Органическое вещество в гидротермальных системах Дальнего Востока разных типов и обстановки

Abstract

Актуальность исследования определяется необходимостью изучения состава органического вещества в обитаемой и необитаемой областях гидротермальных систем разных типов. Органические соединения в термальных водах, населенных сообществами термофилов и лишенных жизни (стерильная пароводяная смесь), формируют, соответственно, частный биотический и абиотический круговорот органического вещества. Учитывая слабую изученность данных процессов в дальневосточных гидротермальных системах, изучение состава и генезиса органического вещества в них представляется важным для выявления закономерностей превращения вещества в ходе круговорота. Кроме этого, данные по органическим веществам в обитаемой и необитаемой областях гидротермальных систем имеют значение для региональной экологии и бальнеологии, поскольку термальные воды используются для лечения людей в санаториях и бальнеолечебницах. Цель исследования: провести сравнительный анализ состава органического вещества в разных по типу и обстановкам гидротермальных системах Дальнего Востока и выявить наиболее характерные органические соединения, формирующие частные биотический и абиотический круговороты. Объекты: гидротермальные системы континентальной части юга Дальнего Востока (термальная вода из неглубоких скважин Кульдурского, Анненского и Тумнинского геотермальных месторождений) и полуострова Камчатки (стерильная пароводяная смесь, высокотемпературный раствор и горячие источники Мутновского и Паратунского геотермальных районов). Методы: полевые маршруты, твердофазная экстракция, капиллярная газовая хроматомасс-спектрометрия, расчет индексов нечетности, картографический метод. Результаты. Установлено 210 органических соединений, принадлежащих 22 гомологическим рядам. Характерной чертой всех изученных горячих вод и флюида является преобладание простых углеводородов (предельных и ароматических). В основном только эти компоненты формируют абиогенный круговорот органического вещества во флюиде из необитаемой зоны. В воде горячих источников Камчатки и из неглубоких скважин континентальных термальных полей, кроме простых углеводородов, широко распространены биогенные карбоновые кислоты и их эфиры, а в континентальных термальных водах еще и биогенные альдегиды и терпены. Эти соединения в основном формируют биогенный круговорот органического вещества в гидротермальных системах. Отличием термальных вод и флюида п-ова Камчатка от континентальных терм является более широкое распространение предельных и ароматических углеводородов, спиртов, кетонов, а также наличие изопренов, изоалкенов и циклоалканов. Наиболее разнообразный состав органического вещества наблюдается в термальных водах на континенте. Здесь, наряду с компонентами, найденными в термальных водах Камчатки, присутствуют алкены, диэтоксиалканы, диоксаалканы, азотсодержащие и хлорароматические углеводороды и хиноны.

The relevance of the research is determined by the need to study the composition of organic matter in the inhabited and uninhabited areas of hydrothermal systems of different types. Organic compounds in thermal waters inhabited by communities of thermophiles and devoid of life (sterile steam/water mixture) form the biotic and abiotic circulation of organic matter, respectively. Taking into account poor knowledge of these processes in the Far Eastern hydrothermal systems, the study of the composition and genesis of the organic matter in them is important for detecting the patterns of matter transformation during the course of the cycle. In addition, the data on organic matter in the inhabited and uninhabited areas of hydrothermal systems are important for regional ecology and balneology, since thermal waters are used to treat people in sanatoriums and balneal hospitals. The main aim of the research is to carry out a comparative analysis of the composition of organic matter in different types and conditions of hydrothermal systems of the Far East and to identify the most characteristic organic compounds forming private biotic and abiotic cycles. Objects: hydrothermal systems of the continental part of the south of the Far East (thermal water from shallow wells of the Kuldur, Annensky and Tumnin of geothermal deposits) and the peninsula of Kamchatka (sterile steam-water mixture, high-temperature solution and hot springs of the Mutnovsky and Paratunsky geothermal regions). Methods: field routes, solid/phase extraction, capillary gas chromatography/mass spectrometry, calculation of oddness indices, carto/ graphic method. Results. There are 210 organic compounds belonging to 22 homologous series. A characteristic feature of all the studied hot waters and fluid is the predominance of simple hydrocarbons (limiting and aromatic). Basically, only these components form an abiogenic circulation of organic matter in the fluid from the uninhabited zone. In the water of hot springs of Kamchatka and from shallow wells of continental thermal fields, in addition to simple hydrocarbons, biogenic carboxylic acids and their ethers are widely distributed, and in the thermal waters, biogenic aldehydes and terpenes are also widespread. These compounds, basically, form a biogenic circulation of organic matter in hydrothermal systems. A distinctive feature of the thermal waters and fluid of the Kamchatka Peninsula from continental terms is the wider distribution of limiting and aromatic hydrocarbons, alcohols, ketones, as well as the presence of isoprenes, isoalkenes and cycloalkanes. The most diverse composition of organic matter is observed in the thermal waters on the continent. Here, along with the components found in the thermal waters of Kamchatka, there are alkenes, diethoxyalkanes, dioxaalkanes, nitrogen/containing and chloroaromatic hydrocarbons and quinones.