Аннотация результатов, полученных в 2025 году
Проведены экспедиционные исследования на территории Байкальской рифтовой зоны (Республика Бурятия) в сентябре 2024. Отобраны пробы термальных (15 источников), холодных подземных (5 источников) и поверхностных вод (4 водных объекта), а также образцы горных пород (18 образцов). По итогу экспедиционных исследований изученные объекты нанесены на интерактивную карту, которая доступна по ссылке https://www.google.com/maps/d/edit?mid=1cjwOuEsKh42KasTiVEajlqMWlszSGHk&usp=sharing. Термальные воды в основном являются ультрапресные и пресными, слабощелочными, с переменчивой окислительно-восстановительной обстановкой (Eh от -438–+113 мВ) и температурой 19.8-75.6 °С. Преимущественно относятся к SO4-Na типу, меньше к HCO3-SO4-Na, в единичном случае к SO4-Ca-Na. Доминирующими анионами являются SO42- и HCO3-+CO32-, Cl- содержится меньше . Среди катионов преобладает Na+. Содержания Ca2+ , Mg2+ и K+ достаточно низкие. Характерны повышенные концентрации F- и SiO2 . Холодные подземные воды ультрапресные , нейтральные и слабо щелочные с окислительной обстановкой и температурой 4-7 °С. По химическому составу относятся к HCO3-Ca типу, также выявлены HCO3-Ca-Na и HCO3-SO4-Ca-Na типы. Доминирующий анион HCO3-, в единичных случаях SO42-. Концентрации Cl- незначительны и составляют. Среди катионов преобладает Ca2+, в меньших количествах содержится Na+, Mg2+ и K+. Концентрации СО2(св) составляют 0.6-6.6 мг/л. Поверхностные воды являются HCO3-Ca, в единичном случае HCO3-SO4-Ca. Пресные, нейтральные с окислительной обстановкой. В термальных водах в значительных концентрациях содержатся Li (19-1279 мкг/л) и Sr (27-2742 мкг/л). Меньше накапливается Al (2-60 мкг/л), Zn (0.4-6.5 мкг/л), Br (8-85 мкг/л) и Mn (0.04-22 мкг/л). Суммарное содержание восстановленных форм серы в термах составило (0.27-128 мг/л), среди которых в большинстве источников преобладающей является сульфидная сера (S2-). Элементная (S0) и тиосульфатная сера (S2O32-) доминируют в единичных случаях. В холодном роднике содержание восстановленных форм серы значительно меньше (3.2 мг/л). Доминирующей является сульфидная форма, концентрации S0 и S2O32- ниже. В термальных водах идентифицировано 221 органическое соединение/18 рядов, среди которых преобладают алканы (40%), ароматические углеводороды (20%) и эфиры карбоновых кислот (15%). В холодных подземных и поверхностных водах идентифицировано 141 органическое соединение/16 гомологических рядов, среди которых доминируют алканы (37 %), эфиры карботновых кислот (27 %) и ароматические углеводороды (15%). Установлено, что формирование органического вещества в термальных источниках обязано биогенным процессам синтеза органических компонентов в результате бактериальной деятельности и преобразованию органических остатков биогенного происхождения под действием высоких температур. По газовому составу термальные воды преимущественно азотные или азотно-метановые (N2 11-92 об. %, CH4 0.02-71 об. %.). Содержания O2 (0.6-3.6 об. %), He (0.01-0.2 об. %) и CO2 4 об. %. Предположительно наличие H2 в газовом составе может рассматриваться как результат взаимодействия воды с горными породами или распада органического вещества. Исследуемые воды являются метеорными, согласно δ18O и δD. Отмечены некоторые сдвиги от линии метеорных вод в сторону утяжеления и облегчения изотопов О, что указывает на изотопное фракционирование в системе термы-порода-газ. Концентрации 3Н в термальных водах не превышают 5.1 ТЕ, среднее значение 0.9 ТЕ. Предположительно, большинство источников относится к древним и к смешанным древним и современным водам. Изотопный состав С выделяющегося CH4 в термах от -68.6 до -54.8 ‰, в единственном случае 3.1 ‰. Предположительно, лёгкий изотопный состав CH4 свидетельствует о его биогенном генезисе. Тяжёлый изотопный состав, вероятно, идентифицирует абиогенную или полигенетическую природу метана. Изотопное отношение δ13С(CO2) зарегистрировано в 3 термальных источниках (от -26.3 до -10.8 ‰), при этом количество CO2 в газовой фазе низкое (< 4.2 об.%). Предположительно, природа выявленного CO2 генетически связана с процессами метаногенерации и биогенными процессами. Наиболее лёгкий изотопный состав углерода HCO3 свидетельствует о значительном участии биохимических процессов в формировании HCO3-. Утяжеление δ13С(HCO3), вероятно, происходит за счёт попадания атмосферного CO2 в местах разгрузки терм или при пробоотборе. Выявлено увеличение δ13С(HCO3) по мере накопления HCO3- в растворе и утяжеление по кислороду HCO3- при облегчении по углероду. Сульфатная сера в термах обогащена тяжёлым изотопом. Сульфидная сера в значительной мере обеднена. В холодном источнике распределение δ34S следующее δ34S(SO42-)>δ34S(S2-)>δ34S(S0). Значения δ34S(SO42-) и δ34S(S2-) легче, чем в термах. В холодном ист. выявлен более лёгкий δ34S(S0) по сравнению с сульфидной, что вызывает огромный интерес и требует детального рассмотрения. Предположительно, распределение серы в различных формах - результат симбиоза как процессов окисления сульфидов, так и восстановления сульфатов, не исключая влияние температурного режима и преобразования органического вещества. Доминирующим минералом в вмещающих породах является кварц, в единичном случае кальцит Также выявлены калиевые и натриевые полевые шпаты, следы доломита, кальцита, иллита, хлорита и каолинита. Микрокомпонентный состав пород показал высокие концентрации Li, Ti , Mn, Sr, Ba и Ce. Основные результаты камеральных работ изложены https://doi.org/10.1016/j.geothermics.2025.103317. Установлено, что Na⁺ и K⁺ в основном мигрируют в простой ионной форме, Ca2+ и Mg2+ мигрируют в виде ионов или образуют комплексы. Доминирующими являются сульфатные комплексы (Ca, Mg, Li, Na, K), также выявлены карбонатные комплексы с Fe, Li, Mn. Рост минерализации терм осуществляется в основном за счёт SO42-, при этом термы с наибольшими концентрациями SO42- менее щелочные. Сумма катионов увеличивается по мере роста TDS и уменьшается с увеличением pH, что, вероятно, объясняется процессами вторичного минералообразования при взаимодействии вода-порода, выводящими катионы из раствора. Рост концентраций катионов по мере обогащения вод сульфатами и их уменьшение с увеличением HCO3-+CO32- может указывать на осаждение карбонатных минералов. Это подтверждается результатами термодинамических расчётов (насыщение CaCO3, CaF2, NaAlSi3O8) и наличием карбонатных травертинов вокруг некоторых источников. Применённая модель смешения Si-энтальпия показала наличие процесса смешения для 7 термальных источников. Наиболее релевантные температуры терм на глубине получены с помощью Si- и K/Mg-геотермометров, подтверждено корреляцией рассчитанных и измеренных температур, высокими значениями отношений Na/K и сходством с результатами геоиндикаторов.