Файл: Крайнов, С. Р. Геохимия редких элементов в подземных водах (в связи с геохимическими поисками месторождений).pdf

Т а б л и ц а 36

Аналитические линии и интервалы определяемых концентраций РЗЭ

Длина

Длина

волны

интервал

волны

Интервал

Элемент

аналити­

Элемент

аналити­

ческой

определения, %

ческой

определения, %

линии,

линии,

А°

А°

Лантан

3245,1

0,01—0,38

Тербий

3219,99

0,0125—0,2-

3337,5

0,01—0,19

Диспрозий

3293,1

0,0125—0,2 .

Церий

3221,2

0,03-1

3319,9

0.00S—0,125

3201,7

0,04-2

Гольмий

0.0016—0,05

Самарпй

321 S.6

0,032—0,25

3456,0

3365,9

0,032—0,25

Тулий

3131,26

0,0016-0,025

Гадолиний

3010,1

0,006-0,19

Иттербий

3289,39

0,0002—0,01

2999,0

0,012-0,75

Иттрий

3242,28

0,0025-0,024

весовой), показало, что сумма РЗЭ

ниях отдельных РЗЭ (в % ) :

L a 2 0 3

в этих водах достигает первых мил­

21,5;

Се„03

46,3;

Р г 2 0 3

4,7;

N d 2 0 3

лиграммов на литр.

19,3;

Sm„03

3,4;

Gd 2 0 3

2,0;

Y 2 0 3

Это

было

подтверждено

последу­

2,4; D y 2 6 3

0,2; E r 2 0 3

0,2;

Y b 2 0 3

ющим

количественным

хроматогра-

0 , 2 ; | ^ = 3 2 , 4 (лаборатория

ИМГРЭ,

фпческпм определением

2 РЗЭ в су­

аналитик 3. Т. Катаева).

хом остатке наиболее щелочных и

минерализованных вод (лаборатория

Относительные

концентрации РЗЭ

ИМГРЭ, аналитик 3. Т. Катаева).

в

водах

агпаитовых

нефелиновых

В составе

РЗЭ подземных вод аг-

сиенитов

значительны

(табл. 37).

паптовых нефелиновых сиенитов рез­

Обнаруженные

в щелочных

водах

ко преобладают

элементы

цериевой

агпаитовых

нефелиновых

сиенитов

2 L a + C e

содержания

РЗЭ

значительно

пре­

группы

отношение

2 Y +

Yb ооыч-

вышают

те, которые

должны

быть

но >

20 (и до 270), что в общем со­

в этих водах исходя из произведения

гласуется

с

общей

обогащенностью

растворимости гидроокисей и кар­

водовмещающих

пород

этими

эле­

бонатов

(ПР гидроокисей

РЗЭ <

ментами. Указанное

отношение

уве­

<

п • 10~21 . ПР карбонатов также нич­

личивается с ростом pH вод (макси­

тожны). По данным Н. Иорданова

мальные

значения отношения

при­

и X . Хаверова [390], pL карбонатов

урочены к водам с pH >

8), т. е.

РЗЭ колеблется в пределах 30,7—33,5.

при увеличении щелочности вод от­

Исходя из указанных

цифр, в кар-

носительная

обогащенность

их це­

бонатныхщелочных водах уже при со­

рием

и

лантаном

возрастает.

держаниях

С 0 3 " более 60 мг/л, ко­

Это

было

подтверждено

количе­

личество лантана должно быть зна­

ственным

раздельным

определением

чительно

меньше

0,1 мкг/л*. По-

РЗЭ

в

наиболее

щелочных

(pH >

> 10) минерализованных рудничных

* Я. Д . Фридман, Р.

И.

Сорочан и

водах Ловозерского массива. В су­

Д . Д. Сарбаев [2901

приводят

иные

хом остатке

этих вод хроматографи-

данные P L карбонатов

РЗЭ: 22,9—27,97.

ческим

методом

было

обнаружено

Но и в этом случае

расчетные содержания

отдельных

РЗЭ в щелочных

карбонатных

0,06%

РЗЭ при следующих

содержа­

водах

должны быть

ничтожны.

95

Т а б л и ц а

37

Относительные концентрации РЗЭ в водах массивов щелочных пород

и пегматитовых

полей

гранитоидов

Максимальные содер­

Коэффициент концен­

Коэффициент

водной

жания,

мкг/л

трации в водах

миграции

Элементы

пегматито­

Ловозерский

Ловозерский

пегматито­

Ловозерский

пегматито­

массив

вые поля

массив

вые поля

массив

вые поля

Се

382,5 1

Не обн.

п • Ю-з

п

La

263,3

і

п •

Ю-з

п

Yb

3,2

До

10,0

п -10-* 1

и • 10-е

п

}

п -10-2

Y

27,1

п -

Ю-* }

п

скольку в природных условиях РЗЭ

агпаитовых

нефелиновых

сиенитов

практически

не

являются

амфотер-

должен

быть

карбонат-ион *. По­

иыми, их гидроокиси в щелочных

скольку карбонатные комплексы дис­

водах

не растворяются.

Таким

об­

социируют по общей конечной схеме:

разом,

с обычных

позиций

наличие

[ T R ( C 0 8 ) „ r -

^

ТВ.з+ -і-лСО§-,

значительных

количеств РЗЭ в ще­

лочных водах

необъяснимо.

или

Объяснение этому может быть най­

[ T R ( C O s ) n P = K [ T R ] [ С 0 3 ] п ,

дено

только

в

комплексообразова-

то

нии. О составе

комплексных

соеди­

[ T R ( C Q 3 ) n ] m -

нений РЗЭ в щелочных водах можно

^ у с т -

[

т а ] [

С О з ]

п

•

судить по косвенным

данным. Учи­

Следовательно,

в случае

верности

тывая

химический состав

подземных

вод

агпаитовых

нефелиновых

сиени­

нашего предположения между кон­

тов, наиболее вероятными

аддендами

центрациями РЗЭ и карбонат-ионов

для

комплексообразования

РЗЭ в

должна быть положительная корре­

этих

водах

являются

СО§~

и

F".

ляция. Действительно, в щелочных

рК

карбонатных

комплексов

Р З Э 3 +

водах агпаптовых

нефелиновых

сие­

достигает 9—11 [289, 296, 371]. Ок-

нитов всегда

существует

корреляция

со- и фтор-комплексы Р З Э 3 + гораздо

как РЗЭ с СО|"-ионом, так и с фак­

менее устойчивы (рК для большинст­

торами,

благоприятными для возра­

ва элементов порядка 3—5). Другие

стания содержаний карбонатов в во­

анионы подземных вод БО\~ и Н С О 3

дах (рис. 24). Поскольку

концентра­

также

не могут

быть

конкурентами

ции

СО|~-иона

в

водах

возрастают

названным

аддендам

(рК

сульфат­

с ростом pH (вследствие смещения

ных

и

гидрокарбонатных

комплек­

карбонатного

равновесия), то с рос­

сов Р З Э 3 + 2—4 [334]). Значительная

том

pH

возрастают

и

содержания

устойчивость

карбонатных

комплек­

сов в сочетании со значительными

*

В наиболее щелочных водах (pH ]> 9),

концентрациями

СО|" в

щелочных

имеющих

высокие

содержания

фосфора

водах

позволяет

предполагать,

что

(до

100—150 мг/л),

видимо,

существенное

основным аддендом для комплексных

значение

должны

преобретать

фосфатные

комплексы РЗЭ. Известно,

что

р К с е р о 4

соединений

РЗЭ в щелочных

водах

достигает

18,5.

98

фатных водах рудных зон, обога­

химии РЗЭ в подземных водах под­

щенных РЗЭ (табл. 38).

тверждают эту гипотезу. Но за при­

Эти воды содержат незначительные

знанием

большой

роли

карбонатных

концентрации

аддендов,

необходи­

ионов

(т. е.

ионов широко распро­

мых для комплексообразованпя

РЗЭ.

страненных в природных водах) в об­

В них практически отсутствуют кар­

разовании

комплексных

соединений

бонатные ионы, поэтому

возможно­

РЗЭ

должен

последовать

очевидный

сти

для

комплексообразованпя

РЗЭ

вывод о том, что РЗЭ должны быть

в этих водах незначительны. Наи­

широко распространены в природных

более

вероятными

состояниями

РЗЭ

водах,

особенно

карбонатных,

тем

в

этпх

водах

являются

T R 3 + ,

более

что

средние

содержания

этих

TR(OH)»-",

TR(S0 4 )^ n ,

TR F3 -". Ко­

элементов в породах земной коры

эффициенты водной

миграции

РЗЭ

значительны

(п • 10"2

— п • 10~3 % ) .

в водах

рассматриваемых

месторо­

Увеличение

концентраций

карбонат­

ждений на 1—2 порядка меньше

ных ионов в природных водах по­

аналогичных

коэффициентов

в

ще­

средством комплексообразованпя дол­

лочных

водах

(см. табл. 33).

жно увеличивать селективную

агрес­

сивность

этих

вод

по

отношению

НЕКОТОРЫЕ

ОБЩИЕ ВОПРОСЫ

к РЗЭ в любых породах и способст­

ГЕОХИМИИ

вовать их удержанию и накоплению

РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

в водах. Но поскольку увеличение

В ПРИРОДНЫХ ВОДАХ

концентрации

СО!",

определяемое

В настоящее время из большого

карбонатным

равновесием,

может

числа РЗЭ в подземных водах нами

происходить в самых

разнообразных

количественно

уже

определены

La,

типах

подземных

и

поверхностных

Ce,

Pr,

Nd,

Sm,

Gd,

Y,

Dy,

Eu,

вод, то увеличение содержаний РЗЭ'

Yb. Будучи ТИПИЧНЫМИ элементами-

в щелочных карбонатных водах дол­

гидролпзатами, РЗЭ прп pH при­

жно быть обычным явлением даже

родных вод выше их pH гидролиза

при

пх

формировании

в

породах

проявляют

склонность

к

образова­

с кларковыми концентрациями РЗЭ.

нию гпдроокпсных соединений. По­

Нами было изучено распространение

этому в случае отсутствия достаточ­

РЗЭ в щелочных водах различных

ных для

комплексообразованпя

кон­

генетических

типов —

в

частности

центраций

аддендов

основным

со­

в водах озер аридной зоны и тер­

стоянием РЗЭ в водах должны яв­

мальных

водах массивов

кристалли­

ляться

гндроокисные

соединения.

ческих пород. Действительно, щелоч­

При

увеличении

концентраций

ад­

ные

карбонатные

воды

различных

дендов в водах происходит вытесне­

генетических типов всегда обогащены

ние ОН" из координационной сферы

РЗЭ. Например, весьма значитель­

T R 3 +

ионами

аддендов

(СО|~,

F"

ные

2

РЗЭ

(/г • 100 мкг/л)

были

об­

и др.). Таким образом,

комплексные

наружены в Cl—С03 —Na

(обогащен­

соединения РЗЭ в природных водах

ных

калием)

минерализованных

(до

представляют

собой системы T R 3 + —

50—100 г/л) водах озер аридной

ОН"—А"- . Гипотеза

о

комплексной

зоны, дренирующих массивы кри­

форме миграции РЗЭ в настоящее

сталлических

пород.

Аналогичное

время имеет уже широкое распро­

увеличение

содержаний

РЗЭ

было

странение [18, 244]. Результаты на­

обнаружено в трещпнно-жильных

ших

исследований

по изучению

гео­

щелочных

термальных

водах

кри-