII, XIII Всесоюз. совещаниях по подземным водам Востока СССР (Чита, 1985, Иркутск-Южно-Сахалинск, 1988, Иркутск-Томск, 1991); XIV, XV, XVI, XVII, XVIII, XIX, XX Всеросс. совещаниях по подземным водам Востока России (Иркутск, 1994, 2000, 2006, 2012, Тюмень, 1997, 2009, Красноярск, 2003); Первом Всесоюз. съезде инженеров-геологов, гидрогеологов и геокриологов (Киев, 1988); расширенных заседаниях Научного Совета по криологии Земли АН СССР (Москва, 1987, 1988, 1989, 1990); Третьем Междунар. симпозиуме «Горное дело в Арктике» (Санкт-Петербург, 1994); Первой, Второй, Третьей и Четвертой конференциях геокриологов России (Москва, 1996, 2001, 2005, 2011); Четвертом Междунар. междисциплинарном научном симпозиуме «Закономерности строения и эволюции геосфер» (Хабаровск, 1998); Пятых, Шестых, Седьмых Толстихинских чтениях (Санкт- Петербург, 1996, 1997, 1998); Междунар. конференции «Фундаментальные проблемы воды и водных ресурсов на рубеже III-го тысячелетия» (Томск, 2000); Научнопрактической конференции «Современные проблемы гидрогеологии и гидрогеомеханики» (Санкт-Петербург, 2002); Междунар. конференции «Фундаментальные проблемы современной гидрогеохимии» (Томск, 2004); Междунар. конференции «Приоритетные направления в изучении криосферы Земли» (Пущино, Московской обл., 2005); Междунар. конференции «Криогенные ресурсы полярных регионов» (Салехард, 2007); Междунар. конференции «Криогенные ресурсы полярных и горных регионов. Состояние и перспективы инженерного мерзлотоведения» (Тюмень, 2008); Всеросс. научно-практического совещания с международным участием «Литий России» (Новосибирск, 2011); Междунар. научно-практической конференции «Проблемы и пути эффективной отработки алмазоносных месторождений» (Мирный, 2011); VIII Междунар. конференции «Недропользование. Горное дело. Новые направления и технологии поиска, разведки и разработки месторождений полезных ископаемых» (Новосибирск, 2012); Междунар. научной конференции «Гидрогеология сегодня и завтра: наука, образование, практика» (Москва, 2013); II Всеросс. научной конференции «Геологическая эволюция взаимодействия воды с горными породами» (Владивосток, 2015); Всеросс. конференции «Современные проблемы гидрогеологии, инженерной геологии и гидрогеоэкологии Евразии» (Томск, 2015). GSA Annual Meeting «Science at highest level» (Denver, Colorado, USA, 2002); 9th International Conference on Permafrost (Fairbanks, Alaska, USA, 2008); XXXVIII IAH Congress «Groundwater quality sustainability», Krakow, Poland 2010; Sixth, Eight, Eleventh, Fourteenth International Symposiums on Water-Rock Interaction (Malvern, England, 1989; Vladivostok, Russia, 1995; Saratoga Springs, NY, USA, 2004; Avignon, France, 2013); International Multidisciplinary Conference on Mineral Waters. Genesis, Exploitation, Protection and Valorisation. MinWat2014 (Karlovy Vary (Carlsbad), Czech Republic, 2014); AIG-11: Applied Isotope Geochemistry Conference in Orleans, France (2015).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 74 работы, в том числе две монографии (в соавторстве) и 22 статьи в рецензируемых российских и зарубежных журналах из перечня ВАК. Статьи написаны в соавторстве со специалистами, которые не имеют возражений против защиты данной работы.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, заключения (233 стр. текста, 65 рисунка, 13 таблиц, 6 приложений). Список литературы включает более 700 источников.
Автор выражает благодарность научному консультанту - доктору геологоминералогических наук, профессору С.Л. Шварцеву за побуждение к написанию диссертации, внимание к процессу её создания и ценные советы, способствовавшие кристаллизации сути работы. Автор считает своим долгом выразить признательность специалистам и ученым, общение и консультации с которыми на разных этапах исследований оказали формирующее влияние на изложенные в работе идеи и представления: докторам геол.-мин. наук М.Б. Букаты, Е.В. Пиннекеру, Б.И. Писарскому, кандидатам геол.-мин. наук В.Н. Борисову, Б.М. Шенькману, А.М. Кононову. Организация полевых работ проходила при неизменной поддержке на разных этапах сотрудников АК «АЛРОСА» (ПАО): В.А. Павлова, Г.П. Шмарова, Т.И. Дроздовой. Большой объем аналитических работ выполнили специалисты Л.А. Дурбан, Т.Ф. Данилова. Всем названным лицам автор искренне признателен. Особую благодарность я выражаю доктору геол.-мин. наук С.В. Алексееву - многолетнему коллеге по работе, неутомимому полевику, достойному оппоненту в научных дискуссиях, опытному рецензенту совместных научных статей, постоянному соавтору и непримиримому борцу с невежеством - за точность формулировок и чистоту русского языка.
Выполненная работа вносит определенный вклад в изучение гидрогеологических и геохимических особенностей глубоких горизонтов Западной Якутии, а также в решение проблемы генезиса солёных вод и рассолов хлоридного кальциевого состава. Основные результаты, отражающие научную значимость исследований, сводятся к следующему.
1. Специфика геохимических особенностей подземных текстурообразующих льдов в осадочных и магматических породах Западной Якутии, вскрытых до глубины 250 м, является закономерным следствием эволюционных процессов взаимодействия в системе вода-порода, которые сопровождались растворением и переходом в раствор карбонатных, сульфатных и хлоридных солей до эпохи похолодания. Промерзание обводненного разреза приводило к формированию НСО3, НСО3-С1 и Cl, ЗО4-НСО3 и С1-НСО3 геохимических типов льдов. Источниками поступления сульфат- и хлор-ионов в подземные воды существовавшей до похолодания зоны активного водообмена являлись вмещающие горные породы.
Микрокомпонентный состав льдов отражает специфику первичного состава подземных вод, которые обогащались микрокомпонентами в процессе взаимодействия с кембрийскими глинисто-карбонатными породами или юрскими углистыми терригенно-осадочными отложениями. При промерзании геологического разреза в позднем кайнозое подземное льдообразование существенным образом трансформировало первичный состав растворов, переведя в межкристаллическое пространство твердой фазы часть накопленных микрокомпонентов. Для подземных льдов характерно высокое содержание Li, B, Si, Mn, Fe, Br, Sr при дефиците Sc, Ge, Hf, Ta, Nb, Th.
Распределение редкоземельных элементов в подземных льдах своеобразно и не наследует характер распределения РЗЭ ни во вмещающих породах, ни в океанских водах. Профиль распределения редкоземельных элементов в подземных льдах имеет характерную Л-образную форму, ярко выраженную европиевую аномалию и примерно одинаковую долю лёгких и тяжелых РЗЭ. Концентрация РЗЭ в подземных льдах на 2-4 порядка ниже, чем в кимберлитах и осадочных породах, на 1-2 порядка превышает содержание РЗЭ в океанских водах.
2. Комплексное использование изотопных мультитрассеров (318О, 32Н, 337Cl, 381Br, 87Sr/86Sr) для исследования проблемы генезиса и эволюционных процессов системы вода-порода позволяет привести больше доказательств происхождения высокоминерализованных хлоридных кальциевых рассолов в результате метаморфогенного преобразования захороненной седиментационной рапы.
Вариации 318О и 32Н связаны с изменением минерализации подземных вод как осадочных отложений, так и обводнённых зон кимберлитов в направлении разделения всех вод на две группы: 1) слабые рассолы хлоридного натриевого и кальциевого состава с пониженным содержанием тяжелых изотопов, что свойственно поверхностным водам, и 2) крепкие хлоридные кальциевые рассолы, обогащённые тяжелыми изотопами 18О и 2Н. Существенное утяжеление изотопного состава хлоридных рассолов происходит при минерализации подземных вод более 300 г/дм3, а также с увеличением глубины залегания водоносных комплексов.
Значения изотопов хлора и брома в подземных солёных водах и рассолах Западной Якутии перекрывают диапазон величин 337Cl и 381Br для кимберлитов и кристаллических пород щитов (Канадского, Фенноскандинавского), но совпадают с диапазоном для осадочных пород (например, бассейн Уиллистон, Северная Америка). Для подземных вод кимберлитов и осадочных отложений региона характерна линейная зависимость между 337Cl и 381Br с высоким коэффициентом достоверности аппроксимации (0,8), что может указывать на единый источник поступления элементов в подземные воды и одинаковое влияние эволюционных геохимических процессов на преобразования состава подземных вод в системе вода-порода.
Диапазон изменения стронциевого отношения в минерализованных подземных водах осадочных отложений и кимберлитов (от 0,70803 до 0,70938) попадает в диапазон изменения этого показателя в породах. К водам палеоокеана на рубеже венда и кембрия (560-550 млн лет назад) ближе всего стронциевые отношения в подземных водах кембрийских карбонатных пород, которые обогащались радиогенным стронцием в течение длительного геологического времени, взаимодействуя с карбонатными вмещающими породами с повышенным значением 87Sr/86Sr. Всё это указывает на закрытость системы вода-порода, подтверждает гипотезу о сингенетичности подземных вод вмещающим породам и о формировании рассолов в результате захоронения маточной рапы древних солеродных бассейнов.
3. На основе изучения степени подземных рассолов Оленёкского КАБ с основными минералами водовмещающих пород установлено, что крепкие хлоридные кальциевые рассолы в основном недонасыщены карбонатными, сульфатными и хлоридными минералами. Причина такой неравновесности подземных вод может быть связана с историей развития системы вода-порода в последние несколько миллионов лет, когда началось преобразование геологического разреза в результате глобального похолодания климата и формирования криолитозоны значительной мощности. Взаимодействие рассолов с текстурообразующими льдами приводило к плавлению льдов, высвобождению определенного объема пресной воды, которая смешиваясь с рассолами, снижала их соленость. Параметр насыщенности рассолов мог измениться и в результате миграции незамерзшей прочносвязанной воды в дисперсном заполнителе литифицированных горных пород.
4. В Западной Якутии в качестве гидроминерального сырья для добычи брома, лития, рубидия и стронция могут рассматриваться не только подземные воды водоносных комплексов, обводненных зон кимберлитов, но и дренажные рассолы алмазодобывающих карьеров. Оценка по осреднённым содержаниям полезных компонентов показывает многократное превышение кондиционных норм: брома - в 12-23 раза, лития - более чем в 18 раз, стронция - в 6-7 раз, рубидия - в 4-5 раз. Повсеместно распространённые поликомпонентные высокоминерализованные подземные воды в пределах Западной Якутии обладают гораздо большим потенциалом для крупномасштабного долгосрочного производства ценных компонентов (соединений лития, брома, рубидия, стронция и др.), чем месторождения твердых полезных ископаемых. Комплексное безотходное освоение ресурсов подземных рассолов позволит решить проблему снижения себестоимости полученной товарной продукции и удовлетворения потребностей промышленности страны в ценных компонентах
1. Специфика геохимических особенностей подземных текстурообразующих льдов в осадочных и магматических породах Западной Якутии, вскрытых до глубины 250 м, является закономерным следствием эволюционных процессов взаимодействия в системе вода-порода, которые сопровождались растворением и переходом в раствор карбонатных, сульфатных и хлоридных солей до эпохи похолодания. Промерзание обводненного разреза приводило к формированию НСО3, НСО3-С1 и Cl, ЗО4-НСО3 и С1-НСО3 геохимических типов льдов. Источниками поступления сульфат- и хлор-ионов в подземные воды существовавшей до похолодания зоны активного водообмена являлись вмещающие горные породы.
Микрокомпонентный состав льдов отражает специфику первичного состава подземных вод, которые обогащались микрокомпонентами в процессе взаимодействия с кембрийскими глинисто-карбонатными породами или юрскими углистыми терригенно-осадочными отложениями. При промерзании геологического разреза в позднем кайнозое подземное льдообразование существенным образом трансформировало первичный состав растворов, переведя в межкристаллическое пространство твердой фазы часть накопленных микрокомпонентов. Для подземных льдов характерно высокое содержание Li, B, Si, Mn, Fe, Br, Sr при дефиците Sc, Ge, Hf, Ta, Nb, Th.
Распределение редкоземельных элементов в подземных льдах своеобразно и не наследует характер распределения РЗЭ ни во вмещающих породах, ни в океанских водах. Профиль распределения редкоземельных элементов в подземных льдах имеет характерную Л-образную форму, ярко выраженную европиевую аномалию и примерно одинаковую долю лёгких и тяжелых РЗЭ. Концентрация РЗЭ в подземных льдах на 2-4 порядка ниже, чем в кимберлитах и осадочных породах, на 1-2 порядка превышает содержание РЗЭ в океанских водах.
2. Комплексное использование изотопных мультитрассеров (318О, 32Н, 337Cl, 381Br, 87Sr/86Sr) для исследования проблемы генезиса и эволюционных процессов системы вода-порода позволяет привести больше доказательств происхождения высокоминерализованных хлоридных кальциевых рассолов в результате метаморфогенного преобразования захороненной седиментационной рапы.
Вариации 318О и 32Н связаны с изменением минерализации подземных вод как осадочных отложений, так и обводнённых зон кимберлитов в направлении разделения всех вод на две группы: 1) слабые рассолы хлоридного натриевого и кальциевого состава с пониженным содержанием тяжелых изотопов, что свойственно поверхностным водам, и 2) крепкие хлоридные кальциевые рассолы, обогащённые тяжелыми изотопами 18О и 2Н. Существенное утяжеление изотопного состава хлоридных рассолов происходит при минерализации подземных вод более 300 г/дм3, а также с увеличением глубины залегания водоносных комплексов.
Значения изотопов хлора и брома в подземных солёных водах и рассолах Западной Якутии перекрывают диапазон величин 337Cl и 381Br для кимберлитов и кристаллических пород щитов (Канадского, Фенноскандинавского), но совпадают с диапазоном для осадочных пород (например, бассейн Уиллистон, Северная Америка). Для подземных вод кимберлитов и осадочных отложений региона характерна линейная зависимость между 337Cl и 381Br с высоким коэффициентом достоверности аппроксимации (0,8), что может указывать на единый источник поступления элементов в подземные воды и одинаковое влияние эволюционных геохимических процессов на преобразования состава подземных вод в системе вода-порода.
Диапазон изменения стронциевого отношения в минерализованных подземных водах осадочных отложений и кимберлитов (от 0,70803 до 0,70938) попадает в диапазон изменения этого показателя в породах. К водам палеоокеана на рубеже венда и кембрия (560-550 млн лет назад) ближе всего стронциевые отношения в подземных водах кембрийских карбонатных пород, которые обогащались радиогенным стронцием в течение длительного геологического времени, взаимодействуя с карбонатными вмещающими породами с повышенным значением 87Sr/86Sr. Всё это указывает на закрытость системы вода-порода, подтверждает гипотезу о сингенетичности подземных вод вмещающим породам и о формировании рассолов в результате захоронения маточной рапы древних солеродных бассейнов.
3. На основе изучения степени подземных рассолов Оленёкского КАБ с основными минералами водовмещающих пород установлено, что крепкие хлоридные кальциевые рассолы в основном недонасыщены карбонатными, сульфатными и хлоридными минералами. Причина такой неравновесности подземных вод может быть связана с историей развития системы вода-порода в последние несколько миллионов лет, когда началось преобразование геологического разреза в результате глобального похолодания климата и формирования криолитозоны значительной мощности. Взаимодействие рассолов с текстурообразующими льдами приводило к плавлению льдов, высвобождению определенного объема пресной воды, которая смешиваясь с рассолами, снижала их соленость. Параметр насыщенности рассолов мог измениться и в результате миграции незамерзшей прочносвязанной воды в дисперсном заполнителе литифицированных горных пород.
4. В Западной Якутии в качестве гидроминерального сырья для добычи брома, лития, рубидия и стронция могут рассматриваться не только подземные воды водоносных комплексов, обводненных зон кимберлитов, но и дренажные рассолы алмазодобывающих карьеров. Оценка по осреднённым содержаниям полезных компонентов показывает многократное превышение кондиционных норм: брома - в 12-23 раза, лития - более чем в 18 раз, стронция - в 6-7 раз, рубидия - в 4-5 раз. Повсеместно распространённые поликомпонентные высокоминерализованные подземные воды в пределах Западной Якутии обладают гораздо большим потенциалом для крупномасштабного долгосрочного производства ценных компонентов (соединений лития, брома, рубидия, стронция и др.), чем месторождения твердых полезных ископаемых. Комплексное безотходное освоение ресурсов подземных рассолов позволит решить проблему снижения себестоимости полученной товарной продукции и удовлетворения потребностей промышленности страны в ценных компонентах