Файл: Крайнов, С. Р. Геохимия редких элементов в подземных водах (в связи с геохимическими поисками месторождений).pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 15.10.2024
Просмотров: 102
Скачиваний: 0
80
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 28 |
|||
|
|
Результаты |
параллельного определения |
титана |
в водах |
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
е кислотным |
разрушением |
комплексов и без их |
разрушения |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Колігчсство |
npoö, в кото |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
рых обнаружен тптап |
|
|
|
Количество |
титана, |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/ количество \ |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
определенное |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
{ |
% |
) |
|
|
|
|
|
|||||
Массивы щелочных |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
пород |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
без |
кислот |
с |
кислотным |
|
без |
кислотного |
|
с |
кислотным |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
ного |
разру |
разрушением |
|
разрушения |
|
разрушением |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
шения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ловозерскпй . . |
|
|
|
6 |
|
6 |
|
|
6 |
|
|
|
6—10 |
|
|
260—400 |
|||||
|
|
|
|
100 |
|
|
100 |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Вгшшевогорскин |
|
|
|
5 |
|
5 |
|
|
5 |
|
|
Не оби. —2 |
|
• |
71—100 |
||||||
|
|
|
|
40 |
|
|
100 |
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Афрпканда . . . |
|
|
32 |
|
_9_ |
|
|
32 |
|
|
Не |
обн. — 6 |
Не |
оби.—400 |
|||||||
|
|
|
2S |
|
|
100 |
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
ращш по кислотному |
разрушению |
подземных |
вод содержаниях |
титана |
|||||||||||||||||
комплексов (см. главу I). Введение |
{п—п • 100 мкг/л) она не должна иметь |
||||||||||||||||||||
этих |
операцпй |
оказалось |
оправдан |
существенного |
|
значения, |
так как |
||||||||||||||
ным. |
Количества |
титана, определен |
переход |
мономерных |
форм |
гидро |
|||||||||||||||
ные |
после |
кислотного |
разрушения |
окиси |
титана в полимерные происхо |
||||||||||||||||
комплексов, |
обычно |
оказывались |
в |
дит при гораздо больших |
содержа |
||||||||||||||||
несколько |
раз большими, чем в слу |
ниях тптана (порядок п—п-10 |
мг/л). |
||||||||||||||||||
чае определения |
без их разрушения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
(табл. 28). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ДИАПАЗОНЫ |
|
|
|||||||||
Кпслотная |
обработка |
сухих остат |
МИГРАЦИИ ТИТАНА |
|
|
|
|
||||||||||||||
В ПОДЗЕМНЫХ ВОДАХ |
|
|
|
|
|||||||||||||||||
ков |
внесла |
некоторые |
осложнения |
|
|
|
|
||||||||||||||
|
Пользуясь указанным |
аналитиче |
|||||||||||||||||||
в определение титана. В связи со зна |
|
||||||||||||||||||||
чительным |
кларком |
титана попада |
ским |
методом, мы обнаружили, что |
|||||||||||||||||
ние механической взвеси в сухой |
титан постоянно присутствует в грун |
||||||||||||||||||||
остаток сильно искажало результаты |
товых водах массивов щелочных по |
||||||||||||||||||||
анализов и лишало их воспроизводи |
род (табл. 29). Прп этом в водах не |
||||||||||||||||||||
мости (по экспериментам И. В. Бату- |
которых |
типов |
массивов |
(особенно |
|||||||||||||||||
ринской при наличии взвеси ошибка |
агпаитовых) его содержания |
могут |
|||||||||||||||||||
могла |
достигать |
2000%), |
поэтому |
быть |
весьма |
|
значительными (до |
||||||||||||||
относительная |
воспроизводимость |
в |
2 мг/л). Распределение |
титана |
в во |
||||||||||||||||
определениях |
|
титана |
была |
нами до |
дах некоторых |
массивов |
|
щелочных |
|||||||||||||
стигнута только после |
освобождения |
пород можно видеть на рис. 20. |
|||||||||||||||||||
от механической взвеси путем филь |
|
Сопоставление |
наших |
данных по |
|||||||||||||||||
трования всех проб (фильтр «синяя |
распространению титана в околоней- |
||||||||||||||||||||
лента»). Что же касается |
влияния |
тральиых и щелочных |
водах с лите |
||||||||||||||||||
коллоидной фракции титана на его |
ратурными |
данными показало, что |
|||||||||||||||||||
определение с кислотной обработкой |
для титана характерно |
закономерное |
|||||||||||||||||||
сухого остатка, то при обычных для |
изменение |
его содержаний |
в |
водах |
|||||||||||||||||
81
Т а б л и ц а 29 Содержания титана (мкг/л) в грунтовых водах массивов щелочных пород
Массивы
Ловозерский . . . .
Вшшіевогорский (мнаскиты, фенпты). .
Турий мыс (ультраосиовиые щелочные породы)
Африкаида (ультраосновные щелочные
Ковдор (карбона-
Вуори-Ярви (карбо-
|
Типы вод |
|
|
поверхпостные |
грунтово-трещпн- |
трещішио- |
глубоких горных |
и аллювиальные |
ные |
жильные |
выработок |
Не обн.—40(10) |
1-40 (5,8) |
6—50 (20,9) |
25-2000(1270) |
8-280 (92) |
10-700 (112) |
7-70 (27) |
— |
2-80 (10,6) |
3—14 (7,5) |
— |
— |
Не обн.—120 (18,6) |
Не оби.—400 (56) |
.— |
— |
Не обн.—180(38) |
2-240 (78) |
— |
— |
Не обн. —19(4,7) |
2—252 (73) |
2-10(5,3) |
|
|
70 |
|
|
|
|
|
|
60 |
|
|
|
|
|
|
50 |
|
|
|
|
|
|
40 |
|
|
|
|
|
|
30 |
|
|
|
|
|
|
20 |
|
|
|
|
|
Ті,м«/Л |
10 |
|
|
. . |
Ii. |
|
|
|
|
|
|
||
О 500 1000 МО 2000 |
О |
20 |
10 |
60 |
»0 |
100 >І00 ""W |
|
||||||
с изменением гидрогеохимических ус ловий. Последние в суммарном виде могут быть выражены через pH. В табл. 30 и на рис. 21 показано из менение содержаний титана в водах с разными значениями pH.
Из этих иллюстраций видно, что существуют два типа гндрогеохимических сред (или диапазонов), в ко торых наблюдается усиление мигра ционной способности и увеличение
п |
т |
т |
ъ . |
'Ті,нкг/л , |
0 2 4 |
Б |
а |
10 Гі,ню/Л 0 |
3 6 S 12 15 |
7.
50
10
30,
го|
10
>4 -іИ,ш/л
Рис. 20.
Гистограммы распределения титана в под земных водах массивов щелочных пород.
I — агпаитовые нефелиновые сиениты — руднич
ные воды (п = 22). I I — миаскитовые |
нефелино |
||
вые сиениты (п = 70). I I I — карбонатиты и уль |
|||
траосновные |
породы: а — Вуори Ярви (п = |
29); |
|
б — Ковдор |
(п — 20); в — Турий мыс |
(п = |
18). |
6 Заказ |
2215 |
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
30 |
||
Содержание титана |
(мкг/л) |
|
|||
|
в подземных водах |
|
|
||
(по |
результатам 238 |
анализов) |
|
||
|
|
|
Коэффи |
||
Значения |
Содержание титана * |
циент |
вод |
||
р н |
|
|
ной ми |
||
|
|
|
грации |
||
0,2 |
5000—23 ООО 1 |
0,0« |
|||
2,1—4,0 |
280—2000 |
) |
|||
|
|
||||
4,1—6,0 |
Не обн.—240(44) 1 |
<0,01 |
|||
6,1—8,0 |
Не обн.—400(34) / |
||||
|
|
||||
8,1—10,0 |
2—500 (82) |
1 |
Sä0,05 |
||
10,1—12,0 |
900—2000(1350) J |
|
|
||
В скобках даны средние значения.
82
Ti, мкг/л
I gl |
, |
, |
, |
, |
, |
, |
: |
, |
, |
, |
, |
, p H |
' |
1 |
г |
3 |
4 |
5 |
6 1 |
8 |
9 10 11 12 |
|
|||
|
Г |
П |
і |
|
C |
D |
* |
|
|
|
- |
|
|
|
|
|
|
Рис. |
21. |
|
|
|
|
|
|
Связь |
содержаний |
титана |
|
с |
pH |
подзем |
||||||
|
ных вод |
(по |
И. В. Батурпнской). |
|
||||||||
1 — воды агпаптовых нефелиновых сиенитов; 2 — воды миаскптовых нефелиновых сиенитов; 3 — кислые воды (по данным Зеленова, Борисенкова и др.).
концентраций титана в водах: кислые и щелочные.
Распространение |
титана в к и с |
|
л ы х |
в о д а х |
охарактеризовано |
во многих работах, касающихся гео химии резкокпслых термальных вод вулканических областей [35, 125— 127]. Судя по указанным работам, количество титана в кислых водах возрастает до 5—23 мг/л и более. Заметим, что высокие концентрации титана не ограничены кислыми во дами только вулканических областей. Обогащение титаном кислых вод но сит более общий характер. Напри мер, значительные концентрации ти тана характерны для кислых вод сульфидных месторождений. Так, в кислых (pH 2) сульфатных водах Кедабекского колчеданного месторо ждения количество титана достигает 2 мг/л (воды для анализа предоста влены нам А. М. Эленбогеном).
Причины увеличения подвижности титана в кислых водах понятны (ми грация в виде Т і 4 + или ТіОІ*", обра зующих хорошо растворимые соеди нения с сульфат-ионом *), поэтому мы на них детально не останавли ваемся. Отметим лишь, что коэффи циент водной миграции титана в кис лых водах (вычисленный по А. И. Перельману) достигает 0,04 и более.
Неожиданно высокие концентра |
||
ции |
титана были обнаружены |
нами |
в |
щ е л о чч н ы X в о д а х . |
Так, |
в резкощелочных (pH 11—12) руд ничных водах глубоких горизонтов Ловозерского массива содержания титана достигают 2 мг/л (см. табл. 12). Наличие высоких конентраций ти тана в щелочных водах не ограничено только массивами щелочных пород. Так, например, значительные кон центрации титана (до 4 мг/л) харак терны для рассолов содовых озер районов кристаллических пород [170]. При этом наблюдается законо мерное возрастание содержаний ти тана с ростом pH вод (см. рис. 21). Характерной особенностью щелоч ных, наиболее обогащенных титаном вод является наличие в них значи тельных концентрации фтора, кар бонатов и органических веществ.
С точки зрения процессов гидро лиза наличие высоких концентраций титана в щелочных водах необъяс нимо. Несложный расчет показывает,
что исходя из П Р ( Т І 0 ( 0 H ) j < |
п-Ю-20, |
количество титана ' в водах при pH 11—12 должно быть менее п • 10~22 г/л. Амфотерность титана в данном случае не имеет значени , так как образова-
* Помимо указанных форм титана в кис лых водах, содержащих высокие концен
трации |
H a S 0 4 |
(0,1—8 моль/л), |
возможно |
образование |
комплексных |
соединений |
|
титана |
TiOSO^ |
с константой |
нестойкости |
5 , 9 - Ю - 3 |
и [ T i O ( S 0 4 ) 2 ] 2 - с |
константой |
|
1 , 3 - Ю - 2 |
[15J. |
|
|
83
Т а б л и ц а 31
Результаты экстракций титана изобутпловым спиртом и хлороформом из вод массивов щелочных пород
|
Интервалы содержаний Ті, мкг/л |
Среднее со держание Ті в интервале, мкг/л |
Среднее со держание F, ыг/л |
0—10 |
4,7 |
0,1 |
10-100 |
26,2 |
52,5 |
100-1000 |
407 |
4112 |
>1000 |
1225 |
12 688 |
Среднее количество титана, экстрагиру емого ивобутиловым спиртом
мкг/л |
% от вала |
1,33 |
32 |
2,42 |
9,5 |
50,2 |
14 |
11,2 |
0,96 |
Количество экстракций ивобутило вым спиртом
21
И
9
6
Среднее количество титана, экстрагиру емого хлороформом
мкг/л |
% от вала |
1,45 |
27,8 |
0,83 |
3,0 |
14,8 |
5,04 |
0 |
0 |
Количество экстракций хлороформом
17
5
6
5
ние |
титанатов |
в термодинамических |
растворителями из искусственно при |
|||||||||||||||||||||
условиях |
природных |
вод |
практи |
готовленных растворов, |
содержащих |
|||||||||||||||||||
чески |
невозможно. |
Поэтому |
един |
четырехвалентный титан (или тита- |
||||||||||||||||||||
ственное |
объяснение |
концентрирова |
нил), а также его фторидные |
ком |
||||||||||||||||||||
ния |
|
титана |
в щелочных |
|
водах — |
плексы, |
|
показали, |
|
что |
экстракция |
|||||||||||||
в комплексообразовании. |
|
|
|
неорганического |
титана |
указан |
||||||||||||||||||
Судя по |
химической |
литературе |
ными органическими |
растворителями |
||||||||||||||||||||
[353], среди компонентов |
природных |
не |
превышает |
20%. |
Следовательно, |
|||||||||||||||||||
вод наиболее |
вероятными |
аддендами |
экстракция |
титана |
в |
|
количествах |
|||||||||||||||||
для титана могут служить органиче |
более |
20% |
от его вала |
могла |
быть |
|||||||||||||||||||
ские вещества и фтор. В связи с этим |
расценена |
в пользу |
наличия |
связи |
||||||||||||||||||||
нами |
были |
проведены |
эксперименты |
титана с экстрагируемыми |
органиче |
|||||||||||||||||||
по выяснению масштабов связи ти |
скими веществами. Здесь надо спе |
|||||||||||||||||||||||
тана с органическим веществом под |
циально |
отметить, |
что при экстрак |
|||||||||||||||||||||
земных вод, а также по выяснению |
ции указанными органическими рас |
|||||||||||||||||||||||
роли его фторидных комплексов в |
творителями, |
видимо, |
экстрагируют |
|||||||||||||||||||||
щелочных |
водах. |
Изучение |
связи |
ся |
не |
все |
органические |
вещества, |
||||||||||||||||
титана с органическим веществом бы |
присутствующие в подземных |
водах, |
||||||||||||||||||||||
ло |
проведено |
методом |
экстракций. |
поэтому |
результаты |
экстракции мо |
||||||||||||||||||
Для установления связи титана с оп |
гут расцениваться в виде некоторого |
|||||||||||||||||||||||
ределенными |
органическими |
веще |
общего |
|
показателя |
тесноты |
связи |
|||||||||||||||||
ствами эти вещества экстрагировали |
титана |
с |
органическим |
веществом |
||||||||||||||||||||
изобутиловым спиртом |
и |
хлорофор |
подземных вод. Результаты |
экстрак |
||||||||||||||||||||
мом *. Предварительные эксперимен |
ций приведены в табл. 31. Значимость |
|||||||||||||||||||||||
ты по экстракции титана указанными |
титаноорганических |
соединений сре |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ди |
его |
|
форм |
миграции |
различна |
||||||||
* |
Экстрагировали при естественных pH |
в |
разных |
интервалах |
|
содержаний |
||||||||||||||||||
титана |
(см. табл. |
31). Они |
имеют |
|||||||||||||||||||||
вод из расчета |
орг. : вода |
1 : 10 в течение |
||||||||||||||||||||||
значение |
преимущественно |
при ма |
||||||||||||||||||||||
часа. Экстракт выпаривали и обрабатывали |
||||||||||||||||||||||||
серной и азотной кислотой (при нагреве) |
лых содержаниях титана (в интер |
|||||||||||||||||||||||
для |
разрушения органических |
соединений. |
вале |
до 100 мкг/л). При более высо |
||||||||||||||||||||
Обработанный |
остаток |
растворяли |
в ди |
ких |
содержаниях |
|
более |
вероятна |
||||||||||||||||
стиллированной |
воде и |
далее |
|
определяли |
|
|||||||||||||||||||
|
связь |
|
титана |
в |
его |
комплексных |
||||||||||||||||||
в нем титан. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
6* |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||