“Исследование состава минеральной воды”. | Образовательная социальная сеть

Введение.

Нашу планету можно назвать водной или гидропланетой. Общий баланс воды в земной коре складывается из вод Мирового океана, ледников, озер и рек, вод атмосферы и литосферы (подземной гидросферы). Все это составляет около 1,8 млрд. км³ воды. Значительное  количество соленые и минерализованные воды разных составов. Для глубинных зон земной коры характерны минеральные воды, т.е. воды, обладающие минерализацией свыше 1 г/л и содержащие в себе ряд химических компонентов.

Именно минеральным водам посвящена моя курсовая работа. Целью моей работы является освещение основных вопросов о минеральных водах, об их классификации, особенностях химического состава, газового и температурного режима, условиях образования, закономерностях залегания и распространения, а также об их использовании и действии на организм человека. Отдельная глава моей работы включает в себя сведения о минеральных водах Волго-Уральской области на примере источников, находящихся на территории Самарской губернии.

Я выбрала эту тему, потому что она заинтересовала меня своей актуальностью, широтой и значимостью. Минеральная вода является своего рода природным лекарством, созданным самой природой. Оздоравливающее действие минеральной воды на организм человека, ее лечебные свойства с глубокой древности. На базе месторождений минеральных вод построены курорты, санатории, здравницы, заводы по разливу минеральных вод. Наконец, минеральные воды пригодны для извлечения из них полезных компонентов и добычи солей. Все это говорит о важности, значимости и актуальности темы моей курсовой работы.

ГЛАВА 1: Общая характеристика минеральных вод.

1.1. Понятие о минеральных водах и критерии их оценки.

Минеральные воды в широком понимании слова – это подземные и поверхностные природные воды с общей минерализацией свыше 1 г/л, которые используются в лечебных и промышленных целях. Лечебными называются такие воды, которые вследствие своих физических и химических особенностей оказывают благотворное целебное воздействие на человеческий организм: например, углекислые, сероводородные и др. К промышленно-ценным относятся воды, из которых могут быть извлечены компоненты, полезные в народном хозяйстве (поваренная соль, бром, йод, бор и др.).

Для отнесения природных вод к минеральным разработаны специальные критерии. [2]  При отборе критериев оценки минеральных вод из значительного количества данных, характеризующих их химические и физические свойства были отобраны важнейшие, определяющие физиологическое, а следственно лечебное, действие вод, а также важные в отношении выявления их генетических типов.

К числу таких признаков были отнесены в согласии со взглядами большинства бальнеологов и гидрогеологов:

а) общее содержание растворенных в воде веществ – общая минерализация вод;

б) ионный состав минеральных вод;

в) газовый состав и газонасыщенность вод (растворенные и спонтанные);

г) содержание в водах фармакологических (терапевтических) активных микроэлементов (минеральных и органических);

д) радиоактивность вод;

е) активная реакция вод, характеризуемая величиной рН;

ж) температура вод. [3]

Наряду с обычными пресными водами, которые повсеместно используются как питьевые, хозяйственные, технические, в природе существуют такие разнообразные по своим свойствам природные воды, которые не всегда могут или совсем не могут быть использованы для указанных целей. Среди этих вод холодные и горячие воды лечебного, промышленного и теплоэнергетического значения. Такие воды называют минеральными, а все другие воды на Земле – неминеральными.

Минеральные воды не стоит путать с минерализованными. В широком смысле слова все воды в природе в той или иной мере минерализованы, начиная от снеговых и заканчивая рассолами. В узком смысле слова к минеральным относят воды с общей концентрацией солей свыше 1-2 г/л.

Исходя из принципа единства вод Земли, согласно В.М.Севергину и В.И.Вернадскому, к минеральным следует отнести:

1)   минеральные озера с их лечебными и торфяными грязями;

2)   минеральные подземные воды с их отложениями – охры, туфы, некоторые рудничные воды;

3)   воды и грязи грязевых вулканов.

Минеральные озера и грязи, подземные минеральные воды с их отложениями составляют гидроминеральные ресурсы нашей планеты. На базе разведанных месторождений минеральных вод построены курорты, санатории, здравницы, заводы по разливу минеральной воды, извлечению из нее полезных компонентов, добыче солей и т.д.

Лечебные свойства природных вод нередко бывают обусловлены присутствием в них в небольшом количестве таких компонентов, которые оказывают на организм человека терапевтическое активное «специфическое» влияние и способствует исцелению от недугов. Эти вещества получили название физиологически активных или специфических (I,Br и др.). В некоторых случаях лечебное воздействие на организм человека оказывают заключенные в воде органические вещества (вода «Нафтуся»).

На разных этапах геологического изучения минеральных вод высказывалось мнение об их необычной природе и глубинном происхождении. По мнение постепенно рассеялось. Действительно, некоторые минеральные воды, особенно термальные, формируются на больших глубинах. Но часто встречаются не менее ценные минеральные источники, связанные  с верхними водоносными горизонтами до грунтовых  вод включительно – некоторые сероводородные, железистые, радоновые воды. Существует, наконец, и большая группа минеральных озер.

1.2   Признаки минеральных вод.

Внешние признаки: по запаху отличаются сероводородные воды иногда на значительном расстоянии от места выхода; по вкусу – соленые воды и рассолы,  углекислые воды; по бурному выделению пузырьков спонтанного газа в головке источника – углекислые воды; по цвету и составу отложений источников – железистые отложения, охрь красно-бурого цвета (признак железистых вод), кремнистые отложения – гейзериты (признак кремнистых вод), белые известковые отложения, травертины, известковые туфы (углекислые, кальциевые воды), фтороносные гейзериты (фтористые гидротермы).

Температура: горячие воды можно выделить по ощущению, а тем более замером температуры.

Химический и газовый состав: по составу воды и растворенных в ней газов выделяют воды содовые, сульфатные, хлоридные, йодистые, бромистые и др. Опыт народного врачевания или использование воды для выварки поваренной соли: эти признаки выявляются опросом населения и позволяют установить место выхода минерального источника для постановки на нем контрольных исследований. [2]

1.3 Минеральные воды как полезное ископаемое.

Минеральная вода как полезное ископаемое – это такая вода, которую можно непосредственно использовать в лечебном деле или для извлечения из нее компонентов, полезных для народного хозяйства – солей, металлов (Cu), металлоидов (I, Br, B), газов (углекислоты) или в теплоэнергетическом деле для теплофикации. Только после изучения химических, физических и прочих свойств  природной воды можно решить вопрос о том, рассматривать ее как полезное ископаемое или нет.

Минеральные воды проявляются весьма разнообразно, поэтому при их изучении следует различать следующие гидроминеральные объекты:

1)   Месторождения минеральных вод:

а) подземные – пластовые, трещинно-жильные, сложные;

б) поверхностные – озера, лиманы, моря с их грязями, донными отложениями и пляжами.

2)  Водопроявления минеральных вод – источники:

а) природные, в том числе гейзеры, субаквальные источники, грязевые вулканы;

б) искусственные вскрытия и выходы через скважины, штольни, колодцы и т.д.

3) Отложения наземных и подземных минеральных вод: туфы, гейзериты, травертины, охры, залежи солей, жильные образования; грязи озер – минеральные и торфяные; грязи грязевых вулканов; отложения пляжей.

4)   Гидроминеральные группы объектов минеральных вод:

а) гидроминеральные, гидротермальные поля;

б) гидроминеральные, термальные линии (зоны);

в) цепочки минеральных озер, поля минеральных озер.

5)  Гидроминеральные районы, области, провинции минеральных вод; зоны минеральных озер.

6) Гидрохимические пояса и гидрохимические зоны подземных минеральных вод.[2]

1.4  Классификация минеральных вод.

Большинство выдвинутых в разное время классификаций основано на особенностях химического или газового состава вод, причем за основу выделения классов обычно принимали либо преобладающие ионы, либо микроэлементы, либо газы и т.д. Основной недостаток этих классификаций – отсутствие принципа комплексности в оценке минеральных вод.

В.В.Иванов и Г.А.Невраев в целях более комплексной оценки различных минеральных лечебных вод разработали классификацию, основанную на основных критериях их оценки и данных о закономерностях формирования минеральных вод. Исходя из реально существующих в природе типов вод, они предложили такую классификационную таблицу, в которой каждой воде отведено строго определенное место. Такая классификационная таблица имеет важное практическое значение: пользуясь методом аналогии и сопоставления, можно судить о лечебных качествах вновь полученной воды (из-за больших размеров таблица здесь не приводится).

Согласно классификации Иванова и Невраева, все природные (подземные) воды разделяются по составу, свойствам и лечебному значению на шесть основных бальнеологических групп.

Группа А. Воды без «специфических» компонентов и свойств. Их лечебное значение определяется только ионным составом и величиной минерализации при наличии в их газовой составляющей в основном азота и метана, которые содержаться в водах в растворенном состоянии при атмосферном давлении лишь в незначительных количествах.

Группа Б. Воды углекислые. Их лечебное значение определяется, прежде всего, наличием больших количеств растворенного углекислого газа, который в общем газовом составе этих вод занимает доминирующее положение (80-100%), а также ионным составом и величиной минерализации.

Группа В. Воды сероводородные (сульфидные). Эти воды выделены по наличию в их составе свободного сероводорода и гидросульфидного иона, которые и определяют лечебное действие минеральных вод, используемых преимущественно для ванн. Содержание общего сероводорода этих вод не должно быть ниже 10 мг/л.

 Группа Г.  Воды железистые (Fe  Fe), мышьяковистые (As) и с высоким содержанием Mn, Cu, Al и др. Их лечебное действие определяется, помимо ионного и газового состава и минерализации, присутствием одного или нескольких из перечисленных фармакологически активных компонентов. Для содержания в этих водах Mn, Cu, Al нормы не установлены. В повышенных концентрациях эти элементы содержатся обычно только в высоко железистых сульфатных водах зоны окисления рудных месторождений, а также в сильно сульфатных и хлоридносульфатных (фумарольных) термах вулканических областей.

Группа Д. Воды бромистые (Br), йодистые (I) и высоким содержанием органических веществ. Для отнесения вод к бромистым и йодистым (или йодо-бромистым) принято содержание брома 25 мг/л и йода 5 мг/л при минерализации не более 12-13 г/л. При более высокой минерализации нормы соответственно увеличиваются.

Достаточно обоснованных норм для оценки высокого содержания органического вещества в лечебных минеральных водах пока не разработано. Известны два типа минеральных вод с высоким содержанием органического вещества – Нафтуся (Западная Украина) и Брамштедтские (ФРГ).

Группа Е. Воды радоновые (радиоактивные). К этой группе относятся все минеральные воды, содержащие более 50 эман/л (14 ед. Махе) радона.

Группа Ж. Кремнистые термы. В эту группу вод включены широко распространенные в природе кремнистые термальные воды. В качестве условной нормы содержание в них   принято 50 мг/л, при температуре более 35ºC.

Далее, группы вод по газовому составу делятся на три подгруппы: а) азотные, в которых газ имеет в основном атмосферное происхождение; б) метановые (включая азотно-метановые и углекисло-метановые), в которых газ в основном биохимического происхождения; в) углекислые, в которых газ, как правило, эндогенного происхождения. К  последней группе отнесены и вулканические газы, где почти всегда резко преобладает углекислый газ.

В минеральных водах группы А могут присутствовать азотные и метановые газы; в группах В и Ж – азотные, метановые и углекислые; в группах Г и Е – азотные и углекислые; в группе Д – азотные и метановые; все воды группы Б только углекислые.

Одновременно все минеральные воды разделены по составу и минерализации на 9 классов (приложение 1). При этом учитывались все ионы, содержащиеся в количествах не менее 20% экв. Как видно из приложения 1, первый класс объединяет в себе все воды с общей минерализацией до 2 г/л, независимо от их состава, так как при такой невысокой минерализации лечебное действие минеральной воды определяется не ионным составом, а наличием каких-либо фармакологически активных микрокомпонентов или специфических свойств. Во всех остальных классах число подклассов колеблется от 3 до 7.

В приложении 1  выделено несколько градаций минерализации: до 2, 2-5, 5-15, 15-35, 35-150 и выше 150 г/л. Такое подразделение, удобное в бальнеологическом и генетическом отношении показывает обычную наиболее часто встречающуюся в природе минерализацию типов минеральных вод.

По температуре минеральные воды разделены на три группы:

1)   всегда холодные, формирующиеся, как правило, на небольших глубинах;

2)   холодные, теплые или горячие в зависимости от глубины циркуляции;

3)   всегда горячие, генезис и особенности состава которых тесно связаны с их территориальностью. К последним относятся все термы, входящие в группы В и Г. (приложение 2)

По величине pH воды разделены на 6 групп. Величина pH имеет особо важное значение для лечебной оценки сероводородных (сульфидных) вод, поскольку ею определяется соотношение в водах свободного  и , а также кремнекислых терм, количество и форма нахождения в которых  зависит от щелочности или кислотности вод.

Такое деление минеральных вод по величине pH – по кислотно-основным свойствам – уточнено и более хорошо обосновано в физико-химическом отношении А.Н.Павловым и В.Н.Шемякиным.

Эти классификации лечебных, промышленных и теплоэнергетических вод имеют частный характер и специальное назначение. Известны многочисленные попытки составить общие, естественноисторические, генетические и другие классификации природных вод по составу и минерализации.

1.5 Солевой и газовый состав минеральных вод и их газовый и температурный режим.

Формирование состава минеральных вод протекает в различной геологической обстановке, в условиях растворения и осаждения солей, обменно-адсорбционных явлений, процессов диффузии и др. Большое влияние на  изменение состава вод оказывают и биохимические процессы, протекающие при деятельном участии микробов.

При выходе на земную поверхность минеральная вода вследствии изменения термодинамических условий (температуры, давления) претерпевает глубокие изменения.

Значительная часть газов, находящихся в минеральной воде начинает выделяться в атмосферу путем диффузии; в результате нарушается сульфидно-карбонатное равновесие, изменяется окислительно-восстановительный потенциал, pH, выпадают карбонаты.

При соприкосновении минеральных вод с воздухом некоторые ионы (, , ,  и др.) и их соединения окисляются и в результате появляются новые ионы и соединения (приложение 4). [4]

Состав минеральной воды указывают по формуле, предложенной учеными М.Г.Курловым и Э.Э.Карстенсом. В начале формулы дается содержание газа ( ,  и др.) и активных элементов (Br, I, Fe, As и др.) в граммах на 1 литр. Радиоактивность выражается в единицах Махе или в расп/сек (1 ед. Махе=   расп/сек). Степень минерализации обозначается знаком М (сумма анионов, катионов и недиссоциированных молекул) и выражается в граммах. Отношение преобладающих анионов и катионов изображается в виде условной дроби, в числителе которой – преобладающие анионы, в знаменателе – катионы. В конце формулы указывается температура (Т) воды минерального источника при выходе в градусах Цельсия, а также водородный показатель (pH).

Пример характеристики кисловодского нарзана:

Расшифровывается эта формула следующим образом: углекислая гидрокарбонатно-сульфатная кальциево-магниевая вода с минерализацией 2,3 г/л с температурой 14 градусов Цельсия и pH =6,2. [1]

Газовый состав.

В характеристике подземных минеральных вод важное значение имеет равновесие: подземные воды  природные газы. Обычно газ растворен в воде, но при избытке часть его может находиться в свободном (спонтанном) состоянии, т.е. в виде мельчайших пузырьков. Природные газы представляют собой, как правило, газовые смеси, в которых можно различать главные и второстепенные компоненты. Тем не менее, наблюдаемое разнообразие природных газов по составу можно свести к трем группам: углекислые, азотные, углеводородные. Остальные газы представляют примеси. Главным компонентом углеводородных газов является метан.

Растворимость газов зависит от их состава, температуры, давления, минерализации и солевого состава воды. С повышением температуры при постоянном давлении растворимость газов в воде и водных растворах уменьшается, при низких температурах сильнее, чем при высоких. Растворимость газов уменьшается с увеличением концентрации растворенной в воде соли.

Вследствие падения давления при подъеме насыщенных газов подземных минеральных вод к дневной поверхности избыток газа выделяется из воды и образуются газирующие источники. Если в  воде присутствуют соли, растворимость которых определяется концентрацией газа в воде, то при выделении газа равновесие нарушается, и часть солей выпадает в осадок. Обычно выпадают карбонатные соли.  Соли могут отлагаться и до выхода воды на поверхность. Вследствие этого эксплуатационные буровые трубы заполняются отложениями солей и преждевременно выходят из строя.

В генетическом отношении различают газы магматического, метаморфического, химического, биохимического, радиационно-химического, радиогенного и ядерного происхождения.

В земной коре в газообразном видевстречаются углекислота, кислород, азот, углеводороды, водород, гелий и другие благородные газы, окислы азота, аммиак, сероводород, окислы серы и другие соединения. Одной из важных составных частей лечебных минеральных вод, обусловливающих их отличие от обычных пресных вод действие, является углекислый газ (). Наличие в воде определенных количеств этого газа придает ей специфические черты. Углекислые газовые воды представляют особую лечебную ценность, как при внутреннем, так и при наружном применении. Даже обычная пресная вода, насыщенная углекислотой, становится эффективным лечебным средством.

Углекислота играет особо важную роль в гидрохимических процессах.

Накопление больших количеств углекислоты в земной коре обеспечивается метаморфическими, особенно магматическими процессами и в меньшей степени – биохимическими реакциями. В этой связи различают углекислоту неорганического и органического происхождения. Углекислые газовые воды распространены в областях современного и недавно потухшего вулканизма, а также в областях с мощным развитием битумозных пород.

Углекислые воды отличаются разнообразным ионным составом, что указывает на возможность обогащения эндогенной углекислотой подземных вод различного исходного химического состава и минерализации.

Следующим газом, имеющим важное бальнеологическое значение, является сероводород. По наличию в составе вод (сероводорода) и (сульфидов) выделена группа сероводородных (сульфидных) вод. В природных водах  может присутствовать в виде растворенного газа и диссоциированной сероводородной кислоты.

Соотношение форм  в воде устанавливается по величине pH. В кислотной среде присутствует преимущественно , щелочной  и только в сильно щелочной среде становится возможным появление иона . Сероводород в воздухе крайне неустойчив, окисляется с образованием воды и .

В зависимости от степени диссоциации  различают две разновидности вод: собственно сероводородные и гидросульфидные или гидросернистые, содержащие преимущественно ионы . Существует и промежуточная разновидность гидросульфидно-сероводородных вод. С названными разновидностями парагенетически связаны свои особые химические типы минеральных вод.

Появление сероводорода в природных водах обусловлено причинами органического  и неорганического характера. Сероводород является одним из продуктов распада белкового вещества, содержащего серу, поэтому сосредоточен он часто в природных слоях водоемов – месте гниения органических остатков. Кроме того, сероводород образуется путем восстановления сульфатов в анаэробных условиях. Большие количества  выделяются вулканическими газами.

Концентрация  зависит от наличия органического вещества, содержания сульфатов и других причин. Из-за очень высокой растворимости , воды, насыщенные этим газом в земной коре, по-видимому, не встречаются.

Газ – азот (), будучи по природе инертным, все же участвует в гидрогеохимических процессах, косвенно являясь первопричиной появления в воде ионов , , . Растворенный в минеральных водах азот преимущественно воздушного происхождения. Наряду с этим в природе широко распространен азот биогенного происхождения. Какие-то количества азота, по-видимому, выделяется из мантии.

Газ метан относится к числу распространенных в подземных водах. В газовой фазе подземных вод почти всегда количественно преобладает  либо азот, либо двуокись углерода, либо метан, или два из этих газов в различных сочетаниях. Основными источниками образования метана и других углеводородных газов в природе служат дисперсные органические вещества в осадочных породах, а для метана – еще и угольные пласты. Главной частью углеводородных газов является метан, на долю которого нередко приходится более 90%. Метан может быть и вулканического происхождения. Накоплению в водах растворенных углеводородов способствует наличие пород, обогащенных органическими веществами, и повышенная температура, усиливающая процессы образования и выделения углеводородных газов. Содержание растворенных углеводородов в водах увеличивается с ростом глубин залегания.

Прослеживая в региональном плане взаимосвязь химического и газового состава минеральных вод, можно выделить территории, в пределах которых распространены определенные типы минеральных вод с характерным химическим и газовым составом.

Температурный режим.    

Температура минеральных вод может изменяться в очень широком диапазоне: от 0C и даже ниже (в области многолетней мерзлоты) до 200-300 (в областях современного вулканизма). Согласно современным представлениям о механизме действия лечебных минеральных вод, температура воды не может быть признаком, отличающим действие того или иного источника от действия обычной пресной воды. Температура воды источника, без наличия других показателей, не может служить основанием для отнесения минеральной воды к лечебным.

Тем не менее, при оценке минеральной воды температура должна приниматься во внимание, поскольку она является одним из ведущих факторов формирования химического состава подземных вод. Горячая вода обычно отличается по химическому составу от холодной. За критерий, отделяющий теплые воды от холодных, принята температура 20 C. Существенное значение имеет температура минеральных вод при организации их лечебного использования. Воды с температурой 35-42С наиболее ценны в бальнеологическом отношении, так как их применение не связано со специальными устройствами для нагрева или охлаждения, которые снижают природные свойства (содержание газов, радиоактивность, pH).

Воды с температурой 20-30 нуждаются только в небольшом подогреве, который не вызовет заметных изменений в качестве лечебной воды, что имеет особое значение для слабо радоновых и слабо сульфидных вод. Воды с температурой выше 42 С требует специальных, иногда довольно сложных устройств для охлаждения с минимальными потерями лечебных свойств. Такие устройства должны предотвратить утечку газов и радона из минеральной воды.

С повышением температуры изменяется растворяющая способность воды. Наиболее распространенные в природных водах соли, обусловливающие минерализацию, по-разному реагируют на температурный фактор: растворимость одних солей сильно увеличивается с ростом температуры, других, наоборот, падает; некоторые соли слабо реагируют на изменение температуры.

С ростом температуры увеличивается диссоциация воды. В результате повышения температуры и одновременно давления изменяется не только химический состав воды, но и ее реакционная способность.

Температура является решающим фактором в формировании геохимических особенностей гидротерм, поскольку от нее зависят физико-химические свойства воды. Она влияет не только на характер, интенсивность и направление взаимодействия вод и пород, но под воздействием температур происходит выпаривание подземных вод и увеличение их минерализации.

Величина температуры определяет фазовые переходы, свойства и структуру воды, течение биохимических реакций и скорость химических реакций. Для биохимических процессов характерным порогом является 50С – начало свертывания белков и замирания органической жизни, хотя жизнедеятельность некоторых видов бактерий возможна и при больших температурах.

Изменение температуры сказывается на вязкости воды. Единица вязкости – сантипуаз – определена при температуре 20С. При охлаждении воды до 0 вязкость воды достигает 1,789 сантипуаза, а при нагревании до 100С уменьшается до 0,284 сантипуаза. С температурными условиями тесно связаны степень подвижности воды и проницаемость пород. В результате повышения температуры с глубиной освобождается физически связанная вода и увеличивается пористость горных пород и их фильтрационная способность.

Таким образом, в процессе передвижения подземных вод из верхних, холодных, горизонтов  в нижние, нагретые, температура выступает в роли косвенного фактора преобразования химического состава вод. По мере опускания подземных вод под воздействием температурного градиента некоторые соли, выпадая в осадок, постепенно уходят из раствора и заменяются такими солями, для которых высокотемпературная обстановка более благоприятна. В связи с этим изменяется химический тип воды. Хотя некоторые типы вод (например, хлоридные натриевые) могут существовать в очень широком диапазоне температур, тем не менее, для каждой температурной зоны характерен свой особый химический состав. [2]

1.6 Использование минеральных вод и их действие на организм человека.

Минеральные воды имеют очень широкое применение. Их используют и для выпарки ценных компонентов, и в качестве освежающих, хорошо утоляющих жажду столовых напитков, и на курортах для питьевого лечения, ванн, купаний в лечебных бассейнах, всевозможных душей, а так же для ингаляций и полосканий горла. Во внекурортной обстановке пользуются  водами, разлитыми в бутылки. [1]

Оздоравливающее действие минеральной воды на организм человека, ее лечебные свойства известны людям с глубокой древности. Лечебные водные процедуры, по свидетельству дошедших до нас письменных памятников, широко применялись в медицине Древней Греции, Рима, Индии, Египта, Перу, Грузии. Древнегреческий врач Гиппократ (ок. 460 – ок.370 лет до н.э.) пытался объяснить действие минеральных вод на организм человека. Действие целебных интересовало и гениального ученого средневековья Абу-Али Ибн Сину (Авиценна). Однако, в то время в полной мере оценить целебные свойства минеральных вод люди не могли и этим ловко пользовались священнослужители, приписывая их свойства божественной силе.

В настоящее время лечебные подземные воды используются исключительно широко. На Кавказе, в Средней Азии, Казахстане и других районах прославлены целебные источники были известны давно. Первая в Росси здравница была открыта по указанию Петра I в 1718 году на «марциальных» (железистых) источниках в Карелии. Первые же исследования минеральных вод страны связаны с именем великого русского ученого М.В. Ломоносова, который выделял «лекарственные» воды и «врачующие» источники. Уже во второй половине XVIII века бала создана «география» лечебных вод России.

На территории бывшего СССР более 7,5 тыс. минеральных источников, около 500 бальнеологических курортов. Они весьма разнообразны по вещественному и газовому составу вод, по характеру воздействия на организм человека. На территории России и бывших стран СНГ имеются виды лечебных вод, известные во всем мире. Минеральные углекислые воды Кисловодска, Ессентуков, Железноводска, Боржоми, Арзни, сероводородные – Сочи – Мацесты, Усть-Качинска (Пермская область), Талги (Дагестан), радоновые Пятигорска, Цхалтубо, железистые – Марциальные, Полюстровские, Трусковца и многие другие пользуются мировой славой.

Лечебные минеральные воды в зависимости от их специфики оказывают комплексное воздействие на организм человека – термическое (температурное), химическое, терапевтическое и механическое.

Температурное воздействие лечебной воды на организм при приеме ванн – самое сильное и главное ее свойство. Холодные минеральные воды с температурой до 20С благодаря хорошей теплопроводности, соприкасаясь с телом человека, отнимает у него тепло, быстро снимает утомление, усталость, апатию. Холодная лечебно-пищевая вода усиливает работу кишечника. Теплые воды с температурой 20-37С, наоборот быстро отдают тепло телу, оказывая на него физически полезное действие.

Химическое раздражение – одно из основных и продолжительных воздействий минеральных вод на организм. Интенсивность такого воздействия усиливается при приеме ванн с повышенной минерализации воды. В минеральных водах она не должна превышать 12-15 г/л. Например, минерализация Кисловодского Нарзана изменяется от 1,5 до 6 г/л, вод  Ессентуков не превышает 9 г/л.

Минеральные воды при наружном (ванны, души, ингаляции) и внутреннем (питьё) применении благотворно воздействуя на нервные окончания и кровеносную систему повышают реактивность организма, улучшая обменные процессы органов пищеварения, деятельность желудочно-кишечного тракта и других внутренних органов, убыстряют выведение вредных компонентов.

Одна и та же минеральная вода в виду наличия в ее составе различных солей, микроэлементов и газов по-разному влияет на организм человека, оказывая на него благотворное воздействие при различных заболеваниях. Например, воды, содержащие поваренную соль, т.е. хлориды натрия (Талицкие, Нальчиковские, Минские) благотворно действуют на органы пищеварения; хлориды кальция способствуют противовоспалительным процессам и положительно влияют на нервную систему; хлориды магния способствуют расширению кровеносных сосудов. Сульфатные воды – в основном желчегонные и слабительные. Присутствие соды в воде (Боржоми) понижает кислотность.

Однако многие минеральные воды имеют сложный состав и оказываю на организм человека разнообразное действие. Например, соляно-щелочные воды типа ессентукских, железноводских и челкарских представляют собой своеобразное сочетание двух типов вод, обладающих противоположным физиологическим воздействием. Эти воды в равной мере полезны при заболевания желудка как с повышенным, так и с пониженной кислотностью.

Терапевтическая активность многих минеральных вод связана с наличием в их составе микроэлементов – Fe, As, Co, I, Br, органических кислот и др. Они входят в состав ряда веществ, жизненно важных для организма, таких как гемоглобин (Fe, Co), некоторые гормоны (Zn), ферменты (Fe, Mn, Cu и др.), витамины (Co). Поэтому, например, железистые воды благотворно влияют на процессы кроветворения, йодистые – улучшают работу щитовидной железы и печени, бромные нормализуют центральную нервную систему.

Важное бальнеологическое значение имеет газовый состав минеральных источников. Особенно ценны воды, насыщенные углекислотой, сероводородом и радоном.

Механическое действие минеральных вод связано с давлением ее массы на тело (ванны, души, купание). Это воздействие можно усилить растиранием и направлением воды под определенным давлением (душ Шарко).

Таким образом, минеральные воды широко используются в народном хозяйстве. В основном они ценны в бальнеологическом плане, т.к. оказывают на организм человека лечебное действие всем комплексом растворенных в них веществ. А наличие в них специфических биологически-активных компонентов ( и др.) и особых свойств определяет часто методы их лечебного использования. [1]

ГЛАВА 2: Закономерности распространения минеральных вод.

2.1 Условия залегания и миграции минеральных вод.

      Распространение минеральных вод определяется сложным сочетанием геологоструктурных, гидрогеологических, геохимических и геотермических условий их формирования. Основными из них являются:

1)   литология и коллекторские свойства горных пород;

2)   фациальные условия и особенности геологической истории бассейнов, в которых происходило накопление осадочных отложений, а также палео- и современные гидрогеологические условия, определяющие степень промытости осадочных пород;

3)   наличие молодых магматических процессов и особенно – современного вулканизма, вызывающих интенсивный термометаморфизм горных пород;

4)   интенсивность и характер неотектонических движений и, в частности, существование молодых открытых тектонических разрывов;

5)   геотермический режим, изменяющийся в различных геологических структурах и географических зонах в весьма широких пределах от нормального до резко аномального – «вулканогенного» (в сфере влияния молодых магматических очагов) и «криогенного» (в областях многолетней мерзлоты);

6)   наличие на некоторой глубине в осадочных отложениях биохимических, микробиологических процессов. [6]

Известный французский специалист по рудным месторождениям и минеральным водам Л. де Лонэ (1899г.) высказал следующее положение, отражающее господствующее в то время представление: «…термальные источники, как и вулканы, с которыми они связаны общностью происхождения, приурочены к наиболее молодым дислокациям земной коры (к складчатым районам и глубоким разломам) и локализованы в достаточно ограниченных зонах земной коры, где эти явления развиты». Но вместе с тем он выделял две категории минеральных источников: жильные и пластовые. Первые – представляют жильные термальные воды, мигрирующие по трещинам, вторые – связаны с пластовыми термальными горизонтами, которые могут питать естественные минеральные источники или вскрываться артезианскими скважинами.

Наиболее широко распространенным случаем появления термальных источников является наличие тектонического нарушения, которое пересекается эрозионным понижением рельефа (долиной, ложбиной, ущельем и т.д.).

Из классификации тектонических нарушений, приведенной в учебнике геологии И.В. Мушкетова, видно, что с трещинами обычно связывались выходы термальных вод:

1)   диаклазы;

2)   складки;

3)   сбросы;

4)   жилы и дайки изверженных пород;

5)   металлоносные жилы.

В 1931 году А.М. Овчинников в докладе «Геологические структуры районов минеральных вод» на I Всесоюзном гидрогеологическом съезде в Ленинграде произвел систематизацию условий выхода на поверхность минеральных вод. Было выделено три основных типа:

I – платформенные области, как наиболее простые, где минеральные воды образуют пластовые горизонты и появляются на поверхности в результате: 1) искусственного вскрытия путем бурения скважинами или колодцами (Сольвычегодск, Белая Горка, Старая Русса и др.); 2) наличие тектонических разрывов типа сбросов, флексур и т.п. в сочетании с глубокой эрозии (Краинские минеральные воды, Сергиевские и др.) .

II – пограничные области между платформами и складчатыми сооружениями, где минеральные воды приурочены: 1) к зонам поперечных трещин (район КМВ, Центральное плато Франции и др.); 2) к участкам, осложненным интрузиями, например типа лакколитов КМВ, в которых вода может изливаться, и по концентрическим разломам.

III – складчатые сооружения: 1) районы преимущественного распространения складчатых тектонических форм – антиклиналей и синклиналей. Выходы минеральных вод приурочены к осевым частям складок, а также к участкам развития тектонических трещин различных систем (диагональных и др.).

Опыт работ на минеральных водах показал необходимым тщательный  геолого-структурный анализ районов минеральных вод с детальным изучением трещиноватости горных пород. В горных породах, разбитых различными системами трещин, можно выделить наиболее водообильные зоны открытых трещин, сопряженных с системами закрытых трещин. Следует подчеркнуть большое гидрогеологическое значение поперечных и диагональных зон тектонических деформаций и трещин, являющихся зонами растяжения, т.е. представляющих системы открытых трещин.

При проведении буровых работ можно хорошо заметить как по-разному взаимодействующих скважины, заложенные на участках, различных по степени трещеноватости пород. В истории буровых работ в целях разведки минеральных вод были случаи, когда три скважины, заложенные в скальных породах по треугольнику с расстоянием сторон около 100 м, дали минеральную воду, а центральная, четвертая скважина, заложенная в центре треугольника, была почти безводной. При равномерной трещеноватости (литоклазы) и пористости пород таких случаев ожидать трудно.

Наиболее характерными комплексами пород, с которыми связаны минеральные воды, являются:

1)   Карбонатные – известняки или доломиты, разбитые трещинами и  закарстованные на выступающих участках. С толщами карбонатных пород связаны такие минеральные воды, как углекислые воды типа нарзана, сероводородные воды Мацесты, радоновые воды Цхалтубо, термальные воды Пиесчаны в Словакии, Будапешта и др.

2)   Чередующиеся песчано-глинистые отложения, образующие так называемый флиш. С этими толщами связано формирование гидрокарбонотно-натриевых вод боржомского типа – Боржоми, Виши, Дилижан и другие, а также вод хлоридно-гидрокарбонатно-натриевого состава.

3)   Вулканогенные, туфогенные породы, представляющие накопления туфов, туфобрекчий и туфопесчанников, часто перемежающиеся с покровами и потоками лав. С этими толщами связаны многие гидросульфатные термальные воды Кавказа (Тбилиси, Абастумани и др.), а также некоторых других областей.

4)   Массивы изверженных пород, представляющие большое разнообразие форм, начиная от небольших даек, лакколитов и кончая крупными батолитообразными телами. В таких массивах, разбитых трещинами, развиты слабо минерализованные азотные термы, местами с повышенной радиоактивностью (например, термы Белокурихи, приуроченные к гранитному массиву у северного подножия Алтая, Родопский массив в Болгарии и др.).

Большое значение в распространении минеральных вод различных типов имеют геотектонические условия. В настоящее время принято различать три крупных геотектонических элементов: I – щиты или выступы древнего кристаллического фундамента, сложенные кристаллическими или метаморфическими породами;  II – платформы, сложенные осадочными отложениями, обычно слабо смятыми и несогласно залегающими на кристаллическом фундаменте (кровля которого находится на различных глубинах);  III – геосинклинали – подвижные, различно дислоцированные участки земной коры, сложенные комплексами самых разнообразных пород – осадочных, магматических, метаморфических.

В пределах указанных выше главнейших геотектонических элементов выделяются структуры более мелкие, которые усложняют картину распространения минеральных вод (поднятия, прогибы, антеклизы, синеклизы, валы, купола и т.д.).

В процессе геологической истории, в зависимости от особенностей седиментации, процессов диагенеза и эпигенеза и условий миграции подземных вод в прошлые времена в пределах бассейнов подземных вод создается гидрогеохимическая зональность, которая, несмотря на некоторые общие черты, проявляется в различных бассейнах по-разному. Такие бассейны подземных вод, включающие: области современной инфильтрации атмосферных вод и создание напора; области распространения водоносных горизонтов (в том числе и горизонтов минеральных вод) и области стока или разгрузки получили наименование водонапорных систем.

А.М.Овчинников выделяет 6 типов водонапорных систем:

1)   крупные артезианские бассейны платформенных областей;

2)   средние артезианские бассейны краевых, предгорных прогибов и межгорных котловин;

3)   малые артезианские бассейны, часто наложенные на другие водонапорные системы;

4)   водонапорные системы трещинных вод в выступающих массивах кристаллических и метаморфических пород;

5)   сочлененные бассейны горных сооружений;

6)   большие бассейны и потоки грунтовых вод, имеющие характер субартезианских бассейнов и склонов.

В пределах основных водонапорных систем выделяются системы (бассейны) второго, третьего порядков. Выделение водонапорных систем, сопоставление их с геоморфологическими элементами, бассейнами поверхностного стока позволяет оконтурить гидрогеологические районы, которые обычно показываются на картах гидрогеологического районирования. Таким образом, гидрогеологические районы, как, например, КМВ, Сочи – Мацестинский, Боржомский могут рассматриваться как бассейны подземных вод, включающие области питания и разгрузки и приуроченные к одной или нескольким геологическим структурам или к части структуры, отличающейся характерной зональностью подземных вод, которая создалась в процессе исторического развития района.

Минеральные воды встречаются во всех типах геологических структур. На выступах древнего докембрийского фундамента они развиты в трещиноватых зонах, преимущественно в коре выветривания массивных пород или на участках тонкого чехла рыхлых отложений. Платформенные области представляют крупные артезианские бассейны с хорошо выраженной гидрогеохимической зональностью, с водами широкого диапазона минерализации и разнообразного состава. Аналогичные условия наблюдаются и в артезианских бассейнах межгорных впадин  и сопряженных бассейнов складчатых областей.

В краевых частях бассейнов, начиная непосредственно от области питания, располагаются зоны маломинерализованных инфильтрационных вод, обычно гидрокарбонатно-кальциевого типа. Далее следует зона гидрокарбонатно-натриевых или сульфатно-натриево-кальциевых вод. За ней идет переходная зона смешанных гидрокарбонотно-хлоридно-натриевых вод или сульфатно-хлоридных вод и, наконец, зона хлоридных вод, представляющая собой область наиболее древних высокоминерализованных вод бассейна.

Маломинерализованные воды в верхних артезианских горизонтах образуются при наличии непосредственной связи с поверхностью и во внутренних частях бассейна, если при этом существуют благоприятные гидродинамические условия.

Вверху находится зона более или менее интенсивного движения инфильтрационных атмосферных вод. Здесь характерна окислительная обстановка с газами вод верхней зоны: кислородом, часто углекислотой. Содержание кислорода, расходующегося на окисление, постепенно уменьшается сверху вниз, а азот воздушного происхождения остается.

В противоположность этому в более глубоких зонах мы имеем восстановительную обстановку, в которой в результате биохимических и других  процессов воды обогащаются метаном и другими углеводородами, сероводородом, углекислотой.

Процессы замещения древних вод бассейна протекают различно, в различных геоструктурных элементах. В горных хребтах, представляющих собой гидрогеологически открытые структуры, этот процесс протекает интенсивней и быстрей, чем в межгорных и предгорных впадинах.

В предгорных краевых частях артезианских бассейнов иногда наблюдается обратная вертикальная зональность (инверсия): под горизонтами соленых вод иногда лежат водоносные пласты с относительно невысоко минерализованными  щелочными или сульфатными водами, что объясняется в большинстве случаев более интенсивным проникновением инфильтрационных вод на более высоко приподнятых выходах водоносных пород в области питания (расположенных обычно на склонах горных хребтов).

В случае возникновения в пределах водонапорных систем магматической деятельности, образующиеся глубинные гидротермы и газы (особенно ) внедряются по трещинам горных пород в вышележащие их толщи, где они присоединяются к уже ранее сформировавшимся водам, имеющим тот или иной состав в зависимости от стадии их формирования, и включаются в общую водонапорную систему. При этом состав последних подвергается тем или иным изменениям в результате активизации физико-химических процессов, связанной с насыщением вод газами магматического и термометаморфического происхождения. Особенно характерным процессом здесь является насыщение вод углекислотой и интенсивное в связи с этим растворение минералов горных пород.

В результате сложного сочетания складчатых нарушений и тектонических разрывов в пределах горных районов иногда создаются зоны повышенной трещиноватости пород, благоприятные для миграции вод на большие глубины и выхода их на пониженных участках рельефа.

В пределах зоны альпийской складчатости и новейшего горообразования, охватывающей территорию России с юга и далее простирающейся на Дальний Восток, наблюдается интенсивная гидротермальная деятельность. Эта зона кольцом охватывает Тихий океан и продолжается в Кордильерах и Андах. В зоне новейшего горообразования преобладает сложный горный рельеф, способствующий созданию высокого напора и развитию разнообразных минеральных и пресных источников.[7]

2.2 Провинции минеральных вод.

Территории, в пределах которых развиты определенные группы минеральных вод, были названы А.И. Дзенс-Литовским и Н.И. Толстихиным провинциями минеральных вод или гидрохимическими провинциями. Каждая из них характеризуется особыми геологическими условиями и обладает группой вод, связанных общностью некоторых признаков. Минеральные воды одной провинции в целом отличны от вод другой. В пределах каждой провинции могут быть выделены области минеральных вод, различных по своему составу, геологическим условиям, а в пределах каждой области могут быть выделены гидрохимические районы, зоны, поля или гидрохимические фации.

А.И. Дзенис-Литовским и Н.И. Толстихиным выделены и показаны на схематической карте природных минеральных вод СССР (приложение 5) следующие провинции и области минеральных вод:

Первая провинция щелочноземельных гидрокарбонатных вод, газирующих углекислым газом, приуроченная к альпийской складчатой зоне, именно к тем ее частям, где имеются проявления молодого угасшего вулканизма в виде обильных выходов углекислого газа. В ее пределах выделены области:

1)    Кавказская (Кавказ и Закавказье);

2)    Южного Памира и Южного Тянь-Шаня;

3)    Восточного Саяна;

4)   Забайкалья (Даурская);

5)   Сихоте-Алиня;

6)   Анийско-Анадырьская (выделено условно по геологическим соображениям).

Вторая провинция натриевых сульфатных, хлоридных, гидрокарбонатных и смешанных вод, термальных, газирующих азотом или метаном, поднимающихся из недр по глубоким водоносным трещинам. Выделены области:

1)   Периферия Главного Кавказского хребта и часть Закавказья;

2)   Туркмено-Харасанская;

3)   Гиссаро-Алайская;

4)   Тянь-Шаньская;

5)   Алтайско-Саянская;

6)   Байкало-Олекминская;

7)   Ингодино-Чилойская;

8)   Буреинская;

9)   Сахалинская;

10)  Побережье Охотского моря и Восточная Якутия;

11)  Особая Камчатско-Корякская область современного вулканизма с проявлением вулканических и прочих вод;

12)  Чукотская.

Третья провинция соленых, горько-соленых и сульфатных вод высокой минерализации, холодных, слабогазирующих азотом или метаном вод гидрогеологических бассейнов открытого или замкнутого типа, приуроченных к комплексу осадочных отложений на платформах. Выделяются несколько крупных областей:

1)   Волго-Двинская (Западная);

2)   Печорская;

3)   Азово-Черноморская и Арало-Каспийская (Южная);

4)   Обская (Центральная);

5)   Лено-Енисейская (Восточная).

На карте подземных минеральных вод СССР, составленный В.В. Ивановым, А.М. Овчинниковым и Л.А. Яроцким выделено 5 провинций, характеризующихся распространением сходных по химическому составу и гидрогеохимическим условием формирования групп минеральных вод. Вторая, третья и четвертая в основном соответствуют провинциям, выделенным А.И. Дзенс-Литовским и Н.И. Толстихиным.

I.   Провинция сероводородно-углекислых, углекислых и азотно-углекислых терм областей современного вулканизма.

Эта провинция высоко-термальных вод включает в Росси Курильские острова и Юго-Восточную Камчатку. Аналогичные термы развиты и в других областях современного вулканизма – Японии, Индонезии, Новой Зеландии, Италии, Исландии и др.

В сфере современных вулканических очагов, в восстановительных условиях формируются сильно перегретые преимущественно азотно-углекислые, термальные воды, которые при выходе на поверхность образуют кипящие источники и мощные гозо-паровые и паро-водяные струи. В верхней окислительной зоне под непосредственным воздействием вулканических газов образуются весьма кислые, сероводородно-углекислые воды, отличающиеся высоким содержанием металлов (Fe, Al и др.) и наличием свободных серной и соляной кислот. Довольно широко распространены в этой провинции также углекислые термы, в которых отмечается повышенное содержание бора и мышьяка.

II. Провинция углекислых вод областей молодой магматической деятельности.

В пределах этой провинции в СССР выделяют 10 областей распространения углекислых вод – Малый Кавказ, Памир, Тянь-Шань, Восточный Саян, Забайкалье, Приморье, Южный Сахалин, Камчатка (южная часть Срединного хребта и Озерновский полуостров).

Территория провинции отличается весьма разнообразными и сложными геологоструктурными условиями, характерными для альпийской складчатой зоны, а также и для области герцинской складчатости и более древних платформ, затронутых молодыми тектоническими движениями и магматическими процессами. С последними связано обогащение подземных вод углекислым газом, возникающим, по-видимому, в результате термометаморфизма пород. В результате такого обогащения в кристаллических породах и хорошо промытых осадочных отложениях образуются слабо минерализованные гидрокарбонатные и сульфатно-гидрокарбонатные магниево-кальциево-углекислые воды типа нарзана, а при наличии условий, благоприятных для протекания обменно-адсорбционных процессов (в глинистых и флишевых породах), — гидрокарбонатные натриевые воды типа боржоми.

При поступлении углекислого газа в различной степени метаморфизованные и разбавленные древние воды морского генезиса или воды атмосферного происхождения, выщелачивающие засоленные породы, формируются углекислые, хлоридно-гидрокарбонатные натриевые, хлоридные, натриевые воды и воды более сложного состава (типа ессентуки, арзни и др.). При наличии в углекислых водах азота, метана или сероводорода образуются азотно-углекислые, метаново-углекислые воды и воды более сложного газового состава.

III. Провинции азотных щелочных терм областей новейших тектонических движений.

Области эпигерцинских и более древних платформ, лишенные чехла осадочных отложений, сложенные метаморфическими породами, являются областями распространения азотных слабо минерализованных (до 1 г/л) щелочных кремнистых натриевых терм (древне инфильтрационного происхождения).

Термальные воды этого типа встречаются также в зоне альпийской складчатости, где они приурочены к породам нижнего структурного яруса. В некоторых случаях такие термы образуются и в породах верхнего структурного яруса – в гидрогеологически раскрытых структурах, сложенных хорошо промытыми осадочными отложениями или мощными толщами эффузивных пород, например, юго-восточная часть Кавказа, Малый Кавказ, хр. Срединный (Камчатка).

Особенно часто термы связаны с массивами гранитоидных пород, в зонах тектонических дроблений которых создаются открытые пути подъема воды с глубин иногда более 1,5-2 км, что приводит к появлению высокотемпературных (до 90-95) источников (Хаджа-Оби-Гармские, Кульдурские, Горячинские и др.). Другую группу азотных термальных вод представляют более высокоминерализованные (до 35 г/л) хлоридные кальциево-натриевые воды. Например, на Чукотском полуострове встречены хлоридные кальциево-натриевые термы такого типа. По своему происхождению эти термы являются вероятно, древними сильно измененными (и разбавленными) водами морского типа, выходящими на поверхность по зонам тектонических разрывов из трещин изверженных или метаморфических пород (источники Нешкенские, Таватумские и др.).

III. Провинции азотных, азотно-метановых и метановых артезианских бассейнов платформ, краевых прогибов и складчатых областей.

Распределение отдельных типов минеральных вод внутри артезианских бассейнов подчинено общей гидрогеохимической зональности, которая в ряде бассейнов может осложняться в зависимости от литологического состава пород, палеогидрогеологических и иных условий.

В пределах описываемой провинции выделяются участки: а) все минеральные (лечебные) воды обладают минерализацией менее 10 г/л; б) воды с минерализацией до 50 г/л; в) воды разнообразной минерализации, в том числе рассолы (более 50 г/л).

В зависимости от газового состава воды рассматриваемой провинции разделяются на две основные группы: азотные и метановые (и азотно-метановые).

Важнейшая особенность газового состава значительной группы минеральных вод IV провинции – присутствие в них сероводорода, образующегося в результате биохимических процессов восстановления сульфатов.

V. Провинция   кислородно-азотных и азотных радоновых слабо минерализованных вод коры выветривания кислых кристаллических пород.

Воды этой провинции, распространенные в Карелии, на Урале, в Украинском кристаллическом массиве, Центральном Казахстане, на Алтае, в Забайкалье и на Дальнем Востоке (местами на территории II и III провинций), представляют собой трещинные грунтовые или слабо напорные воды коры выветривания кислых кристаллических пород. Они отличаются низкой температурой, слабой минерализацией, преобладанием в составе ионов гидрокарбонатов кальция и магния и к минеральным водам относятся, как правило, только в случаях обогащения их радоном (Rn  10 ед. Махе). [7]

2.3 Месторождения минеральных вод.

В процессе миграции подземных вод образуются сложные динамические месторождения минеральных вод.

Под месторождением минеральных вод следует понимать пространственно оконтуриваемые скопления воды определенного состава (отвечающего установленным кондициям) в количествах, достаточных для экономически целесообразного их использования.

Месторождения минеральных вод имеют много общего с месторождениями полезных ископаемых, в частности, с рудными гидротермальными месторождениями, но твердые полезные ископаемые неподвижны, а минеральная вода находится в постоянном движении. Имеются существенные отличия месторождений минеральных вод и от месторождений нефти. По мере эксплуатации происходит постепенное уменьшение запасов нефти, в то время как ресурсы минеральной воды для многих месторождений могут рассматриваться как возобновляемые. Изменение условий формирования минеральных вод происходит обычно чрезвычайно медленно, и только некоторые типы месторождений заключают большую долю древних вод, возобновление которых в настоящее время практически не происходит. Однако подсчет ресурсов минеральных вод является трудной задачей, так как в их формировании часто участвуют воды различного генезиса и возраста, причем в зависимости от хода геологической истории может изменяться пропорция смеси или измениться направленность процесса (например, выщелачивание пород заменится выпадением солей).

Контуры месторождения минеральных вод постоянно изменяются под влиянием естественных, а также и искусственных причин. В связи с этим при разведке фиксируется состояние месторождения только на данный период.

Отдельные минеральные источники при изучении минеральных вод следует рассматривать лишь как естественное появление динамического месторождения минеральной воды. Во многих случаях месторождения вскрываются в результате буровых работ.

Рассматривая месторождения минеральной воды как сложный динамический комплекс, следует подчеркнуть следующие их основные признаки:

1)   Геолого-структурные условия залегания месторождений минеральных вод, заключенных в пределах благоприятной геологической структуры в трещиноватой зоне или в водоносном пористом пласте, определяются геологической историей и динамикой подземных вод данного района.

2)   Контуры месторождения зависят от литологических и тектонических условий залегания воды, стадии развития структурной формы, к которой оно приурочено, соотношения между пресными и минеральными водами; от степени расчлененности рельефа и глубины, на которую воздействуют поверхностные факторы или деятельность человека. Контуры месторождения минеральной воды могут быть во многих случаях выражены в количественных показателях.

3)   Понятие о месторождении минеральной воды, как и о месторождениях всякого полезного ископаемого, имеет и экономический смысл, поскольку речь может идти о минеральной воде, которую целесообразно и выгодно эксплуатировать для организации курортов или иных целей.

Формирование месторождений происходит часто в течение довольно длительного времени и, вероятно, этим объясняется то, что минеральные воды в большинстве случаев располагаются в зоне замедленного и весьма замедленного водообмена, а также в пограничной полосе с пресными водами зоны интенсивного водообмена.

Следует учитывать, что обычно наблюдается сложное соотношение между динамическим месторождением воды и статическими месторождениями других полезных ископаемых или любой породы, которая так или иначе может являться источником поступления в минеральную воду тех или иных компонентов. Динамические месторождения минеральной воды бывают сдвинуты по отношению статического месторождения полезного ископаемого в направлении движения воды и, следовательно, при производстве поисково-разведочных работ следует учитывать положение областей питания и стока или разгрузки подземных вод.

Весьма интересны очертания динамических месторождений минеральных вод в очагах их совместной разгрузки с пресными водами; образующуюся в таких условиях более или менее четко выраженную границу между пресными и минеральными водами А.М. Овчинниковым было предложено называть «фронтом». Линия «фронта» в очаге разгрузки образуют «язык», который направлен острием к месту выхода воды на поверхность. Аналогичная картина наблюдается и в нефтяных месторождениях – в местах поступления нефти к забою скважин, находящихся у контура нефтяной залежи.

Контуры месторождения минеральных вод меняются в зависимости от хода геологической истории, климатических колебаний и степени эксплуатации месторождения. При интенсивной и нерациональной эксплуатации месторождение может преждевременно опресниться или может произойти изменение состава минеральной воды. В некоторых случаях необходимо очень осторожно эксплуатировать месторождение, чтобы не нарушить естественный ход гидрогеохимических процессов.

Наиболее ценными месторождениями являются углекислые, сероводородные, азотные, радиоактивные, которые широко используются для санаторного лечения (приложение  6). [7]

Многообразие месторождений минеральных вод обусловливает необходимость индивидуального подхода при изучении (разведке) каждого объекта. Но в то же время многие месторождения достаточно близки друг другу по отдельным показателям – чертам гидрогеологических и гидрогеохимических условий. Это дает возможность выделять группы месторождений с более или менее сходными условиями. Попытку типизации месторождений минеральных вод для целей разведки предприняли Г.С. Вартанян и Л.А.Яроцкий.

При сопоставлении гидрогеологических особенностей месторождений минеральных вод, как основы их типизации, принимаются во внимание те показатели, которые с наибольшей полнотой характеризует условия локализации минеральной воды, ее динамику и восполнение ресурсов. К числу таких показателей, помимо региональной гидрогеологической и гидрогеохимической обстановки, относятся геолого-структурные и гидродинамические условия самого месторождения.

В рассматриваемой ниже типизации наряду с учетом региональной гидрогеологической обстановки принимаются во внимание геолого-структурные особенности территории.

В горно-складчатых районах основными путями движения восходящих глубинных минеральных вод являются всевозможные тектонические нарушения типа нормальных сбросов, надвигов, взбросов и т.д., а также контакты пород различных литологических разностей.

Следует иметь в виду, что наиболее благоприятные условия для локализации минеральных вод в разрывных тектонических нарушениях образуются в известняках, на контакте известняков с пластичными породами, в интрузивных породах и песчаниках. Менее благоприятны условия для фильтрации подземных вод по тектоническим нарушениям в сланцах, филлитах и роговиках.

В платформенных районах отмечаются сравнительно простые геолого-структурные и гидродинамические условия, характеризующиеся наличием хорошо выдержанных пластов водоносных систем. В горно-складчатых областях типичные для платформ пластовые системы в большинстве случаев сменяются трещинными и трещинно-жильными системами и т.д.

Все множество разнообразных  месторождений подземных минеральных вод может быть подразделено по основному гидродинамическому показателю и типу водовмещающей емкости на три большие группы: а) месторождения водонапорных пластовых систем; б) Месторождения водонапорных жильных систем; в) месторождения безнапорных водонапорных трещинных или пластовых систем.

В соответствии со структурно-гидродинамическими условиями территории, физико-химическими особенностями подземных минеральных вод и, как следствие, особенностями проведения поисково-разведочных работ выделяются шесть характерных месторождений.

1 тип. Пластовые месторождения платформенных артезианских бассейнов.

В настоящее время накоплен достаточно обширный материал о месторождениях минеральных вод платформенных артезианских бассейнов.

Для таких месторождений характерны значительные площади распространения минеральных вод, высокие избыточные напоры, достигающие нескольких десятков метров и обеспечивающие самоизлив этих вод. Вследствие широких площадей развития минеральных вод определенного состава, значительных емкостей водоносных горизонтов и наличия упругих запасов при опытных откачках (выпусках) и при эксплуатации в большинстве случаев химический состав отбираемых вод остается стабильным.

2 тип. Пластовые месторождения предгорных и межгорных артезианских бассейнов и артезианских склонов.

Характерной чертой месторождений этого типа являются весьма высокие избыточные напоры, часто достигающие сотен метров.

Большие перепады высот местности создают предпосылки для формирования значительных величин гидравлических градиентов, что при прочих равных условиях приводит к увеличению действительных скоростей движения минеральных вод в недрах. Месторождения минеральных вод этого типа по протяженности меньше платформенных.

Минеральные воды этих месторождений, в отличие от вод месторождений платформенного типа, при откачках характеризуются меньшей стабильностью химического и газового состава. В этом случае, особенно при больших понижениях уровня, возможен подток к скважине вод иного состава из других горизонтов через многочисленные тектонически ослабленные зоны, всевозможные литолого-фациальные «окна», а в ряде случаев и через водоупорные прослои. Кроме того, высока степень вероятности быстрого перемещения к водозабору гидрохимической границы между кондиционными и некондиционными водами.

2 тип. Месторождения артезианских бассейнов и склонов, связанные с зонами разгрузки глубинных минеральных вод в вышележащие напорные водоносные горизонты («гидроинжекционный» тип).

Эти месторождения имеют много общих черт с месторождениями 5 типа. Поэтому главнейшие их особенности будут изложены несколько ниже. В отличие от очаговых месторождений 5 типа месторождения зон разгрузки минеральных вод в горизонты напорных вод характеризуются упруго-водонапорным режимом и здесь можно ожидать наличие упругих запасов минеральных вод.

Характерной чертой описываемой группы месторождений, связанной с геолого-тектоническими и геотермическими особенностями глубоких недр, являются нередко весьма высокие газонасыщенность и температура минеральных вод.

4 тип. Месторождения трещинно-жильных водонапорных систем.

Довольно распространенная группа месторождений минеральных вод, приуроченных к магмотогенно-метаморфическим массивам, характеризуется тем, что здесь обычно встречаются очень ограниченные сечения основных водоносных зон и, следовательно, сосредоточенные потоки минеральных вод. Такие зоны, как правило, генетически связаны с тектоническими нарушениями, реже обусловлены карстом.

Ввиду того, что одно и то же тектоническое нарушение в различных частях имеет различную проводимость (что обусловлено притертостью стенок или наличием открытых его полостей, наличием или отсутствием минеральных заполнителей и др.), а также в связи с тем, что в месторождениях рассматриваемого типа имеется большое количество часто взаимопересекающихся разрывных тектонических нарушений, пути движения минеральных вод очень прихотливы.

5 тип. Месторождения, приуроченные к зонам разгрузки напорных потоков в бассейне грунтовых вод.

Наиболее сложный тип месторождений минеральных вод (в геолого-структурном и гидродинамическом отношении) обнаруживается в местах пересечения тех или иных гидрогеологически активных тектонических нарушений с другими водоносными зонами и горизонтами.

Такие месторождения имеют широкое распространение в пределах массивов магматогенно-метаморфических пород, где к верхней элювиальной трещинной зоне обычно приурочены пресные грунтовые потоки, в которых по тектоническим нарушениям разгружаются минеральные воды. К этому же типу относятся месторождения зон разгрузки минеральных вод по нарушениям в замковых частях сильно разрушенных антиклинальных структур.

Во всех случаях разгружающиеся по тектоническому нарушению минеральные воды контактируют с водами иного состава, движущимися в зоне или горизонте, куда осуществляется разгрузка. В результате здесь наблюдается подвижное равновесие между водами различного химического состава. Вследствие  этого опытные гидрогеологические и разведочные работы, нарушая первоначальные гидродинамические соотношения, часто приводят к сильному искажению фактически существующей на глубине картины.

Установлено, что внедрение в водоносные горизонты сосредоточенных глубинных потоков приводит к формированию среди грунтовых вод устойчивого во времени гидродинамического купола, как бы венчающего гидрогеологически активное тектоническое нарушение.

6 тип. Месторождения грунтовых минеральных вод.

Этот тип месторождений связан с зонами выветривания магматогенных, метаморфических или карстующихся массивов, с участками локализации в породах тех или иных биологически активных компонентов, которые выщелачиваются грунтовыми водами.

Для таких месторождений характерны обычно небольшие площади развития кондиционных минеральных вод, относительно ограниченные их эксплуатационные запасы и часто значительная неустойчивость состава вод во времени.

Следует подчеркнуть, что такое выделение типов месторождений производится исходя из тех макропоказателей, которые характерны для больших групп месторождений и которые играют доминирующую роль в формировании гидродинамики каждого объекта, а следовательно, должны приниматься во внимание при поисково-разведочных работах. В то же время при этом не исключена возможность наличия особых черт, при этом не исключена возможность наличия особых черт, присущих каждому конкретному месторождению, что выясняется при детальных исследованиях.

Необходимо специально отметить, что выделение типов в какой-то мере может рассматриваться условно, так как в природе приходится обычно сталкиваться с огромными гидравлически едиными системами подземных резервуаров. Так, например, обычно месторождения 5 типа по существу являются краевыми частями месторождений трещинно-жильного типа (4 тип), а месторождения 3 типа могут сочленяться с месторождениями 2 или 1 типа (в зависимости от приуроченности к тому или иному региону), и наоборот (приложение 7). Однако для проведения геологоразведочных работ с целью получения воды какого-то определенного состава требуется локализация района исследований. Поэтому особенно важен учет таких показателей, по которым можно отличить данную часть структурно-гидродинамической системы от других ее частей, т.е. выделять отдельные месторождения минеральных вод. [8]    

ГЛАВА 3. Минеральные воды Волго-Уральской области (на примере источников Самарской области).

К сожалению, минеральные воды Волго-Уральской области до последнего времени остаются слабоизученными. Большинство авторов ограничиваются в основном описанием отдельных источников и скважин, вскрывших минеральную воду или воды, которые, по их предположению, могут представлять интерес в бальнеологическом отношении. Некоторыми авторами описываются минеральные воды сравнительно небольших районов. Поэтому оценка перспектив территории на поиски и разведку минеральных вод, на данной стадии ее геологической и гидрогеологической изученности может быть дана, исходи главным образом из общих геологических и гидрогеологических соображений.

В соответствии со схемой структурно-тектонического районирования Волго-Уральской области в пределах последней выделяются два крупных района развития минеральных подземных вод: первый приходится на юго-восточную окраину Русской платформы, второй приурочен к Предуральскому прогибу (приложение 8). В пределах Предуральского прогиба наиболее перспективной на поиски минеральных вод являются центральная его часть и менее перспективная – окраинная надгорная часть прогиба. В пределах юго-восточной окраины Русской платформы наиболее перспективными на поиски и разведку минеральных вод являются сероводородные сульфатно-кальциевые, сульфатно-хлоридно-натриевые и хлоридно-натриевые воды, залегающие в пермских и каменноугольных отложениях на глубине 200-400 м.[9]

В своей работе я подробно остановлюсь на тех минеральных источниках, которые находятся на территории нашей области. Это Сергиевские, Ермаковский, Исаклинский, Чапаевские, Усольские, Шигонский, Березовские источники.

3.1   Сергиевские минеральные источники.

Сергиевская минеральная вода по своему химическому составу  относится к сероводородным сульфатно-кальциевым (гипсовым) водам, с постоянной, не меняющейся от времени года температурой в 8. Постоянен также и дебит источников, дающих 6 миллионов литров воды в сутки. По своей концентрации сергиевские минеральные воды приближаются к мацестинским (к типу Мацесты средней концентрации). Они содержат на 1 литр 83-85 мг общего сероводорода и 50-55 мг свободного. Одновременно воды источников содержат 500 мг/л общей углекислоты и 160 мг свободной. В настоящее время наукой установлено, что сульфидные воды являются продуктом происходящих на большой глубине процессов восстановления сульфатов в сульфиды при помощи особых бактерий. Эти сульфиды (т.е. газ сероводород или соединения сероводорода с другими элементами), а также спутники сероводорода, в виде углекислоты, минерализуя подземные воды, появляются на поверхности в виде серных источников.

Сергиевские минеральные воды широко используются на Серноводском курорте. Ценные терапевтические свойства Сергиевских минеральных вод ставят их в разряд первостепенных курортов. На Серноводском курорте у Серного озера выходят четыре источника, три из которых каптированы. Источники выходят у основания склона из известняков спириферового горизонта в виде концентрированных струй на протяжении 100 м. Суммарный дебит источников, по данным К.А. Ксенофонтовой равен 70 л/сек.

Серноводский источник №1 является основным источником, воды которого используются для водолечебницы Серноводского курорта. Источник каптирован штольней длиной 34 м, заполненный бутом. В устье штольни вдоль склона горы построена подпорная стенка длиной 28 м. К стенке примыкает полукруглый бетонный бассейн радиусом 1,7 м. Из штольни вода стекает в бассейн, из которого она поступает в ванное здание, а избыток ее стекает в Серное озеро. До устройства каптажей дебит источника равнялся 20,8 л/сек, а после их устройства он повысился до 32,5 л/сек. Вода сульфатно-кальциевого типа с резким запахом сероводорода. Формула Курлова:

Сероводородный источник №2 каптирован каменным бассейном  сечением 2,32,5 м и глубинной 1,5 м. Одна из стен бассейна служит подпорной стенкой коренного берега. Из бассейна по каналу вода через каптажный павильон стекает в Серное озера. Дебит источников до и после устройства каптажа не изменился и составляет 23,2 л/сек. Вода сульфатно-кальциевого типа с сильным запахом сероводорода. Формула Курлова:

Серноводский источник №3 каптирован круглым бетонным бассейном диаметром 2,13 м, высотой 2 м. Бассейн имеет три выходных отверстия, одно находится на уровне дна и служит для спуска воды; два других расположены на уровне водоотводных каналов. Вокруг бассейна прорыты две дренажные канавы для устранения заболоченности вокруг источника. Дебит источника до каптирования и после устройства каптажа не менялся и равен 3,8 л/сек, температура воды 7,5С. Формула Курлова:

Серноводский источник №4 не каптирован. Он является первым источником, который начал использоваться на курорте. Источник расположен на склоне горы, сложенной известняками. Вода, выходя из известняков, скапливается в небольшом углублении, откуда в виде ручейка стекает в Серное озеро. Дебит источника не определялся. Формула Курлова:

Как видно из формул, состав воды четырех Серноводских источников довольно постоянный. Такое постоянство состава минеральной воды объясняется, по-видимому, высоким (близким к насыщению) содержанием в воде сульфата кальция, что является характерным для большинства минеральных источников, расположенных в пределах Серноводского района. Небольшие колебания сухого остатка минеральных вод во времени происходят скорее всего в результате разбавления их в месте выхода грунтовыми водами.[9]

3.2  Исаклинский минеральный источник.

Исаклинский источник находится в 6 км к юго-западу от поселка Исаклы, ниже дороги, идущей из Серноводска на Исаклы. Источник не каптирован. Вода выходит у основания склона из известняков. Дебит источника небольшой, порядка 0,2 л/сек, вокруг выхода источника местность заболочена и покрыта налетами белых солей. Вода стекает отдельными небольшими струями по ручью в долину р. Сок, температура ее 7,5 С. Формула Курлова:

3.3Ермаковский минеральный источник.

Ермаковский минеральный источник находится в 500 м на юг от деревни Старо Ермаково, на левом берегу р. Сок. Источник восходящий, в месте выхода образует небольшое углубление диаметром около 1,5 м. На дне углубления, сложенного песком, наблюдаются небольшие пузырьки сероводорода. Из воронки вода поступает в р. Сок. Русло ручья, образуемого источником, покрыто черным осадком, а берега реки в месте впадения ручья покрыты налетом белых солей. Вода источника прозрачная, светлая, с сильным запахом сероводорода. Формула Курлова:

3.4Чапаевские минеральные источники.

Эти минеральные воды верхнекаменноугольных отложений имеют минерализацию 15-20 г/л и повышенное содержание сероводорода, широко используются для лечебных целей на Чапаевском курорте, где для этих целей используется вода Соколовогорской скважины. Чапаевский курорт обеспечивается минеральной водой двух источников (№ 1 и 2) и одной скважиной, пробуренной для лечебного водоснабжения.

Чапаевский минеральный источник №1 каптирован бетонными кольцами диаметром 1,25 м, опущенными на глубину 3 м. Вода в колодец поступает со дна известняков карбона, слабо газирует сероводородом и имеет температуру 10С. Химический состав следующий (формула Курлова):

Кроме того, вода содержит бор в количестве 5,5 мг/л и железо 2,5 мг/л. Дебит источника составляет 0,65 л/сек.

Чапаевский минеральный источник №2 также расположен у уреза воды р. Бол. Кушум в 25 м выше источника №1. Этот источник каптирован деревянным срубом глубиной 25 м, над которым построен павильон. Дебит источника достигает 14,5 л/сек. Вода из источника перекачивается в специальные чаны, откуда после подогрева поступает в ванное здание. Всего у ванного здания построено три чана общим объемом 35 м.

По химическому составу минеральная вода этого источника аналогична воде источника №1, но она менее минерализована вследствие опреснения ее речными водами. По данным А.В. Смирновой, вода имеет следующий химический состав (формула Курлова):

В воде обнаружено также 34 мг/л брома. Расход скважины составляет около 10 л/сек, а напор воды достигает 40 м. [9]

3.5 Усольские минеральные источники.

Усольские соляно-серные источники впервые были описаны более трехсот лет тому назад А. Олеарием (1570), затем известным натуралистом Лепехиным (1769), а позднее – Палласом (1809). Они привлекали внимание, прежде всего как источники добычи соли, поэтому бальнеологической ценностью их не интересовались, и химизм этих источников раньше не исследовался.

Впервые полный химический анализ этих источников сделан Шиклеевым (1938).

Усольские источники лежат у подножия последнего восточного отрога Жигулевского хребта, близ речки Усолки. Все три источника лежат друг от друга на расстоянии 20-30 м. Все они находятся на правом берегу Волги в границах Шигонского района, который расположен в западной оконечности Самарской Луки. Северной границей Шигонского района служит северное плечо Самарской Луки. Правый берег реки Волги в этом участке образован Усольскими горами – северо-восточными отрогами Жигулевского хребта.

На всем протяжении затона, в который впадает речка Усолка, у самого уреза воды имеются многочисленные выходы пресных, солоноватых и соленых источников, которые обнаруживаются только при самом низком уровне затона, т.е. в июле-августе.

Большинство колодцев села Березовки обычно тоже имеют солоноватую или просто соленую воду, которой не всегда можно пользоваться для хозяйственных нужд. Близ устья, на правом берегу речки Усолки, видны выходы целой группы соляных ключей – небезызвестные Усольские источники. Выходы аналогичных источников, но только более заиленных и засоренных, попадаются на протяжении 3-4 км по правому берегу речки Усолки. Многие из этих источников выходят на дневную поверхность над уровнем воды Усолки, а некоторые – в долине речки у самого уреза. Эти источники сильно осолоняют речку Усолку, а местами в долине последней образуют топи, состоящие из типичных лечебных грязей.

Одним из наиболее минерализованных Усольских источников является Советский, который располагается между двумя другими источниками. Он настолько заилен, что почти перестал фонтанировать. Вокруг сруба навалено много утрамбованного щебня с грязью. Глубина колодца 1,75 м, толщина ила (грязи) 60-70 см. Цвет ила темный, резко пахнущий сероводородом. Вода сероватого цвета и сильно опалесцирует. Поверхность воды сплошь покрыта толстой пленкой из коллоидной серы. Вода из источника вытекает очень небольшой струйкой через щели сруба. Температура воды 8 С. В Советском источнике, как и в других Усольских источниках, обнаружены редкие элементы: литий, гелий и др., а также фосфорная кислота. Кроме того, вода Советского источника обладает высокой радиоактивностью.

Усольский восточный источник выходит на поверхность в 30-40 м восточнее Советского. Площадь сруба его значительно меньше двух других. Вода имеет голубовато-серую окраску. На стенках сруба и на поверхности имеется большое количество хлопьев коллоидной серы. Вода резкого сероводородного запаха и горько-соленого вкуса. Этот источник совершенно заилен. Сруб доверху наполнен илом, песком и щебнем. Вода с трудом просачивается через полутораметровую толщу ила на поверхность и маленькой струйкой вытекает из щели сруба. Из каптажа она вытекает в виде маленького ручейка в речку Усолку. Русло ручейка сплошь покрыто белыми хлопьями серы.

Восточный Усольский источник имеет общую минерализацию значительно меньшую, чем Советский, но процентное содержание веществ в нем ничем не отличается. Несомненно, что этот источник берет начало из того же горизонта, что и Советский, но имеет другое русло и при выходе опресняется.

Усольский Западный источник вытекает в 20-30 м западнее Советского. Каптаж его имеет форму колодца с довольно хорошо сохранившимся срубом. Вода с желтовато-бурым оттенком, на поверхности затянута тонкой светло-серой пленкой из коллоидной серы. Температура 8 С. Источник сильно заилен. Глубина колодца около 1,5 м, толщина грязи (ила) 25-30 см. Общая минерализация Западного источника в 4 раза меньше Советского. Несмотря на это процентное содержание CaCl и MgCl полностью совпадает, но NaCl на 5% меньше. Кроме того, несколько повышенное содержание карбонатов (точнее гидрокарбонатов) и сульфатов свидетельствует о том, что этот источник имеет свое русло, которое несколько отличается от русла Советского источника.

Кроме описанных, в районе устья Усолки обнаружен целый ряд других солоноватых источников. Выше по долине Усолки у самого села Усолья существовала еще одна группа источников, прекративших свою деятельность от заиления.

На основании анализов соль Усольских источников считают малопригодной вследствие большого содержания кальция, сульфатов и особенно магния. Наличие большого количества хлористого магния придает соли горьковатый вкус. Для засолки овощей, рыбы и пр. эта соль совершенно не пригодна. Усольскую соль можно использовать для добычи соды. [10,11]

3.6 Березовские минеральные источники.

Группа этих источников располагается по горному хребту Березовского затона и по правому берегу Волги между устьем реки Усы и селом Морквашами.

По всему горному берегу Березовского затона сочатся многочисленные небольшие источники различной солености. Многие из них фонтанируют под водой затона, а многие выходят на дневную поверхность, пробиваясь через большую толщу берегового ила и щебня.

Источник  №5 располагается в западной половине горного берега, 1,5 км выше села Березовки у самого уреза воды затона. Резкий запах сероводорода чувствуется на расстоянии 20-30 м. Сток (ручеек) и фонтанирующая воронка источника покрыты сплошной хлопьевидной пленкой из коллоидной серы молочного цвета.

Источник №6 выбивает из земли на расстояние 5-7 м от источника №5. Фонтанирующая воронка около 10-15 см, дебит около 0,5 л/с. Температура 8 С. Оба источника (№5 и №6) по основным химическим элементам (градиентам) очень похожи. Несомненно, оба источника питаются из одного водоносного бассейна и имеют либо общее русло, либо параллельные, проходящие приблизительно через одинаковые минеральные породы.

Источник №7 находится в западной половине берега Березовского затона. Он сочится из известкового гравия. Дебит около 12-15 см. Температура 9 С . От источников №5 и №6 он отличается  в три раза меньшим содержанием гипса, что свидетельствует о некоторой разнородности его русла и, возможно, об ином происхождении.

Источник №8 открыт на правом берегу Волги, 2-2,5 км ниже устья реки Усы. Источник выходит на дневную поверхность из щебня в 4-5 м от уреза воды Волги. Дебит источника небольшой.

Источник №9 фонтанирует на правом берегу Волги между селами Отважным и Яблоновым оврагом. Он пробивается из гравия у самого уреза Волги. Дебит около 1 литра в секунду. Температура 10 С.

Березовские соляно-серные источники отличаются от Усольских тем, что имеют значительно меньшую минерализацию и содержание сероводорода. Это связано главным образом с тем, что они при выходе на дневную поверхность больше опресняются. Кроме того, вполне вероятно, что они проходят через другие горные породы и по пути разбавляются пресной водой иного солевого состава. Березовские минеральные источники, несомненно, представляют бальнеологическую ценность. Местные жители села Березовки кустарным способом используют воды источников №5 и №6 для лечения ревматизма и других заболеваний. Березовские источники могут быть с успехом использованы для лечебных целей ближайшими больницами Шигонского и Ставропольского районов. [10,11]

3.7 Алексеевские минеральные источники.

Целая группа сернистых источников располагается на правом берегу реки Самарки против железнодорожной станции Падовки близ села Алексеевки, Кинельского района.

Первый источник лежит на линии приемной трубы водокачки у самого уреза воды реки Самарки. Температура источника 11,5 С, дебит 0,3  л/c.

Ложе ручейка сплошь покрыто коллоидной серой. Ниже этого источника на расстоянии 15-20 м фонтанирует второй подобный же источник. Дебит его около 0,25 л/с. Температура 14 С. Резко пахнет сероводородом.

Несколько подобных мелких источников имеется на протяжении 1,5-2 км по правому берегу реки Самарки от станции Падовки до села Алексеевки. В районе водокачки под уровнем реки Самарки выбивает из-под воды источник огромной силы. Дебит его, несомненно, очень большой. Резко пахнет сероводородом. Температура смешанной воды — 14С.

Местное население села Алексеевки кустарным способом лечится водой источника.

При анализе воды из первого источника в нем обнаружено значительное количество сероводорода () – до 45 мг в литре. Минеральный состав этого источника таков: сульфатов – 965,12 мг, гидрокарбонатов – 251,0 мг, хлора – 18,0 мг, кальция – 382,233 мг, магния – 55,154 мг, натрия – 27,03 мг и калия – 4,0 мг. Кроме того, обнаружено в небольшом количестве железо – 0,061 мг и азотная кислота – 1,2 мг.

Результаты анализа дают основание полагать, что Алексеевские серные источники могут быть с успехом использованы в лечебных целях. [10]

3.8 Шигонский минеральный источник.

Этот источник лежит на правом берегу р. Волги, двумя километрами ниже устья р. Усы. Осенью источник фонтанирует из щебня в 4-5 м воды р. Волги. Дебит источника приблизительно такой же, как и Березовского Восточного. Местные жители в 1919 и 1920 гг. они вываривали из этого источника соль, которая якобы была значительно вкуснее усольской соли.

Этот источник отличается от Советского меньшим процентом содержания CaCl и MgCl, но зато NaCl значительно больше. [11]

3.9 Федоровский минеральный источник.

Федоровский железистый источник находится на левом берегу реки Волги, 2-2,5 км ниже устья Федоровского затона (село Федоровка, Ставропольского района). Выходит он на дневную поверхность из красных глин отвесного берега Волги на высоте 0,5 м от уровня воды. Дебит источника около 0,25 литра в секунду, температура 8С.

Результаты химического анализа следующие: кальция – 27,0 мг, магния – 7,9 мг, железа – 41,04 мг, хлора – 4,0 мг, серной кислоты не обнаружено; гидрокарбонатов – 217,0 мг. Калий и натрий обнаружены в виде следов.

Неподалеку от этого источника из берега Волги сочатся небольшие, но многочисленные роднички примерно такого же химического состава.

Федоровский источник представляет исключительный интерес и должен привлечь внимание медицинской общественности нашей области. Не исключается возможность наличия других аналогичных источников в районе Самарской Луки. [10]

Таким образом, на территории Самарской области находится довольно много минеральных источников различного состава, которые являются ценными в бальнеологическом отношении.

ГЛАВА 4. Курорт Сергиевские Минеральные Воды и его лечебные факторы.

4.1 Краткая история развития курорта.

Санаторно-курортное лечение занимает значительное место в здравоохранении. Курорт Сергиевские Минеральные Воды, славящийся прекрасными естественными лечебными факторами (минеральной сероводородной водой и лечебной грязью), является одним из старейших курортов нашей страны. Его история насчитывает официально 169 лет, хотя первые сведения о Сергиевских источниках относятся к началу XVIII века.   Первоначально источники использовались  бессистемно местными жителями для лечения ряда заболеваний кожи.

В 1717 году Петр I направил в Сергиевскую крепость (ныне поселок Серноводск) штаб-лекаря Готлиба Шобера для оценки лечебных свойств воды. Но только через полвека, в 1768 году, русские ученые И.И. Лепехин, П.С. Паллас и Н.Я. Озерецкий обследовали воды и лечебные грязи и убедились в их уникальности. Однако, применение сероводородной воды продолжалось вестись бессистемно местными жителями  и приезжающими больными. В 1829 году властью была введена на курорте должность «главного врача вод», а официальное открытие состоялось в 1832 году, когда были открыты «казенные ванники», мужской и женский.

В 1901 по 1916 г. на курорте проводятся первые научные исследования с анализом генезиса серных источников и тщательного изучения химического состава минеральной воды.

В начале XX века курорт Сергиевские Минеральные Воды (СМВ) приобретает известность. На международной выставке по бальнеологии в Бельгии ему присуждена премия и выдан диплом.

После упадка во время I Мировой войны развитие курорта продолжалось, увеличивалось количество врачей и его пропускная способность. В годы Великой Отечественной войны здесь был развернут госпиталь и санаторий для рабочих оборонной промышленности.

В послевоенные годы научная работа по изучению бальнеологических факторов СМВ велась особенно активно. Был достигнут очень хороший эффект лечения: 88-90% больных выписывались со значительными улучшениями.

История курорта СМВ связана с именами таких известных самарских ученых-медиков, как профессора А.М. Аминев, В.А. Климовицкий, А.Ф. Краснов, С.П. Шиловцев. [12]

4.2 Географические данные и климат.

Курорт СМВ расположен в степной зоне на высоте 95 м от уровня моря. Географические координаты 5055  с. ш. и 5116 в. д. Курорт находится на юго-западном склоне Серноводской возвышенности, вытянутой на несколько километров на северо-восток между реками Сок, Сургут и Шунгут. Зеленый массив смешанного леса или так называемая верхняя роща является любимым местом прогулок отдыхающих.

У подножья Серноводской возвышенности, на высоте 4 м над уровнем реки Сургут из известково-доломитовых пород бьют четыре сероводородных источника, стекающих в Серное озеро, которое не замерзают зимой.

По склону возвышенности наблюдаются глубокие воронки, образованные разрушающим действием подземных и поверхностных вод. В 2 км от курорта имеется пещера с лабиринтами ходов, а в 18 км от курорта в глубокой воронке образовалось озеро, со дна которой бьют источники сероводородной воды.

Основные природные лечебные факторы – минеральные сероводородные сульфатно-гидрокарбонатные кальциево-магниевые воды и сульфидная иловая грязь озера Молочка ( 30 км к юго-западу от курорта).

Таким образом, общеклиматические условия курорта СМВ являются благоприятными. Для них характерно большое количество солнечных дней, относительная сухость климата, умеренные ветра, устойчивость погоды. [12]

4.3 Бальнеологические факторы.

Богатство природных лечебных факторов позволяет лечить на курорте больных с самыми разнообразными заболеваниями. Их лечебное действие обусловлено наличием в минеральной воде и грязи солей, углекислого газа, сероводорода, азота, быстро распадающихся радиоактивных веществ (радона). Назначаются минеральные воды в виде питья и наружно (общие ванны), а также для полоскания, ингаляций, промывания желудка и кишечника, орошения слизистых оболочек.

Курорт Сергиевские Минеральные Воды является многопрофильной здравницей, где высока эффективность лечения больных с заболеваниями органов движения, кровообращения, нервной системы, гинекологическими и кожными заболеваниями. На курорте имеются специализированные отделения для лечения больных с последствиями травм и заболеваний спинного мозга, вибрационной болезнью, заболеваниями периферических сосудов конечностей, кожных и гинекологических заболеваний. В летние месяцы (июнь-август) в течении двух заездов на курорте проводится лечение подростков, страдающих заболеваниями органов кровообращения. [12]

Заключение.

Итак, в заключении можно сделать вывод: к минеральным (лечебным) водам относятся природные воды, которые могут оказывать на организм человека лечебное действие, обусловленное либо повышенным содержанием полезных, биологически активных компонентов ионно-солевого или газового состава, либо общим ионно-солевым составом воды. Минеральные воды не являются каким-либо определенным генетическим типом подземных вод. К ним относятся воды весьма различные по условиям формирования и отличаются по химическому составу.

В лечебных целях используют воды с минерализацией от долей грамма на 1 л до высококонконцентрированных рассолов, разнообразного ионного, газового и микрокомпонентного состава, различной температуры. Среди подземных вод, относящихся к минеральным, выделяют инфильтрационные и седиментационные, а также воды, в той или иной мере связанные с современной магматической деятельностью. Они распространены в различных гидродинамических и гидротермических зонах земной коры, в условиях разнообразной геохимической обстановки и могут быть приурочены к водоносным горизонтам, распространенным на обширных площадях или могут представлять собой строго локализованные трещинно-жильные воды.

К сожалению, очень мало литературы посвящено конкретно минеральным водам Самарской области. Краткие сведения о наших источниках помещены в описание минеральных вод Волго-Уральской области. Печально также, что эти сведения несколько устарели и, возможно не соответствуют действительности.