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

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 15.10.2024

Просмотров: 129

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

аоеиітенв

оніээышон

м

о

H

ft

со

со

. со °° <? I• m Co g I о Bcog -

CD О О — CD -

©

-cs<

 

 

о

I ~

I ->

I So

. 00

1 со

. о

Д г н ' S ?

Н О .

 

о

VD О

 

о —

CD

ш

 

 

CD

 

 

i

 

 

а

 

 

о о

 

г ( 0

CD

 

 

к

ö

о

 

 

Ö

о

СО CD

. см

 

 

и° .

юо о о

 

 

 

 

CCI

с о

 

 

1

^о

I

S

 

 

 

о о

oSio o

 

 

о

w

о

 

 

 

 

О

 

 

 

 

 

 

I

s

P.

о

 

 

I

CO CS! СО

 

 

r~ со

ю -

I "

 

 

со -н

 

 

 

8 s

о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

см

 

 

 

 

|&*

s?

 

 

 

со

 

1Л

 

 

g го о

 

 

 

И я

«

о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

g

 

 

 

 

 

 

в

 

 

 

CO

 

cet

)став

 

Ca

 

 

 

 

V

 

о

 

1

 

о

 

 

шческий

 

n

 

"ce"

La Л

 

О

 

 

M

 

о

 

 

 

 

О

 

 

 

 

о

X

141

 

 

 

 

0,48

 

 

 

 

0,45

 

 

 

 

0,42

 

 

 

 

0,39

%-Зкв

 

0,36

65

 

 

 

0,33

60

 

%

 

0,30

55 -

0,030 -

0,27

50 -

0,027 -

0,24

45 -

0,024 -

0,21

40 -

0,021

•

0,18

35 -

0,018

•

0,15

30

-

0,015 -

0,12

Z5

-

0,012

•

0,09

20 -

0,009 -

0,06

15 -

0,006 -

0,03

Ю -

0,003 -

<0,O1

5 - <0,001 -

0 -

Г р а н и т ы

РИС. 41.

Изменение концентраций рубидия, цезия и хлора (а) и K/Rb , K/Cs отношений (б) в углекислых водах вблизи очага магма­ тизма.

Концентрации: і — Rb в мг/л; 2 — Rb в % к ми­ нерализации; з — Gl в %-экв; 4 — Cs в мг/л; s — Cs в % к минерализации; 6 — K/Cs; 7 — К / Rb.

элементов с калием, оставаясь по­ ложительной и значимой, несколько изменяется — значения коэффициен­ та корреляции снижаются (напри­ мер, Rb —К до 0,5). Одновременно происходит резкое уменьшение от-

142

Т а б л и ц а 53 Значения коэффициентов корреляции

Hb—К и Cs—К для углекислых п термальных вод Большого Кавказа*

(по

расчетам В. 3. Рубейкина)

 

 

 

 

Rb

 

CS

Водоносные

 

 

 

 

 

комплексы

 

п

г

п

г

 

 

 

Кристаллические

 

 

 

+0,756

породы A R и P Z

25

+0,614

18

Вулканогенно-

 

 

 

 

 

осадочпые поро­

43 +0,736

25 +0,860

ды PZ

 

Песчано-сланце-

 

 

 

 

вые

породы

54 +0,644

34 +0,841

I i — 1 3

• •

• •

Карбонатные

по­

 

 

 

 

роды мела . .

16

+0,637

11 +0.842

Суммарно . . . .

138

+0,740

88

+0,815

* Распределение К, Rb и Cs в

-углекислых

водах логнормалъное.

 

 

 

 

ношений K/Rb (до 40) п K/Cs (до 30). Такпы образом, отношения K/Rb и K/Cs для углекислых и термальных вод, формирующихся вблизи очагов позднечетвертичного и современ­ ного магматизма, на один-два по­ рядка ниже соответствующих отно­ шений для пород литосферы (в част­ ности гранитов) и близко к анало­ гичным отношениям для редко ме­ тальных пегматитов. И наконец, от­ ношение Rb/Cs в этих водах также резко снижается до 0,2 и менее*. Приведенные соотношения свидетель-

* В настоящее время установлено, что распространение подземных вод с Rb/Cs отношением меньше единицы не ограни­ чено районами позднечетвертичного и сов­ ременного магматизма. Низкие отношения были установлены Б. Н. Пенчевоп [228] и нами в азотных высокотермальных водах кристаллических пород герцинских, лярамийских и альпийских структур. Повидимому, усиление подвижности в водах глубоких зон земной коры — более общее свойство цезия.

ствуют о том, что по интенсивности накопления в углекислых водах участ­ ков позднечетвертичного и совре­ менного магматизма цезий обгоняет многие другие элементы. Это осо­

бенно наглядно

видно при подсче­

те коэффициентов

водной

миграции.

Коэффициенты

водной

миграции

Cs, Rb, К и L i в углекислых водах участков Эльбрусского и Казбек-

ского очагов магматизма

равны

со­

ответственно п • 100—п

• 1000;

п •

• 10; щ

п • 10 — п • 100.

Из

ска­

занного

следует, что по

степени

подвижности в углекислых п тер­ мальных водах участков позднечет­ вертичного и современного магма­ тизма элементы, близкие к калию (Rb, Cs), располагаются в следу­ ющий ряд, соответствующий умень­ шению их ионных радиусов в решетке,, увеличению радиусов гидратпрованных ионов и возрастанию ионного потенциала:

Ряд подвижности . . .

Cs >

Rb > К

Ri в решетке А° . . . .

1,65

1,49

1,33

R гидратированиого

 

 

 

иона (по Л. Н. Овчин­

 

 

 

никову [218]

1,16

1,19

1,22

Ионный потенциал . . .

0,61

0,67

0,75

При сравнении подвижности эле­ ментов в водах с их физико-химиче­ скими параметрами правильнее брать радиусы гндратированных ионов, а пе радиусы ионов в кристаллической решетке. Используя этот параметр, мы пришли к заключенпю, что под­ вижность редких щелочных элемен­ тов, близких к калию, увеличивает­ ся с уменьшением радиусов их гнд­ ратированных ионов. Это соответ­ ствует выводу, сделанному Л. Н. Ов­ чинниковым [218] и Э. О. СадецкиКардош [251] для гипогенных гео­ химических процессов, о том, что подвижность элементов в геохими­ ческих гипогенных процессах увели­ чивается при уменьшении радиусов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

143

гидратированных

ионов

элементов и

тический пар) в этих водах — всего

их ионных потенциалов. Не рассмат­

несколько

процентов.

 

 

 

 

 

ривая причины

подобного

заключе­

Сложнее вопрос о

происхождении

ния (они отмечены в работах указан­

редких щелочных элементов и хлора

ных авторов), нам хотелось бы обра­

в водах. Но уже известно, что со­

тить внимание на другое важное

держания

редких щелочных

элемен­

следствие

из

установленной

законо­

тов в углекислых и термальных во­

мерности, а именно на то, что свой­

дах зависят от геохимических осо­

ство

максимальной

подвижности

от­

бенностей

водовмещающих

пород

и,

дельных

редких

щелочных

элемен­

в частности, от содержаний в них

тов, и в частности цезия, характер­

редких элементов. Это особенно на­

ное для их гипогеиной геохимии,

глядно видно на примерах углекис­

[79], в определенных условиях про­

лых вод, формирующихся в районах

является также и в подземных

во­

апогранитов и

пегматитовых полей.

дах

глубоких

структур

 

земной

Существенное

влияние

редко металь­

коры.

 

 

 

 

 

 

 

 

ных пегматитов на обогащение угле­

Изложенное вряд ли можно рас­

кислых вод редкими щелочными эле­

сматривать в качестве

показателя

ментами было показано ранее (С. Р .

магматического

(ювенильного)

про­

Крайнов и др., 1967 г.). В районах

исхождения

редких

щелочных

эле­

апогранитов

и

пегматитовых

полей

ментов в углистых термальных водах

формируются

 

чрезвычайно

 

обога­

районов молодого магматизма, а так­

щенные литием (до 100—160 мг/л)

же

магматического

происхождения

углекислые воды Франтишковых Лаз-

самих этих вод. Надо сразу подчерк­

нѳй в Чешском массиве и в Карпа­

нуть, что вопрос происхождения ком­

тах

[434,

387],

а также

цезиеносные

понентов

углекислых и

термальных

воды юго-восточного Тянь-Шаня.

вод

магматических

районов

чрезвы­

Аналогичные

данные,

свидетель­

чайно труден для решения, так как,

ствующие

о

значительном

 

влиянии

исходя из химического состава вод,

геохимических особенностей водовме­

нельзя решить, были ли эти компо­

щающих пород на обогащение вод

ненты привнесены магматическим па­

редкими щелочными элементами, име­

ром или выщелочены инфильтрацион-

ются и по районам молодого магма­

ными водами из вмещающих пород.

тизма. Так, Р . Голдинг и М. Спир

Тем не менее имеется целый ряд дан­

[380], изучавшие распределение ред­

ных, свидетельствующих против соб­

ких щелочей в термах Новой Зелан­

ственно магматического

(ювенильно­

дии, пришли к выводу, что содержа­

го) происхождения этих вод и ком­

ния этих элементов в термах отра­

понентов

их

химического

состава.

жают их распределение в водовмеща­

Изотопные исследования

 

эксгаляций

ющих породах. Этот вывод был под­

и термальных вод (дейтерий, тритий

твержден и экспериментально. В . Ма-

и О 1 8 ), проведенные в ряде

районов

хон

[399], а

также

А. Эллис

[323,

современного

магматизма

[356], по­

367], проводившие

эксперименты

по

казали, что эти воды являются в ос­

выщелачиванию водовмещающих

по­

новном метеорными водами инфиль-

род терм Новой Зеландии (базальты,

трациоиного происхождения, прошед­

риолиты,

граувакки)

при

высоких

шими цикл погружения и нагретыми

температурах

(150—600° С) и

давле­

на глубине в результате

теплообмена.

ниях до 150 кгс/смг , установили,

что

Ювенильная

составляющая

(магма­

большая

часть

лития,

рубидия,

це-

144

 

T а б л ir ц а 54

Концентрация лптпя, рубпдня, цезия в углекислых водах Кавказа

Литий

Рубидий

Водоносные комплексы

 

мг/л

мг/л

Кристаллических по­

род A R — N

. . .

Метаморфических п

магматических по­

род PZ

 

Песчано-слаицевых

пород I i — 1 2

• • •

Карбонатных

пород

І з - С г

Водоносные комплексы

Кристаллических по­

род AR—N

. . .

Метаморфических

и

магматических

по­

род PZ

 

 

Песчано-сланцевых

пород I j — 1 2

•

• •

Кароонатных

пород

І з - С г

0,18—22,0 (5,82)

0,05-0,34(0,11)

0,04-2,0 (0,64)

0,01—13,0 (2,97)

0,009-0,18 (0,05)

0,01—3,63 (0,451)

0,02-9,0 (2,5)

0,006-0,12 (0,05)

0,008—0.556

(0,15)

0,018—2,1 (0,86)

0,004-0,04 (0,015)

0,001-0,271

(0,06)

Рубидий

 

Цезий

 

Количество анализов

 

 

 

о/

мг/л

 

0/

 

/0

 

/0

 

0,00024-0,47 (0,0107)

0,02-4,35 (1,4)

0,0003—0,1 (0,02)

28

0,0002-0,045 (0,0047)

0,015-2,7 (0,80)

0,0001—0,04 (0,005)

41

0,00005—0,1 (0,0028)

0,05-0,46(0,125) 0,0002—0,006(0.0005) 123

0,00014—0,008 (0,00161)

0,07-0,2 (0,01)

0,0007-0,009 (0.0013)

49

зия, бора, хлора при выщелачивании

ках (3—10 мг/л против 0,2—0,87

переходит в раствор

[323].

Значи­

мг/л в вытяжках нз осадочных по­

тельное влияние литолого-геохимиче­

род). Результаты экспериментальных

ских особенностей

водовмещающих

исследований В. Н. Суркова

совпа­

пород на обогащение углекислых вод

дают с результатами наших

исследо­

редкими щелочными элементами под­

ваний

по

изучению

распределения

тверждено и экспериментами В. Н.

редких щелочных элементов в угле­

Суркова (1959 г.). Его опыты по вы­

кислых

водах

Большого

Кавказа.

щелачиванию углекислой водой Вак-

Эти исследования показали, что кон­

санских гранитов при давлении до

центрация

лития,

рубидия,

цезия

10 атм и температуре

—20° С пока­

в углекислых

водах

тесно

 

связаны

зали, что среди комплекса осадочных

с геохимическими

особенностями во­

и магматических пород Приэльбру-

довмещающих

пород

(табл. 54), при

сья эти граниты дают

максимальные

этом максимальные

концентрации

содержания лития

в водных

вытяж­

редких

щелочных

элементов

харак-

Смотрите также файлы