Structural features and formation processes of a complex hydrogeochemical section in the Baikal rift zone
- Authors: Pavlov S.K.1
-
Affiliations:
- Institute of the Earth's Crust, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences
- Issue: Vol 44, No 2 (2021)
- Pages: 159-166
- Section: Articles
- URL: https://ogarev-online.ru/2686-9993/article/view/358650
- DOI: https://doi.org/10.21285/2686-9993-2021-44-2-159-166
- ID: 358650
Cite item
Full Text
Abstract
The purpose of the work is to study the effect of organic matter on the formation of ion-salt and gas composition of nitrogen-methane and methane thermal water occurring in the sedimentary rocks of deep horizons of artesian basins. The object of research is the Tunka intermountain artesian basin of the Baikal rift zone and the Tungor gas and oil field of the Okhotsk-Sakhalin basin, in the deep horizons of which soda (inversion) low- and high-mineralized groundwater is common. The study combines the results of the traditional study of the composition of natural solutions and the quantitative research of physical and chemical interactions in the “water – rock” system conducted using the Selector software package according to the degree of the hydrogeochemical process, which was set by the value of the rock/water ratio. Chemically pure water and rocks of medium chemical composition were used in interaction. With the use of physicochemical modeling the formation of thermal water composition in sedimentary rocks depending on the interaction degree between water and rock and the amount of organic matter was unravelled. As a result, it was determined that the organic matter present in the rock has the dominant influence on the intensity of the hydrogeochemical process determining the amount of mineralization, the ratio of components, and the amount of methane, nitrogen, and carbon dioxide produced. The correspondent compositions of the model and natural solutions showed the possibility to form low- and high-mineralized sodium bicarbonate groundwater of different gas-saturation degree in the conditions of deep horizons of sedimentary basins due to the internal reserves of the “water – rock” system not involving any components from external sources.
About the authors
S. Kh. Pavlov
Institute of the Earth's Crust, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences
Email: spavlov@crust.irk.ru
References
Шестаков В.М. Учет геологической неоднородности – ключевая проблема гидрогеодинамики // Вестник Московского университета. Геология. 2003. № 1. С. 29–28. Карцев А.А., Абукова Л.А. Нефтегазовая гидрогеология на современном этапе // Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. 1998. № 4. С. 12–17. Плюснин А.М., Замана Л.В., Шварцев С.Л., Токаренко О.Г., Чернявский М.К. Гидрогеохимические особенности состава азотных терм Байкальской рифтовой зоны // Геология и геофизика. 2013. Т. 54. № 5. С. 647–664. Шварцев С.Л., Замана Л.В., Плюснин А.М., Токаренко О.Г. Равновесие азотных терм Байкальской рифтовой зоны с минералами водовмещающих пород как основа для выявления механизмов их формирования // Геохимия. 2015. № 8. С. 720–733. https://doi.org/10.7868/S0016752515060084 Павлов С.Х., Чудненко К.В., Голубева В.А., Оргильянов А.И., Бадминов П.С., Крюкова И.Г. Геологические факторы и физико-химические процессы формирования подземных вод Тункинской впадины // Геодинамика и тектонофизика. 2018. Т. 9. № 1. С. 221–248. https://doi.org/10.5800/GT-2018-9-1-0346 Кавказские минеральные воды / отв. ред. В.В. Иванов. М.: Изд-во ЦНИИКФ, 1972. 158 с. Лаврушин В.Ю., Лисенков А.Б., Айдаркожина А.С. Генезис Ессентукского месторождения углекислых вод (Северный Кавказ) // Геохимия. 2020. Т. 65. № 1. С. 77–91. https://doi.org/10.31857/S0016752520010082 Абрамов В.Ю., Вавичкин А.Ю. Особенности формирования термогазохимического состава минеральных вод Ессентукского месторождения // Разведка и охрана недр. 2010. № 10. С. 27–32. Мазилов В.Н., Кашик С.А., Ломоносова Т.К. Олигоценовые отложения Тункинской впадины (Байкальская рифтовая зона) // Геология и геофизика. 1993. Т. 34. № 8. С. 81–87. Виноградов А.П. Средние содержания химических элементов в главных типах изверженных горных пород земной коры // Геохимия. 1962. № 7. С. 555–571. Ронов А.Б., Ярошевский А.А., Мигдисов А.А. Химическое строение земной коры и геохимический баланс главных элементов. М.: Наука, 1990. 182 с. Логачев Н.А. Кайнозойские континентальные отложения впадин байкальского типа // Известия Академии наук СССР. Серия геологическая. 1958. № 4. С. 18–29. Карпов И.К. Физико-химическое моделирование на ЭВМ в геохимии. Новосибирск: Наука, 1981. 247 с. Чудненко К.В. Термодинамическое моделирование в геохимии: теория, алгоритмы, программное обеспечение, приложения. Новосибирск: Гео, 2010. 287 с. Киреева Т.А., Всеволожский В.А. Инверсионные гидрокарбонатно-натриевые воды как показатель нефтегазоносности глубоких частей геологического разреза // Глубинная нефть. 2013. Т. 1. № 2. C. 234–245. URL: http://journal.deepoil.ru/images/stories/docs/DO-1-2-2013/7_Kireeva-Vsevolozhskiy_1-2-2013.pdf (10.02.2021). Павлов С.Х., Карпов И.К., Чудненко К.В. Диспропорционирование и фракционирование углерода в системе «углерод – вода – газ» // Геохимия. 2006. № 7. С. 797–800. Helgeson H.C., Knox A.M., Owens C.E., Shock E.L. Petroleum, oil field waters, and authigenic mineral assemblages: are they in metastable equilibrium in hydrocarbon reservoirs // Geochimica et Cosmochimica Acta. 1993. Vol. 57. Iss. 14. P. 3295–3339. https://doi.org/10.1016/0016-7037(93)90541-4 Karpov I.K., Chudnenko K.V., Kulik D.A. Modeling chemical mass transfer in geochemical processes: thermodynamic relations, conditions of equilibria, and numerical algorithms // American Journal of Science. 1997. Vol. 297. Iss. 8. P. 767–806. https://doi.org/10.2475/ajs.297.8.767 Karpov I.K., Chudnenko K.V., Kulik D.A., Bychinskii V.A. The convex programming minimization of five thermodynamic potentials other than Gibbs energy in geochemical modeling // American Journal of Science. 2002. Vol. 302. Iss. 4. P. 281–311. https://doi.org/10.2475/ajs.302.4.281 Palandri J.L., Reed M.H. Reconstruction of in situ composition of sedimentary formation waters // Geochimica et Cosmochimica Acta. 2001. Vol. 65. Iss. 11. P. 1741– 1767. https://doi.org/10.1016/S0016-7037(01)00555-5 Plyasunov A.V., Shock E.L. Standard state Gibbs energies of hydration of hydrocarbons at elevated temperatures as evaluated from experimental phase equilibria studies // Geochimica et Cosmochimica Acta. 2000. Vol. 64. Iss. 16. P. 2811–2833. https://doi.org/10.1016/S0016-7037(00)00401-4 Price L.C., DeWitt E. Evidence and characteristics of hydrolytic disproportionation of organic matter during metasomatic processes // Geochimica et Cosmochimica Acta. 2001. Vol. 65. Iss. 21. P. 3791–3826. https://doi.org/10.1016/S0016-7037(01)00762-1 Павлов С.Х., Чудненко К.В., Хромов А.В. Моделирование формирования фторидных азотных терм в системе «вода – кристаллическая порода» // Геодинамика и тектонофизика. 2020. Т. 11. № 2. С. 378–396. https://doi.org/10.5800/GT-2020-11-2-0481
Supplementary files


