ИЗУЧЕНИЕ МИНЕРАЛЬНЫХ ИСТОЧНИКОВ

Л. И. Толстиясин
ГЛАВА VII
ИЗУЧЕНИЕ МИНЕРАЛЬНЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Введение. Обычно население знает свои целебные минеральные источники и пользуется ими для лечения.
Определение свойств воды источника в некоторых случаях не представляет особых затруднений. Так, напр., по вкусу воды
легко выделить углекислые, соленые, горькосоленые источники, по высокой температуре— термальные, по резкому запаху
сероводорода—сероводородные, по бурым охристым налетам на дне источника и по металлическому привкусу воды—
железистые и т. д. Иногда первое предварительное знакомство с источником не позволяет отнести его к минеральным, и
вопрос может быть решен исследованием физических и химических свойств воды. Условно принято считать минеральной
(целебной) воду, имеющую температуру не ниже +20° С, или характеризующуюся следующими нижними пределами
содержания в литре воды:
Свободной СО2
250 мг
Ионов железа
10 мг
Общего титруемого иодом серо-водорода и тносул 1
фатного иона(H2S+HS'+S203'+i:0Ј+S")
» брома
5 »
Ионов лития
1»
иода
1 »
» бария
5»
» гидроарсената .
1»
» стронция
10»
» борной кислоты
5 »
» Эманации радия. . . един, по Махе.
3,3
Некоторые минеральные источники имеют не только лечебное значение, но используются для извлечения из них
различных полезных солей, газов; тепло горячих источников используется для отопления и т. д.
Поэтому не следует пренебрегать возможностью подробно изучить и тщательно описать минеральные источники,
находящиеся в районе работ исследователя, если они еще не исследованы специалистами.
2. Общие сведения об источнике надо собрать по следующей программе:
Наименование источника и его синонимику точно записывают в полевой дневник. Источник условным знаком
(напр., точкой) наносят на карту (по возможности крупного масштаба). Рядом с обозначением источника ставят его номер, а
если позволяет место на карте, то и его название. Под тем же номером источник описывают в записной книжке.
Местоположение источника: географические координаты— широта, долгота, высота над уровнем моря.
Положение источника относительно элементов рельефа, относительно ближайшего населенного пункта и станций путей
сообщения—железнодорожных, водных, воздушных, автомобильных. Административное положение; расстояние от
источника до районного центра. Абсолютную высоту источника определяют инструментальной, или барометрической
нивелировкой, или по карте с горизонталями (см. т. I, гл. XV и XVI).
Приводят краткие климатические сведения по району источника. Записывают сезон лечебной или промышленной
эксплоатации. Если материалы по климату самого района источника отсутствуют, то записывают данные ближайшей
метеостанции, с указанием ее географических координат и расстояния от источника. В случае значительного удаления
метеостанции записывают лишь общие сведения по климату (по данным климатического атласа и др.).
Характер местности—гористый, холмистый, равнинный. Характер долины и ее склонов..Глубина эрозионного
вреза. Ориентировка долины к странам света. Растительный и животный мир. Наличие заболоченности, многолетней
мерзлоты. Реки, озера, их количество и размеры.
3. Геологическая и гидрогеологическая характеристика. Геологическое строение должно быть
охарактеризовано сжато, но с до статочной полнотой: стратиграфия, литология, тектоника, изверженные породы.
Описывают обнажения вблизи минерального источника. Весьма важно выяснить, к какой геологической структуре—
антиклинальной или иной складке, сбросу или другой линии разлома приурочен выход минеральной воды. Выясняют также,
не имеется ли на протяжении намечающегося тектонического нарушения других выходов минеральной воды (см. гл. IV и
XVII).
Гидрогеологические условия. Прежде всего изучают характер выхода минеральной воды—вытекает ли она из
четвертичных отложений или ив коренных пород, представляет ли источник выход пластовый или по трещине, является ли
он нисходящим или восходящим. Если источник вытекает из четвертичных отложений, то следует изучить водоносный
горизонт, приуроченный к этим отложениям или к коренным породам, прикрываемым ими. Важно также выделить
водоносные горизонты с пресной водою (см. гл. IV).
4. Описание источника. Охарактеризовать размеры и форму родниковой воронки и головки источника, если
таковая имеется. Если выход минеральной воды искусственный, то приводят разрез колодца, штольни, буровой скважины.
При описании водозаборных сооружений, указывают их размеры, форму, материал. Важно зафиксировать положение
каптажного устройства по отношению к элементам геологии и гидрогеологии, к водоносным пластам, трещинам и т. д.
Описывают условия захвата воды. Выясняют, кем и когда сооружен каптаж, его устройство.
Замеряют дебит источника в литрах в секунду (см. гл. VI, § 7), указывают способ замера и дату замера. Выясняют,
насколько изменяется дебит источника, каковы причины этих изменений.
Необходимо также указать, какие минеральные источники имеются поблизости, их название, местоположение,
расстояние от данного источника. Очень важно выяснить, к какого характера тектоническим нарушениям приурочены все
соседние источники. Краткая характеристика ближайших минеральных источников приводится с учетом возможности
комплексного их использования. Если поблизости находятся минеральные озера и целебные грязи, то их также, отмечают в
дневнике. *
Выход минеральной воды на поверхность в виде источника свидетельствует о наличии в недрах земли
месторождения минеральных вод, которое может оказаться значительным по своим ресурсам и весьма ценным в
народнохозяйственном отношении.
5. Изучение свойств минеральной воды. Цвет, запах, вкус, прозрачность воды определяют на месте по пробам
воды, только что взятым из источника или простоявшим некоторое время и доведенным до температуры 15—18°.
Температуру воды измеряют в градусах Цельсия родниковым термометром, опущенным в головку источника (см.
гл. VI, § 2). Если минеральная вода находится в колодце или скважине, то необходимо взять два замера: один близ
поверхности воды и другой на забое. Одновременно измеряют температуру воздуха. За отсутствием родникового
термометра можно воспользоваться любым другим выверенным термометром, с ценой деления, желательно, до 0,2° Ц.
Если источник имеет несколько головок, то измеряют температуру воды в каждой головке и составляют эскизный
план выходов минеральной воды. Источники разделяются на:
Весьма холодные ниже
Холодные
Теплые
Горячие
Очень горячие свыше
4°
от 4 до 20°
от 20° до 37°
от 37- до 42°
42°
Радиоактивность. Различают воды, содержащие: а) только эманацию радия (радон)—радоновые воды и б) радий и
соответствующую ему эманацию—радиевые или радиеносные воды. Некоторые исследователи выделяют еще
промежуточную группу радиоактивных вод, сходных со второй группой, но обладающую избыточным количеством
эманации радия—эту группу можно назвать радиево-радоновой. Радиоактивные источники имеют большое лечебное
значение. Более ценны источники, выносящие в единицу времени наибольшее количество радиоактивных элементов, т. е.
имеющие значительный дебит.
Международной единицей измерения радиоактивности принят эман, составляющий iCr10 кюри на литр. В прежних
работах радиоактивность часто выражалась в единицах Махе (М. Е.): 1 единица Махе = 3,64 • 1СГ10 кюри на литр или 3,64
эмана.
По радиоактивности источники разделяются на:
Очень сильно радиоактивные свыше
Сильно радиоактивные
Радиоактивные
Слабо радиоактивные
Весьма слабо радиоактивные
10 000 аман
1 000—10 000 »
100— 1000 »
10—100 »
менее 10 »
Для изучения радиоактивности источников необходимо иметь соответствующую аппаратуру и инструкции.
Наблюдения поручаются подготовленному специалисту. Определение радиоактивности производят на месте выхода
минеральной воды, сразу же после отбора пробы. При хранении пробы, а также от сотрясений при перевозке, при плохой
укупорке и т. д. происходят потери эманации радия, и цифры, полученные спустя несколько дней после взятия пробы, не
будут отвечать истинной радиоактивности источника. Напомним, что период полураспада радона — 3,825 дня. Следует
опробовать не только все головки минеральной воды, но также и пресные источники, находящиеся поблизости. Радиевые
воды можно перевозить для лабораторных анализов на радиоактивность.
Газы минеральных источников. Различают газы свободновыделяющиеся из воды в виде пузырьков (спонтанные) и
растворенные в воде. Полевые наблюдения должны наметить все доступные выходы спонтанных газов в головке источника
и поблизости от него. Выходы газов легко наблюдаются на относительно спокойной водной поверхности в грифонах
источников, в озерах, реках, лужах воды и т. п. Иногда выделения газов бывают настолько обильны, что могут быть
обнаружены по характерному звуку.
Некоторые газы довольно легко могут быть обнаружены по своим характерным признакам: углекислота в ямах,
шурфах, колодцах—по погасанию свечки; метан и водород—горят; сероводород имеет характерный запах.
При изучении газов необходимо: отметить характер выхода газов—линейный или рассеянный на площади;
закартировать, зарисовать их выходы, проследить за их пульсацией; заметить дебит отдельных газовых струй, их
температуру; взять пробы газа из больших и малых струй для анализа в количестве 2.—3 л для каждой струи. Состав газа
больших и малых струй может быть различным. Для отбора спонтанных газов из источников наиболее простой способ—
улавливать их в плоскую жестяную воронку большого (до 50 см) диаметра (рис. 1). Более сложный способ описан в гл. XIX.
Бутыли с пробами хранятся дном кверху. Взятая в бутыль проба газа должна отделяться от пробки слоем минеральной воды
в 2—3 см; пробка заливается менделеевской замазкой и завязывается. Анализы газов должны быть полными, с раздельным
определением тяжелых и легких газов.
Наиболее часто встречаются в минеральных источниках газы: углекислые, сероводородные, радоновые
(радиоактивные), азотные, метановые и смешанные. Из них лечебное значение имеют три первых. Необходимо изучать не
только спонтанные, но и растворенные в воде газы, для чего следует брать дополнительные пробы воды (см. Черепенников).
Рис. 1. Схема улавливания газа.
Состав минеральных вод. Химические исследования воды минеральных источников—одна из главнейших задач
полевой работы. Химический состав воды изучается на месте при помощи полевой химической лаборатории. Существует
несколько типов полевых гидрохимических лабораторий. Из них. для целей изучения минеральных вод наиболее пригодна
лаборатория типа А. А. Резникова с дополнительным набором реактивов и посуды. В полевой обстановке определяют: рН—
показатель концентрации водородных ионов; качественно—H2S, NO_j, N03, NH4, Fe", Fe"', жесткость, CI, S04.
Количественные определения на месте- обязательны следующие: щелочности или связанной углекислоты, сульфатов, хлора,
закисного железа, общее количество сероводорода, растворенного кислорода, свободной С02. Для вод соленых и
горькосоленых обязательны определения брома, иода.
Отбор проб воды для последующего их анализа в городской лаборатории производится с большой тщательностью.
Бутылки должны быть белого прозрачного стекла, хорошо промыты, трижды сполоснуты минеральной водой. При
заполнении минеральной водой надо избегать встряхивания и взбалтывания воды. Между пробкой и уровнем воды в
бутылке оставляется слой воздуха и газа в 2—3 см толщиной. Пробка должна быть—корковая, чистая, проваренная в
дестиллированной воде, сполоснутая минеральной водой. Хранятся пробки в чистой стеклянной банке или в чистом
мешочке. После закупорки бутылки пробка закрепляется шпагатом и заливается менделеевской замазкой (см. т. I, гл. XVII).
Бутылки хранятся в лежачем положении.
Для анализа берут пробу воды не менее 5—8 л. На каждую бутылку наклеивают этикетку с указанием номера
источника, названия экспедиции, места и даты отбора воды. Вторая этикетка в свернутом виде привязывается к горлышку
бутылки. Необходима тщательная и своевременная отправка проб; во время зимних перевозок обычно бутылки
разрываются при замерзании воды.
Одновременно с передачей пробы в городскую лабораторию, сообщают результаты полевых исследований состава
воды и предлагают определить в воде: К и Na (отдельно, аналитически), NH4, Mg, Са, железо закисноеи окисное, Мп, хлор,
сульфат, монокарбонат (С03), гидрокарбонат (НС03), свободную COj, N02, N03, фосфорную кислоту, литий, стронций, барий,
фтор, бром, иод, гидро-арсенат, борную кислоту, сероводород, Si02t алюминий. При производстве анализа должны быть
учтены полевые данные. Результаты определений лаборатория дает в ионной и миллиграмм-эквивалентной форме.
Кроме перечисленных определений, в зависимости от результатов полевых исследований, перед лабораторией
может быть поставлен вопрос о дополнительных определениях тяжелых металлов— цинка, никеля, кобальта и других, а
также о полном спектральном или геохимическом анализе.
Результаты химических исследований приводятся в таблицах, и, кроме того, изображаются по формуле Курлова.
6. Минеральные отложения источников—охры, натеки, налеты, туфы, соли, грязи изучают с количественной и
качественной стороны и наносят на план источника. Определяют также радио активность отложений. Записывают условия
их залегания, изменение в вертикальном и горизонтальном разрезе. Ископаемые остатки фауны и флоры, встреченные в
отложениях минеральных источников, должны быть тщательно собраны (см. гл. XVIII).
Изучение отложений минеральных источников может дать очень ценные указания для выяснения происхождения
источника, состава воды, некоторых ее свойств, истории изменения этого состава и для практического использования
минеральных отложений.
7. Фауна и флора минеральных источников также должны быть изучены. Животные хуже переносят высокие
температуры воды, чем растения, и не обитают в воде с температурой выше 50°. Животный мир терм довольно
разнообразен: инфузории—Cyclidium, Nassula, Frontonia; моллюски—Limnea, Planorbis и др.; ракообраз ные—Cypris,
Cytheridea; насекомые—Bidessus, Laccobius и др.;- встречаются даже рыбы.
Растения лучше переносят высокие температуры, чем животные. Особенно это касается низших растений—
водорослей и бактерий. Животный и растительный мир, населяющий воду и дно источника, находится в теснейшей
зависимости от температуры и состава минеральной воды.
8. Санитарно-бактериологические исследования выполняются лишь в редких случаях, когда этого потребует
специальная обстановка. Но при изучении источника и местности вокруг него, полезно обратить внимание на их санитарное
состояние.
Необходимо также собрать сведения о курорте или заводе (в случае эксплоатации источника). Для курорта—
наличие жилого фонда, ванного корпуса, вспомогательных учреждений, сезон использования, пропускная способность,
характер медицинского обслуживания, показания и противопоказания. Для завода—постройки, оборудование, способы
извлечения полезных ископаемых и размеры добычи, количество рабочих и служащих, инженерно-технического
персонала и т. д. Берут образцы соли для анализа. Оценивают технико-экономические условия и перспективы
развития курорта (завода).
ЛИТЕРАТУРА
А л е к и н О. А. Общая гидрохимия, 1948. Г о р ю н о в М. С, К л е й н б е р г В. Г., С а в ч е н к о В. П., Ч ер е п е н н и к о в А.
А., Ш у ф е р т о в А. В. Методика полевого опробования природных газов, 1940. Б а р а н о в В. И., О г н л ь в н А. Н., С о к о л о в А. .П.,
Б у р к с е р Е. С. Инструкция к измерению радиоактивности минеральных источников! 1930. К р а т к о е р у к о в о д с т в о п о х и м и ч
е с к о-му а н а л и з у воды в экспедиционных условиях. Под ред. П. А. К а-шинского, 1946. О В Ч И Н Н И К О В А . М. Общая
гидрогеология, 1949. О с н о в ы к у р о р т о л о г и и , т. I, 1932; т. II, 1934. П р и-к л о н с к и й В. А. и Л а п т е в Ф. Ф. Руководство по
изучению физических свойств и химического состава подземных вод, 1949. Г р а м м а - к о в А. Г. и др. Радиоактивные геофизические
методы в приложении к геологии, 1934. Р е з н и к о в А. А. н М у л и к о в с к а я Е. П. Химический анализ природных вод на месте» 1935.
С а в а р е н с к н й Ф . П. Инструкция по обследованию источников, 1932. С л а в я н о в Н. Н. Инструкция по регистрации минеральных
источников) 1932. Черепенников А. А. и др. Инструкция для взятия проб природных газов, 1931. Щ е п о т ь е в а А. А. К методике
измерения радиоактивности. Вакуумный метод измерения содержания радона в водах и газах. Докл. АН СССР, т. 41, № 4, 1943.