Hydrogeochemical study of hot springs in western region of Mongolia

Authors

  • Chimeddorj Bolormaa Department of Chemistry, School of Arts and Sciences, National University of Mongolia, Ulaanbaatar 14201, Mongolia
  • Dolgorjav Oyuntsetseg Laboratory of Ecological Chemistry, Institute of Chemistry and Chemical Technology, Mongolian Academy of Sciences, Ulaanbaatar 13330, Mongolia
  • Oyuntsetseg Bolormaa https://orcid.org/0000-0002-2861-7841

DOI:

https://doi.org/10.5564/bicct.v10i10.1812

Keywords:

geothermal water, geothermometer, energy

Abstract

According to the hydrogeological zoning in the western region of Mongolia, there are 9 hot springs such as Gantz mod, Chikhertei, Aksu, and Indert hot spring of Mongol-Altai mountains, and Otgontenger, Khojuul, Zart, Tsetsuuh, and Ulaan Khaalga of Khangai mountains. In this study, we selected these hot springs as research objects. The aim was to determine the chemical composition and chemical composition of the mineral rocks dissolved in the springs, determine the water-rock interaction, determine the temperature of the underground hot water in the springs, and determine the depth of circulation of the underground reservoir. The hot springs of Mongolia-Altai region have a temperature of 23.3-33°C or warm, pH 8.3-9.19 alkaline environment and chemical composition is Aksu, Gantzmodi spring HCO3-Na, Chikhertei spring HCO3-SO4-Na, Indert hot spring SO4-Na. It was determined that the springs of Khangai region have a temperature of 33-45.5°C, pH 8.36-9.56 alkaline environment, Zart, Tsetsuuh, and Ulaan Khaalga springs belong to the SO4-Na type, and Khojuul and Otgontenger springs belong to the HCO3-SO4-Na type. It was found that the chemical composition of the hot springs of Mongolia-Altai region depends on the altitude, and the mineralization increases from northwest to southeast, from HCO3-Na to HCO3-SO4-Na, and to SO4-Na in the lowlands. The temperature of the underground reservoir of hot springs in the western region was determined to be 98-134°C by chemical geothermometry. When calculating the depth of the underground reservoir of these hot springs, it was proved that they are 2600- 3300 meters below the surface in Mongolia-Altai region, and 1500-1600 meters in Khangai region. Underground hot water in western region of Mongolia can be developed for direct use, such as thermal energy, greenhouse farming, fish breeding, snowmelt, bathing, swimming pools, water sports, spas, and nature tourism. Furthermore, it was also determined that the temperature of underground hot water is 98-134°C, so it is possible to extract electricity by using the binary system.

Монгол орны Баруун бүсийн халуун рашааны гидрогеохимийн судалгаа

Хураангуй: Монгол орны Баруун бүсэд гидрогеологийн бүсчлэлээр авч үзвэл Монгол-Алтайн мужийн Ганц мод, Чихэртэй,
Аксу, Индэртийн халуун рашаан, Хангайн мужийн Отгонтэнгэр, Хожуул, Зарт, Цэцүүх, Улаан хаалга зэрэг 9 халуун рашаан
тархсан байдаг. Эдгээр халуун рашааныг судалгааны обьект болгон сонгон авч рашааны химийн найрлага, рашаанд ууссан
эрдэс чулуулгийн химийн найрлагыг тодорхойлж, ус-чулуулгийн харилцан үйлчлэлийг тогтоож, рашаануудын газрын гүний
халуун усны температурыг тодорхойлж, газрын доорх усан сангийн эргэлтийн гүнийг тогтоохыг зорьсон юм. Монгол-Алтайн мужийн халуун рашаанууд нь температурын хувьд 23.3-33°С буюу бүлээн, рН 8.3-9.19 шүлтлэг орчинтой, химийн
найрлагын хувьд Аксу, Ганц модны рашаан HCO3-Na, Чихэртэй рашаан HCO3-SO4-Na, Индэртийн халуун рашаан SO4-Na
төрөлд хамаарагдаж байна. Хангайн мужийн рашаанууд нь 33-45.5°C температуртай, рН 8.36-9.56 шүлтлэг орчинтой, Зарт,
Цэцүүх, Улаан хаалганы рашаанууд SO4-Na төрөл, Хожуул, Отгонтэнгэрийн рашаанууд HCO3-SO4-Na төрөлд тус тус
хамаарагдаж байгааг тодорхойлов. Монгол-Алтайн мужийн халуун рашаануудын химийн найрлага өндөршлөөс хамаараад баруун хойноосоо зүүн урагшаа чиглэлд эрдэсжилт нь нэмэгдэж HCO3-Na найрлагаас HCO3-SO4-Na болж, нам доор газраа SO4-Na төрөл болж өөрчлөгдөж байгааг тогтоолоо. Баруун бүсийн халуун рашааны газрын гүний усан сангийн температурыг химийн геотермометрийн аргаар тооцоход 98-134°С байгааг тогтоолоо. Эдгээр халуун рашаануудын газрын доорх усан сангийн гүнийг тооцоолоход, Монгол-Алтайн мужийнх газрын гадаргаас доош 2600-3300 метрт, Хангайн мужийнх 1500-1600 метрийн гүнд оршиж байгааг тогтоосон. Баруун бүсийн газрын гүний халуун усыг ашиглан шууд хэрэглээнд буюу дулааны эрчим хүч, хүлэмжийн аж ахуй, загас үржүүлэх, цас хайлуулах, усанд орох, бассейн, усан спорт, рашаан сувилал, байгалийн аялал жуулчлал зэргээр хөгжүүлэх боломжтой. Мөн газрын гүний халуун усны температур нь 98-134°С байгаа тул бинарын системийг ашиглан цахилгаан эрчим хүч гарган авах боломжтойг тогтоолоо.

Түлхүүр үг: геотермал ус, геотермометр, эрчим хүч

Downloads

Download data is not yet available.
Abstract
170
PDF 146

Author Biography

Chimeddorj Bolormaa, Department of Chemistry, School of Arts and Sciences, National University of Mongolia, Ulaanbaatar 14201, Mongolia

Department of Chemistry, The Branch School in Khovd province of National University of Mongolia, Khovd 84170, Mongolia

References

J.W.Lund, N.A.Toth (2021). Direct utilization of geothermal energy 2020 worldwide review. Geothermics. 90:101915. https://doi.org/10.1016/j.geothermics.2011.07.004

B.Tseesuren (2001). Geothermal resources in Mongolia and potential uses. Oceania. 342(2065):4.

А.М.Овчинников (1955). Общая гидрогеология. Москва.

В.В.Иванов, Г.А.Невраев (1964). Классификация подземных минеральных вод. Недра.

B.Chimeddorj, D.Munkhbat, B.Altanbaatar O.Dolgorjav, B.Oyuntsetseg (2021). Hydrogeochemical characteristics and geothermometry of hot springs in the Mongolian Altai region, Mongolia. Geochemistry: Exploration, Environment Analysis, 21(4):1–11. https://doi.org/10.1144/geochem2021-016

Б.И.Писарский, Д.Ганчимэг (2007). Газовый состав подземных минеральных вод Монголии.

О.Намнандорж, Ш.Цэрэн, Ө.Нямдорж (1966). БНМАУ-ын рашаан. Улсын хэвлэлийн хэрэг эрхлэх хороо.

Т.Булган (2008). Усны химийн шинжилгээний аргачлал. Байгаль орчин, аялал жуулчлалын яам. УБ. х. 120-145

А.О.Алекин. (1953). Основы гидрохимии. Гидрометеорологическое издательство. Ленинград. стр.162

A.William, B.Patrick (2011). Water chemistry. United States of America. р.449

Д.Аваадорж (2014). Хөрс судлал. УБ. х.24-35

K.Nakayama, T.Nakamura (2008). Calibrating standards using chemical reagents for glass bead x-ray fluorescence analyses of geochemical samples. X-Ray Spectrometry, 37(3), 204–209. https://doi.org/10.1002/xrs.1042

E.Fomina, E.Kozlov (2020). Application of the Method of Statistical Comparison of XRD-and XRF-Data for Identification of the Most Representative Rock Samples: A Case Study of an Extensive Collection of Carbonatites and Aluminosilicate Rocks of the Kontozero Alkaline Complex (Kola Peninsula, NW Russia). IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 609:012050. https://doi.org/10.1088/1755-1315/609/1/012050

R.O.Fournier. (1977). Chemical geothermometers and mixing models for geothermal systems. Geothermics. https://doi.org/10.1016/0375-6505(77)90007-4

R.O.Fournier, A.H.Truesdell (1972). Au empirical Na-K-Ca geothepmometer for natural waters. Geochimica et Coemochimica Acta, 37: 1255–1275. https://doi.org/10.1016/0016-7037(73)90060-4

А.И.Перельман (1982). Геохимия природных вод. Наука. р.154-166

B.Zhang, D.Zhao, P.Zhou, S.Qu, F.Liao, G.Wang (2020). Hydrochemical Characteristics of Groundwater and Dominant Water–Rock Interactions in the Delingha Area, Qaidam Basin, Northwest China. Water, 12(3):836. https://doi.org/10.3390/w12030836

Н.Батсүх (2012). Гидрогеологи. УБ. 68-74.

F.Yifan, P.Zonghe, L.Dawei, J.Tian, Y.Hao, T.Huang, Y.Li. (2019). Hydrogeochemical characteristics and genesis of geothermal water from the Ganzi geothermal field, Eastern Tibetan Plateau. Water, 11(8):1631. https://doi.org/10.3390/w11081631

C.Mihai, B.Gheorghe (2008). Mineralogical-Petrographical observations on metamorphic transformations in the Gabbroids from transitional zone of the Iuti-Tisovita-Plavisevita Ophiolitic Complex. Buletinil, 4A: 273–278.

L.Bouragba, M.L.Jacques, L.Bouchaou, Y.Hsissou, T.Tagma (2011). Characterization of groundwater in the Souss upstream basin: Hydrochemical and environmental isotopes approaches. African Journal of Environmental Science and Technology, 4:307.

M.Ta, X.Zhou, J.Guo, X.Wang, Y.Wang, Y.Xu (2020). The Evolution and sources of major ions in hot springs in the triassic carbonates of Chongqing, China. Water, 12(4):1194. https://doi.org/10.3390/w12041194

M.Ahmad, W.Akram, N.Ahmad, M.A.Tasneem, M.Rafiq, Z.Latif. (2002). Assessment of reservoir temperatures of thermal springs of the northern areas of Pakistan by chemical and isotope geothermometry. Geothermics, 31(5):613-631. https://doi.org/10.1016/S0375-6505(02)00009-3

M.Yousif, A.El-Aassar (2018). Rock-water interaction processes based on geochemical modeling and remote sensing applications in hyper-arid environment: Cases from the southeastern region of Egypt. Bulletin of the National Research Centre, 42(1):4. https://doi.org/10.1186/s42269-018-0004-7

Шварцев (1996). Общая гидрогеология. Недра. стр.127-188

C.W.Karingithi (2009). Chemical geothermometers for geothermal exploration. Short Course IV on Exploration for Geothermal Resources. 1–12.

S.Arnórsson (1983). Chemical equilibria in icelandic geothermal systems-Implications for chemical geothermometry investigations. Geothermics. 12(2–3):119–128. https://doi.org/10.1016/0375-6505(83)90022-6

Q.Guo, Z.Pang, Y.Wang, J.Tian (2017). Fluid geochemistry and geothermometry applications of the Kangding high-temperature geothermal system in eastern Himalayas. Applied Geochemistry, 81:63. https://doi.org/10.1016/j.apgeochem.2017.03.007

J.Wang, M.Jin, B.Jia, F.Kang (2015). Hydrochemical characteristics and geothermometry applications of thermal groundwater in northern Jinan, Shandong, China. Geothermics, 57:185–195. https://doi.org/10.1016/j.geothermics.2015.07.002

D.Oyuntsetseg, D.Ganchimeg, A.Minjigmaa, A.Ueda, M.Kusakabe (2015). Isotopic and chemical studies of hot and cold springs in western part of Khangai Mountain region, Mongolia, for geothermal exploration. Geothermics, 53:488–497. https://doi.org/10.1016/j.geothermics.2014.08.010

G.Bignall, P.Dorj, B.Batkhishig, N.Tsuchiya (2005). Geothermal Resources and Development in Mongolia: Country Update. World Geothermal Congress 2005:1–7.

A.Shestakova, N.Guseva, Y.Kopylova, A.Khvaschevskaya, D.Polya, I.Tokarev (2018). Geothermometry and Isotope Geochemistry of CO2-Rich Thermal Waters in Choygan, East Tuva, Russia. Water, 10(6):729. https://doi.org/10.3390/w10060729

A.Sodov, O.Gaskova, A.Gankhuyag, D.Lkhagvasuren, O.Dorjsuren, O.Tumen-Ulzii, B.Altanbaatar (2018). New orogenic type gold occurrences in the Uyanga ore knot (Central Mongolia). Mongolian Geoscientist, 47, 22–36. https://doi.org/10.5564/mgs.v0i47.1062

Downloads

Published

2022-12-20

How to Cite

Bolormaa, C., Oyuntsetseg, D., & Bolormaa, O. (2022). Hydrogeochemical study of hot springs in western region of Mongolia. Bulletin of the Institute of Chemistry and Chemical Technology, 10(10), 24–33. https://doi.org/10.5564/bicct.v10i10.1812

Issue

Section

Articles