| 2020, т. 4, № 3, с. 321–350 URL: http://journal.imgg.ru/currnumb.htm |
https://doi.org/10.30730/gtrz.2020.4.3.321-335.336-350 |
Гидрогеохимическая характеристика проявлений грязевого вулканизма на острове Сахалин
Ольга Александровна Никитенко*, Валерий Валерьевич Ершов
Институт морской геологии и геофизики ДВО РАН, Южно-Сахалинск, Россия
*E-mail: nikitenko.olga@list.ru
| Резюме PDF RUS | Abstract PDF ENG | Полный текст PDF RUS&ENG |
На о. Сахалин традиционно выделяют четыре участка проявлений грязевого вулканизма, на каждом из которых имеется один или более эруптивных выходов различной морфологии. В данной работе рассмотрены результаты исследования региональных особенностей химического и изотопного (δ18О и δD) состава подземных вод, разгружающихся из всех известных здесь грязевых вулканов. На основе совокупного анализа современных и литературных данных установлено, что исследуемые воды неоднородны по своим геохимическим показателям. Наиболее существенно эта неоднородность проявляется для общей минерализации, средний показатель которой в водах разных грязевулканических проявлений варьирует от 0.1 до 22.5 г/л. Грязевулканические воды в регионе представлены также разными гидрохимическими типами, но наиболее распространены воды HCO3–Cl–Na состава. Изотопные характеристики свидетельствуют о том, что воды Южно-Сахалинского, Пугачевского и Восточного грязевых вулканов формируются в результате смешения исходных седиментационно-погребенных морских вод с метеорными и дегидратационными водами. Одним из ведущих факторов метаморфизации этих вод является поступление больших количеств СО2 в подводящие каналы грязевых вулканов, что способствует более интенсивному выщелачиванию алюмосиликатных водовмещающих пород и повышению содержания Na+ и Mg2+ в грязевулканических водах. По совокупности геолого-геохимических данных сделано предположение о том, что воды Дагинского и Лесновского грязевулканических проявлений не относятся к зрелым подземным водам глубинной циркуляции и в целом не являются типичными для грязевых вулканов. Температуры формирования вод Южно-Сахалинского, Пугачевского и Восточного грязевых вулканов, рассчитанные по Mg–Li гидрохимическому геотермометру, варьируют от 51 до 105 °C, что соответствует интервалу глубин от 1.3 до 2.6 км. Температуры формирования вод Дагинских термоминеральных источников, рассчитанные по K–Mg геотермометру, составляют в среднем 70 °C, что соответствует залеганию водоносного пласта, питающего данную флюидную систему, на глубине 2.1 км.
Ключевые слова:
грязевые вулканы, подземные воды, химический состав, стабильные изотопы, взаимодействие вода–порода–газ, Сахалин
Для цитирования: Никитенко О.А., Ершов В.В. Гидрогеохимическая характеристика проявлений грязевого вулканизма на острове Сахалин. Геосистемы переходных зон, 2020, т. 4, № 3, с. 321–350. https://doi.org/10.30730/gtrz.2020.4.3.321-335.336-350
For citation: Nikitenko O.A., Ershov V.V. Hydrogeochemical characteristic of mud volcanism manifestations on Sakhalin Island. Geosistemy perehodnykh zon = Geosystems of Transition Zones, 2020, vol. 4, no. 3, pp. 321–350. (In Russ. & Engl.). https://doi.org/10.30730/gtrz.2020.4.3.321-335.336-350
Список литературы (41 библиогр. назв.)
Алиев Ад.А., Гулиев И.С., Дадашев Ф.Г., Рахманов Р.Р. 2015. Атлас грязевых вулканов мира. Баку: Nafta-Press, 322 с.
Веселов О.В., Соинов В.В. 1997. Тепловой поток Сахалина и Южных Курильских островов. В кн.: Геодинамика тектоносферы зоны сочленения Тихого океана с Евразией. Т. 4. Структура и вещественный состав осадочного чехла северо-запада Тихого океана. Южно-Сахалинск: ИМГиГ ДВО РАН, 153–176.
Геология СССР. Т. 32. Остров Сахалин. Геологическое описание. 1970. М.: Недра, 432 с.
Гидрогеология СССР.. Т. 34. Остров Сахалин. 1972. М.: Недра, 344 с.
Дривер Дж. 1985. Геохимия природных вод: пер. с англ. М.: Мир, 440 с.
Ершов В.В. 2017. Особенности вещественного состава продуктов деятельности Пугачевского грязевого вулкана (о-в Сахалин). В кн.: Строение литосферы и геодинамика: Материалы ХХVII Всерос. молодеж. конф. c участием исследователей из других стран, 22–28 мая 2017, Иркутск. Иркутск: Ин-т земной коры СО РАН, 88–89.
Ершов В.В. 2018. Изотопный и химический состав вод грязевого вулкана Восточный (о. Сахалин). В кн.: Геологическая эволюция взаимодействия воды с горными породами: Материалы третьей Всерос. науч. конф. с междунар. участием, 20–25 авг. 2018, Чита. Улан-Удэ:. Изд-во БНЦ СО РАН, 284–287.
Ершов В.В., Бондаренко Д.Д. 2020. Характеристика изотопного и химического состава газов, выбрасываемых грязевыми вулканами из разных регионов мира. Геоэкология. Инженерная геология. Гидрогеология. Геокриология, 3: 23–35. http://dx.doi.org/10.31857/S0869780920030029
Ершов В.В., Мельников О.А. 2007. О необычном извержении Главного Пугачевского газоводолитокластитового («грязевого») вулкана на Сахалине зимой 2005 г. Тихоокеанская геология, 26(4): 69–74.
Ершов В.В., Никитенко О.А. 2017. Изотопный и химический состав вод Южно-Сахалинского грязевого вулкана (по результатам опробования 2009 и 2010 гг.). Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Естественные науки, 4–1: 110–120. https://doi.org/10.23683/0321-3005-2017-4-1-110-120
Жарков Р.В. 2008. Дагинское месторождение термоминеральных вод на севере о. Сахалин. В кн.: Природные катастрофы: изучение, мониторинг, прогноз: Сб. материалов II Сахалинской молодеж. науч. школы, 4–10 июня 2007, Южно-Сахалинск. Южно-Сахалинск: ИМГиГ ДВО РАН, 285–290.
Жарков Р.В. 2018. Современные физико-химические особенности термоминеральных вод Дагинского месторождения (о. Сахалин). Мониторинг. Наука и технологии,. 4(37): 35–40. https://doi.org/10.25714/MNT.2018.37.004
Ильев А.Я., Сапрыгин С.М., Сирык И.М. 1970. Извержение Пугачевского грязевого вулкана в 1967 г. Известия Сахалинского отдела Географического общества СССР, 1: 92–99.
Каменев П.А., Заболотин А.Е., Дегтярев В.А., Жердева О.А. 2019. Разработка геомеханической модели активного разлома южного Сахалина. Геосистемы переходных зон, 3(3): 287–295. https://doi.org/10.30730/2541-8912.2019.3.3.287-295
Лаврушин В.Ю., Гулиев И.С., Киквадзе О.Е., Алиев Ад.А., Покровский Б.Г., Поляк Б.Г. 2015. Воды грязевых вулканов Азербайджана: изотопно-химические особенности и условия формирования. Литология и полезные ископаемые, 1: 3–29. https://doi.org/10.1134/S0024490215010034
Лагунова И.А., Гемп С.Д. 1978. Гидрогеохимические особенности грязевых вулканов. Советская геология, 8: 108–124.
Мельников О.А., Ершов В.В. 2010. Грязевой (газоводолитокластитовый) вулканизм острова Сахалин: история, результаты и перспективы исследований. Вестник ДВО РАН, 6: 87–93.
Мельников О.А., Ильев А.Я. 1989. О новых проявлениях грязевого вулканизма на Сахалине. Тихоокеанская геология, 3: 42–49.
Мельников О.А, Ершов В.В., Ким Чун Ун, Сен Рак Се. 2008. О динамике грифонной деятельности газоводолитокластитовых («грязевых») вулканов и ее связи с естественной сейсмичностью на примере Южно-Сахалинского вулкана (о. Сахалин). Тихоокеанская геология, 27(5): 25–41.
Никитенко О.А. 2019. Карбонатная система грязевулканических вод на примере Южно-Сахалинского грязевого вулкана. В кн.: Строение литосферы и геодинамика: Материалы XXVIII Всерос. молодеж. конф., 8–14 апреля 2019, Иркутск. Иркутск: ИЗК СО РАН, 119–120.
Никитенко О.А., Ершов В.В. 2017. Глобальные закономерности формирования изотопного состава (?18О, ?D) грязевулканических вод. Вестник КРАУНЦ. Науки о Земле, 34(2), 49–60.
Никитенко О.А., Ершов В.В., Левин Б.В. 2017. Первый опыт выделения гидрогеохимических индикаторов грязевулканической активности. Доклады Академии наук, 477(5): 586–589. https://doi.org/10.1134/S1028334X17120170
Никитенко О.А., Ершов В.В., Перстнева Ю.А., Бондаренко Д.Д., Балогланов Э.Э., Аббасов О.Р. 2018. Вещественный состав продуктов деятельности грязевых вулканов Сахалина и Азербайджана: сравнительный анализ. Геосистемы переходных зон, 2(3): 346–358. https://doi.org/10.30730/2541-8912.2018.2.4.346-358
Сахаров В.А., Ильин В.В., Морозова О.А., Выпряжкин Е.Н., И Кен Хи, Гоголева И.В. 2020. Дагинское месторождение термальных минеральных вод. Условия формирования, современное состояние, перспективы использования (Сахалинская область). Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов, 331(1): 13–26. https://doi.org/10.18799/24131830/2020/1/2443
Сирык И.М. 1968. Нефтегазоносность восточных склонов Западно-Сахалинских гор. М.: Наука, 248 с.
Сорочинская А.В., Шакиров Р.Б., Обжиров А.И., Зарубина Н.В., Карабцов А.А. 2008. Геохимические и минералогические особенности грязевых вулканов о-ва Сахалин. Вестник ДВО РАН, 4: 58–65.
Цитенко Н.Д. 1961а. Грязевые вулканы в Дагинском районе о. Сахалина. Труды ВНИГРИ, 181: 171–175.
Цитенко Н.Д. 1961b. Воды Дагинских горячих ключей на о. Сахалине (к вопросу о формировании химического состава хлоркальциевых вод). Труды ВНИГРИ, 181: 203–212.
Челноков Г.А., Жарков Р.В., Брагин И.В., Веселов О.В., Харитонова Н.А., Шакиров Р.Б. 2015. Геохимические характеристики подземных флюидов южной части Центрально-Сахалинского разлома. Тихоокеанская геология, 34(5): 81–95.
Чернышевская З.А. 1958. О грязевых вулканах в южной части Сахалина. Труды СахКНИИ СО АН СССР, 6: 118–130.
Шакиров Р.Б., Сырбу Н.С., Обжиров А.И. 2012. Изотопно-геохимические особенности распределения метана и углекислого газа на о. Сахалин и прилегающем шельфе Охотского моря. Вестник КРАУНЦ. Науки о Земле, 2(20): 100–113.
Шварцев С.Л. 1996. Общая гидрогеология. М.: Недра, 423 с.
Шилов В.Н., Захарова М.А., Ильев А.Я., Подзоров А.В. 1961. Извержение Южно-Сахалинского грязевого вулкана весной 1959 г. Труды СахКНИИ СО АН СССР, 10: 83–99.
Штейн М.А. 1962. Определение параметров и глубин залегания термальных подземных вод. Труды СахКНИИ, 12: 162–165.
Giggenbach W.F. 1988. Geothermal solute equilibria. Derivation of Na-K-Mg-Ca geoindicators. Geochimica et Cosmochimica Acta, 52(12): 2749-2765. https://doi.org/10.1016/0016-7037(88)90143-3
Hensen C., Wallmann K., Schmidt M., Ranero C.R., Suess E. 2004. Fluid expulsion related to mud extrusion off Costa Rica – A window to the subducting slab. Geology, 32(3): 201–204.
Kharaka Y.K., Mariner R.H. 1989. Chemical geothermometers and their application to formation waters from sedimentary basins. In: Thermal History of Sedimentary Basins, Methods and Case Histories. New York, Springer, 99?117. https://doi.org/10.1007/978-1-4612-3492-0_6
Liu C.C., Jean J.S., Nath B., Lee M.K., Hor L.I., Lin K.H., Maity J.P. 2009. Geochemical characteristics of the fluids and muds from two southern Taiwan mud volcanoes: Implications for water sediment interaction and groundwater arsenic enrichment. Applied Geochemistry, 24(9): 1793–1802. https://doi.org/10.1016/j.apgeochem.2009.06.002
Mazzini A., Etiope G. 2017. Mud volcanism: An updated review. Earth-Science Reviews, 168: 81–112. http://dx.doi.org/10.1016/j.earscirev.2017.03.001
Ray S.J., Kumar A., Sudheer A.K., Deshpande R.D., Rao D.K., Patil D.J., Awasthi N., Bhutani R., Bhushan R., Dayal A.M. 2013. Origin of gases and water in mud volcanoes of Andaman accretionary prism: implications for fluid migration in forearcs. Chemical Geology, 347: 102–113.
Sokol E.V., Kokh S.N., Kozmenko O.A., Lavrushin V.Yu., Belogub E.V., Khvorov P.V., Kikvadze O.E. 2019. Boron in an onshore mud volcanic environment: Case study from the Kerch Peninsula, the Caucasus continental collision zone. Chemical Geology, 525: 58–81. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo. 2019.07.018