nznistuНауки о Земле и недропользованиеEarth sciences and subsoil use2686-99932686-7931Federal State Budget Educational Institution of Higher Education "Irkutsk National Research Technical University"10.21285/2686-9993-2020-43-1-36-48nznistu-90Research ArticleГеология, поиски и разведка месторождений полезных ископаемыхGeology, Prospecting and Exploration of Mineral DepositsПоиски гидрогеотермальных резервуаров геофизическими методами в Монголо-Байкальском регионеExploration for hydrothermal geological reservoirs by geophysical methods in the Mongol-Baikal regionБадминовП. С.BadminovP. S.

ведущий инженер лаборатории гидрогеологии,

664033, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 128, Россия

Lead Engineer, Hydrogeology Laboratory

128 Lermontov St., Irkutsk 664033, Russia

prokop_sbad@mail.ruСурмаажавД.SurmaajavD.

старший гидрогеолог

16050, г. Улан-Батор, р-н Баянгол, ул. Чингунжав, Монголия

Senior Hydrogeologist,

Chingunzhav St., Bayangol District, Ulan Bator 16050, Mongolia

surmaajavdamdin@yahoo.comЕскинА. Ю.EskinA. Yu.

научный сотрудник лаборатории инженерной сейсмологии и сейсмогеологии

664033, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 128, Россия

Researcher, Laboratory of Engineering Seismology and Seismogeology

128 Lermontov St., Irkutsk 664033, Russia

eskin@crust.irk.ruШкиряМ. С.ShkiryaM. S.

инженер

664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, Россия

Engineer

83 Lermontov St., Irkutsk 664074, Russia

ms.shkirya@gmail.comИнститут земной коры СО РАНРоссияInstitute of the Earth's Crust, SB RASRussian Federationкорпорация «Монгол Ус»Монголия“Mongol Us” CorporationMongoliaИркутский национальный исследовательский технический университетРоссияIrkutsk National Research Technical UniversityRussian Federation2020080920204313648Copyright © Бадминов П.С., Сурмаажав Д., Ескин А.Ю., Шкиря М.С., 20202020Бадминов П.С., Сурмаажав Д., Ескин А.Ю., Шкиря М.С.Badminov P.S., Surmaajav D., Eskin A.Y., Shkirya M.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.nznj.ru/jour/article/view/90

Цель данного исследования заключается в изучении возможности поисков гидрогеотермальных резервуаров в Монголо-Байкальском регионе геофизическими методами. Для достижения поставленной цели использованы следующие методы: метод зондирования становлением поля в ближней зоне, метод вертикального электромагнитного зондирования и метод вызванной поляризации. Эти методы хорошо зарекомендовали себя при выделении объектов с контрастными удельными сопротивлениями на различных глубинах. Причиной низких сопротивлений (5-10 Ом·м) твердых пород могут служить трещиноватые зоны, насыщенные высокотемпературными минерализованными растворами (гидротермальные резервуары). В результате проведенных наземных геофизических исследований на эталонном (месторождение гидротерм Шивэрт Архангайского аймака Монголии) и на прогнозном участке вблизи вулкана Сангийн-Толгой в 7-8 км от аймачного центра г. Цэцэрлэг на различных глубинах выявлены гидрогеотермальные резервуары, изолированные от дневной поверхности. Гидротермы месторождения Шивэрт с температурой 67 °С выведены на поверхность неглубокими скважинами до 78 м. На прогнозном участке, расположенном в пределах внутреннего прогиба Хангайского синклинория, глубина залегания гидрогеотермального резервуара - до 700 м и глубже. Пробуренная на этом участке скважина глубиной 450 м вывела на поверхность напорные субтермальные воды с температурой до 16 °С, несмотря на приток холодных вод в нижнем 100-метровом интервале. Также произведена оценка теплового состояния подземной гидросферы Хангайского сводового поднятия по данным о химическом составе более чем 20 термальных источников с помощью гидрогеохимических геотермометров. Высокие температуры подземной гидросферы Хангайского сводового поднятия, связанные с магматогенной термоаномалией, представляют огромный практический интерес. Термальные воды Монголо-Байкальского региона сосредоточены в термовыводящих зонах разломов и при наличии перекрывающих осадочных отложений не всегда имеют выход на дневную поверхность. Геофизические методы вполне могут быть использованы для поисков таких гидрогеотермальных резервуаров.

The paper presents the study on the prospects of the exploration for hydrothermal geological reservoirs in the Mongol-Baikal region using geophysical methods. For the purpose of the study, the following methods have been used: transient electromagnetic sounding, vertical electromagnetic sounding, and induced polarization method. The above methods have proved effective in the selecting the objects with contrast resistivity at various depths. The low resistance (5-10 Om·m) of the hard rock can be caused by the presence of fractured zones with high-temperature mineralized solutions, i.e hydrothermal reservoirs. As a result of the surface geophysical studies carried out at different depths at the reference site (Shivert hydrotherm deposit, Arkhangai aimak, Mongolia) and at the prospective site in the vicinity of Sangiyin-Tolgoi volcano (7-8 km from the regional center Tsetserlag), hydrothermal geological reservoirs isolated from the day surface have been identified. The Shivert hydrothermal deposits with a temperature of 67 °С have been brought to the surface with shallow boreholes up to 78 m deep. At the prospective site located within the internal deflection of the Khangai synclinorium, the hydrothermal geological reservoir is at a depth of over 700 m. A 400 m deep borehole drilled in this section brought the pressure water with a temperature of up to 16 ºС to the surface in spite of the cold water influx in the lower 100-meter interval. The thermal state of the underground hydrosphere of the Khangai arch uplift has been estimated using hydrogeochemical geothermometers, based on the chemical composition of more than 20 thermal sources. The underground hydrosphere of the Khangai arch uplift with its high temperatures associated with magmatogene thermal anomaly is of great practical interest. The thermal waters of the Mongol-Baikal region are concentrated in the thermal effluent fault zones and in the presence of overlapping sedimentary deposits, do not always make their way to the day surface. The above geophysical methods are suitable for the exploration for such hydrothermal reservoirs.

гидрогеотермальные резервуарытермальные водыгеоэлектрический разреззоны минерализованных растворовгидрогеохимические геотермометрыhydrothermal geological resourcesthermal watersgeoelectric sectionmineralized-solution zoneshydrogeochemical geothermometersReferencesBlodgett L., Slack K. Geothermal 101: basics of geothermal energy production and use. Washington: Geothermal Energy Association, 2009. 55 p.Blodgett L, Slack K. Geothermal 101: basics of geothermal energy production and use. Washington: Geothermal Energy Association; 2009. 55 p.Намнандорж О., Цырен Ш., Нямдорж Ѳ. БНМАУ-ын рашаан. Улаанбаатар: Изд-во УХГ, 1966. 468 с.Намнандорж О, Цырен Ш, Нямдорж Ѳ. Arshans of the Mongol People’s Republic. Ulaanbaatar: State Press Service Committee; 1966. 468 p. (In Mongol.)Лысак С.В. Геотермия южных районов Восточной Сибири // Геофизические исследования в Восточной Сибири на рубеже XXI века: сб. науч. тр. Новосибирск: Наука, 1996. С. 17–23.Lysak SV. Geothermy of the southern regions of Eastern Siberia. In: Geofizicheskie issledovaniya v Vostochnoi Sibiri na rubezhe XXI veka = Geophysical exploration in Eastern Siberia at the turn of the 21st century. Novosibirsk: Nauka; 1996. p.17–23. (In Russ.)Рассказов С.В., Чувашова И.С., Мордвинова В.В., Брандт И.С., Брандт С.В., Ершов К.В. Развитие кайнозойского магматизма Центральной Азии как выражение процессов образования Саяно-Монгольского низкоскоростного мантийного домена // Геодинамическая эволюция литосферы Центрально-Азиатского подвижного пояса: материалы науч. совещ. по интеграционным программам Отделения наук о Земле СО РАН. Вып. 4. Т. 2. Иркутск: Изд-во ИЗК СО РАН, 2006. С. 95–98.Rasskazov SV, Chuvashova IS, Mordvinova VV, Brandt IS, Brandt SV, Ershov KV. Evolution of Cenozoic magmatism in Central Asia as an expression of the processes of the Sayan-Mongolian low-speed mantle domain formation. In: Geodinamicheskaya evolyutsiya litosfery Tsentral'no-Aziatskogo podvizhnogo poyasa: materialy nauchnogo soveshchaniya po integratsionnym programmam Otdeleniya nauk o Zemle SO RAN = Geodynamic evolution of the Central Asian active belt lithosphere: Proceedings of the Scientific Meeting on the Integration Programs, Department of Earth Sciences, SB RAS. Iss. 4. Vol. 2. Irkutsk: Institute of the Earth's Crust, SB RAS; 2006. p.95–98. (In Russ.)Саватенков В.М., Ярмолюк В.В., Кудряшова Е.А., Козловский А.М. Источники и геодинамика позднекайназойского вулканизма Центральной Монголии по данным изотопно-геохимических исследований // Петрология. 2010. Т. 18. № 3. С. 297–327.Savatenkov VM, Yarmolyuk VV, Kudryashova EA, Kozlovskii AM. Sources and geodynamics of the Late Cenozoic volcanism of Central Mongolia according to isotope geochemical studies. Petrologiya. 2010;18(3):297–327. (In Russ.)Ярмолюк В.В., Козловский А.М., Кузьмин М.И. Зональные магматические ареалы и анорогенное баталитообразование в Центрально-Азиатском складчатом поясе: на примере позднепалеозойской Хангайской магматической области // Геология и геофизика. 2016. Т. 57. № 3. С. 457–475.Yarmolyuk VV, Kozlovskii AM, Kuz'min MI. Zonal magmatic ranges and anarogenic battle formation in the Central Asian folded belt: a case study of the Late Paleozoic Khangai magmatic region. Geologiya i geofizika. 2016;57(3):457–475. (In Russ.)Турутанов Е.Х. Крупнейшие гранитоидные плутоны Земли: форма и размеры. Бо-Бассен: Lambert Academic Publishig, 2019. 80 с.Turutanov EKh. The largest granitoid plutons of the Earth: shape and size. Beau Bassin: Lambert Academic Publishig; 2019. 80 p. (In Russ.)Поляк Б.Г., Хуторский М.Д., Каменский И.Л., Прасолов Э.М. Тепломассопоток из мантии на территории Монголии // Геохимия. 1994. № 12. С. 1693–1705.Polyak BG, Khutorskii MD, Kamenskii IL, Prasolov EM. Mantle heat-and-mass flow in the territory of Mongolia. Geokhimiya. 1994;12:1693–1705. (In Russ.)Филиппова И.Б. Основные черты строения и развития Хангайского синклинория // Геотектоника. 1969. № 5. С. 77–95.Filippova IB. The main features of the structure and development of the Khangai synclinorium. Geotektonika. 1969;5:77–95. (In Russ.)Колонин А.Г. Возможности использования результатов сейсмического просвечивания для обнаружения локальных неоднородностей // Геология и геофизика. 1989. № 3. С. 101–110.Kolonin AG. Prospects of using the results of seismic transmission to detect local inhomogeneities. Geologiya i geofizika. 1989;3:101–110. (In Russ.)Иселидзе О.В., Жуков В.С., Цыбульский С.П., Баянова Н.Г. Влияние температуры на удельное электрическое сопротивление водонасыщенных образцов песчаника // Вести газовой науки. 2014. № 4 (20). С. 184–187.Iselidze OV, Zhukov VS, Tsybul'skii SP, Bayanova NG. Influence of temperature on specific electroresistance of the water-saturated sandstone. Vesti gazovoi nauki. 2014;4:184–187. (In Russ.)Бадминов П.С., Мироманов А.В., Оргильянов А.И., Крюкова И.Г., Тарасов И.А., Степаненко А.В. Перспективы поисков термальных вод в Усть-Селенгинском артезианском бассейне // XX Всероссийское совещание по подземным водам востока России. Иркутск: ООО «Географ», 2012. С. 285–288.Badminov PS, Miromanov AV, Orgil'yanov AI, Kryukova IG, Tarasov IA, Stepanenko AV. Prospects of the exploration for thermal waters in the Ust-Selenginsky artesian basin. XX Vserossiiskoe soveshchanie po podzemnym vodam vostoka Rossii = 20th All-Russian Meeting on the Groundwaters of the Russian East. Irkutsk: LLC “Geograf”; 2012. p.285–288. (In Russ.)Oyuntsetseg D. Geochemical characterization of the thermal fluid from Khangay area, Central Mongolia // Geothermal Training in Iceland. Reykjavik: UNU-GTP, 2009. P. 125–150.Oyuntsetseg D. Geochemical characterization of the thermal fluid from Khangay area, Central Mongolia. Geothermal Training in Iceland. Reykjavik: UNU-GTP; 2009. p.125–150.Лаврушин В.Ю., Маковозов А.О. Температура минеральных вод – отражение магматогенной термоаномалии в районе вулкана Казбек // Вестник Владикавказского научного центра. 2004. Т. 4. № 3. С. 33–40.Lavrushin VYu, Makovozov AO. Mineral water temperature as a reflection of magmatogene thermal anomaly in the Kazbek volcano area. Vestnik Vladikavkazskogo nauchnogo tsentra. 2004;4(3):33–40. (In Russ.)Kharaka Y.K., Mariner R.H. Chemical geothermometers and their application to formation waters from sedimentary basins // Thermal history of sedimentary basins. Methods and case histories. New York: Springer-Verlag, 1989. P. 99–117.Kharaka YK, Mariner RH. Chemical geothermometers and their application to formation waters from sedimentary basins. In.: Thermal history of sedimentary basins. Methods and case histories. New York: Springer-Verlag; 1989. p.99–117.Philip H., Cisternas A., Gvishniani A., Gorshkov A. The Caucasus: an actual example of the initial stages of continental collision // Tectonophysics. 1989. Vol. 161. P. 1–21. https://doi.org/10.1016/0040-1951(89)90297-7Philip H, Cisternas A, Gvishniani A, Gorshkov A. The Caucasus: an actual example of the initial stages of continental collision. Tectonophysics. 1989;161:1–21. https://doi.org/10.1016/0040-1951(89)90297-7Fournier R.O., Truesdell A.H. An empirical Na-K-Ca chemical geothermometer for natural waters // Geochimica et Cosmochimica Acta. 1973. Vol. 37. Iss. 5. P. 1255–1275. https://doi.org/10.1016/0016-7037(73)90060-4Fournier RO, Truesdell AH. An empirical Na-K-Ca chemical geothermometer for natural waters. Geochimica et Cosmochimica Acta. 1973;37(5):1255–1275. https://doi.org/10.1016/0016-7037(73)90060-4Голубев В.А. Тепловые и химические характеристики гидротермальных систем Байкальской рифтовой зоны // Советская геология. 1982. № 10. С. 100–108.Golubev VA. Thermal and chemical characteristics of the hydrothermal systems in the Baikal rift zone. Sovetskaya geologiya. 1982;10:100–108. (In Russ.)Голубев В.А. Кондуктивный и конвективный вынос тепла в Байкальской рифтовой зоне. Новосибирск: Гео, 2007. 222 с.Golubev VA. Conductive and convective heat transfer in the Baikal rift zone. Novosibirsk: Geo; 2007. 222 p. (In Russ.)Рассказов С.В., Чувашова И.С., Ясныгина Т.А., Фефелов Н.Н., Саранина Е.В. Калиевая и калинатровая вулканические серии в кайнозое Азии. Новосибирск: Гео, 2012. 351 с.Rasskazov SV, Chuvashova IS, Yasnygina TA, Fefelov NN, Saranina EV. Potassium and kalinar volcanic series in the Cenozoic of Asia. Novosibirsk: Geo; 2012. 351 p. (In Russ.)Лысак С.В., Дорофеева Р.П. Термальное состояние литосферы в Монголии // Геология и геофизика. 2003. Т. 44. № 9. С. 929–941.Lysak SV, Dorofeeva RP. Thermal state of the lithosphere in Mongolia. Geologiya i geofizika. 2003;44(9):929–941. (In Russ.)Дорофеева Р.П. Тепловой поток территории Монголии // Глубинное строение и геодинамика Монголо-Сибирского региона: сб. стат. Новосибирск: Наука, 1995. С. 123–145.Dorofeeva RP. The heat flow of the territory of Mongolia. In: Glubinnoe stroenie i geodinamika Mongolo-Sibirskogo regiona = Deep structure and geodynamics of the Mongol-Siberian region. Novosibirsk: Nauka; 1995. p.123–145. (In Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.