Закончи модель образования. Условия образования подземных минеральных вод и их изучение на основе изотопно-гидрохимических методов (на примере Чувашской минеральной провинции)

Основным институтом современного образования является школа. От других форм обучения она отличается многообразием подготовки учащихся, а также особыми технологиями, используемыми в процессе занятий. Выполняя «заказ» общества, школа, наряду с другими учебными заведениями, осуществляет подготовку квалифицированных кадров для различных сфер человеческой деятельности.

Требования общества к образованию выражаются в системе принципов государственной образовательной политики. В настоящее время образовательная политика в РФ строится на следующих принципах: гуманистический характер образования; приоритет общечеловеческих ценностей; право личности на свободное развитие; общедоступность образования; внимание системы образования к потребностям обучаемых; светский характер образования в государственных учреждениях.

Эти принципы определяют основные направления образовательной политики, а также характер образования в нашей стране.

Стремительное развитие науки и связанных с ней технологий производства поставило на повестку дня вопрос о реформировании как структуры, так и содержания образования. Среди основных направлений проводящейся реформы можно выделить: демократизацию системы обучения и воспитания; гуманитаризацию и гуманизацию, компьютеризацию, интернационализацию процесса образования.

Сегодня по-настоящему эффективной может быть названа только такая модель образования, в рамках которой происходит отход от авторитарного стиля поведения педагога, снижение его роли в качестве источника информации и повышение роли обучаемого в процессе освоения получаемой им информации. По-иному подходят к выработке критериев оценки эффективности результатов образования - это не только полученные обучаемым знания, но и уровень творческого и нравственного развития его личности.

(по материалам интернет-издания)

Составьте план текста. Для этого вы­де­ли­те ос­нов­ные смыс­ло­вые фраг­мен­ты тек­ста и оза­главь­те каж­дый из них.

По-яс-не-ние.

В пра­виль­ном от­ве­те пунк­ты плана долж­ны со­от­вет­ство­вать ос­нов­ным смыс­ло­вым фраг­мен­там тек­ста и от­ра­жать ос­нов­ную идею каж­до­го из них.

Могут быть вы­де­ле­ны сле­ду­ю­щие смыс­ло­вые фраг-мен-ты:

1) роль школы;

2) прин­ци­пы об­ра­зо­ва­тель­ной по­ли­ти­ки в РФ;

3) ос­нов­ные на­прав­ле­ния ре­фор­мы об-ра-зо-ва-ния;

4) эф­фек­тив­ная мо­дель об-ра-зо-ва-ния.

Воз-мож-ны иные фор­му­ли­ров­ки пунк­тов плана, не ис­ка­жа­ю­щие сути ос­нов­ной идеи фраг-мен-та, и вы­де­ле­ние до­пол­ни­тель­ных смыс­ло­вых бло-ков.

По-яс-не-ние.

1. От-ли-чия:

б) осо­бые тех-но-ло-гии, ис­поль­зу­е­мые в про­цес­се за-ня-тий;

2. Объ-яс-не-ние, на-при-мер: по­треб­но­сти об­ще­ства вли­я­ют на срок обу-че-ния, набор пред­ме­тов и тре­бо­ва­ния к ка­че­ству школь­но­го об-ра-зо-ва-ния.

Может быть дано дру­гое объ-яс-не-ние.

В своих вы­ступ­ле­ни­ях Пре­зи­дент РФ не­од­но­крат­но подчёркивал, что до­ступ­ность ка­че­ствен­но­го об­ра­зо­ва­ния - залог про­цве­та­ния нашей страны. При­ве­ди­те два объ­яс­не­ния (аргумента) в под­держ­ку этой идеи.

По-яс-не-ние.

При-ве-де-ны два объ­яс­не­ния (ар-гу-мен-та):

1) от ка­че­ства об-ра-зо-ва-ния, су­ще­ству­ю­ще­го в кон­крет­ном об-ще-стве, во мно­гом за­ви­сят темпы его эко­но­ми­че­ско­го и по-ли-ти-че-ско-го раз-ви-тия, его нрав­ствен­ное со-сто-я-ние;

2) в усло­ви­ях со­вре­мен­но­го ин­фор­ма­ци­он­но­го об­ще­ства тре­бу­ют­ся хо­ро­шо об­ра­зо­ван­ные люди, без ко­то­рых не­воз­мож­но до­бить­ся про­цве­та­ния нашей стра-ны.

Могут быть при­ве­де­ны дру­гие объ­яс­не­ния (ар-гу-мен-ты).

Какие два от­ли­чия со­вре­мен­ной школы от дру­гих форм обу­че­ния на­зва­ны в тек-сте? Ис­поль­зуя текст и зна­ния курса, объ­яс­ни­те смысл фразы: «Школа вы­пол­ня­ет “заказ” об-ще-ства». Ис-поль-зуя текст, на­зо­ви­те любые че­ты­ре прин­ци­па со­вре­мен­ной об­ра­зо­ва­тель­ной по­ли­ти­ки в РФ.

По-яс-не-ние.

1. От-ли-чия:

а) мно­го­об­ра­зие под­го­тов­ки уча-щих-ся;

б) осо­бые тех-но-ло-гии, ис­поль­зу­е­мые в про­цес­се за-ня-тий.

2. По­треб­но­сти об­ще­ства вли­я­ют на срок обу-че-ния, набор пред­ме­тов и тре­бо­ва­ния к ка­че­ству школь­но­го об-ра-зо-ва-ния.

3. На­зва­ны прин­ци­пы и дано объ­яс­не­ние од­но­го из них, на-при-мер:

1) гу­ма­ни­сти­че­ский ха­рак­тер об­ра­зо­ва­ния;

2) при­о­ри­тет об­ще­че­ло­ве­че­ских цен­но­стей;

3) право лич­но­сти на сво­бод­ное раз­ви­тие;

4) об­ще­до­ступ­ность об­ра­зо­ва­ния;

5) вни­ма­ние си­сте­мы об­ра­зо­ва­ния к по­треб­но­стям обу­ча­е­мых;

6) свет­ский ха­рак­тер об­ра­зо­ва­ния в го­су­дар­ствен­ных учре­жде­ни­ях.

По-яс-не-ние.

Пра-виль-ный ответ дол­жен со­дер­жать сле­ду­ю­щие эле-мен-ты:

1. По­зи­ция ав-то-ра: «эф-фек-тив-ной может быть на­зва­на толь­ко такая мо­дель об-ра-зо-ва-ния, в рам­ках ко­то­рой про-ис-хо-дит отход от ав­то­ри­тар­но­го стиля по­ве­де­ния пе-да-го-га, сни­же­ние его роли в ка­че­стве ис­точ­ни­ка ин­фор­ма­ции и по-вы-ше-ние роли обу­ча­е­мо­го в про­цес­се осво­е­ния по­лу­ча­е­мой им ин-фор-ма-ции».

По-зи-ция ав­то­ра может быть при­ве­де­на в иных, близ­ких по смыс­лу фор-му-ли-ров-ках.

2. Пред-по-ло-же-ние, на-при-мер: в со­вре­мен­ном мире очень важно уме­ние че­ло­ве­ка са­мо­сто­я­тель­но ра­бо­тать с ин-фор-ма-ци-ей, за­ни­мать­ся са-мо-об-ра-зо-ва-ни-ем.

Может быть вы­ска­за­но дру­гое пред-по-ло-же-ние.

3. Дру­гое объ-яс-не-ние, на-при-мер: эф­фек­тив­ной яв­ля­ет­ся мо­дель об-ра-зо-ва-ния, обес­пе­чи­ва­ю­щая вы­со­кое ка­че­ство зна­ний уче-ни-ков, их по­ступ­ле­ние в вузы.

Может быть дано иное объ-яс-не-ние.

Илишев Владим, научный руководитель: Герман А.А.

Целью моего проекта было: изучить процесс образования минеральных агрегатов в природе посредством моделирования процесса кристаллизации в домашних условиях.

1. Изучить теоретический материал, как образуются жеода в природе.

2. Ознакомиться с методикой выращивания кристаллов в домашних условиях.

3. Вырастить в домашних условиях кристаллы из поваренной соли.

Предмет исследования - процесс кристаллизации.

Гипотеза исследования: если создать модель процесса, воссоздав примерные условия образования агрегатов в природе, то смогу ли я в домашних условиях вырастить "секреции".

Проектный продукт: секреции.

Методы: теоретический - моделирование, эмпирический - наблюдение, эксперимент, моделирование.

1. В ходе работы над проектом я изучил процессы образования секреций в природе.

2. Познакомился с методикой выращивания кристаллов.

3. Вырастил в яичной скорлупе кристаллы. Выяснил, что размеры кристаллов зависят от того, быстро или медленно происходит испарение воды.

Скачать:

Предварительный просмотр:

Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com

Подписи к слайдам:

Задачи Изучить теоретический материал, как образуются жеода в природе Ознакомиться с методикой выращивания кристаллов в домашних условиях Вырастить в домашних условиях кристаллы из поваренной соли И зучить процесс образования минеральных агрегатов посредством моделирования процесса кристаллизации в домашних условиях Цель

Методы: моделирование, эксперимент Минеральный агрегат - секреция Модель секреции (выращенные в яичной скорлупе кристаллы поваренной соли) Объект Предмет Гипотеза Продукт Процесс кристаллизации Если создать модель процесса, воссоздав примерные условия образования агрегатов в природе, то смогу ли я в домашних условиях вырастить секрецию

Источник- www.rusmineral Целестин, жеода 13см. Мадагаскар (Sakoany Mine, Sofia Region, Mahajanga Province) Секреции

Музей им. А.Е.Ферсмана. Фото © А.А.Евсеев Урочище гу-нус, гоби, монголия. Образец ~15 см Агатовые миндалины - выполнение газовых пузырей в базальте. Секреции

Источник http://pikabu.ru , Музей им. А.Е. Ферсмана. Фото- © А.А. Евсеев Гётитовая жеода. Бакальское месторождение, Южн. Урал, Россия Эфиопский опал Секреции

Фото - Didier Descouens , Фото- © В.Слётов Агатовая жеода, инкрустированная изнутри кристаллами кварца Жеода с кальцитом, 22 см. Франция (Pau, Pyrénées-Atlantiques , Aquitaine). Секреции

Образование жеоды

Кристаллы, выросшие в разных условиях Медленное испарение воды Быстрое испарение воды

В ходе работы над проектом я изучил процессы образования секреций в природе 1 2 3 Познакомился с методикой выращивания кристаллов Вырастил в яичной скорлупе кристаллы Выяснил, что размеры кристаллов зависят от того, быстро или медленно происходит испарение воды 4 Выводы

Моя коллекция

Спасибо за внимание! МБОУ МО г. Нягань «СОШ №2» 2014 г.

«Образование минералов в секрециях путем моделирования процесса кристаллизации в домашних условиях» МБОУ МО г. Нягань «СОШ №2» Выполнил: Илишев Владим, 7г Руководитель: Герман А.А. 2014 г.

Предварительный просмотр:

Изучение образования минералов в секрециях путем моделирования процесса кристаллизации в домашних условиях.

Илишев Владим

Россия, Ханты-Мансийский Автономный Округ-Югра, Нягань,

Муниципальное бюджетное общеoбразовательное учреждение "Средняя oбщеобразовательная школа №2", 7 г класс

Научная статья

Мой интерес к образованию минералов в природе начался с прочтения в научно-популярном природоведческом журнале «Колосок» статьи Елены Крыжановской «Звездная пещера или Природное чудо - жеода».

Жеода - (от греч. землеподобный) - геологическое образование, замкнутая полость в осадочных или вулканических породах частично или почти целиком заполненная кристаллическим веществом, агрегатами минералов, полая крупная секреция. Её форма может быть любой, но чаще округлая.

В статье очень интересно был описан сам процесс образования жеоды, как будто природа печет пирожки. Меня очень заинтересовал процесс созревания кристаллов внутри жеода, поэтому я решил поработать над проектом «Образование минералов в секрециях путем моделирования процесса кристаллизации в домашних условиях».

Целью моего проекта было: изучить процесс образования минеральных агрегатов в природе посредством моделирования процесса кристаллизации в домашних условиях.

Задачи:

1. Изучить теоретический материал, как образуются жеода в природе.
2. Ознакомиться с методикой выращивания кристаллов в домашних условиях.
3. Вырастить в домашних условиях кристаллы из поваренной соли.

Объект исследования - минеральный агрегат - секреция.

Предмет исследования - процесс кристаллизации.

Гипотеза исследования: если создать модель процесса, воссоздав примерные условия образования агрегатов в природе, то смогу ли я в домашних условиях вырастить секреции.

Проектный продукт: секреции (выращенные в яичной скорлупе кристаллы поваренной соли).

Методы: теоретический - моделирование, эмпирический - наблюдение, эксперимент.

Мой проект может быть использован на уроках природоведения и географии при изучении темы «Горные породы», уроках химии при изучении темы «Растворы».

Если встретить секрецию в природе, то она напоминает какой-то непонятный шар, невзрачный камень. Никогда не угадаешь, если не знать!

Это не яйцо, хотя внутри есть кое-что ценное, не плод, хотя созревает в земле, не пушечное ядро и не обычный круглый камешек, хотя эта штука на самом деле из камня. Точнее из разных видов кварца - одного из самых распространенных минералов земной коры.

Это- минеральный агрегат, секреция. У этого снаружи невзрачного шарика есть действительно большой секрет, своя тайна. Его раскрыть очень нелегко. Для этого его нужно расколоть или разрезать пилой. И тогда изнутри серой плотной оболочки для нас засияют звезды. (Приложение 1)

Что это за чудо? Какая сказочная птица несет эти каменные яйца? Из какого звездного зёрнышка растут такие плоды?

Секреция скорее пирожок с ценной начинкой. Корочка - из кремния, а внутри «вкусная» начинка, блестят кристаллы. Каких веществ? Зависит от рецепта. Различные сорта этих лакомств выпекаются в самых горячих естественных печах - вулканах.

Секреция, внутри которой остается полость, где от краев к центру растут кристаллы, называется жеодой.

Жеоды образуются в полостях земной коры. Минералы откладываются постепенно, слой за слоем, от края к центру. Но для этого нужны особые условия.

Во- первых, замкнутая оболочка. Чаще - это стенки газовых пузырьков, которые образуются в магме, когда та выливается на поверхность во время извержения вулкана. В магме растворяются различные вещества, и как только магма остынет, растворы начинают слой за слоем затвердевать. Если температура меняется несколько раз, то вещества кристаллизуются в несколько слоев по - очереди. Если в стенках застывшего пузырька есть трещинки, то через них просачиваются новые растворы, пока секреция не заполнится полностью.

Пирожок испекся. А как же они выходят из толщи магмы на поверхность? Застывшая магма трескается под воздействием солнца, холода, воды (процесс выветривания), а секреции рассыпаются по поверхности.

Из Википедии я узнал о Пещере кристаллов . Пещера кристаллов (исп. Cueva de los Cristales) соединена с шахтовым комплексом Найка (исп. Naica), расположена на глубине 300 метров под городом Найка, штат Чиуауа , Мексика . Пещера уникальна наличием гигантских кристаллов селенита (минерал, структурная разновидность гипса ). Наибольший из найденных кристаллов имеет размер 11 м. в длину и 4 м. в ширину, при массе 55 тонн. Это одни из наибольших известных кристаллов. В пещере очень жарко, температуры достигают 58 °C при влажности 90-100 % . Эти факторы сильно затрудняют исследование пещеры людьми, делая необходимым использование специального снаряжения. Даже со снаряжением нахождение в пещере обычно не превышает 20 минут. (Приложение 2).

Новый зал, названный «Ледовый дворец», был открыт при бурении в 2009 году. Он находится на глубине 150 м и не заполнен водой. Формации кристаллов значительно меньшие, с тонкими нитевидными наростами.

В дальнейшем кристаллами могут заинтересоваться биологи, так как в их микроскопических полостях, заполненных жидкостью, могут находиться древние микроорганизмы .

Жеоды используют для получения поделочного камня для изготовления ювелирных украшений. Кристаллы - твёрдые тела, которые сохраняют не только объём, но и форму. Кристаллы обладают уникальным свойством: если кристалл сжать, то энергия механическая от сжатия трансформируется в энергию световую или электрическую. Отсюда использование кристаллов получает неограниченные возможности, и самое актуальное на сегодняшний день - применение в приборах и устройствах от компьютеров и мобильных телефонов до космических станций. Их используют в шлифовке твердых изделий, получении лазерного луча, когда происходит усиление света, а жидкие кристаллы сочетают свойства твердых тел и жидкостей. Вообще, использование кристаллов - это тема отдельного проекта. Работы по созданию технологий кристаллических материалов входят в Перечень Приоритетных направлений развития науки, технологий и техники Российской Федерации, утвержденный Президентом РФ.

Чтобы вырастить секреции дома мне понадобилось: скорлупа от пустого яйца, кристаллическая соль, белый клей, кисточка, стеклянная посудина, пищевая краска, горячая вода, ложка, резиновые перчатки, газета.

Что я сделал:

1. Выдул яйцо, разбил скорлупу на две половинки.
2. Кисточкой нанес слой белого клея на внутреннюю поверхность половинок скорлупы. Просушил их.
3. Приготовил в стеклянной посудине раствор для выращивания кристаллов. Размешал ложкой в горячей воде соль и налил раствор в скорлупу.
4. В течении нескольких дней наблюдал за испарением воды из раствора и образованием кристаллов.

Через неделю я получил свои секреции: скорлупки, заполненные кристаллами. Я заметил, что

• если будущую секрецию поставить на подоконник (там где холоднее и процесс испарения воды из раствора будет происходить медленнее), то кристаллы образуются медленнее и становятся более крупными.
• если будущую секрецию оставить в комнате (там где тепло и процесс испарения воды из раствора будет происходить быстрее), то кристаллы образуются быстро, около недели, и становятся более мелкими (Приложение 3).

Сейчас у меня есть коллекция из нескольких "секреций". (Приложение 4).Они окрашены в разные цвета. Когда-нибудь я научусь определять название кристаллов по их цвету. Сейчас я работаю над выращиванием кристалла очень большого размера. для этого нужно, чтобы испарение воды из раствора шло очень медленно, и нужно постоянно подливать новый раствор, чтоб было из чего растить кристаллы.

Выводы, к которым я пришел:

1. В ходе работы над проектом я изучил процессы образования секреций в природе.
2. Познакомился с методикой выращивания кристаллов.
3. Вырастил в яичной скорлупе кристаллы. Выяснил, что размеры кристаллов зависят от того, быстро или медленно происходит испарение воды.

Информацию по своему проекту я разместил в интернете на сайте i-class.

Мне удалось из сильно концентрированного раствора соли вырастить в домашних условиях секреции.

В продолжении темы моего проекта, кристаллы можно выращивать не только из поваренной соли, но из перенасыщенного раствора сахарного песка. Так можно получить леденцы на зубочистке, а в качестве красителя использовать сок ягод. Ещё в интернете я нашел, что можно выращивать кристаллы разноцветные и многослойные.

Литература.

1. Крыжановская Е. Звездная пещера или Природное чудо - жеода. // Колосок. №9, 2012. с 38-45.
2. http://ru.wikipedia.org/wiki
3. [ http://news.nationalgeographic.com/news/2007/04/photogalleries/giant-crystals-cave/ Giant Crystal Cave Comes to Light] // April 9, 2007: "Temperatures hovered consistently around a steamy 136 degrees Fahrenheit (58 degrees Celsius)"
4. http://www.kristallikov.net/page6.html
5. http://studyport.ru/estestvennyie-nauki/rastvoryi-rastvorimost

На правах рукописи

ИВАНОВ Анатолий Федорович

УСЛОВИЯ ОБРАЗОВАНИЯ ПОДЗЕМНЫХ МИНЕРАЛЬНЫХ ВОД

И ИХ ИЗУЧЕНИЕ НА ОСНОВЕ ИЗОТОПНО-ГИДРОХИМИЧЕСКИХ

МЕТОДОВ (на примере Чувашской минеральной провинции)

Специальность 25.00.07 – «Гидрогеология»

диссертации на соискание ученой степени

кандидата геолого-минералогических наук

Пермь 2010

Работа выполнена в Пермском государственном университете на

кафедре динамической геологии и гидрогеологии .

Защита диссертации состоится « 21 » января 2010 г. в 1315 ч. на заседании диссертационного совета Д 212.189.01 при Пермском государственном университете по адресу: г. Пермь, корп. 1, зал заседаний Ученого совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Пермского государственного университета.

Факс: (3Е- mail : geophysic @ psu . ru

Ученый секретарь диссертационного совета Д 212.189.01,

доктор технических наук, профессор

________________

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В последние годы Чувашия сформировалась в крупную минеральную провинцию России в результате выявления на её территории разнообразных типов минеральных вод и накопления большого количества фактического материала по результатам гидрогеологических исследований. В этой связи очевидна необходимость научного обоснования планирования нового и расширения существующего лечебного применения минеральных вод на всей территории республики, их планомерного изучения.

Указ Президента Чувашской Республики № 48 от 01.01.2001 года «О мерах по реализации федерального Закона «О природных лечебных ресурсах, лечебно-оздоровительных местностях и курортах» дал направление и определил активное развитие республики в организации исследований природных лечебных ресурсов. Уп отреблять в питьевых лечебных целях не только привозные, уже известные и популярные минеральные воды (Боржоми, Нарзан, Ессентуки и др.), но и свои - собственные чувашские минеральные воды.

Геолого-тектоническое строение и различные гидро геологические условия правобережья р. Волги, обусловили разнообразие и неравномерное распространение минеральных вод в республике. Эти воды пока недостаточно изучены, хотя накопившийся фактический материал свидетельствует о том, что многие из них по своим физико-химическим показателям аналогичны известным, ставшим традиционными в России и ближнем зарубежье, типам минеральных лечебно-столовых вод. Сопоставление минеральных вод Чувашии и минеральных лечебно-столовых вод иных регионов России позволило выделить на территории республики не только 15 типов таких вод, но и выявить закономерности их формирования.

В работе изотопно-гидрохимический комплекс выбран за высокую информативность, экономичность и экспрессность. Оценку степени защищённости эксплуатируемых месторождений подземных пресных и минеральных вод от возможного природного загрязнения с глубины, и прогноз экологического состояния смешанных вод невозможно получить традиционными гидрогеологическими методами.

За разработку изотопно-гидрогеохимического метода выявления мест современного поступления в пределах древних разломов на Русской платформе глубинных вод с высоким содержанием тяжелых элементов и других токсичных химических элементов на выставке-конгрессе «Высокие технологии. Инновации. Инвестиции», состоявшемся в 2003 году в г. Санкт-Петербург, научно-исследовательский институт геологических и геоэкологических проблем был награжден дипломом Министерства промышленности, науки и технологий Российской Федерации с вручением медали.

Основной целью работы явилось установление условий образования и пространственного размещения минеральных питьевых лечебно-столовых вод в гидрогеологических структурах северной части Токмовского свода и проведение типизации минеральных вод Чувашии сравнивая их с аналогами в России и за рубежом.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи :

· провести анализ основных процессов формирования химического состава минеральных вод;

· исследовать закономерности размещения минеральных вод;

· осуществить процедуру типизации минеральных вод по их аналогам, используемым в России и СНГ;

· изучить структурно-тектонические и геолого-гидрогеологические условия залегания вод в региональном плане и на отдельных перспективных участках;

· разработать и обосновать прогнозные мероприятия по выявлению пространственного размещения минеральных вод;

· изучить проблемы охраны минеральных вод от истощения и загрязнения и наметить пути решения этих проблем.

Объектами исследований явились гидрогеологические структуры северной части Токмовского свода и минеральные лечебно-столовые воды, содержащиеся в них (северная и центральная части Чувашской Республики) .

Предмет исследований – закономерности и процессы формирования минеральных лечебно-столовых вод в зоне активного водообмена.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций диссертационной работы обеспечивается углубленным анализом состояния решаемых проблем, применением обоснованного исследовательского комплекса методов , большим объемом первичного материала – результатов лабораторного и натурного изучения минеральных вод, обобщенного автором в процессе 13-летних исследований. Теоретические обобщения, натурные наблюдения автора и результаты картографических построений характеризуются хоро шей сходимостью с опубликованными материалами по сопредельным регио нам.

Поставленные задачи решались путем обобщения и анализа гидрогеохимических и гидрогеологических материалов и сопоставлением результатов на 9 конкретных участках месторождений и проявлений минеральных вод Чувашской Республики, полученных автором в процессе полевых работ, а также заимствованных из фондовой и опубликованной литературы. В диссертационной работе использованы сведения по 420 скважинам. Использованы результаты испытаний более 400 химических анализов ионно-солевого, микро компонентного, уран-изотопного и газового состава подземных вод, включая 102 пробы, отобранные лично автором.

Современные химико-аналитические и уран-изотопные исследования выполнены в аттестованных лабораторно-испытательных центрах Российского научного центра восстановительной медицины и курортологии (РНЦ ВМиК) Росздрава России (г. Москва), в Институте проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов (ИПТМ) (г. Черноголовка) Российской академии наук (РАН), НИИГиГЭП (г. Чебоксары) и Чувашского республиканского радиологического центра (ЧРРЦ) Минприроды Чувашии (г. Чебоксары).

По исследованным территориям построены: карты-модели формирования и циркуляции подземных вод, отражающие процессы связей между различными водоносными горизонтами; гидрогеологические разрезы, отражающие пространственные изменения минерализации и элементного состава подземных вод.

Реализация работы. Исследования, положенные в основу диссертации, проводились в соответствии с рядом государственных и отраслевых программ. Нами были выполнены следующие исследования:

Тематическая работа: «Оценка современного состояния и перспектив использования минеральных вод на территории Чувашской Республики» была выполнена в 2002 году в соответствии с Программой геологоразведочных работ на территории Чувашской Республики на 2000 г., утвержденная постановлением Кабинета Министров Чувашской Республик от 01.01.2001 г. № 70, заказчик - Министерство природных ресурсов и экологии Чувашской Республики. Авторы - ,

Научно-исследовательские работы по теме: «Определение процессов формирования подземных пресных и минеральных вод в районе «Волжские Зори» и и оценка защищенности их от загрязнения и истощения» были проведены в соответствии с постановлением Кабинета Министров Чувашской Республики от 01.01.2001 г. № 000 «Образование бальнеоклиматического курорта республиканского значения «Волжские Зори», 2007 г., заказчик – «Волжские Зори». Авторы - ,

В результате проведенных на территории Чувашской Республики комплексных уран-изотопных и многоэлементных гидрохимических исследований подземных минеральных вод:

выявлены шесть новых типов минеральных питьевых лечебно-столовых вод, что позволило значительно расширить гидроминеральную базу республики;

установлено, что известные месторождения и проявления минеральных вод на территории Чувашской Республики образованы в результате смешения пластовых вод уржумских отложений с глубинными водами, поступающими по трещинно-ослабленным зонам;

уточнен их генезис, определены площади перспективные на выявление новых месторождений, выполнена оценка степени защищённости от возможного глубинного и поверхностного загрязнения.

По всем вышеперечисленным исследованиям результаты внедрены в производство.

Научная новизна работы заключается в следующем:

· на уровне современных знаний обобщены и систематизированы обширные данные о состоянии и составе минеральных лечебно-столовых вод на территории Чувашской Республики;

· представлена пространственная модель взаимодействия процессов формирования и циркуляции различных потоков подземных вод, динамики и особенностей взаимодействия вод различных горизонтов;

· впервые выявлены участки поступления глубинных вод в пределы эксплуатируемых горизонтов пресных и минеральных вод;

· разработана система прогноза процессов истощения минеральных вод, а также процессов техногенного и природного загрязнения подземных вод.

Предметом защиты являются следующие положения:

1. Способ выделения участка внедрения глубинных вод на основе изотопно-гидрохимических методов исследований для выявления подземных минеральных вод в северной части Токмовского свода.

3. Материалом образования минеральных лечебно-столовых вод уржумского водоносного комплекса являются пластовые и глубинные воды, поступающие из активных участков Горьковско-Кильмезской линеаментной и Чувашской региональной неотектонической зон.

Практическая значимость работы определяется следующими результатами:

1. Создана единая база данных минеральных лечебно-столовых и столовых вод по Чувашской Республике с результатами химических анализов, полученных за последние 30 лет.

2. Выполнена типизация 15 минеральных лечебно-столовых вод Чувашской Республики по их аналогам в России и за рубежом.

3. Выявленные з акономерности формирова ния минеральных лечебно-столовых вод обеспечат:

Возможность оптимизации поисков и разведки месторождений минеральных вод;

Обоснованное использование методов типизации и аналогии минеральных лечебно-столовых вод для прогнозирова ния условий их залегания;

Выдачу научно обоснованных рекомендаций по дальней шему расширению санаторно-курортной отрасли в Чувашской Республике и сети предприятий промышленного розлива столовых и лечебно-столовых

4. Результаты исследований рекомендуются к использованию в учебном про цессе на геологических факультетах высших учебных заведений при чтении курсов “Минеральные воды”, “Общая гидрогеология”, “ Динамика подземных вод” и других, читаемых для студентов по направлению “ Геология ” и специальности “ Гидрогеология и инженерная геология ” .

Личный вклад автора. Автор диссертации в период своей производственной и научной деятельности , начиная с 1997 года и по настоящее время, являлся руководителем или ответственным исполнителем полевых экспедиционных и тематических научно-исследовательских работ .

Все материалы исследований, положенные в основу диссертации, обработаны автором лично. Все результаты и выводы получены им самостоятельно. В работах, написанных в соавторстве, выполнен сбор, обработка и обобщение материалов. Материалы, представленные в данной работе без библиографических ссылок, принадлежат автору.

В 2006 году за разработку проекта «Внедрение метода прогнозирования и процессов загрязнения подземных вод» коллективу НИИ (автор диссертации - один из соавторов внедрения этого метода) присуждено I -е место на Республиканском (Чувашском) конкурсе за лучший инновационный проект и научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы Министерством экономического развития и торговли Чувашской Республики и Торгово-промышленной палаты Чувашской Республики.

В 2007 году коллективу сотрудников НИИ, в т. ч. , за отличное представление научных разработок в области использования и охраны водных ресурсов, технологий водосбережения и вклад в сохранение национального богатства России – водных ресурсов, оргкомитетом IX Международного симпозиума и выставки «Чистая вода России-2007»вручен диплом Лауреата премии рыцаря науки.

Четыре сотрудника института (в т. ч. автор диссертации.) награждены дипломами Министерства природных ресурсов Российской Федерации за участие в конкурсе «Рациональное природопользование и охрана окружающей среды – стратегия устойчивого развития России в XXI веке» за работу «Изотопно-гидрогеохимическая технология выявления участков глубинной опасности загрязнения пресных подземных вод на Русской платформе».

Публикации и апробация результатов исследований. По теме диссертационных исследований опубликовано 11 печатных работ, в том числе 4 статьи в изданиях, включенных в перечень ВАК.

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на 8 конференциях, симпозиумах и конгрессах различного ранга:

Республиканские научно-практические конференции Минприроды Чувашии (Чебоксары, 1998) и Минэкологии Чувашии (Чебоксары, 1998);

Межрегиональные научно-практические конференции “ Санаторно-курортная система как важный фактор профилактики, реабилитации и оздоровления населения” (Чебоксары, 1999) и “Инновации в образовательном процессе” (Москва, 2006);

Международная конференция “Устойчивое развитие: природа-общество-человек” (Москва, 2006);

VII Международный конгресс “Вода: экология и технология” (Москва, 2006);

IX Международный симпозиум и выставка “Чистая вода России-2007” (Екатеринбург, 2007);

XII научной конференции “Памяти ” (Пермь, 2009)

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, заключения и библиографического списка, включающего 67 наименований. Объем диссертации 107 страниц машинописного текста, содержащего 27 рисунков и 10 таблиц.

Диссертационная работа написана под научным руководством профессора Пермского государственного университета, д. г.-м. н. и научного консультанта, советника директора НИИГиГЭП, к. г.-м. н. , которым автор выражает глубокую благодарность за ценные советы и рекомендации.

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цель и задачи исследований, приведены сведения о методах и исходных материалах для их решения, дана оценка научной новизны и практической значимости результатов работы, приведен перечень положений выносимых на защиту.

Глава 1. Состояние изученности минеральных вод Чувашии

Данная глава отражена в опубликованных работах . В диссертации кратко характеризуются работы, посвященные исследованиям минеральных вод на территории Чувашской Республики. Начиная с пятидесятых годов прошлого столетия, в СССР широко развернулись исследования минеральных вод. В Чувашии они связаны с именами, и. Благодаря этим работам получены важные результаты по оценке минерально-сырьевых ресурсов Чувашии. Позднее они изучались, и другими. Благодаря этим работам достигнуты современные результаты по оценке минеральных вод Чувашской Республики. Сведения по питьевым минеральным водам Чувашской Республики впервые обобщены и.

Высоко оценивая имеющиеся сведения по минеральным водам, следует, однако признать недостаточность изученности минеральных вод исследуемой республики с позиции формирования химического состава минеральных вод, условий их формирования и закономерностей размещения, проблемы охраны минеральных вод от истощения и загрязнения.

Эти вопросы являются предметом исследования данной работы.

Глава 2. Методика и техника изотопно-гидрохимических

исследований природных вод

Данная глава отражена в работах . Для решения поставленных задач использовался индикаторный уран-изотопный метод, который основан на использовании в качестве индикатора неравновесного природного урана (отношение активностей изотопов 234U/238U ¹ 1), содержащегося в водах гидросферы Земли. Благодаря этому он экологически безопасен и выгодно отличается от других индикаторных методов, в которых в качестве индикатора используются искусственные изотопы или красящие вещества.

В каждой гидрогеологической структуре циркулирующие воды приобретают свою характерную метку в виде определенного избытка (а в некоторых случаях - недостатка) 234U по отношению к 238U. Сформированный подземный поток в зоне транзита и разгрузки сохраняет свою метку (величину g ) до смешения с другими (имеющими иное g ) потоками. В условиях активного водообмена изменение изотопного отношения 234U/238U происходит только в результате смешения вод различных смежных потоков или внедрения в их пределы вод с другим изотопным составом урана из других горизонтов.

Основным методологическим подходом при проведении исследований динамики подземных вод с помощью неравновесного урана как индикатора является изучение пространственных и временных закономерностей изменения величины изотопного отношения 234U/238U= g в водах отдельного участка и моделирование на этой основе гидрогеологических процессов. Такой подход был реализован путем уран-изотопной съемки исследуемых районов.

Отбор проб природных вод и концентрирование урана из них производился по специальной методике с учетом существующих на местности водопунктов, характеризующих различные водоносные горизонты. С целью изучения процессов взаимосвязи подземных вод с поверхностными производился отбор проб из скважин, рек, колодцев и родников. Объем пробы воды составлял 33-72 л. Измерение изотопного состава и концентрации урана в пробах производилось с использованием ионизационного альфа-спектрометра.

Для определения микроэлементного состава вод отбирались пробы объемом 30-50 мл в полиэтиленовые бюксы, которые после подкисления воды хранились в холодильнике до отправки на анализ. В ИПТМ РАН, в лаборатории ядерно-физических и масс-спектральных методов анализа, входящей в Аналитико-сертификационный центр института проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов РАН, проводился анализ проб воды. Центр аккредитован Госстандартом РФ. В область аккредитации входит элементный анализ питьевых и природных вод.

Содержание элементов Li, Be, B, Na, Mg, Al, P, S, K, Ca, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, As, Se, Br, Rb, Sr, Y, Zr, Mo, Nb, Ru, Rh, Ag, Cd, In, Sn, Sb, Te, I, Cs, Ba, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg, Tl, Pb, Bi, Th и U в пробах определялся масс-спектральным (Plasma Quard, VG , Англия) и атомно-эмиссионным (ICAP-61, Thermo Jarrell Ash , США) методами анализа.

Для интерпретации полученных результатов уран-изотопных и многоэлементной гидрогеохимической съемки подземных вод, а также фондовых геолого-гидрогеологических материалов, строились изолинии по площади и в разрезе водоносных горизонтов с использованием компьютерной программы “ ArcView ”.

Глава 3. Процессы формирования минеральных вод

в районе линеаментной зоны по изотопно-

гидрохимиическим данным

Данная глава состоит из двух разделов и отражена в опубликованных работах . В этой главе рассмотрены тектоническое строение, и гидрогеологическое районирование территории республики. Показана модель условий образования подземных минеральных вод, исследованных нами изотопно-гидрохимическим методом, при формировании лечебных радоновых и питьевых лечебно-столовых вод в районе линеаментной зоны г. Чебоксары.

3.1. Формирование радоновых вод в районе г. Чебоксары

на основе изотопно-гидрохимических данных

В пределах линеаментной зоны в районе г. Чебоксары, в водоносных горизонтах четвертичных и пермских отложений левобережной части Чебоксарского водохранилища , впервые было установлено увеличение содержания радона в питьевых водах некоторых эксплуатационных скважин в районе п. Сосновка.

Нами было проведено изучение условий формирования радонсодержащих подземных вод в районе п. Сосновка уран-изотопным методом. В процессе уран-изотопной съемки опробовано 11 водопунктов, в том числе 8 эксплуатационных скважин, пробуренных для отбора подземных вод из водоносного горизонта уржумского яруса (Р2 ur ), и 3 буровых колодца, оборудованных на нижний горизонт четвертичных отложений. В подземных водах пермских отложений величина изотопного отношения 234 U /238 U изменяется в значительных пределах: от 0.80 ± 0.01 до 3.26 ± 0.09. В скв. 16 содержание радона составляет 107.8 Бк/л.

Зона с повышенным содержанием урана и равновесным соотношением изотопов имеет тенденцию к распространению в отложениях под дном Чебоксарского водохранилища. Это указывает на возможную связь указанной зоны с аномальными уран-изотоп ными показателями и геомагнитной аномалии, отмеченной в этом районе ранее по данным аэромаг нитной съемки (Зандер, Воробьев, 1960).

3.2. Минеральные воды в бассейне р. Волга (на примере Сюктерс - кого участка Чебоксарского месторождения минеральных вод)

Защищаемые научные положения

1. Способ выделения участка внедрения глубинных вод на основе изотопно-гидрохимических методов для выявления подземных минеральных вод в северной части Токмовского свода.

2. Компановка проявлений и месторождений минеральных вод на исследованных территориях имеет локальный характер в связи с точечным внедрением глубинных вод и смешением их с пластовыми водами.

3. Материалом образования минеральных лечебно-столовых вод уржумского водоносного комплекса являются пластовые и глубинные воды, поступающие из активных участков Горьковско-Кильмезской линеаментной зоны.

В результате проведенных исследований были определены условия образования подземных пресных и минеральных вод в районе ООО “Санаторий “Волжские Зори” и ОАО “Волжанка” на основе изотопно-гидрохимических методов и проведена оценка защищенности подземных вод от загрязнения и истощения.

Территория исследований находится в пределах Волго-Уральской антеклизы и приурочена к северному крылу входящего в нее Токмовского свода. В гидрогеологическом отношении р айон относится к северо-восточной части Волго-Сурского артезианского бас­сейна. Основные водоносные комплексы приурочены к казанским, уржумским и четвертичным отложениям.

По утверждению реки на Русской (Восточно-Европейской) платформе трассируют межблочные зоны, где и располагаются глубинные разломы. Космотектоническая карта, составленная на основе спутниковых наблюдений и космических снимков поверхности Земли, свидетельствует о достаточно напряженном тектоническом режиме района Чебоксарского Поволжья. На основе обобщающего анализа геологических и геофизических материалов и пришли к выводу, что неотектоническая активизация разломов проявилась в фундаменте и в осадоч-

ном чехле. Они утверждают, что для фундамента характерна блоковая и разрывная тектоника, которая отражается на осадочном чехле различного рода дислокациями.

В районе курорта “Волжские Зори” в процессе исследований автором было опробовано 30 водопунктов для определения уран-изотопных и гидрохимических показателей. Также были проведены работы по сбору, систематизации, анализу геолого-гидрогеологической информации и проведен анализ распределения сульфат-ионов подземных вод эксплуатируемого водоносного горизонта уржумских отложений верхней перми (рис. 1), где видно, что сульфатные воды образуют локальный участок. В скв. 3/91 минеральных лечебно-столовых вод содержание сульфатов составляет 4.99 г/дм3 , а в скв.5924 – 1.87 г/дм3 .

Рис. 1. Распределение концентрации сульфат-иона (SO42-) в

Подземных водах уржумских отложений в районе

Санатория “Волжские Зори”

1 – изолиния концентрации SO42-, г/дм3 ; 2 – скважины; 3 – населенные пункты; 4 – дороги; 5 - 7 – пределы изменения концентрации SO42-, г/дм3 : менее, от 0.1 до и более; 8 – линия разреза; 9 – контур санатория "Волжские Зори".

Достоверность полученных данных иллюстрируется приведенным на рис. 2 графиком сопоставления концентрации урана в пробах, измеренных альфа-спектрометрическим и масс-спектральным методами в независимых лабораториях ООО “НИИГиГЭП” и ИПТМ РАН. Приведенные данные пока -

зывают отсутствие влияния состава и возраста водовмещающих пород на изотопный состав урана вод, циркулирующих в этих породах.

Рис. 2. График корреляции концентрации урана по данным

Альфа-спектрометрии и масс-спектрального анализа

В районе городов Чебоксары и Новочебоксарска нами было установлено ранее, что увеличение минерализации подземных вод уржумских отложений отмечается только на локальных участках и их распространение в разрезе имеет куполообразный вид. Это свидетельствует о том, что минеральные воды в районе Чувашского Поволжья образованы, в отличие от ранее существовавших представлений, в результате поступления на активных участках тектонических нарушений Горьковско-Кильмезской линеаментной зоны глубинных вод в пределы водоносных горизонтов верхнего гидрогеологического этажа. Эти воды содержат различные микроэлементы и, смешиваясь с прес-

ными подземными водами верхних водоносных горизонтов, образуют минеральные лечебно-столовые воды.

На основе уран-изотопной съемки установлено, что величина отношения 234 U /238 U =γ в подземных водах изменяется в пределах от 0.96±0.01 до 5.20±0.10 отн. ед. при значительных колебаниях концентрации урана от 0.12 до 7.93 мкг/дм3 . Как видно из рисунка 3, наблюдается поступление глубинных вод, характеризующихся повышенными значениями γ, в тектонически ослабленных зонах.

На участке пересечения Чувашской региональной неотектонической зоны с Горьковско-Кильмезской линеаментной зоной образовано месторождение минеральных вод на участке “Сюктерский” в районе ООО “Санаторий “Волжские Зори” за счет внедрения глубинных вод и смешения их с пластовыми водами уржумских отложений. Месторождение в плане занимает локальный прибрежный участок и простирается с запада на восток на протяже-

font-size:10.0pt">Рис. 3. Карта-модель образования подземных пресных и минераль-

Ных вод в районе санатория “Волжские Зори” по

Уран-изотопным данным

1 – изолиния 234 U /238 U = γ ; 2 – скважины (а), колодцы (б); 3 – родниковые речки; 4 – населенные пункты; 5 – дороги; 6 – контур санатория “Волжские Зори”; 7 – 9 – пределы изменения величины γ ; менее 1.6 – пластовые воды уржумских отложений (7), от 1.6 до 2.4 – смешанные воды (8) и более 2.4 – район поступления глубинных вод (9); 10 – направление потока пластовых вод; 11 – участки внедрения глубинных вод; 12 – линия разреза.

нии 6 км в виде полосы шириной 1.5 км. Полученные уран-изотопные данные позволили объяснить локальное увеличение концентрации сульфат-ионов в плане и разрезе в районе Сюктерского участка.

Существует четыре участка поступления глубинных вод: в районе санаториев-профилакториев “Волга” и “Березка”, в районе санаторно-курортного комплекса “Солнечный берег”, санатория “Волжские зори” и д. Хыркасы. О поступлении глубинных вод свидетельствует увеличение величины изотопного отношения урана до 4.40 в районе скв. Х3-Х12-343 и до 5.20 в районе скв. 558 и куполовидная форма пьезометрического уровня в районе скв. 343 санатория “Волжские Зори”.Содержание бора в 17 из 25 исследованных скважин превышает ПДК (0,50 мг/дм3). Высокие концентрации бора наблюдаются в районах, в которых по уран-изотопным данным отмечается внедрение глубинных вод. Прослеживается достаточно хорошая корреляционная зависимость (К=0.84) между изотопным отношением урана и концентрацией бора, что свидетельствует о поступлении бора с глубинными водами. В то же время в районах распространения пластовых вод уржумских отложений содержание бора не превышает ПДК.

В центральных частях участков внедрения глубинных вод концентрация бора достигает 2.2 мг/дм3 (ДОЛ “Волга”). В скважинах 3/91 и 5924 санатория “Волжские зори” содержание бора составляет соответственно 2.30 и 2.50 мг/дм3, т. е. превышает ПДК до 4-5 раз.

Таким образом, обоснован и доказан способ выделения участка внедрения глубинных вод на основе изотопно-гидрохимических методов для выявления подземных минеральных вод в северной части Токмовского свода.

Выше показано, что компоновка Сюктерского участка Чебоксарского месторождения подземных минеральных вод имеет локальный характер в связи с точечным внедрением глубинных вод и смешением их с пластовыми водами.

Материалом образования минеральных лечебно-столовых вод уржумского водоносного комплекса являются пластовые и глубинные воды, поступающие из активных участков Горьковско-Кильмезской линеаментной зоны.

Глава 4. Условия образования минеральных вод

в северной части Токмовского свода

4.1. Минеральные воды в районе Чувашской субмеридианальной региональной неотектонической зоны

(на примере Вурнарского района)

Защищаемое научное положение

Материалом образования минеральных лечебно-столовых вод уржумского водоносного комплекса являются пластовые и глубинные воды, поступающие из активных участков Чувашской субмеридианальной региональной неотектонической зоны.

Данный раздел отражен в опубликованных работах . В этом разделе описываются условия образования подземных минеральных вод в районе Чувашской субмеридианальной региональной неотектонической зоны (на примере Вурнарского района) и их изучение на основе изотопно-гидрохимических методов в пределах центральной части ЧРНТЗ. В качестве объектов исследований выбраны известные в настоящее время проявления минеральных вод на территории Вурнарского района - маломинерализованные сульфатные натриевые и гидрокарбонатно-сульфатные натриевые воды с минерализацией 1.6-3.2 г/дм3, используемые как питьевые лечебно-столовые. Режим подземных вод эксплуатируемых водоносных горизонтов на участках минеральных вод формируется, в основном, под влиянием водоотбора и, в меньшей степени, под влиянием метеорологических и гидрологических факторов. Качество подземных минеральных вод, в целом, соответствуют нормативным требованиям, за исключением повышенного содержания бора.

По данным уран-изотопной съемки установлено, что величина отношения 234 U /238 U =γ в подземных водах Вурнарского района изменяется в пределах от 1.22±0,01 до 9.45±0.10 отн. ед. при значительных колебаниях концентрации урана (от 0.062 до 28.000 мкг/дм3). В результате исследований установлено, что на бόльшей части территории района распространены воды с γ более 3.0 отн. ед., что свидетельствует о существенном вкладе глубинных вод в эксплуатируемый водоносный горизонт уржумских отложений.

Выявленные семь участков поступления глубинных вод приурочены к наиболее ослабленным тектоническим зонам и рекам Большой и Малый Цивиль, расположение которых также определено этими зонами. К ним же приурочены выявленные в настоящее время проявления минеральных вод в Вурнарском районе. Все эти участки находятся на территории вышеназванной неотектонической зоны, ширина которой составляет около 30 км.

Проявления минеральных вод в населенных пунктах Калинино и Вурнары приурочены к тектоническим нарушениям, что подтверждает их образование в результате смешения пластовых вод уржумских отложений с глубинными сульфатными водами. Участки поступления глубинных вод следует считать перспективными на выявление минеральных лечебно-столовых вод.

Глубинные воды являются сульфатными и придают воде лечебные свойства. Содержание сульфат-иона на большей части территории превышает 500 мг/дм3, что значительно выше требований ПДК для хозяйственно-питьевого водоснабжения .

Проведённые микроэлементные гидрохимические исследования с использованием высокоточных масс-спектральных методов установили, что на территории Вурнарского района практически во всех эксплуатационных скважинах наблюдается повышенное содержание бора от 0.5 до 2.5 мг/дм3.

В этом разделе обосновано и доказано третье защищаемое положение, что материалом образования минеральных лечебно-столовых вод уржумского водоносного комплекса являются пластовые и глубинные воды, поступающие из активных участков Чувашской региональной неотектонической зоны.

Глава 5. Прогнозирование новых месторождений

минеральных вод на основе изотопно-

гидрохимической информации

5.1. Прогноз месторождений и проявлений минеральных

лечебно-столовых вод

Данный раздел отражен в опубликованных работах . Анализ результатов уран-изотопных и микроэлементных гидрохимических исследований свидетельствует, что минеральные воды на Сюктерском участке Чебоксарского месторождения минеральных вод и проявления минеральных вод в Вурнарском районе Чувашской Республики образованы в результате смешения пластовых вод уржумских отложений с глубинными водами, поступающими на трещиновато-ослабленных участках. Результаты исследований иллюстрируют высокую информативность уран-изотопных методов моделирования процессов формирования и циркуляции минеральных вод, образующихся путем внедрения глубинных вод в пределы водоносных горизонтов пресных вод и смешения их с пластовыми водами. Установленные выше закономерности изменения концентрации урана и изотопного отношения 234 U /238 U , на основе которых построены модели формирования и циркуляции минеральных лечебно-столовых вод в северной части Токмовского свода (Чувашская минеральная провинция), позволят определить сопредельные площади - перспективные на выявление новых участков месторождения минеральных вод. Автором предложен новый методический подход для выявления участков минеральных вод и оценки экологического состояния этих вод в северной части Токмовского свода.

Выявленные закономерности формирования минеральных лечебно-столовых вод также позволят обеспечить выбор оптимальных режимов эксплуатации участков месторождения минеральных вод, выполнить оценку степени защищённости минеральных вод от возможного глубинного и поверхностного загрязнения и определить объёмы предельно допустимого отбора минеральных вод.

Практическая реализация представленных положений является основой для дальней и сети предприятий промышленного розлива лечебно-столовых минеральных вод.

5.2. Типизация минеральных вод Чувашской Республики

Данный раздел отражен в опубликованных работах . На основании бальнеологических заключений и ГОСТ проведена типизация минеральных вод Чувашской Республики (таблица 1) и проведено их сравнение с минеральными водами “Боржоми”, “Нарзан” и “Ессентуки" по показаниям лечебного (внутреннего) применения.

Таблица 1

Типизация минеральных вод Чувашской Республики

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании выполненных исследований можно сделать следующие выводы:

1. Анализ результатов комплексных уран-изотопных и микроэлементных гидрохимических исследований свидетельствует, что минеральные воды на “Сюктерском” участке Чебоксарского месторождения минеральных вод и известные проявления минеральных вод в Вурнарском районе Чувашской Республики образованы в результате смешения пластовых вод уржумских отложений с глубинными водами, поступающими на трещиновато-ослабленных участках. Глубинные воды характеризуются повышенным содержанием сульфат-иона, бора и лития.

2. Автором предложен новый способ выделения участка внедрения глубинных вод на основе изотопно-гидрохимических методов, для выявления подземных минеральных вод в северной части Токмовского свода.

3. Выявленные закономерности формирования минеральных лечебно-столовых вод обеспечат: выбор оптимальных режимов эксплуатации участков месторождений минеральных вод; уточнение генезиса минеральных вод; определение сопредельных площадей - перспективных на выявление новых

участков месторождений; выполнение оценки степени защищённости минеральных лечебно-столовых вод от природного и техногенного загрязнения.

4. На основе обобщения и систематизации обширных данных о состоянии и составе минеральных лечебно-столовых вод на территории Чувашии, автором впервые проведена типизация питьевых минеральных вод подземной гидросфере Чувашии VII , IX , XIII , XIV , XVII и XXX групп и выделено 15 типов их аналогов в России и за рубежом. На основе комплекса физико-химических, геологических и бальнеологических признаков проведено разделение их на отдельные группы и типы. Автором выявлены шесть новых типов минеральных питьевых лечебно-столовых вод (15 скважин) в Чувашской Республике, на основании ГОСТ и по аналогии , из которых 14 источников относятся к группе без «специфических» компонентов и свойств, а один источник отнесен к железистой группе лечебных минеральных вод Полюстровского типа, что позволило значительно расширить гидроминеральную базу республики.

5. Результаты исследований рекомендуются к использованию в учебном про цессе на геологических факультетах высших учебных заведений при чтении курсов «Минеральные воды», «Общая гидрогеология», « Динамика подземных вод» и других, читаемых для студентов по направлению «Геология» и специальности «Гидрогеология и инженерная геология».

6. Развитие и практическая реализация представленных положений и идей, связанных с комплексным изучением минеральных вод Чувашии, является основой для дальней шего расширения санаторно-курортной отрасли в Чувашской Республике и сети предприятий промышленного розлива лечебно-столовых и столовых минеральных вод питьевого назначения.

7. Выводы применительно к месторождениям минеральных вод Волго-Сурского артезианского бассейна, могут быть использованы и для других артезианских бассейнов, аналогичных к рассматриваемому (Ветлужского, Сурско-Хоперского, Московского и др.).

1. Минеральные питьевые воды Чувашской Республики // Вопросы курортологии, физиотерапии и лечебной физкультуры. 1998. № 3. С. 38-41.

2. , , Орлов радоновых вод в районе г. Чебоксары // Геохимия. 1999. № 2. С. 201-206.

3. , , Иванов взгляд на генезис минеральных вод в бассейне р. Волга на основе уран-изотопных данных (на примере Чебоксарского месторождения) // Водное хозяйство России. Екатеринбург. 2007. № 3. С. 68-84.

4. , Миронова неотектоническая активность Горьковско-Кильмезской линеаментной зоны в районе Чувашского Поволжья по изотопно-гидрогеохимическим данным // Отечественная геология. 2009. № 3. С. 78-85.

Статьи в иных изданиях

5. , Радоновые воды в районе г. Чебоксары // Известия национальной академии наук и искусств Чувашской Республики. Чебоксары. 1997. № 2. С. 120-126.

6., Дринёв минеральные воды Чувашской Рес - публики // Доклады научно-практической конференции посвященной 100-летию “Перспективы развития минерально-сырьевой базы Чувашской Республики”, Министерство природных ресурсов Чувашской Республики. Чебоксары. 1998. С. 36-38.

7. Новые минеральные воды Чувашской Республики // Известия Национальной академии наук и искусств Чувашской Республики. Чебоксары. 1998. № 3. С. 78-84.

8. , Оценка эколо гического состояния и прогнозирование изменения качества подземных вод с помощью изотопно-гидрогеохимического метода (на примере Вурнарского района Чувашской Республики) // VII Международный конгресс “Вода: экология и технология”. Москва. 2006. Сборник докладов, часть I . С. 222-223.

9. , , Федоров -гидрогеохимическое диагностирование изменений гидрогеологических условий эксплуатируемых месторождений (на примере Чергашинского месторождения) // Региональная научно-практическая конференция вузов Приволжского региона “Инновации в образовательном процессе”. Чебоксары. 2006. С. 172-177.

10. , Особенности формирования минеральных вод в районе санатория “Волжские зори” Чувашской Республики на основе изотопно-гидрогеохимических данных // IX Международный симпозиум и выставка “Чистая вода России-2007”. Екатеринбург. 2007. С. 298-299.

11. , Миронова глубинных вод в загрязнении пресных подземных вод и формировании минеральных вод глубоких горизонтов по данным изотопно-гидрогеохимических исследований в районе г. Чебоксары // Сборник научных статей чтений памяти “Проблемы минералогии, петрографии и металлогении”. Выпуск 12. Пермь. 2009. С. 311-316.

,,,,,,,,,,,,,,,,,

Подписано в печать “ ”декабря 2009 г. Формат 60 х 84/16

Печать офсетная. Уч. изд. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ №

Типография Пермского государственного университета

Г . Пермь, ул. Букирева, 15

Описание презентации Формирование месторождений — Этапы и стадии минералообразования по слайдам

Формирование месторождений — Этапы и стадии минералообразования — Длительность формирования месторождений — Глубина формирования месторождений — Источники вещества полезных ископаемых — Отложение минерального вещества полезных ископаемых

Этап –длительный период минералонакопления одного генетического процесса, например, магматического, пегматитового, гидротермального или супергенного. Обычно месторождения полезных ископаемых формируются в один этап, реже в два и более. Примером последнего могут служить верхние части рудных тел, в контурах которых находятся минеральные массы глубинного (например, гидротермального) и супергенного (обусловленного выветриванием) этапов. Стадия – период времени в рамках одного этапа, в течение которого происходило накопление минералов определенного состава, отделенный перерывом минерализации от других стадий. Критериями для выделения стадий накопления вещества полезного ископаемого служат: — пересечения ранних минеральных образований жилами и прожилками минерального вещества последующих стадий; — брекчирование минеральных агрегатов ранней стадии с цементацией их обломков минеральной массой новых (более поздних) стадий. Парагенезис (парагенетическая минеральная ассоциация – совместное нахождение минералов, обусловленное общностью происхождения. Минеральные генерации – минеральные ассоциации последовательных стадий минералонакопления. В таких генерациях минеральный состав может быть полностью различным, целиком одинаковым или частично повторяться. В последних двух случаях говорят о нескольких генерациях одного и того же минерала (напр. , пирит первой и второй генераций)

Длительность формирования месторождений Месторождения полезных ископаемых формировались достаточно длительное время, соизмеримое с геологическим временем образования комплексов горных пород. Наиболее ясно этот вопрос решается для месторождений осадочных полезных ископаемых: солей, углей, осадочных железных и марганцевых руд, месторождений выветривания. ▪ Толща пермских (кунгурский ярус Р 1) каменных и калийных солей Верхнекамского месторождения мощностью 350 -400 м накапливалась в течение 15 -17 тыс лет). ▪ Платформенные морские меторождения сидерит-лептохлорит-гидрогематитовых бобово-) оолитовых руд в кабонатно-терригенных отложениях Западно-Сибирского бассейна (J-K-Pg-N) , представленные пологозалегающими пластами железной руды (до 4 -х пластов мощностью от 2 до 20 м), формировались в интервале времени от 3 до 15 млн лет (включая перерывы в осадконакоплении, фиксируемые частными размывами как самих руд, так и подстилающих их пластов терригенно-осадочных пород. ▪ Периоды отложения угленосной толщи карбона (С) Донецкого бассейна, включающие до 30 пластов каменного угля, охватывают 50 -60 млн лет. ▼

▼ Для магматогенных и метаморфогенных месторождений этот вопрос решается менее определенно с привлечением методов абсолютной геохронологии; такого рода исследования показывают на широкий диапазон времени формирования этих месторождений. ▪ В короткие отрезки времени (до десятков тысяч лет) возникают жильные и штокверковые месторождения, ассоциирующие с гранитоидным магматизмом. ▪ Продолжительность лишь ниобиевого оруденения в составе сложного комплекса щелочных-ультраосновных пород и карбонатитов Сокли в Финляндии (O-D 1) оценивается в 8, 5 млн. лет, а формирование аналогичного Томторского массива (R-V) – в более 80 млн. лет. Следует подчеркнуть, что некоторые химические элементы, участвующие в создании минералообразующих комплексов тел полезных ископаемых, могут переходить из одного геологического (более раннего) цикла в другой (более поздний) и поэтому их возраст может быть более древним, чем возраст месторождения. ▪ По изотопным данным возраст свинца в рудах колчеданно-полиметаллических месторождений Рудного Алтая является значительно более древним по сравнению с среднедевонским (эйфельским, D 2) возрастом самих месторождений

По мере перехода от земной поверхности на глубину меняются геохимическая и петрофизическая обстановки минералообразования: возрастает температура (Т); увеличивается давление (Р); повышается плотность пород (ρ); резко снижается активность кислорода (O 2) ; снижаются активности углекислоты (CO 2) и азота N 2); возрастают активноти метана (CH 4) и водорода (H 2); меняются фазовое состояние воды (H 2 O) и ее плотность (ρ); хрупкие деформации горных пород сменяются пластичными.

Уровни глубин формирования месторождений Приповерхностная зона (0, 0 – 1, 5 км) Все месторождения экзогенной серии, вулканогенные гидротермальные (в том числе колчеданные)месторождения цветных и благородных металлов, кимберлитовые и лампроитовые трубки, карбонатиты. Гипабиссальная зона (1, 5 – 3, 5 км) Большинство плутоногенных гидротермальных месторождений различных металлов, скарновые месторождения железа и меди, магматические месторождения сульфидных медно-никелевых руд, хромитов, платиноидов и редких металлов. Абиссальная зона (3, 5 – 10, 0 км) Пегматитовые, альбититовые и грейзеновые месторождения, часть плутоногенных гидротермальных месторождений, магматические месторождения хромитов и титаномагнетитов, ассоциирующие с крупными глубинными плутонами кислых, основных и др. магм. Ультраабиссальная зона (10, 0 – граница Мохо) На континатита, андалузита, ентах – около 40 км, под дном океана – 5 -8 км Метаморфогенные месторождения дистена, силлиманита, андалузита, рутила, корунда, графита, флогопита. Здесь испытывают глубокие метаморфические преобразования руды образовавшиеся на более высоких уровнях (метаморфизованные месторождения железа и марганца).

Глубина эрозионного среза определяется положением тел полезных ископаемых относительно современной земной поверхности. Принято выделять три степени эродированности месторождений: — начальную (тела полезных ископаемых только начали вскрываться эрозией и месторождение перспективно на глубину); — промежуточную (среднюю) и — полную (на поверхности обнажаются корневые части рудных тел и перспективы месторождения на глубину весьма ограничены)

Графическая модель южноафриканских кимберлитовых трубок (по Дж. Хаусону с упрощением) 1– туфы вулканического конуса; 2 – кратерные осадки; 3 – эксплозивные кимберлитовые брекчии (агломераты, туфы); 4 – интрузивные брекчии и кимберлиты; 5 – породы системы Карру (С 1 -Р-Т): а – основные лавы; б – сланцы, песчаники; 6 – система Вентесдорп (PR 1) : а – андезитовые лавы; б – конгломераты, кварциты; 7 – первичная система (AR) : а – сланцы; б – гранито-гнейсы; 8 – границы систем; 9 – современная поверхность трубок и силлов в поле Кимберли. Части трубок: I – кратерная; II – диатремовая; III — канальная

Источники вещества полезных ископаемых Ювенильные, связанные с разнообразными по составу магмами глубинного (нижнекорового и верхнемантийного) зарождения и с «трансмагматическими» (по Д. . Коржинскому) флюидами. Алмазы в кимберлитовых и лампроитовых трубках, ниобий и редкоземельные элементы в карбонатитах сложных ультраосновных-щелочных магматических комплексов. Ассимиляционные, связанные с ассимиляцией магматическим расплавом минерального вещества окружающих пород, то-есть с возникновением палингенной магмы. Обогащение щелочной магмы углеродом за счет ассимиляции ею окружающих карбонатных пород с последующим образованаием магматических штоков плотнокристаллического графита в периферических частях сиенитового интрузива Ботогольского месторождения (По Б. М. Куплетскому) ▼

▼ Заимствованные выщелачиванием из пород минерального веществагазово-жидкими растворами различного генезиса на путях их подземной циркуляции. Рециклинговая модель образования субмаринных колчеданных залежей в конвективной палеогидротермальной системе, предполагающая захват из окружающих пород цветных металлов и других элементов, их перенос циркулирующей разогретой морской водой с последующим отложением в зоне выхода гидротерм близ поверхности морского дна. (По Р. Хатчинсону, У. Файфу и др.) Экзогенные, то-есть снос вещества с поверхности континентов в виде взвесей и растворов в водные бассейны осадконакопления (седиментации). Растворение и перенос железа, марганца, алюминия, солей и др. с континентов в бассейн осадконакопления с образованием осадочных пластовых залежей этих металлов и др. элементов и соединений.

Отложение минерального вещества полезных ископаемых из минералообразующих сред 1. Из расплавов (магматические месторождения) — кристаллизация минералов магмы (кристаллизационная или ликвационная дифференциация) 2. Из водных и газово-водных растворов, газовых растворов (магматогенные и седиментогенные месторождения) — механическое осаждение — биохимическое осаждение — самопроизвольная коагуляция — пересыщение и испарение растворов — химические реакции различных веществ, находящихся в растворе и вступающих во взаимодействие при изменении температуры, давления и других параметров, реакций при смешении растворов различного состава и реакций вещества раствора с горными породами — сублимация (возгонка) 3. Результат перегруппировки вещества в твердом состоянии (преобразованные, в том числе метаморфогенные месторождения) — распад твердых растворов — диффузионный и фильтрационный массоперенос

Первому этапу развития индивидуальной межкультурной чувствительности соответствует универсальная модель образования, в которой происходит отрицание культурных различий - это однокультурное образование, универсальное для всех учеников, например европоцентрическое. При этом проблема заключается в том, что представителям культур разных меньшинств такое образование неявно навязывает представление о своей второсортности, о вредности их культурной самобытности.

Второму этапу соответствуют такие модели образования, в процессе реализации которых происходит активная борьба с культурным разнообразием. Это ассимилятивная, сегрегационная и компенсаторная модели образования. Ассимилятивная модель предлагает, чтобы учащиеся - представители национальных меньшинств освободились от своей этнической идентичности и только так включились бы в общенациональную культуру, поэтому образовательный процесс исключает использование родного языка или других элементов этнической культуры детей, признавая их «вредными» для школьной успеваемости.

Сегрегационная модель обосновывает создание специальных этнических школ или классов для учащихся групп-меньшинств исходя из того, что эти группы имеют специфические генетические и психологические особенности, которые не позволяют им осваивать материал вместе с учащимися группы большинства, создание специальных коррекционных классов позволяет учащимся получить хоть какое-то образование и более или менее хорошую профессию.

Компенсаторная образовательная модель предлагает, что образование должно компенсировать коррекционными программами социокультурный дефицит, неизбежно возникающий в семьях и социальном окружении детей определенных этнических групп, например цыган, который заключается в недостаточности привития знаний и культурных навыков для успешного обучения в школе. Последняя модель часто применяется к обучению детей иммигрантов тогда, когда учителя, считая таких детей «умственно неполноценными», начинают использовать методики коррекционного обучения и навязывают этим детям ярлыки «неполноценного ученика». Другой результат использования модели компенсаторного обучения состоит в том, что школьное отставание приписывается родному языку и культуре, которые мешают лучшей успеваемости в школе, где используется исключительно доминирующий язык и более «развитая и продвинутая» культура.

Образовательные модели I и II типов преследуют цель создания однородного общества - «единой нации», «плавильного котла», когда происходит поглощение различных этнических групп обществом, которое является относительно однородным, навязывание культуры доминирующей группы. В основании такого подхода находится представление о том, что развитые общества должны стремиться к универсальным, а не к частным ценностям, тогда как сильные этнические чувства провоцируют разделение и сепаратизм.

Третий этап развития индивидуальной межкультурной чувствительности образования соответствует модели транскультурного образования, которое обращается к надкультурному - в этом смысле образовательные стратегии стремятся к развитию общечеловеческих универсальных элементов, например ценностей уважения, мира, правосудия, защиты окружающей среды, человеческого достоинства, автономии и т.д. При всех неоспоримых плюсах транскультурного образования возникает проблема, связанная с тем, что мир представляется нереалистично единообразным, в то время как в действительности он является очень разнородным и фрагментарным. По мнению А. Портера, опасность настойчиво внедряемого в Европе транскультурного образования заключается в том, что упускается специфическое социальное и культурное своеобразие каждого человека. Другая возможная опасность транскультурного образования - опасность застоя. Постоянно протекающие процессы социальных изменений игнорируются, фактические культурные различия не учитываются. Одним из следствий может стать фактическое поощрение педагогики ассимиляции меньшинств.