Isotope-hydrogeochemical features of the thermomineral waters of the Issyk-Kul artesian basin

   The article presents a new data on the chemical composition, content and distribution patterns of stable oxygen and hydrogen isotopes in the natural waters of the Issyk-Kul intermountain artesian basin. The complex geological and hydrogeological conditions of the research region have led to a variety of thermomineral waters in terms of chemical composition, TDS and temperature. The results showed that the studied waters of the region have an initial meteoric origin with a clearly pronounced high-altitude effect, and the fractionation of isotopes is due to secondary superimposed processes. The geological and tectonic structure of the region under consideration contributes to the formation of mineral waters of various chemical composition: carbon dioxide waters of insignificant TDS are formed within rocks and open cracks, in the case of the presence of a significant thickness of the sedimentary cover, carbon dioxide-nitrogen or nitrogen-methane waters with a TDS of more than 2,0 g/l (sometimes significantly higher up to 35,0 g/l) are formed. Ion-salt geothermometers were used to assess the deep temperatures of the formation of thermomineral waters, which showed a wide range of temperature values (from 21,4 to 144,8 °C), which indicates different conditions for the formation of the studied waters.

1. ГОСТ Р 54316-2020. Воды минеральные природные питьевые. Общие технические условия. М.: Стандартинформ, 2020. 44 с.

2. Григоренко П.Г. Принципы и схема регионального районирования Киргизской ССР // Изв. АН Кирг. ССР. 1968. Вып. 4. С. 7–14.

3. Гидрогеология СССР. Т. XL. Киргизская ССР / Гл. ред. А.В. Сидоренко. М.: Недра, 1971. 487 с.

4. Иванов В.В. Классификация подземных минеральных вод / В.В. Иванов, Г.А. Невраев. М.: Недра, 1964. 168 с.

5. Катаева Н.И. Подземные минеральные воды Киргизской ССР / Н.И. Катаева, З.И. Мельникова, Р.Д. Барсуцкая и др.; М-во здравоохранения Кирг. ССР. Науч.-исслед. ин-т курортологии и физиотерапии. Фрунзе: Кыргызстан, 1969. 142 с.

6. Кендирбаева Дж.Ж. Подземные воды межгорных впадин — основа водообеспеченности Кыргызстана для устойчивого развития // Современные проблемы геологии, геофизики и геоэкологии Северного Кавказа : Мат-лы XIII Всерос. научно-технич. конф. с международным участием. М.: Институт истории естествознания и техники им. С.И. Вавилова РАН, 2023. С. 513–520.

7. Кендирбаева Дж.Ж. Пространственно-временное взаимодействие в системе «сейсмичность-термальные воды-солнечная неоднородность» на территории Кыргызстана // Вестник КРАУНЦ. Физ.-мат. науки. 2019. Т. 29, № 4. С. 110–124.

8. Киреева Т.А. Нефтегазопромысловая гидрогеохимия / МГУ им. М.В. Ломоносова, Геологический факультет. М.: Макс пресс, 2017. 221 с.

9. Мандычев А.Н. Подземные воды Иссык-Кульского бассейна // Озеро Иссык-Куль: природные условия. Научные серии НАТО: IV. Земля и экологические науки. Т. 13. 2002. С. 71–76.

10. Мандычев А.Н. Ресурсы подземных вод глубоких горизонтов Восточно-Чуйского и Иссык-Кульского артезианских бассейнов // Высокогорные исследования: изменения и перспективы в 21 веке. Бишкек, 1996. С. 136–137.

11. Матыченков В.Е., Иманкулов Б.И. Минеральные воды Киргизии. Фрунзе: Илим, 1987. 251 с.

12. Минеральные воды СССР: Пояснит. записка к карте минер. вод СССР масштаба 1:4 000 000 / [Гл. ред. В.В. Иванов]; М-во здрав. СССР. ЦНИИ курортологии и физиотерапии. М., 1974. 324 с.

13. Шестакова А.В., Гусева Н.В. Применение геотермометров для оценки глубинных температур циркуляции термальных вод на примере Восточной Тувы / А.В. Шестакова, Н.В. Гусева // Известия Томского политехнического университета [Известия ТПУ]. Инжиниринг георесурсов. 2018. Т. 329, № 1. С. 25–36.

14. Bragin I.V., Zippa E.V., Chelnokov G.A., Kharitonova N.A. Estimation of the Deep Geothermal Reservoir Temperature of the Thermal Waters of the Active Continental Margin (Okhotsk Sea Coast, Far East of Asia) // Water. 2021. Vol. 13. No 9. P. 15.

15. Craig H. Standard for reporting concentration of deuterium and oxygen-18 in natural waters // Science. 1961. Vol. 133, № 3466. P. 1833–1834.

16. Chelnokov G., Lavrushin V., Bragin I., et al. Geochemistry of Thermal and Cold MineralWater and Gases of the Tien Shan and the Pamir // Water. 2022. Vol. 14. P. 838.

17. Giggenbach W.F. Geothermal solute equilibria. Derivation of Na-K-Mg-Ca geoindicators // Geochimica et Cosmochimica. Acta 52. 1988. P. 2749–2765.

18. Fournier R.O. A revised equation for the Na/K geothermometer // Geothermal Resources Council. 1979. № 3. P. 221–224.

19. Seelig U., Bucher K. Halogens in water from the crystalline basement of the Gotthard rail base tunnel (central Alps) // Geochim. Cosmochim. Acta. 2010. № 9. P. 2581–2595.