Происхождение и миграция благородных газов в системе вода-порода тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.09, кандидат геолого-минералогических наук Ганнибал, Мария Андреевна

• Ганнибал, Мария Андреевна
• кандидат геолого-минералогических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат геолого-минералогических наук Ганнибал, Мария Андреевна

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1 Подвижность благородных газов в природных минералах.

1.1.1 Основные подходы к изучению подвижности.

1.1.2 Способы расчета диффузионных параметров, принимаемые допущения и вводимые поправки.

1.2 Среда миграции.

1.2.1 Благородные газы в природных минералах.

1.2.2 Гелий в подземной воде.

1.3 Новая область применения данных о миграции благородных газов в системе кварц-вода: исходные наблюдения.

2 ТЕХНИКА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА.

2.1 Подготовка образцов.

2.2 Насыщение образцов гелием/аргоном.

2.2.1. Насыщение в автоклаве.

2.2.2. Насыщение в токе гелия.

2.3 Методики экстракции.

2.3.1 Плавление.

2.3.2 Ступенчатый отжиг.

2.3.4 Изотермический отжиг.

2.3.4 Дробление.

2.4 Масс-спектрометрический анализ благородных газов.

2.5 Анализ и, ТЬ, 1л и К.

3 ВНУТРЕННИЙ ОБЪЁМ МИНЕРАЛОВ, ДОСТУПНЫЙ

ДЛЯ ГЕЛИЯ.

3.1 Вводные замечания.

3.2 Опыты с кварцем из редкометальных пегматитов

Кольский п-ов).

3.2.1 Кварц из пегматитов: условия формирования, возраст, флюидные включения.

3.2.2 Сопоставление количества внедренного гелия с априорными данными об относительном объёме флюидных включений.

3.3 Импрегнация образцов гелием при разном давлении.

4. РАВНОВЕСИЕ КОНЦЕНТРАЦИЙ ГЕЛИЯ В СИСТЕМЕ МИНЕРАЛ-ВОДА. НОВЫЙ МЕТОД РЕКОНСТРУКЦИИ КОНЦЕНТРАЦИЙ ГЕЛИЯ В ПОРОВОЙ ВОДЕ.

4.1. Пермо-карбоновая осадочная толща, (северная Швейцария) -геологическое положение и образцы.

4.2 Миграция гелия в системе глинистый сланец-поровая вода-песчаник

4.3. Оптимизация условий эксперимента.

4.4. Достижение равновесия концентраций гелия в системе минерал— поровая вода.

4.5. Давление гелия в газовой фазе флюидных включений и его концентрации в поровой воде.

4.6 Оценка времени нахождения гелия в системе вода-порода.

5. МОДЕЛИ МИГРАЦИИ ГЕЛИЯ В ПЕРМО-КАРБОНОВОЙ ТОЛЩЕ (СЕВЕРНАЯ ШВЕЙЦАРИЯ).

5.1. Начальные и граничные условия и допущения, принятые в модели.

5.2. Результаты моделирования.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Происхождение и миграция благородных газов в системе вода-порода»

Изучение подвижности благородных газов в природных минералах имеет большое значение для решения широкого спектра геологических, геохимических и геохронологических задач. В частности, знание параметров миграции благородных газов позволяет оценить их сохранность в минералах на протяжении различных периодов времени. Такой параметр как коэффициент сохранности (количество газа, сохранившееся в образце по отношению к первоначально захваченному из минералообразующей среды или накопленному посредством радиогенной генерации за время существования минерала), как правило, является ключевым при использовании изотопных систем.

Так, например, в случае удовлетворительной сохранности благородных газов в газово-жидких включениях в минералах магматических и метаморфических пород, по измеренным концентрациям и изотопному составу благородных газов можно судить о происхождении расплава / метаморфо-генного флюида, степени фракционирования флюидной компоненты и других параметрах.

Использование геохронологических систем, включающих инертные газы в качестве дочерних элементов (K-Ar, U-He, U-Xe, Ar-Ar, ядерные реакции, вызванные космическим излучением) для определения возраста пород и минералов (а также процессов их преобразования), как правило, лимитировано именно неудовлетворительной сохранностью инертных газов. Но эти системы все же используются, хотя и имеют другие области применения. Например, закрытие этих систем при довольно низких температурах не препятствует их применению для датирования выхода пород на дневную поверхность, где температуры достаточно низкие и определяет область их применения в термохронологии - определении возраста остывания пород. Однако ключевым условием их употребления является опять-таки сохранность дочерних изотопов при определенных Р-Т условиях.

Таким образом, решение вопроса о временных шкалах и механизме миграции благородных газов в природных минералах, а также об основных факторах, определяющих её скорость и характер, необходимо для надежной интерпретации изотопных данных.

Одной из областей применения благородных газов является датирование подземных вод. Для оценки подвижности вод используется целый ряд радиоактивных изотопов благородных газов, образующихся в атмосфере под действием высокоэнергетического космического излучения. Эти данные используются, в частности, для построения гидрогеологических моделей на временных шкалах, сопоставимых со временем жизни того или иного изотопа. Для датирования застойных подземных вод, возраст которых превышает время жизни наиболее долгоживущих из используемых в гидрологии изотопов, необходим стабильный гидрогеологический трассер. Лучше всего для этой цели, по всей видимости, подходит радиогенный гелий. Все породы земной коры в той или иной мере содержат уран и торий и, следовательно, постоянно продуцируют атомы 4Не. Более лёгкий изотоп гелия,

3Не также генерируется в породах; основным источником этого изотопа является ядерная реакция на ядрах лития-6. Таким образом, изотопный состав гелия, как и концентрация любого из изотопов в отдельности, функционально связан с химическим составом пород и содержанием в них урана, тория и лития и, до некоторой степени, может указывать на его источник. Существенно, что и при распаде урана/тория и в ходе реакций на ядрах ли-тия-6 выделяется довольно большое количество энергии, поэтому оба изотопа гелия генерированные в породах, обычно легко выделяются из них; в породах обычно сохраняется менее 10% радиогенного гелия. В случае устойчивого состояния системы и при условии незначительного поступления гелия из внешних источников, скорость потерь гелия может быть оценена из концентраций и, ТЬ и Не в системе вода-порода и возраста образования породы. Так как гелий химически инертен, он не реагирует с вмещающими воду минералами, а удаляется из системы вода-порода или посредством диффузии в случае застойной воды (водоупорные породы), или водным потоком (в водоносных пластах) и, наконец, посредством дегазации. Крайне низкое содержание гелия в атмосфере практически исключает обратный миграционный поток, т. е. атмосферную контаминацию подземных вод, что позволяет обнаружить даже очень небольшой вклад гелия, поступивший из обводнённых пород.

Таким образом, сопоставление скоростей образования 4Не, рассчитанных из концентраций и и ТЬ с измеренными концентрациями 4Не в породах, минералах и подземных водах может способствовать расшифровке транспортных процессов в подземных системах порода-вода. Кроме того, неравномерное распределение лития - основного генератора атомов 3Не в породах земной коры, во многих случаях позволяет эффективно использовать изотопный состав для идентификации источников радиогенного гелия и путей его миграции.

Основная сложность при использовании гелия в качестве трассера подземных вод связана с возможностью его привнесения в рассматриваемую систему извне, что исключает возможность корректного датирования. Кроме того, определённую технологическую сложность представляет извлечение из пород низкой проницаемости образцов воды для анализа на содержание гелия, которое позволило бы избежать дегазации при отборе пробы и контаминации гелием из пород керна и из бурового раствора. В последнее время методики такого отбора разрабатывались, однако, они довольно дороги, трудоёмки и не гарантируют высокого качества опробования.

В данной работе исследована возможность реконструкции концентраций гелия в поровой воде на основании изучения его равновесных концентраций в зёрнах некоторых минералов (например, кварца), отобранных из содержащих эту воду пород.

Актуальность исследований. В последние годы в мировой научной литературе наблюдается устойчивое повышение интереса к использованию уран-гелиевой изотопной системы в качестве геохронометра. Одной из перспективных областей её применения является датирование древних подземных вод. Настоящая работа посвящена в основном разработке нового метода реконструкции концентраций гелия в застойных подземных водах, основанного на равновесии концентраций гелия в воде и газово-жидких включениях некоторых минералов (кварц, плагиоклаз). Ключевым вопросом применимости этого метода является характерное время достижения такого равновесия, в связи с чем в работе затронут вопрос о подвижности благородных газов в минералах, который и сам по себе важен для осмысления и корректного применения экспериментальных данных о распространённости и изотопном составе благородных газов в природных минералах и водах.

Объект исследования. В качестве полигона для отработки нового метода реконструкции концентраций гелия в воде была выбрана пермо-карбоновая осадочная толща (северная Швейцария). Методика реконструкции концентраций гелия в воде включает подробное исследование концентрата кварца, выделенного из песчаников пермо-карбоновой толщи. Были изучены и другие породы и минералы разреза, обусловливающие высокие концентрации изотопов гелия в подземных водах толщи и в кварце песчаников. Кроме того, к объектам исследования следует отнести и сам геологический разрез, для которого была построена модель миграции гелия.

Дополнительно был выполнен ряд методологических исследований с кварцем разного происхождения. Объединяющим признаком этих образцов является возможное участие подземной воды (флюида) в формировании наблюдаемых концентраций гелия и его изотопного состава. Для предварительных опытов был использован кварц из редкометальных пегматитов (Кольский п-ов, Россия). Опыты с этим кварцем, а также с кварцем из жил и пегматитов разреза Кольской сверхглубокой скважины позволили наложить важные ограничения на область применения метода.

Предмет исследования. В настоящей работе исследовались концентрации изотопов гелия и аргона в образцах пород и минералов. Для идентификации источников изотопов гелия в породах, минералах и воде швейцарской пермо-карбоновой осадочной толщи привлекались данные о содержании родительских элементов (урана, тория и лития). Результаты изотермического и ступенчатого отжига образцов кварца использовались для оценки подвижности гелия в системе минерал-вода. Насыщение образцов гелием в контролируемых условиях применялось для оценки эффективного внутреннего объёма образца, доступного для гелия.

Цель работы.

1. Выяснение происхождения изотопов гелия и аргона в системе вода-порода и путей миграции гелия в этой системе на примере пермо-карбоновой осадочной толщи (северная Швейцария).

2. Исследование природного кварца как среды миграции гелия и поведения гелия в этой среде. Выявление закономерностей и особенностей диффузии благородных газов (прежде всего гелия) в кварце и моделирование их поведения в системе порода-вода.

3. Разработка метода реконструкции концентраций гелия в поровой воде, основанного на равновесии концентраций гелия в воде и в эффективном внутреннем, доступном для гелия объёме, в кварце.

Задачи работы. В рамках достижения поставленных целей необходимо было решить следующие задачи:

1. Выявить источники изотопов гелия в породах и подземных водах пермо-карбоновой осадочной толщи (северная Швейцария).

2. Выявить основные места пребывания гелия (аргона) в природном кварце.

3. Выяснить, могут ли благородные газы в минерале (кварце) рассматриваться как идеальные газы.

4. Выполнить методологические эксперименты, направленные на проверку и корректировку соответствия предложенной модели миграции в системе кварц-вода реальным физическим процессам.

5. На основании данных эксперимента и адекватной диффузионной модели вычислить параметры миграции гелия в кварце и сделать заключение о наличии или отсутствии равновесия концентраций гелия в системе кварц-вода.

6. Вычислить эффективный внутренний объём образцов, доступный для гелия, парциальное давление гелия в этом объёме и содержание гелия в поровой воде при условии равновесия концентраций гелия в системе кварц-вода. Сопоставить полученные концентрации гелия в поровой воде с имеющимися результатами прямых измерений.

7. Построить модель миграции гелия в разрезе пермо-карбонового осадочной толщи (северная Швейцария), используя полученные экспериментальные результаты (в т. ч. концентрации гелия в поровых водах разреза, измеренные новым методом) с привлечением опубликованных данных о строении и вещественном составе разреза, а также о возрасте его основных литологических составляющих.

Фактический материал и методы исследования. Фактический материал диссертационной работы составляли три группы образцов. Фрагменты керна из скважины Вайах были предоставлены швейцарскими коллегами из университета г. Берна. Остальные две группы геологического материала составляли образцы с Кольского п-ова: кварц из редкометальных пегматитов, а также кварц из пегматитов и жильных образований разреза Кольской сверхглубокой скважины. Данные о возрасте и геологическом строении мест отбора образцов, о литологическом составе и гидрогеологии швейцарского пермо-карбонового бассейна взяты из литературных источников.

В работе использовались следующие методы: насыщение образцов гелием в контролируемых Р-Т условиях; насыщение навесок кварца при атмосферном давлении и при фиксированной температуре; экстракция газов из пород и минералов посредством их дробления в вакууме, ступенчатого и изотермического отжига и плавления. Масс-спектрометрический анализ содержаний и изотопного состава благородных газов в твердых образцах выполнялся на статических масс-спектрометрах МИ-1201, оснащённых газовыми источниками и умножителями вторичных электронов. Всего около 60 навесок насыщено гелием; выполнено более 200 масс-спектрометрических анализов концентраций и изотопного состава гелия и аргона.

Научная новизна и теоретическая значимость. Миграции благородных газов в природных (несовершенных) минералах посвящено значительное количество работ, однако традиционно эти исследования были связаны с оценкой степени сохранности либо дочерних продуктов К-Аг и 11-Не геохронометрических систем, либо захваченных благородных газов. Использование минералов, которые заведомо не обеспечивают хорошей сохранности газов (прежде всего, гелия) в качестве детекторов концентраций гелия в воде представляет собой принципиально новый подход. При этом радиогенный гелий, потерянный породами (сланцы) и мигрировавший из воды в минерал (песчаники), имеет первостепенное значение, поскольку он определяет баланс изотопов гелия в системе вода-порода и временные параметры миграции, что позволяет решить фундаментальный вопрос о подвижности вод.

Практическая значимость исследований и предполагаемые формы внедрения. Рациональное использование водных ресурсов определяется, как правило, наличием верной количественной модели формирования подвижных вод, учитывающей роль водоупоров. Кроме того, при захоронении радиоактивных и токсичных отходов первоочередной задачей является оценка подвижности воды в слабопроницаемых и водоупорных осадочных толщах.

Метод реконструкции концентраций гелия в поровой воде, разработанный в рамках данной работы, существенно расширяет область применения и - ТЬ - Не трассера в качестве инструмента датирования наиболее застойных, древних вод, т. к. он позволяет обойтись без отбора воды, заменив его сепарацией кварцевого концентрата из пород керна. Этот метод, безусловно, упрощает и удешевляет процедуру такого рода исследований, а в некоторых случаях просто позволяет её осуществление, которое иначе было бы невозможным.

Основные защищаемые положения.

1. В результате исследования баланса изотопов гелия и родительских элементов в породах, минералах и воде пермо-карбоновой осадочной толщи (северная Швейцария) установлено, что источником гелия в зёрнах кварца, выделенных из песчаников этой толщи является окружающая их поровая вода.

2. Основным местом нахождения атомов гелия, мигрирующих в природный кварц из окружающих поровых и подземных вод, являются газово-жидкие включения, внутри которых гелий ведёт себя как идеальный газ.

3. Кварц, отобранный из породы, может служить детектором концентраций гелия в подземной воде, если: (а) эффективный внутренний объём образцов доступный для гелия не претерпевает в ходе опытов (импрегнации образцов гелием и его изотермической экстракции) существенных изменений; (б) время пребывания подземных вод в исследуемом разрезе достаточно для установления равновесия концентраций гелия между водой и внутренним объёмом кварца.

4. Для разреза пермо-карбоновой толщи швейцарского осадочного бассейна определено, с применением данных, полученных новым методом, среднее время пребывания гелия, составившее для большинства водоупорных пород >10 млн. лет; время пребывания гелия, определённое для водоносных слоев составило 6 ООО - 180 ООО лет.

Апробация работы. Основные выводы диссертации докладывались на XVI симпозиуме по геохимии изотопов им. акад. А.П. Виноградова (Москва, 2001), на конференциях им. В.М. Гольдшмидта (Копенгаген, 2004; Кельн, 2007).

Автор принимала участие в подготовке 15 статей, опубликованных в центральных и зарубежных рецензируемых журналах. Основные выводы диссертации изложены в 6 из этих статей, одна из которых является авторской. Материалы исследования приведены в научно-исследовательских отчётах Геологического института КНЦ РАН, отчётах по гранту РФФИ -№ 04-05-64096-а, по гранту для молодых учёных INTAS YS Fellowship Nr 03-55-1606 и по грантам SCOPE Швейцарского национального фонда фундаментальной науки № 7SUPJ062127 «Helium migration in subsurface environment», а также № 7SUPJ048649 «Helium migration into quartz crystals».

Объём и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы. В работе 20 рисунков и 7 таблиц.

Заключение диссертации по теме «Геохимия, геохимические методы поисков полезных ископаемых», Ганнибал, Мария Андреевна

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Изучение содержания родительских элементов (и, ТЬ, 1л) и изотопов Не в породах, минералах, поровых и подземных водах пермо-карбоновой осадочной толщи в Северной Швейцарии, показало, что наблюдаемое распределение изотопов гелия обусловлено в основном следующими процессами:

1. Радиогенная генерация в породах и минералах. Основными источниками обоих изотопов гелия являются наиболее обогащенные родительскими элементами сланцы. Изотопный состав гелия позволяет определить эти породы как основной источник наблюдаемых концентраций гелия в песчаниках и подземных водах.

2. Миграция гелия. Образовавшийся в породах гелий мигрирует в окружающую воду, где перемещается вдоль градиента концентраций в области более низких концентраций. На небольшой шкале (от метров до десятков метров) это перемещение происходит от продуктивных сланцев к менее продуктивным песчаникам. В большем масштабе (несколько сот метров), атомы 4Не и 40Аг* перемещаются в сторону водоносных слоёв, содержащих подвижные воды с более низкими концентрациями этих нуклидов, а затем водный поток выносит их из данной системы вода-порода.

3. Миграция гелия в некоторые породообразующие минералы, такие как кварц и плагиоклаз. По этой причине в кварце, выделенном из песчаников пермо-карбоновой толщи, наблюдаются повышенные концентрации изотопов гелия, превышающие концентрации, которые могли бы быть произведены in situ. Изотопный состав гелия, содержащегося в этих минералах неотличим от измеренного в образцах воды и от рассчитанного для сланцев.

Последний из этих процессов прежде не рассматривался как фактор формирования наблюдаемой распространенности изотопов гелия в геологических объектах.

Анализ литературных источников, дополненный экспериментальными данными позволил прийти к выводу о том, что внутренний объём образцов, в который мигрирует гелий из внешней среды, составляет, главным образом, газообразная компонента флюидных включений, имеющихся в образцах. В ходе работы было показано также, что в этом внутреннем объёме гелий ведёт себя как идеальный газ. С одной стороны, это позволяет при описании этого объёма оперировать основным уравнением состояния для идеального газа, с другой стороны, даёт возможность рассматривать систему «внутренний объём образца - внешняя среда» как систему «газ -вода» и для её описания воспользоваться законом Генри и опубликованными данными о растворимости гелия в воде.

На основании представлений о среде миграции гелия и заключения о том, что источником избыточного гелия в песчаниках пермо-карбоновой осадочной толщи (Швейцария) являются сланцы этой же толщи, была обоснована возможность использования кварца из этих песчаников в качестве детектора концентраций гелия в подземных водах разреза. Был разработан метод реконструкции концентраций гелия в древних подземных водах.

Специально поставленные опыты позволили выбрать наилучший метод извлечения газа из образцов, подобрать оптимальные температуру и длительность опытов. На область применения метода были наложены важные ограничения, на основании экспериментальных данных и адекватной диффузионной модели было установлено, что кварц, отобранный из песчаников пермо-карбоновой толщи, может служить детектором концентраций гелия в подземной воде, в случае если ожидаемый возраст подземных вод в исследуемом разрезе > 5000 лет. Кроме того, выход гелия из образцов при их нагревании в лабораторных условиях должен контролироваться диффузией гелия, а не декрепитацией включений.

Для ряда образцов пермо-карбоновой осадочной толщи были вычислены эффективный внутренний объём, доступный для гелия и давление гелия в этом объёме. Из полученных значений давления были рассчитаны концентрации гелия в окружающей воде, принимая во внимание равновесное распределение гелия между внутренним объёмом образцов и окружающей водой. Результаты этих расчётов хорошо соответствуют имеющимся данным прямых измерений концентраций гелия в воде из водоносных слоев вскрытых скважиной Вайах, что подтверждает работоспособность этого метода.

На основании полученных экспериментальных результатов (в том числе, концентраций гелия в воде, измеренных новым методом) с привлечением опубликованных данных о строении и вещественном составе разреза, а также о возрасте его основных литологических составляющих была построена гидрогеологическая модель миграции гелия в разрезе пермо-карбонового бассейна в северной Швейцарии.

Таким образом, задачи, поставленные в работе, были, в основном, решены. Выполненная работа открывает широкие перспективы для дальнейших исследований. Вот некоторые направления, которые было бы интересно развить, как для расширения границ применимости метода, так и для более полного понимания процессов контролирующих миграцию благородных газов в природных (несовершенных) минералах, имеет смысл проводить в основном в следующих направлениях:

1. Использование других минералов, пригодных для реконструкции концентраций гелия, как в современных подземных водах, так и во флюиде, действовавшем в системе пород какое-то время назад, но при более высокой температуре.

2. Совершенствование численной модели диффузии гелия из минеральных зёрен для более точного соответствия её реальным объектам и процессам и более корректного определения диффузионных параметров.

3. Разработка методики позволяющей избирательно использовать только ту часть флюидных включений, которая не разрушается при температурах опыта и имеет стабильный эффективный внутренний объём.

4. Исследование поведения разных газов (как инертных, так и в том числе активных) в одном и том же минерале.

5. Использование минералов с разной плотностью дефектов кристаллической решетки.

Список литературы диссертационного исследования кандидат геолого-минералогических наук Ганнибал, Мария Андреевна, 2012 год

1. Аргунова Т.С., Сорокин JT.M., Певзнер Б.З., Балицкий B.C., Ганнибал М.А., Je J.H., Hwu Y., Tsai W.-L. Влияние дефектов кристаллической структуры на диффузию гелия в кварце // ФТТ, 2003,45(10), 1818-1824.

2. Ашкинадзе Г.Ш. Миграция радиогенных изотопов в минералах. JT-д: Наука, 1980, 144 с.

3. Баянова Т.Б. Возраст реперных геологических комплексов Кольского региона и длительность процессов магматизма. С.-Пб.: Наука, 2004. 174 с.

4. Верховский А.Б., Шуколюков Ю.А. Элементное и изотопное фракционирование благородных газов в природе. М.: Наука, 1991, 293 с.

5. Ганнибал М.А. Равновесное распределение гелия в системе вода-порода: новые возможности датирования древних подземных вод // Геохимия, 2012, №1, с. 1-12.

6. Герлинг Э.К. Формы нахождения гелия в минералах и миграция гелия в них. Автореферат докторской диссертации. Л-д, 1939.

7. Герлинг Э.К. Современное состояние аргонового метода определения возраста и его применение в геологии. М.: Изд-во АН СССР, 1961, 132 с.

8. Герлинг Э.К., Пушкарев Ю.Д., Котов Н.В. Поведение некоторых минералов при нагревании в условиях повышенного давления аргона // Изв. Акад. наук СССР, 1965 б, №11, с. 3-13.

9. Герлинг Э.К., Толстихин И.Н., Друбецкой Е.Р., Левковский Р.З., Шар-ков Е.В., Козаков И.К. Изотопы гелия и аргона в породообразующих минералах // Геохимия, 1976, №11, с. 1603-1611.

10. Горшков Г.В., Зябкин В.А., Лятковская Н.М., Цветков О.С. Естественный нейтронный фон атмосферы и земной коры. М.: Атомиздат, 1966, 410с.

11. Икорский C.B., Волошин A.B. Типоморфизм состава газовой фазы включений в кварце гранитных пегматитов Кольского п-ва // Геохимия, 1982, № ю, с. 1464-1471.

12. Икорский C.B., Ганнибал М.А., Аведисян A.A. Импрегнирование гелия во флюидные включения в минералах при высоких температурах (по экспериментальным данным на примере кварца и нефелина) // ДАН, 2006, т. 411, №1, с. 106-110.

13. Икорский C.B., Каменский И.Л. Метод дробления горных пород и минералов в стеклянных ампулах при изотопных исследованиях благородных газов. Тезисы докладов XV Симпозиума по геохимии изотопов им. акад. А.П. Виноградова. М., 1998, с. 115.

14. Икорский C.B., Каменский И.Д., Певзнер Б.З., Ганнибал М.А. Экспериментальное моделирование миграции гелия в кристаллы природного кварца // ДАН, 2003, т. 389, №4, с. 524-527.

15. Икорский C.B., Кущ В.Д. Азот во флюидных включениях щелочных пород Хибинского массива и метод его хроматографического определения // Геохимия, 1992, №7, с. 962-970.

16. Икорский C.B., Саргсян Г.О. Влияние внешнего давления и температуры на полноту термического вскрытия флюидных включений в природном кварце // Геохимия, 1990, № 8, с. 1205-1209.

17. Каменский И.Л., Скиба В.И. Определение генезиса декрепитирующих и недекрепитирующих микровключений в минералах горных пород путем изучения изотопов гелия и аргона // Геохимия, 2010, №11, с. 1-9.

18. Каменский И.Л., Толстихин И.Н., Шарков И.В., Пушкарев Ю.Д. Первые результаты измерения изотопного состава гелия на однокаскад-ном масс-спектрометре МИ-1201 // Геохимия, 1984, №3, с.439-443.

19. Карпинская Т.Б., Шанин Л.Л. и Борисевич И.В. Искусственное внедрение аргона в слюду, оливин и пироксен // Изв. Акад. наук СССР, 1965, №11, с. 14-16.

20. Критерии надежности методов радиологического датирования. М.: Наука, 1979, 208 с.

21. Лыков A.B. Теория теплопроводности. М., Высшая школа, 1976, 600 с.

22. Мамырин Б.А., Ануфриев Г.С., Толстихин И.Н. Аномальный изотопный состав гелия в вулканических газах. Доклады АН СССР, 1969, т. 184, №5, с.1197-1199.

23. Морозова И.М. и Ашкинадзе Г.Ш. Миграция атомов редких газов в минералах. Л-д: Наука, 1971, 120 с.

24. Пушкарев Ю.Д. Актуальные проблемы K-Ar геохронологии. Апатиты: Изд-во КФАН, 1977, 53 с.

25. Пушкарев Ю.Д. Мегациклы в эволюции системы кора-мантия. Л.: Наука, 1990,217 с.

26. Савченко В.П. К вопросу о геохимии гелия. Природные газы. 1935, № 9, с. 53-108.

27. Смыслов A.A. Уран и торий в земной коре. Л.: Недра, 1974, 231 с.

28. Agarwal М., Gupta S.K., Deshpande R.D., Yadava M.G., Helium, radon and radiocarbon studies on a regional aquifer system of the North Gujarat-Cambay region, India. Chem. Geol. 2006, v. 228, p. 209-232.

29. Andrews J.N. The ^e/^He ratios of radiogenic helium in crustal rocks and its application in growndwater circulation studies // Chem. Geol. 1985, v. 49, pp. 339-351.

30. Andrews J.N., Fontes J.-C., Importance of the in situ production of 36C1, 36Ar and 14C in hydrology and hydrogeochemistry, Isotope Techniques in Water Resources Development, IAEA, Vienna, 1991, pp. 245-269, Vienna, 1991.

31. Baxter E.F. Quantification of the factors controlling the presence of excess 40Ar or 4He // Earth Planet. Sci. Lett., 2003, v. 216, pp.619-634.

32. Broadhurst C.L., Drake M.J., Hagee B.E., Bernatowicz T.J. Solubility and partitioning of Ne, Ar, Kr, and Xe in minerals and synthetic basaltic melts. // Geochim. Cosmochim. Acta. 1992, v. 56, pp. 709-723.

33. Castro M.C. Helium sources in passive margin aquifers—new evidence for a significant mantle 3He source in aquifers with unexpectedly low in situ 3He/4He production. //Earth Planet. Sci. Lett., 2004, v. 222, pp. 897-913.

34. Castro M.C., Stute M., Schlosser P. Comparison of 4He ages andl4C ages in simple aquifer systems: implications for groundwater flow and chronologies. // Appl. Geochem., 2000, v. 15, pp.1137-1167.

35. Cook P.G., Herczeg A.L. Environmental Tracers in Subsurface Hydrology. Kluwer Academic Publishers, 2000.

36. Eugster O. Cosmic-ray production rates for 3He, 21Ne, 38Ar, 83Kr, and 126Xe in chondrites based on 81Kr-Kr exposure ages // Geochim. Cosmochim. Acta, 1988, v. 52, pp. 1649-1662.

37. Fechtig H., Kalbitzer S. The diffusion of argon in potassium-bearing solids // In: Schaefer, O.A., Zahringer, J. (Eds.), Potassium-Argon Dating. Heidelberg. Springer, 1966, pp. 68-107.

38. Ivanov V.V., Medovy V.I., Dobrovolskaya V.I. Fields of helium concentrations in sedimentary sequences // Geol. Rev. 1978, v. 21(8), pp. 891-903.

39. Jambon A. and Shelby J. Helium diffusion and solubility in obsidians and basaltic glass in the range 200-300°C // Earth Planet. Sci. Lett. 1980, v. 51, pp. 206-214.

40. Kalashnikov E., Tolstikhin I.N., Lehmann B.E., Pevzner B.Z. Helium transport along lattice channels in crystalline quartz // J. Phys. Chem. Solids 2003, v. 64, pp. 2293-2300.

41. Kurz M.D., Jenkins W.J. The distribution of helium in oceanic basalt glasses // Earth Planet. Sci. Lett, 1981, v. 53, pp. 41-53.

42. Lehmann B.E., Davis S.N., Fabryka-Martin J.T. Atmospheric and subsurface sources of stable and radioactive nuclides used for groudwater dating // Water Resour. Res, 1992, v. 29, pp. 2027-2040.

43. Lehmann B., Waber N., Tolstikhin I., Kamensky I., Gannibal M., Kalashnikov E., Pevzner B. Helium in solubility equilibrium with quartz andporefluids in rocks: A new approach in hydrology // Geophys. Res. Lett, 2003 a, v. 30, N. 3, pp. 1128 (1-3).

44. Lippolt H.J., Leitz M., Wernicke R.S. and Hagedorn B. (Uranium + thorium)/ helium dating of apatite: experience with samples from different geo-chemical environments // Chem geol., 1994, v. 112, pp. 179-191.

45. Lovera, O.M., Richter, F.M., Harrison, T.M. The 40Ar/39Ar thermochronology for slowly cooled samples having a distribution of diffusion domain sizes. J. Geophys. Res, 1989, v. 94 B, pp. 17917-17935.

46. Mamyrin B.A., Tolstikhin I.N., Helium isotopes in nature // In: Developments in Geochemistry, v. 3. Amsterdam, Elsevier Science Publisher, 1984, 273 p.

47. Marty B., Criaud A., Fouillac C. Low enthalpy geothermal fluids from the Paris sedimentary basin -1. Characteristic and origin of gases // Geothermics, 1988, v. 17, pp. 619-633.

48. Marty B., Torgersen T., Meynier V., O'Nions R.K., DeMarsily G., Helium isotope fluxes and groundwater ages in the Dogger aquifer, Paris Basin // Water Resour. Res, 1993, v. 29 (4), pp. 1025-1035.

49. Matsumoto T., Seta A., Matsuda J., Takebe M., Chen Y., Arai S. Helium in the Archean komatiites revisited: significantly high 3He/4He ratios revealed by fractional crushing gas extraction // Earth Planet. Sci. Lett, 2002, v. 196, pp. 213-225.

50. Matter A. Faciesanalyse und Ablagerugsmilieus des Permokarbons im Nordschweizer Trog // Eclogae geologicae Helvetiae, v. 80, pp. 345-367 (in German).

51. Matter A., Peters T.J., Blaesi H.-R, Meyer J., and Ischi H., Sondierbohrung Weiach, Geologie; Nagra Technical Report NTB 86-01 1988. (in German).

52. Mazor E. Paleotemperatures and other hydrological parameters deducted from noble gases dissolved in groundwaters; Jordan Rift Valley, Israel // Geochim. Cosmochim. Acta, 1972, v. 36, pp. 1321-1336.

53. Mazor E. Applied Chemical and Isotopic Groundwater Hydrology // Open University Press, Milton Keynes, 1991, 274 pp.

54. McDougall I. and Harrison T.M. Geochronology and thermochronology by the 40Ar/39Ar method, second ed. Oxford University Press, 1999, 269 p.

55. Meesters, A.G.C.A., Dunai, T.J., Solving the production -diffusion equation for finite diffusion domains of various shapes: Part I. Implications for low-temperature (U-Th)/He thermochronology // Chem. Geol., 2002, v. 186, pp. 333-344/

56. Morrison P. and Pine J. Radoigenic origin of the helium isotopes in rock // Annals New York Acad. Sci, 1955, v. 62, N 3, pp. 69-92.

57. Mukhopadhyay S., Farley K.A. New insights into the carrier phase(s) of extraterrestrial 3He in geologically old sediments // Geochim. Cosmochim. Acta, 2006, v.70, pp. 5061-5073.

58. Nagra. Sondierbohrung Weiach, Untersuchungsbericht. Nagra Technischer Bericht NTB 88-08, Nagra, 1989, Wettingen, Schweiz.

59. Osenbriick K, Lippmann J., Sonntag C. Dating very old porewaters in impermeable rocks by noble gas isotopes // Geochim. Cosmochim. Acta, 1998, v. 62, N 18, pp. 3041-3045.

60. Patterson D.B., Farley K.A., Schmitz B. Preservation of extraterrestrial 3He in 480-Ma-old marine limestones // Earth Planet. Sci. Lett, 1998, v. 163, pp. 315-325.

61. Pearson F.J., Balderer W., Loosli H.H., Lehmann B.E., Matter A., Peters T., Schmassmann H., Gautschi A. Applied isotope hydrogeology- A case study in Northern Switzerland. Amsterdam, Elsevier Science Publisher, 1991, 439 p.

62. Pekala M., Kramers J.D., Waber H.N., Gimmi T., and Alt-Epping P., Transport of U-234 in the Opalinus Clay on centimetre to decimetre scales // Applied Geochemistry, 2009, v. 24, N 1, pp. 138-152.

63. Plummer L.N., Dating of young groundwater. In: Aggarwal P.K., Gat J.R., Froehlich K.F.O. (Eds.). Isotopes in the Water Cycle: Past, Present and Future of a Developing Science. Springer, 2005, pp. 193-220.

64. Plummer L.N., Busenberg E., Bohlke J.K., Nelms D.L., Michel R.L., Schlosser P. Groundwater residence times in Shenandoah National Park, Blue Ridge Mountains, Virginia, USA: a multi-tracer approach // Chem. Geol., 2001, v. 179, pp. 93-111.

65. Reiners P.W. and Farley K.A. Helium diffusion and (U-Th)/He thermochronometry of titanite // Geochim. Cosmochim. Acta, 1999, v.63, N 22, pp. 3845-3859.

66. Sheldon A.L., Solomon D.K., Poreda R.J. and Hunt A., Radiogenic helium in shallow groundwater within a clay till, southwestern Ontario // Water Resour. Res, 2003, v. 39, p. 1331, doi:10.1029/2002WR001797.

67. Shuster D.L., Farley K.A., Sisterson J.M. and Burnett D.S. Quantifying the diffusion kinetics and spatial distributions of radiogenic 4He in minerals containing proton-induced 3He // Earth Planet. Sci. Lett, 2003, v. 217, pp. 19-32.

68. Solomon D.K., Source of radiogenic helium-4 in shallow aquifers: Implications for dating young groundwater.// Water Res. Res, 1996, v. 32, pp. 1805-1813.

69. Stute M., Sonntag C., Deak J., Schlosser P. Helium in deep circulating groundwater in the Great Hungarian Plain: flow dynamics and crustal and mantle helium fluxes // Geochim. Cosmochim. Acta, 1992, v. 56, pp. 2051-2067.

70. Tolstikhin I.N., Gannibal M., Tarakanov S., Pevzner B., Lehmann B.E., Ihly B., Waber H.N. Helium transfer from water into quartz crystals: A new approach for porewater dating // Earth Planet. Sci. Lett, 2005, v. 238, pp. 31-41.

71. Tolstikhin I.N., Lehmann B.E., Loosli H.H., Gautschi A. Helium and argon isotopes in rocks, minerals and related groundwaters: A case study in Northern Switzerland//Geochim. Cosmochim. Acta, 1996, v. 60, pp. 1497-1514.

72. Torgersen T. Terrestrial helium degassing fluxes and the atmospheric helium budjet: Implications with respect to the degassing process of continental crust// Chem. Geol. (Isot. Geosci. Sec.), 1989, v. 79, pp. 1-14.

73. Torgersen T. The continental degassing flux of 4He and its variability. G3 (in press), 2010.

74. Torgersen T., Clarke W.B. Helium accumulation in groundwater. I: An evaluation of sources and the continental flux of 4He in the Great Artesian Basin, Australia// Geochim. Cosmochim. Acta, 1985, v. 49, pp. 1211-1218.

75. Torgersen T., Clarke W.B. Helium accumulation in groundwater. Ill: Limits on helium transfer across the mantle-crust boundary beneath Australia and the magnitude of mantle degassing // Earth Planet. Sci. Lett, 1987, v. 84, pp. 345-355.

76. Torgersen T., Habermehl M.A., Clarke W.B., Crustal helium fluxes and heat flow in the Great Artesian Basin, Australia // Chem. Geol. (Isot. Geosci. Sec.), 1992, v. 102, pp. 139-152.

77. Trull T.W. and Kurz M.D. Experimental measurements of He-3 and He-4 mobility in olivine and clinopyroxene at magmatic temperatures // Geochim. Cosmochim. Acta, 1993, v. 57(6), pp. 1313-1324.

78. Trull T.W., Kurz M.D., Jenkins W.J. Diffusion of cosmogenic He in olivine and quartz: Implications for surface exposure dating. // Earth Plan-et.Sci.Lett, 1991, v. 101, pp. 241-256.

79. Weber H.P., Sattel G., Sprecher C. Sondierbohrungen Weiach, Riniken, Schafisheim, Kaisten, Leuggern geophysikalishe daten. Technical Report NTB-85-50, NAGRA Technical Report NTB-85-50, Wettingen. 1986.

80. Weiss R.F. Solubility of helium and neon in water and seawater // J. Chem. Eng. Data, 1971, v. 16 (2), pp. 235-241.

81. Wolf R. A., Farley K.A., Kass D.M. Modeling of the temperature sensitivity of the apatite (U-Th)/He thermochronometer // Chem. Geol, 1998, v. 148, pp. 105-114.