Тема 16. Термальные воды - Ч. 2 - Гричук Д.В. Экологическая геохимия природных вод гр. 426 2021/2022 учебный год Геохимия природных вод. гр ...

Страница создана Маргарита Веселова
 
ПРОДОЛЖИТЬ ЧТЕНИЕ
Тема 16. Термальные воды - Ч. 2 - Гричук Д.В. Экологическая геохимия природных вод гр. 426 2021/2022 учебный год Геохимия природных вод. гр ...
Гричук Д.В. Экологическая геохимия природных вод (гр. 426) 2021/2022 учебный год
 Геохимия природных вод. (гр. 105М).

 Тема 16. Термальные воды.
 Ч. 2
Тема 16. Термальные воды - Ч. 2 - Гричук Д.В. Экологическая геохимия природных вод гр. 426 2021/2022 учебный год Геохимия природных вод. гр ...
Систематика термальных проявлений
Питание морской водой,
 Курильщики в срединно- Рассольные металло- Фумаролы и курильщики
разгрузка в водную среду. носные впадины
Высокие гидростатические океанических хребтах в островных дугах
давления,
препятствующие кипению
растворов, вследствие
чего возможны высокие
температуры водной
фазы. Высокая соленость
обеспечивает перенос
металлов в хлоридных
комплексах.
Питание атмосферными
осадками. Субаэральные Термальные источники Кратерные озера Фумаролы
условия разгрузки.
Температура ограничена pH
Тема 16. Термальные воды - Ч. 2 - Гричук Д.В. Экологическая геохимия природных вод гр. 426 2021/2022 учебный год Геохимия природных вод. гр ...
Фумаролы
Фумаролы – паро-водяные выходы на действующих вулканах. Температура фумарол – от 100 до
>1000°С. Газы в составе фумарол, преимущественно магматические, вода, как показывают
изотопные данные, в значительной мере происходит из атмосферных осадков.
Состав конденсатов некоторых исследованных фумарол:
 Вулкан Кудрявый (Taran et al., 1995)
 93 6 3 1
 6.8 М16.7 0.59 870
 98 1 1
 Вулкан Горелый (Чаплыгин и др., 2015)
 92 4 6 3 2
 0.6 1.8 1.7 М21.3 0.48 900
 98 1 1

Среднетемпературные фумаролы (сольфатары) часто сильно обогащены серой. При их
охлаждении самородная сера отлагается у выходов фумарол. Добыча фумарольной серы
кустарными методами велась в начале XX века в Японии, в настоящее время – в Индонезии
(о.Ява).
С середины XIX века из паро-водяных источников в Лардерелло (Тоскана, Италия) ведется
добыча борной кислоты (около 5 тыс.т в год).
Тема 16. Термальные воды - Ч. 2 - Гричук Д.В. Экологическая геохимия природных вод гр. 426 2021/2022 учебный год Геохимия природных вод. гр ...
Источник воды фумарол по изотопным данным

 Изотопный состав конденсатов
 высокотемпературных фумарол вулканов
 Изотопный состав конденсатов Кудрявый (а) на о.Итуруп, и Мутновский (б)
 вулканических газов в сравнении на Камчатке (Taran et al., 2014).
 с метеорной водой. MWL – линия
 метеорной воды, AW –
 «андезитовая» вода (Taran et al.,
 2018).
Тема 16. Термальные воды - Ч. 2 - Гричук Д.В. Экологическая геохимия природных вод гр. 426 2021/2022 учебный год Геохимия природных вод. гр ...
Высокотемпературные
 фумаролы вулкана Кудрявый
 (Итуруп)

Температура фумарол вулкана Кудрявый
достигает 940°С. На вулкане находится
уникальное месторождение рения,
образующееся при работе фумарол.
Тема 16. Термальные воды - Ч. 2 - Гричук Д.В. Экологическая геохимия природных вод гр. 426 2021/2022 учебный год Геохимия природных вод. гр ...
Отложение серы из газа
 Отбор проб из
 фумарол. устья
 фумаролы.
 Фото Т.Котенко.

 Игольчатые
 кристаллы серы,
 отложившиеся из
 газа фумаролы.
 Канал покрыт
 расплавленной
 серой. (По Shevko
Фумарола на Юго-восточном термальном et al., 2018)
поле вулкана Эбеко (Парамушир)
Тема 16. Термальные воды - Ч. 2 - Гричук Д.В. Экологическая геохимия природных вод гр. 426 2021/2022 учебный год Геохимия природных вод. гр ...
Схема геохимических
 процессов в
 низкотемпературной
серной фумароле (По
 Shevko et al., 2018).
Тема 16. Термальные воды - Ч. 2 - Гричук Д.В. Экологическая геохимия природных вод гр. 426 2021/2022 учебный год Геохимия природных вод. гр ...
Добыча фумарольной серы
вручную на вулкане Ijen (о.Ява)

 Фото: Владимир Поморцев
Тема 16. Термальные воды - Ч. 2 - Гричук Д.В. Экологическая геохимия природных вод гр. 426 2021/2022 учебный год Геохимия природных вод. гр ...
Вулкан Ijen (о.Ява)
Ночной снимок горящей
серы на поверхности
серных потоков

 Фото: Владимир Поморцев
Тема 16. Термальные воды - Ч. 2 - Гричук Д.В. Экологическая геохимия природных вод гр. 426 2021/2022 учебный год Геохимия природных вод. гр ...
Кратерные озера
Вулкан Малый Семячик, Троицкое озеро
Вулкан Эль Чичон,
 Мексика

Кратерное озеро вулкана ЭльЧичон (Мексика) образовалось после извержения
1982 г. (Фото Д.Роуэта, март 2004 г.). Состав воды:
 90 4 9
 914 М29 0.56 56
 73 14 5 4 3 1
Кратерное озеро
 Kavah Ijen
 (Индонезия)

 Вид озера Кавах Иен
 (По Henley, 2015 )
 (Картина. Copyright©
 Jessy Eykendorp. )

Состав воды кратерного озера Kavah Ijen:
 4 71 29
 1888 38 М36 0.28 43
 38 38 5 3 3 3 2
Цикл соединений серы в кратерных озерах

 Схема, показывающая
 возможные реакции между
 элементарной серой и её
 газообразными и
 растворенными
 соединениями в ультра-
 кислом кратерном озере. (По
 Delmelle, 2015).
Цикл соединений серы в кратерных озерах

 Распределение политионатов
 (SxO62−, x = 4–6), элементарной
 серы, растворенных H2S и SO2
 как функция начального
 мольного отношения
 растворенных SO2/H2S
 (показаны также
 соответствующие равновесные
 отношения SO2/H2S в газовой
 фазе). (По экспериментальным
 данным Takano et al., 1994.)
Вулкан Горелый
 Термальное озеро в активном кратере. Лето
 1995 г. Фото М.Г. Гавриленко
 Т 44°С, рН = 0,7 (Гавриленко и др., 2009)

Плановый аэрофотоснимок трех западных кратеров
вулкана Горелый. В центре - активный кратер с кислым
термальным озером. Фото А.Ю. Озерова.
Вулканы и эвапориты.
 Гидротермальная система Даллол в рифте Данакиль
 Рассолы и
 соляные
 отложения
 геотермальной
 системы
 вулкана
 Даллол.

 Окраска
 Космоснимок северного отложений
 окончания Данакильского создается
 рифта. Его дно покрыто присутствием
Тектоническое строение соляными отложениями самородной
Афарского треугольника. озера Ассал. Вулкан Даллол серы и
Звездочкой показан вулкан прорывает толщу солей. [По минералов
Даллол. Warren, 2016] Fe(III).
Термальные воды
Классификация термальных вод В.И.Кононова
 Типичный
 Класс Формула Курлова
 пример
Сероводородно-углекислые приурочены к активным Мутновские
вулканическим аппаратам и содержат помимо H2S и CO2, источники 4 + 4 100
 М2,7 1.7 кип
также HCl, HF, SO2 и другие газы. (Камчатка) 48 16 4 14

Углекисло-водородные Результат взаимодействия с Наума-
породами основного и ультраосновного состава. фьядль 4 4 41 26 4 23 5 3 4 1
 М1.2 9.2 253
 (Исландия) 90 9 1
Углекислые в сфере влияния остывающего Вайракей
вулканического очага среднего/кислого состава. (Н.Зеландия) 98 4 1
 М4.7 8.4 260
 90 9 1

Азотно-углекислые формируются в зонах глубоких Долина
тектонических нарушений или современного Гейзеров 83 4 8
 М2.4 8.7 кип
островодужного вулканизма. (Камчатка) + 94 5
Азотные - самые низкотемпературные, ниже точки Нижне-
кипения на выходе. Паратун- 4 69 26
 М1.5 8.2 61
 ские + 61 37
 (Камчатка)
Метановые и азотно-метановые - развиты в молодых Горячие
краевых и внутренних прогибах, неотектонических Ключи 56 3 43 4 1
 М2.4 7.2 55
впадинах и в чехле палеозойских платформ. В (о. Итуруп) 85 6 5 4
вулканических областях - вне зон воздействия
магматических очагов.
Термальные воды
Субаэральное рудообразование

 Уникальный объект – гидротермально-
 осадочное As-Sb-Hg-рудопроявление в
 кальдере вулкана Узон (Камчатка).
 Вверху – общий вид на северную часть
 кальдеры.
 Слева – вид на Рудное поле на дне кальдеры.
Субаэральное рудообразование в кальдере Узон
 (По А.Ю.Бычкову, 2009)

 Схема термопроявлений
 Восточного термального
 поля
 1 - озера; 2 - термальные
 площадки; 3 - отдельные
 источники; 4 - зоны
 современного
 рудообразования; 5 - место
 наблюдавшегося в 1986 году
 фреатического взрыва
Субаэральное рудообразование в кальдере Узон
 (По А.Ю.Бычкову, 2009)

 Блок-схема термической
 зональности.
 На поверхности обозначены
 области, выделяемые по
 температурам на глубине 50 см:
 1 - термоаномалии,
 2 - фланги термоаномалий,
 3 - периферийная область
Субаэральное рудообразование в кальдере Узон
 (По А.Ю.Бычкову, 2009)
 Факторы, влияющие на
 формирование минералогической
 зональности на Рудном Поле.

 В прямоугольниках отмечено состояние
 системы по результатам расчета
 термодинамической модели при разных
 температурах:
 > 98°С - модель кипения, ртуть,
 сероводород и полисульфаны
 переносятся преимущественно в газе;
 98-80°С - начало конденсации,
 сероводород растворяется в воде,
 выпадают антимонит и реальгар;
 80-60°С - выпадение коллоидной серы,
 осаждение реальгара и аурипигмента.
Использование геотермального тепла
Геотермальная энергия в мировой структуре
 энергопотребления

Структура потребления
энергетических ресурсов в мире:
1 – геотермальная, солнечная и Рост установленной мощности
ветровая; основных видов
2 – нефть; возобновляемой энергии
3 – газ;
4 – уголь;
5 – атомная энергия.
Преимущества и недостатки геотермальных
 электростанций
 Преимущества ГеоТЭС Недостатки ГеоТЭС
Относительно экологически чистые (малая доля Экологическая проблема. Флюиды, извлекаемые из
парниковых газов сравнительно со станциями на недр в процессе работы, могут содержать токсичные
ископаемом топливе, при правильном химические вещества (в том числе сероводород,
проектировании). мышьяк и ртуть). Если они неправильно
 утилизируются или обрабатываются, то могут попасть
Большая мощность. в окружающую среду (воздух, реки).
Стабильные цены. Географические ограничения.
Низкие эксплуатационные расходы. Риск чрезвычайных ситуаций (строительство в
Возобновляемый источник. геодинамически активных регионах.

Постоянное энергоснабжение (сравнительно с Сейсмическая нестабильность (возможны
ГЭС, ветровыми и солнечными). индуцированные землетрясения).

Незначительная занятая наземная площадь. Дорогое строительство. ГеоТЭС требуют
 значительных инвестиций. При низких
Малошумная работа (при правильном эксплуатационных расходах - большая стоимость
проектировании). строительства (бурение) сравнительно с ТЭС.
Энергетическая безопасность. Возможное истощение геотермального резервуара.
Типы геотермальных электростанций

Цикл сухого пара Цикл влажного пара Бинарный цикл (Galena III,
(Гейзерс, США) (Исландия) Невада, США) (вторичный
 контур – бутан)
Мутновская
 ГеоТЭС
Мутновская ГеоТЭС
расположена в 70 км в западу
от Петропавловска-
Камчатского, рядом с
Мутновским вулканом, на
высоте около 800 м над
уровнем моря.
Установленная мощность
станции 50 МВт, теплоноситель
– пароводяная смесь. Вместе с
Северо-Мутновской ГеоТЭС (12
МВт) она обеспечивает 23,5%
выработки электроэнергии на
Камчатке.
Современная мировая тенденция – увеличение доли прямого
использования геотермального тепла (без превращения в
электроэнергию)

 Основные направления
 теплоэнергетического
 использования
 геотермальных ресурсов
 мира в 2015 г.
 (По Богуславскому, 2020)
Принцип действия
теплового насоса
Вы также можете почитать