Применение геотермометров для оценки глубинных температур циркуляции термальных вод на примере Восточной Тувы

Abstract

Актуальность работы обусловлена наличием широкого разнообразия геохимических геотермометров, используемых для оценки глубинных температур, и достоверностью их применения к различным химическим типам термальных вод. Цель работы заключается в установлении применимости метода оценки глубинных температур циркуляции термальных вод с помощью геотермометров для разных химических типов на примере родников Восточной Тувы. Методы исследования. Анализ химического состава вод выполнен в аккредитованной проблемной научно-исследовательской лаборатории гидрогеохимии ИПР ТПУ. Для проведения полного химического анализа использовались традиционные методы. Для оценки глубинных температур использовались геохимические геотермометры и расчеты индексов насыщения вод различными минералами в зависимости от температуры в программном комплексе PhreeqC. Результаты. Проведенная оценка температурных условий гидротермальных систем Восточной Тувы показала, что, независимо от химических типов вод, кремниевые геотермометры прогнозировали более надежные температуры пласта для всех рассматриваемых термальных вод, по сравнению с другими геотермометрам. Выбор того или иного геотермометра определялся химическим типом вод, характером физико-химического равновесия в системе вода-порода и концентрацией основных элементов. Для сульфатных и гидрокарбонатных вод Тарыса и Уш-Белдира практически все геотермометры показали хорошую сходимость результатов, прогнозные температуры пласта составляют 120 и 130 °С на глубине 4,5 и 4,8 км соответственно. Такие же значения температур были получены методом расчета индекса насыщения в зависимости от температуры. Для гидрокарбонатных вод Чойгана определение достоверных глубинных температур с помощью катионных геотермометров оказалось затруднительным. В этом случае для вод с высокими концентрациями катионов надежную оценку температуры пласта обеспечивает кремниевый геотермометр. Температура, полученная по кремниевому геотермометру, подтвердилась и другим методом определения температуры - с помощью расчетов индексов насыщения вод, и составляет около 100 °С, при этом глубина формирования оценивается в 3 км.

Relevance of the work is caused by the presence of a wide variety of geochemical geothermometers used to assess depth of temperatures, and reliability of their application to various chemical types of thermal waters. The main aim of the study is to establish the applicability of the method for estimating deep temperatures of thermal waters circulation using geothermometers for different chemical types on the example of the Eastern Tuva springs. Methods of research. Chemical composition analysis of the waters was carried out in the accredited research laboratory of hydrogeochemistry of TPU. Traditional methods were used to conduct a complete chemical analysis. Geochemical geothermometers and calculation of a mineral saturation index as a function of temperature in PhreeqC package were used to estimate the deep temperatures. Results. The assessment of the temperature conditions of the Eastern Tuva hydrothermal systems shown silicon geothermometers predicted more reliable reservoir temperatures for all thermal waters in question compared to other geothermometers independently of chemical types of water. The choice of this or that geothermometer is determined by the chemical type of water, equilibrium in the water-rock system and concentration of the main elements. Almost all geothermometers showed good convergence of results for sulfate and hydrocarbonate waters of Tarys and Ush-Beldir, the predicted reservoir temperatures are 120 and 130 °C at a depth of 4,5 and 4,8 km, respectively. The same temperature values were obtained by the saturation index approach over a range of temperatures. Determination of reliable deep temperatures for the Choigan hydrocarbonate waters with help of cationic geothermometers proved to be difficult. In this case, the silicon geothermometer provides a reliable estimate of the reservoir temperature for waters with high cation concentrations. The value of the temperature obtained from the silicon geothermometer was confirmed by another method of temperature determining - using saturation indices - and it is about 100 °С, while the depth of formation is estimated at 3 km.