Гидрогеология и гидрогеохимия Заельцовско-Мочищенского проявления радоновых вод (юг Западной Сибири)

Актуальность исследований состоит в решении фундаментальных и прикладных вопросов гидрогеологии и гидрогеохимии Заельцовско-Мочищенского проявления радоновых вод в северо-западной части г. Новосибирска. Новосибирск относится к числу тех немногих городов России, которые были заложены на гранитах – источнике эманации радона (²²²Rn). В геологическом отношении изучаемая территория приурочена к северо-западной приконтактовой зоне крупного Новосибирского гранитоидного массива. Научные обобщения имеющегося фактического материала практически не проводились. На основании методических приемов С.Л. Шварцева, Н.М. Кругликова, В.В. Нелюбина, О.Н. Яковлева, В.М. Матусевича с применением программных комплексов Visual Minteq, PhreeqC, WATEQ4f и HG-32 выполнены физико-химические расчеты форм миграции микроэлементов в радоновых водах и степени их насыщения породообразующими минералами. Фактический материал представлен сведениями о гидрогеологических параметрах разреза и результатах гидрогеохимического опробования 57 водопунктов (скважины и источники) (118 проб). Радоновые воды – трещинные, холодные, с температурой 6–10 °С, залегают на глубинах 50–200 м. Воды по химическому составу (по классификации С.А. Щукарева) преимущественно гидрокарбонатного кальциевого и гидрокарбонатного кальциево-натриевого состава с величиной общей минерализации 322–895 мг/дм³. Все скважины, вскрывшие граниты и приконтактовые роговики, были опробованы на содержание в воде ²²²Rn, концентрации которого варьируются в широких пределах – от 11 до 801 Бк/дм³, т.е. по содержанию ²²²Rn воды относятся к слаборадоновым и умеренно радоновым, минеральным (по классификации Н.И. Толстихина). В скважинах, вскрывших роговики, концентрация радона в воде составляет 37–241 Бк/дм³. Содержания ²³⁸U и ²²⁶Ra не превышают 0.098 и 1.9∙10^–9 мг/дм³ соответственно. Методами физико-химического моделирования установлено, что Ag⁺, Ba²⁺, Zn²⁺, Ni²⁺, Mn²⁺, Sr²⁺, Fe²⁺ мигрируют в основном в форме свободных ионов, а Be²⁺, Fe³⁺, Zr⁴⁺, Ti⁴⁺ – в виде гидроксидных комплексов. Формы нахождения урана представлены преимущественно уранил-карбонатными комплексами кальция Ca₂UO₂(CO₃)₃(aq) (61–75 %) и CaUO₂(CO₃)₃^2– (25–36 %). Расчеты выявили повсеместное насыщение вод относительно кальцита, доломита, ферригидрита, гриналита, гаусманнита, манганита, кварца, рутила, сидерита, лепидокрокита, гётита, пиролюзита. В равновесии находятся такие минеральные фазы, как арагонит, барит, халцедон, кристобалит, фатерит, аморфный диокид кремния. В отдельных пробах наблюдается насыщение вод относительно редких фосфоросодержащих минералов – гидроксиапатита, гидроортофосфата марганца, керагирита и молибдата свинца. Радоновые воды не насыщены по отношению к моногидрокальциту, молибдату кальция, целеститу, хризотилу, гидроксиду меди, молибдату меди, эпсомиту, гунтиту, аморфному и кристаллическому гидроксиду железа (II), гипсу, молибдату железа (II), магнезиту, лансфордиту, натриевому ярозиту, несквегониту, повеллиту, стронцианиту, тенориту, витериту и диоксиду циркония.

1. Allocca V., Coda S., De Vita P., Di Rienzo B., Ferrara L., Giarra A., Mangoni O., Stellato L., Trifuoggi M., Arienzo M., 2018. Hydrogeological and hydrogeochemical study of a volcanic-sedimentary coastal aquifer in the archaeological site of Cumae (Phlegraean Fields, southern Italy). Journal of Geochemical Exploration 185, 105–115. https://doi.org/10.1016/j.gexplo.2017.11.004.

2. Alonso H., Cruz-Fuentes T., Rubiano J.G., González-Guerra J., Cabrera M.C., Arnedo M. A., Tejera A., Rodríguez-Gonzalez A., Pérez-Torrado F.J., Martel P., 2015. Radon in Groundwater of the Northeastern Gran Canaria Aquifer. Water 7 (6), 2575–2590. https://doi.org/10.3390/w7062575.

3. Бабин Г.А., Федосеев Г.С., Борисенко А.С., Жигалов С.В., Ветров Е.В. Новые данные по гранитным комплексам Новосибирского Приобья (Западная Сибирь) // Граниты и эволюция Земли: граниты и континентальная кора: Вторая международная геологическая конференция (17–20 августа 2014 г., г. Новосибирск). Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2014. C. 28–30.

4. Барышников Г.Я., Елисеев В.А. Термальные лечебные воды кремнистого состава Алтае-Саянской горной страны // Известия Алтайского государственного университета. 2009. № 3. С. 41–47.

5. Beitollahi M., Ghiassi-Nejad M., Esmaeli A., Dunker R., 2007. Radiological studies in the hot spring region of Mahallat, central Iran. Radiation Protection Dosimetry 123 (4), 505–508. https://doi.org/10.1093/rpd/ncl524.

6. Belshterli M.K., 1933. Granites of Novosibirsk. Proceedings of the Petrographic Institute of the USSR Academy of Sciences 3, 13–19 (in Russian) [Бельштерли М.К. Граниты Новосибирска // Труды Петрографического института АН СССР. 1933. Вып. 3. С. 13–19].

7. Bertolo A., Bigliotto C., 2004. Radon concentration in waters of geothermal Euganean basin-Veneto, Italy. Radiation Protection Dosimetry 111 (4), 355–358. https://doi.org/10.1093/rpd/nch053.

8. Böhm C., 2002. Radon in Wasser‒Uberblick für den Kanton Graubünden. Jahresbericht Naturforschende Gesellschaft Graubünden 111, 49–79. https://doi.org/10.5169/seals-594820.

9. Булатов А.А., Копылова Ю.Г., Джабарова Н.К., Рычкова К.М., Аракчаа К.Д., Хващевская А.А., Гусева Н.В., Пашагин А.В. Новые сведения о составе радоновых вод (Шивелигское месторождение) // Курортная база и природные лечебно-оздоровительные местности Тувы и сопредельных регионов. 2013. № 1. С. 154–161.

10. Chaudhuri H., Nisith K.D., Bhandari R.K., Sen P., Sinh B., 2010. Radon activity measurements around Bakreswar thermal springs. Radiation Measurements 45 (1), 143–146. https://doi.org/10.1016/j.radmeas.2009.11.039.

11. Диденко П.И. Радон подземных вод Украины // Техногенно-екологiчна безпека та цивiльний захист. 2011. № 3. С. 123–128.

12. Distanov E.G., Borisenko A.S., Obolensky A.A., Sotnikov V.I., Lebedev V.I., 2006. Metallogeny of the polyaccretionary Altai-Sayan orogenic area. Geologiya i Geofizika (Russian Geology and Geophysics) 47 (12), 1257–1276.

13. Долгушин А.П., Царук И.И. Урановорудный потенциал Центрально-Сибирского региона // Разведка и охрана недр. 2015. № 10. С. 28–34.

14. Duenas C., Fernandez M.C., Enrı́quez C., Carretero J., Liger E., 1998. Natural radioactivity levels in Andalusian spas. Water Research 32 (8), 2271–2278. https://doi.org/10.1016/S0043-1354(97)00472-7.

15. Елисеев В.А. Радоновые азотно-термальные воды Алтая // Вопросы курортологии, физиотерапии и лечебной физической культуры. 2010. № 5. С. 38–40.

16. Erőss A., Mádl-Szőnyi J., Surbeck H., Horváth Á., Goldscheider N., Csoma A.É., 2012. Radionuclides as natural tracers for the characterization of fluids in regional discharge areas, Buda Thermal Karst, Hungary. Journal of Hydrology 426–427, 124–137. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2012.01.031.

17. Fedoseev G.S., Sotnikov V.I., Ponomarchuk V.A., 2001. Permo-Triassic granitoid and basaltoid magmatism of the Kolyvan-Tomsk folded zone (Western Altai-Sayan foldbelt). In: N.L. Dobretsov, B. Jahn, A.G. Vladimirov (Eds.), Continental growth in the Phanerozoic: Evidence from Central Asia. Abstracts of the Third Workshop of IGCP-420. Geo, Novosibirsk, p. 42–44.

18. Гаврилкина С.В. Радоновые воды Ильменского хребта // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. 2016. № 8–1. С. 55–57.

19. Gurler O., Akar U., Kahraman A., Yalcin S., Kaynak G., Gundogdu O., 2010. Measurements of radon levels in thermal waters of Bursa, Turkey. Fresenius Environmental Bulletin 19 (12a), 3013–3017.

20. Гусев А.И. Геологическое строение и полезные ископаемые района г. Новосибирска. Томск: Изд. ЗСГГГТ, 1934. 101 с.

21. Гусев В.К., Вериго Е.К. Радоновые воды Колывань-Томской складчатой зоны, их использование и охрана // Изменение природных условий под влиянием деятельности человека. Новосибирск: Наука, 1984. С. 99–107.

22. Hoehn E., von Gunten H.R., 1989. Radon in groundwater: a tool to assess infiltration from surface waters to aquifers. Water Resources Research 25 (8). 1795–1803. https://doi.org/10.1029/WR025i008p01795.

23. Калинин Ю.А., Каныгин А.В., Коробейников В.П., Краснов В.И., Мартынов В.А., Нестеренко Г.В., Осинцев С.Р., Перегоедов Л.Г., Росляков Н.А., Свиридов В.Г., Сердюк З.Я., Смирнов Л.В., Сурков В.С., Хомичев В.Л. Геологическое строение и полезные ископаемые Западной Сибири. Т. I. Геологическое строение. Новосибирск: Изд-во СО РАН, НИЦ ОИГГМ, 1999. 228 c.

24. Kamenova-Totzeva R.M., Kotova R.M., Tenev J.G., Totzev A.V., Badulin V.M., 2015. Natural radioactivity content in Bulgarian drinking waters and consequent dose estimation. Radiation Protection Dosimetry 164 (3), 402–407. https://doi.org/10.1093/rpd/ncu290.

25. Kies A., Hengesch O., Tosheva Z., Nawrot A.P., Jania J., 2015. Overview on radon measurements in Arctic glacier waters. The Cryosphere Discussion 9, 2013–2052. https://doi.org/10.5194/tcd-9-2013-2015.

26. Kokh A.A., Novikov D.A., 2014. Hydrodynamic conditions and vertical hydrogeochemical zonality of groundwater in the Western Khatanga Artesian Basin. Water Resources 41 (4), 396–405. https://doi.org/10.1134/S0097807814040083.

27. Корнеева Т.В., Новиков Д.А. Механизмы накопления микроэлементов в радоновых водах Заельцовского месторождения (юг Западной Сибири) // Подземные воды Востока России: Материалы Всероссийского совещания по подземным водам востока России (XXII Совещание по подземным водам Сибири и Дальнего Востока с международным участием) (18–22 июня 2018 г., г. Новосибирск). Новосибирск: ИПЦ НГУ, 2018. С. 270–276.

28. Козлов А.М. Петрогеохимические особенности позднегерцинских гранитоидов Новосибирского Приобья и некоторых массивов калбинского комплекса Горного Алтая: Автореф. дис. … кандидат геолого-миралогических наук. Томск, 1971. 19 с.

29. Кузьмин А.М., Паршин П.Н. О геолого-структурном положении Обского гранитоидного массива // Известия ТПИ. 1976. Т. 289. С. 51–58.

30. Матвеев А.В., Стародубова А.П., Кудельский А.В., Айзберг Р.Е., Найденков И.В., Карабанов А.К., Капора М.С. Радон в природных и техногенных комплексах Беларуси // Лiтасфера. 1996. № 5. С. 151–161.

31. Матвеевская А.Л. Герцинские прогибы Обь-Зайсанской геосинклинальной системы и ее обрамления. М.: Наука, 1969. 286 с.

32. Минеева Л.А., Аракчаа К.Д., Кызыл О.М. Физико-химическая характеристика минеральных вод месторождений Шумак и Чойган // Известия Иркутского государственного университета. Серия: Науки о Земле. 2016. Т. 17. С. 115–134.

33. Моисеенко Ф.С., Пучков Е.П., Бороздин Ю.Г. О морфологии гранитных массивов Новосибирского Приобья по геофизическим данным // Геология и геофизика. 1966. Т. 7. № 5. С. 130–137.

34. Небера Т.С. Типоморфизм породообразующих минералов как показатель эволюции расплава и физико-химических условий образования гранитоидов Колывань-Томской складчатой зоны. Автореф. дис. … кандидат геолого-миралогических наук. Томск: ТГУ, 2010. 21 с.

35. Новиков Д.А. Геолого-гидрогеологические условия палеозойского фундамента Новопортовского нефтегазоконденсатного месторождения // Известия вузов. Нефть и газ. 2005. № 5. С. 14–20.

36. Новиков Д.А. Гидрогеологические предпосылки нефтегазоносности западной части Енисей‐Хатангского регионального прогиба // Геодинамика и тектонофизика. 2017. Т. 8. № 4. С. 881–901. https://doi.org/10.5800/GT-2017-8-4-0322.

37. Novikov D.A., 2017b. Hydrogeochemistry of the Arctic areas of Siberian petroleum basins. Petroleum Exploration and Development 44 (5), 780–788. https://doi.org/10.1016/S1876-3804(17)30088-5.

38. Новиков Д.А. Разведка месторождений нефти и газа в юрско-меловых отложениях п-ова Ямал на основе изучения водно-газовых равновесий // Нефтяное хозяйство. 2018. № 4. С. 16–21. https://doi.org/10.24887/0028-2448-2018-4-16-21.

39. Novikov D.A., Sukhorukova A.F., 2015. Hydrogeology of the northwestern margin of the West Siberian Artesian Basin. Arabian Journal of Geosciences 8 (10), 8703–8719. https://doi.org/10.1007/s12517-015-1832-5.

40. Нуварьева Ю.А. О фациях глубинности и металлогенических особенностях гранитоидных массивов Колывань-Томской складчатой зоны // Труды СНИИГГиМс. Новые данные по магматизму и рудоносности Алтае-Саянской складчатой области. Серия: Закономерности размещения и образования полезных ископаемых. Вып. 70. Новосибирск, 1968. С. 155–159.

41. Посохов Е.В., Толстихин Н.И. Минеральные воды (лечебные, промышленные, энергетические). Л.: Недра, 1977. 240 с.

42. Росляков Н.А., Щербаков Ю.Г., Алабин Л.В., Нестеренко Г.В., Калинин А.Ю., Рослякова Н.В., Васильев И.П., Неволько А.И., Осинцев С.Р. Минерагения области сочленения Салаира и Колывань-Томской складчатой зоны. Новосибирск: Изд-во СО РАН, филиал «Гео», 2001. 243 с.

43. Росляков Н.А., Жмодик С.М., Пахомов В.Г. Естественные радионуклиды в геологической среде Новосибирской области // Радиоактивность и радиоактивные элементы в среде обитания человека: Материалы IV Международной конференции (4–8 июня 2013 г., г. Томск). Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2013. С. 461–464.

44. Santos T.O., Bonotto D.M., 2014. 222Rn, 226Ra and hydrochemistry in the Bauru Aquifer System, São José do Rio Preto (SP), Brazil. Applied Radiation and Isotopes 86, 109–117. https://doi.org/10.1016/j.apradiso.2013.12.003.

45. Сотников В.И., Федосеев Г.С., Кунгурцев Л.В., Борисенко А.С., Оболенский А.А., Васильев И.П., Гимон В.О. Геодинамика, магматизм и металлогения Колывань-Томской складчатой зоны. Новосибирск: Изд-во СО РАН, НИЦ ОИГГМ, 1999. 227 c.

46. Sotnikov V.I., Fedoseev G.S., Ponomarchuk V.A., Borisenko A.S., Berzina A.N., 2000. Granitoid complexes of the Kolyvan'-Tomsk folded zone (West Siberia). Geologiya i Geofizika (Russian Geology and Geophysics) 41 (1), 120–125.

47. Сухорукова А.Ф., Новиков Д.А. Гидрогеология Заельцовско-Мочищенского проявления радоновых вод (г. Новосибирск) // Подземные воды востока России: Материалы Всероссийского совещания по подземным водам востока России (XXII Совещание по подземным водам Сибири и Дальнего Востока с международным участием) (18–22 июня 2018 г., г. Новосибирск). Новосибирск: ИПЦ НГУ, 2018. С. 473–480.

48. Сурков В.С., Трофимук А.А., Жеро О.Г., Смир-нов Л.В., Конторович А.Э., Канарейкин Б.А., Карус Е.В., Ковылин В.М., Крамник В.Н., Рудницкий А.Л., Страхов А.Н., Егоркин А.В., Чернышов Н.М. Мегакомплексы и глубинная структура земной коры Западно-Сибирской плиты. М.: Недра, 1986. 149 с.

49. Telahigue T., Agoubi B., Souid F., Kharroubi A., 2018. Groundwater chemistry and radon-222 distribution in Jerba Island, Tunisia. Journal of Environmental Radioactivity 182, 74–84. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2017.11.025.

50. Царук И.И., Дундуков Н.Н. Основные вехи создания минерально-сырьевой базы урана России и ближнего зарубежья // Разведка и охрана недр. 2015. № 10. С. 3–17.

51. Варкасин Ю.Н., Свиридов В.Г., Росляков Н.А., Афанасьев А.Т., Вавилихин Г.А., Васильев И.П., Виниченко В.И., Леонов А.Н., Марус А.И., Михантьева Л.С., Нестеренко Г.В., Самсонов Г.Л., Сердюк З.Я. Геологическое строение и полезные ископаемые Западной Сибири. Т. II. Полезные ископаемые. Новосибирск: Изд-во СО РАН, НИЦ ОИГГМ, 1998. 254 c..

52. Вериго Е.К., Быкова В.В., Гусев В.К. Заельцовское месторождение радоновых вод (Новосибирское Приобье) // Новые данные по геологии и полезным ископаемым Западной Сибири. Вып. 14 / Ред. Г.А. Селятицкий. Томск: Изд-во Томского университета, 1979. С. 47–51.

53. Vladimirov A.G., Babin G.A., Fedoseev G.S., Kruk N.N., 2001. Novosibirsk district. In: Geology, magmatism and metamorphism of western part of Altai-Sayan fold region: field excursion guide of the IGCP-420. Geo, Novosibirsk, p. 26–38.

54. Voronov A.N., 2004. Radon-rich waters in Russia. Environmental Geology 46 (5), 630–634. https://doi.org/10.1007/s00254-003-0857-3.

55. Яфасов А.Я., Яфасов А.А. Радоновые поля на территории Центральной Азии // АНРИ. 2003. № 3. С. 13–17.