Проанализировано распределение природных (на уровне глобального фона) и техногенных радионуклидов в подземных водах промышленной зоны г. Сосновый Бор, где расположен ряд предприятий использования атомной энергии. Основные регистрируемые в пробах подземных вод техногенные радионуклиды представлены изотопами цезия ( 137 Cs), стронция ( 90 Sr) и тритием. Загрязнению подвержены два первых от поверхности водоносных горизонта: четвертичный и верхняя зона ломоносовского. На основании обширного материала по инженерно-геологическому изучению участка работ разработана трехмерная геологическая модель, а также созданы гидродинамическая и геомиграционные модели промышленной зоны. С помощью моделирования установлены масштабы и характер изменения гидрогеологических условий территории в результате строительного и эксплуатационного дренажа новой очереди Ленинградской атомной электростанции (ЛАЭС-2). В зону влияния попадает «исторический» ореол радиоактивного загрязнения подземных вод, сформировавшийся (1970-1990) на соседней с АЭС площадке, где размещается хранилище низко- и среднеактивных радиоактивных отходов. Интерпретация данных мониторинга позволила получить миграционные параметры для прогнозных оценок. Моделирование показало, что за время эксплуатации ЛАЭС-2 не происходит захват загрязненных вод дренажной системой новой станции.
Проанализированы особенности видового состава и разнообразия сообществ живых организмов в пределах рудных полей железомарганцевых конкреций (поле Кларион-Клиппертон), кобальт-марганцевых корок (подводные Магеллановы горы) и глубоководных полиметаллических сульфидов (Ашадзе-1, Ашадзе-2, поля Логачев и Краснов) в Российских разведочных районах Тихого и Атлантического океанов. Рассмотрены перспективы освоения твердых полезных ископаемых Мирового океана с возможно меньшим ущербом для морских экосистем: образование шлейфов осадочного материала и замутнение значительных объемов воды в результате операций сбора полезного ископаемого; сохранность гидротермальной фауны и микробиоты, в том числе в зоне влияния высокотемпературных гидротермальных источников. Рассмотрены различные концепции и варианты компоновки устройств глубоководных добычных комплексов (Индийская и Японская концепции, концепции компании Nautilus Minerals и СПГУ) на предмет их эффективности работы. Выделены основные типы механизмов, из которых состоят комплексы с выставлением оценок на основании установленных приоритетов: экология (воздействие на придонную среду); затраты на их изготовление и эксплуатацию; удельные энергозатраты (технико-экономические показатели). На основании представленного морфологического анализа обоснована компоновка глубоководного сборщика полезных ископаемых (устройства с камерами разряжения и механизмом шагания на рукоятях), выбранного по ключевому приоритету «экология». Проведены предварительные экспериментальные исследования физико-механических свойств образцов кобальт-марганцевых корок методом наложения двухстороннего осевого усилия сферическими шариками (инденторами) с построением паспорта прочности породы для оценки дальнейших результатов экспериментальных исследований. Проведены экспериментальные исследования разрушения кобальт-марганцевых корок ударом и резанием с выделением требуемой ударной нагрузки и осевого усилия резания для реализации схемы сбора исполнительным органом грейферного типа со встроенным ударником.
Рассмотрены условия залегания придонных полезных ископаемых, представленных в виде сульфидов (месторождение «Логачев») и железо-марганцевых конкреций (ЖМК). Дан анализ конструкций и параметров различных средств сбора и транспортирования сульфидов и ЖМК со дна до поверхности, указана возможность эффективного использования подъема сосудов на кабель-тросе. Предложены конструктивные схемы для сбора ЖМК и сульфидов в виде емкостей на тросе, оборудованных манипуляторами с захватывающими устройствами тарельчатого, барабанного или грейферного типа. В них захват кусков породы или ЖМК осуществляется за счет создания разрежения в коллекторах исполнительных органов и притягивания к ним кусков породы или ЖМК перепадом давления воды внутри коллектора и снаружи. Даны ориентировочные параметры добычной системы. Так, для кабель-троса, выполненного из кевлара диаметром 50 мм, производительность может составить 200-400 тыс.т в год на одну установку при различной удельной массовой концентрации ЖМК на 1 м 2 .
Рассмотрены основные методы и проанализированы результаты моделирования геохимических процессов в зоне субмаринной разгрузки гидротермальных растворов срединно-океанических хребтов. Исходные материалы для моделирования были получены в нескольких морских экспедициях, в том числе в русско-французской экспедиции SERPENTINE на научно-исследовательском судне «Pourquoi Рas?» (2007 г.). Подтверждением данных полевых наблюдений, лабораторных экспериментов и теоретических построений служат результаты анализа регрессионной модели смешения гидротермальных растворов и морской воды. Проведена верификация модели и оценено качество химического анализа, определена степень и характер участия компонентов раствора в гидротермальном процессе, рассчитан состав конечных растворов на основе обратного прогнозирования концентрации элемента по характеру регрессии, подготовлены данные для термодинамического моделирования. Регрессионная модель формирования кислотно-основных свойств и хлоридности рудообразующих гидротерм подтверждает работоспособность модели двойной диффузионной конвекции формирования состава гидротермальных растворов. Дифференциация растворов по концентрациям хлорид-иона в зависимости от температуры и водородного показателя рН в рамках этой модели связывается с фазовыми превращениями и смешением флюидов двух конвекционных ячеек, одна из которых является зоной циркуляции рассола. Для проведения компьютерного термодинамического моделирования созданы гидрогеохимическая и физико-химическая модели зоны гидротермальной разгрузки. Верификация модели проведена по изменению концентраций марганца в гидротермальном плюме. Преобладающими формами миграции марганца в плюме являются Mn 2+ , MnCl + , MnCl 2 . В геохимической структуре плюма выделено две зоны: 1) высоких температур (350-100 °С) с преобладанием хлоридных комплексов – восходящий плюм; 2) низких температур (100-2 °С) с доминированием формы переноса в виде свободного двухвалентного иона – латеральный плюм. Сульфатный комплекс наблюдается в незначительных количествах (1,5 %) в латеральном плюме, гидроксидный – устойчив при температуре 325-125 °С и может наблюдаться только в восходящем плюме. Результаты моделирования практически полностью соответствуют натурным наблюдениям. Верификация термодинамической модели свидетельствует о ее работоспособности и позволяет перейти к следующему этапу исследований – изучению характера геохимического рассеяния основных рудных компонентов гидротермальных растворов Fe, Cu, Zn и др.
Рассмотрены гидрогеохимические процессы, протекающие в продуктивных пластах при разработке нефтяных месторождений. Проанализировано влияние заводнения на изменение химического состава пластовых вод и возможное солеобразование. Использован метод компьютерного термодинамического моделирования физико-химических процессов для прогнозирования солеотложения на нефтяных месторождениях.
Рассмотрена роль подземных вод в формирования метана угольных месторождений Северо-Востока Вьетнама на примере месторождения Маохе. Определены основные геохимические процессы, происходящие при фильтрации подземных вод в угольном пласте.
Рассматриваются результаты российских и международных экспедиций в тропической зоне Атлантики по изучению гидротермальных растворов и плюмов на глубоких гидротермальных полях Срединно-Атлантического хребта, связанных с ультрабазитами. Визуальные наблюдения и опробование с использованием обитаемых и буксируемых аппаратов показали неустойчивый характер гидротермальной разгрузки, наличие фазовой дифференциации высокотемпературных (около 350 °С) растворов с высоким содержанием метана и водорода, железа и марганца, низкими значениями рН и меняющейся по площади полей и во времени минерализацией. Высокое содержание H2 и CH4 может быть связано с взаимодействием ультрамафитов с морской водой при высоких значениях температуры и давления и процессами серпентинизации.
Рассматриваются особенности формирования субмаринной разгрузки гидротермальных растворов и геохимических аномалий в придонных водах Срединно-Атлантического хребта. В типичном разрезе гидротермального ореола рассеяния можно выделить две основные зоны: гравитационно неустойчивые структуры, формируемые восходящим потоком, и более стабильные образования на горизонте латерального растекания. Обсуждаются дискретность строения гидротермальных ореолов рассеяния и геохимическая дифференциация вещества в плюмах. На поле Логачев разные типы разгрузки флюида образуют три вида гидротермальных плюмов: положительной, нейтральной и отрицательной плавучести.
Рассматриваются основные геологические и термодинамические условия образования и деятельности гидротермальных источников. Производится расчет дебитов источников гидротермального поля Ашадзе по модели Е.С.Ромма. Проводится сравнение модельных данных с данными, полученными в русско-французской экспедиции «SERPENTINE».
Рассматривается вопрос генезиса гидротермальных растворов исследуемого района. Дана краткая характеристика основных параметров, определяющих рудоносность данного вида гидротерм, выделяются группы элементов, связанные со смешением гидротермальных растворов с морской водой и поступающие непосредственно из магматического очага и контактирующих пород.
Рассмотрены различия гидротермальных полей Срединно-Атлантического хребта по структурной позиции и влияние рудопроявлений, приуроченных к разным типам пород, на геохимическую характеристику руд. Результаты корреляционного анализа состава конечных гидротермальных растворов гидротермальных полей северной части САХ показали отрицательную связь содержаний H 2 S c CH 4 и Н 2 .
Сопоставляются геолого-тектонические обстановки и термобарические условия гидротермальной деятельности и образования газогидратов. Сравниваются концентрации и изотопные отношения газовых компонентов в гидротермальных растворах срединно-океанических хребтов с различной мощностью осадочного покрова и окраинно-океанических бассейнов. Анализируется возможное влияние восходящих термальных флюидов на формирование скоплений газовых гидратов и приводятся примеры газогидратообразования, сопряженного с гидротермальным процессом.
Рассмотрены типы субмаринных гидрогеологических структур, к которым приурочена современная гидротермальная деятельность в Северной Атлантике. Большинство известных гидротермальных полей расположено в пределах Срединно-Атлантического хребта (САХ). Существуют внутренние и внешние (относительно основных структурных элементов САХ) субокеанские гидрогеологические структуры. Выделены осевые, склоновые и привершинные гидрогеологические массивы. За пределами САХ по геохимическим аномалиям в придонных водах прогнозируются вулканогенные массивы с периодическими проявлениями гидротермальной деятельности.
Представлена физико-математическая модель формирования ореола рассеяния гидротермального источника, расположенного на дне океана. Согласно экспериментальным данным, формирование такого ореола происходит в стратифицированной (двухслойной) среде. Решена система стационарных дифференциальных уравнений конвективной диффузии при постоянных значениях вертикального и горизонтального компонентов вектора скорости квазиконвекции, коэффициента диффузии, коэффициента поглощения растворенного вещества, учитывающего переход растворенного вещества в твердую фазу путем выпадения в осадок или сорбции на взвешенных частицах, внутри каждого из слоев. Приведены решения упрощенной системы стационарных дифференциальных уравнений конвективной диффузии. Разработанная модель удовлетворительно описывает имеющиеся экспериментальные данные, что позволяет рекомендовать ее для теоретического изучения распределения концентрации подвижного компонента в гидротермальном ореоле.
Уже доказана теоретическая и практическая возможность проведения поисков золоторудных проявлений на основе прямых гидрогеохимических показателей - непосредственного обнаружения золота в тех или иных количествах в водах ...
В рельефе современной поверхности Прионежья прослеживаются три террасы с абсолютными отметками гипсометрических уровней 30-60, 60-100 и 100 м и более. Максимальные высоты не превышает 300 м ...
