В подземных водах Кузбасса впервые обнаружен тяжелый углерод

15.08.2018

Ученые из Томского филиала Института нефтегазовой геологии и геофизики побывали в экспедициях в Сибири и Якутии, где взяли пробы вод. Исследования томичами состава воды на железо, соль и другие вещества может быть полезно для экологии и нефтяной отрасли, сообщает пресс-служба института.

Одна из экспедиций побывала на севере Томской и Тюменской областей, где ученые осуществили забор проб болотных, подземных питьевых вод и вод глубокого залегания на нефтяных месторождениях. Им предстоит исследовать механизмы и источники накопления железа в природных водах регионов.

«Нами выполняется грант РФФИ “Гидрогеохимия железа в различных геохимических средах: источники, механизмы концентрирования и рассеивания”, — рассказывает Олеся Лепокурова, зав. лабораторией гидрогеохимии и геоэкологии. — Когда природные воды сильно обогащены железом, оно откладывается на стенках труб, что со временем значительно снижает производительность скважин при разработке месторождений. Поэтому полученные результаты имеют важное прикладное значение для нефтяников».

В рамках выполнения гранта РНФ томские ученые совместно с коллегами из Иркутска продолжили изучение чрезвычайно соленых вод (рассолов) в кимберлитовых трубках Якутии. Оказывается, что эти рассолы обладают уникальным составом. Так, если соленость океана составляет 35 граммов соли на один литр воды, то в рассолах цифры могут быть и вовсе запредельными — 700 граммов на литр.

В этом полевом сезоне продолжились совместные с ООО «Газпром добыча Кузнецк» гидрогеохимические исследования в Кузбассе, где впервые в России начали разработку угольного метана.

«Это позволило победить главного врага шахтеров и эффективно решить комплекс проблем — вести промышленную добычу и утилизацию метана, предотвращая его скопление в шахтах и обеспечивая безопасность при проведении подземных горных работ, — поясняет Олеся Лепокурова. — При этом сейчас метан считается одним из перспективных и рациональных видов топлива, которое может занять лидирующие позиции в ситуации истощения традиционных энергоресурсов. Для организации месторождения метана всегда необходимо располагать полной информацией о составе подземных вод».

Учеными были получены интереснейшие результаты. Впервые в российской практике обнаружено, что содовые воды угленосных отложений обладают не только высокой минерализацией, но и уникальным изотопным составом — тяжелым углеродом.

Томский филиал Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука СО РАН как отдел экспериментальных геофизических исследований в составе Института химии нефти СО АН СССР был создан 4 апреля 1978 года.

В настоящее время в Томском филиале созданы и функционируют две лаборатории: лаборатория гидрогеохимии и геоэкологии, лаборатория физико-химических исследований керна и пластовых флюидов.

По результатам многолетних исследований взаимодействия воды с горными породами предложены механизмы глобальной эволюции. Выявлено неизвестное ранее явление — наличие внутренней эволюции в системе «вода — порода», которая развивается независимо ни от каких внешних факторов. Главной движущей силой такой эволюции выступает неравновесность воды с ведущими минералами горных пород магматического генезиса. Наличие такой неравновесности обеспечивает непрерывный процесс растворения первичных минералов и накопления в растворе всех химических элементов, которые есть в растворяемых горных породах. Соответственно, в водном растворе быстро устанавливается равновесие с новообразованными веществами, которых ранее на Земле не было, но которые способны появиться в новой системе «вода — вторичный продукт». Первыми среди таких вторичных минералов при обычных температурах и давлении формируются те, у которых наиболее низкие значения растворимости. К ним относятся оксиды и гидроксиды Al и Fe (гётит, лимонит, гиббсит, бёмит и др.), затем глинистые минералы (каолинит, монтмориллонит, иллит, хлорит и т. д.), позже карбонаты (кальцит, магнезит, доломит, сидерит и т. д.), затем сульфаты (гипс, барит, стронцианит и др.), фосфаты, хлориды и т. д.

Выпадение в осадок каждого минерала приводит к изменению соотношения элементов в растворе, поскольку одни из них связываются вторичными продуктами, другие до определенной стадии взаимодействия — нет. Появление вторичного минерала служит важным фактором не только изменения поведения (миграции) тех элементов, которые связываются этим минералом, но и теми, которые остаются в растворе. В результате формируются все новые и новые вторичные минералы, каждый из которых образуется в тесной ассоциации с конкретным геохимическим типом воды. Эта ассоциация названа гидрогенно-минеральным комплексом.

Гидрогенно-минеральный комплекс — это результат определенного этапа эволюции системы «вода — порода». Он образуется из воды определенного состава и определяется временем взаимодействия воды с горной породой: чем дольше взаимодействует вода с породой, тем более поздний комплекс формируется.