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

творах. Но, как было показано в пре­

мпческих

особенностей внешней

сре­

дыдущих

разделах,

комплекс

при­

ды, так и от свойств и содержаний

родных

условий

(формы нахождения

отдельных элементов. Поскольку фор­

элементов

в

породах,

концентрации

мы миграции зависят от химического

тех пли иных аддендов в водах, спе­

состава подземных вод, то они изме­

цифика

природных

сорбцпонных и

няются вместе с изменением химиче­

ионообменных процессов и т. д.) на­

ского состава и так же, как этот

кладывает

существенный

отпечаток

состав, подвержены зональностям. В

на распределение редких

элементов

частности,

можно

утверждать,

что

в подземных водах. Поэтому физико-

значение

комплексных

соединений

химические свойства элементов опре­

редких элементов с фтором и органи­

деляют

возможность протекания

тех

ческим веществом в аридной зоне сни­

или ішых процессов (переход в воду,

жается,

так

как

в

этой

зоне

фтор

концентрирование, осаждение и т. д.)

и органические вещества

связывают­

только в вероятностном плане, ибо

ся

кальцием

и

выводятся

из

вод

возможность

протекания

этих

про­

в

виде

плохорастворимых

соедине­

цессов

и

их

интенсивность

опреде­

ний. Формы

нахождения

отдельных

ляются уже внешними гпдрогеохпмп-

редких элементов, особенно элемен-

ческпми

условиями.

тов-комплексообразователей,

также

определяются свойствами п содержа­

ФОРМЫ

НАХОЖДЕНИЯ

ниями самих этих элементов. При­

РЕДКИХ

ЭЛЕМЕНТОВ

мер изучения состояний титана в под­

В ПОДЗЕМНЫХ ВОДАХ

земных водах показал, что титано-

Достоверное объяснение

особенно­

органические

вещества имеют реша­

стей

поведения

редких

элементов

ющее значение преимущественно

прп

в подземных водах разного химиче­

малых содержаниях

титана.

ского состава в настоящее время

ВЛИЯНИЕ

немыслимо без знания их форм нахо­

ждения в водах. Из ранее изложен­

КИСЛОТНО-ЩЕЛОЧНЫХ УСЛОВИЙ

ного ясно, что определение форм

ПОДЗЕМНЫХ

в о д

нахождения

элементов

в подземных

НА МИГРАЦИЮ И КОНЦЕНТРАЦИЮ

водах

чрезвычайно

сложная

задача,

В НИХ РЕДКИХ ЭЛЕМЕНТОВ.

с одной стороны, вследствие много­

ГИДРОГЕОХИМИЧЕСКИЕ ДИАПАЗОНЫ

компонентное™ этих вод, а с дру­

ВОДНОЙ МИГРАЦИИ

гой — вследствие неполноты наших

РЕДКИХ

ЭЛЕМЕНТОВ

знаний об их химическом составе. По­

Влияние кислотно-щелочных усло­

этому

в настоящее время этот вопрос

вий на водную миграцию редких эле­

можно решать только в вероятност­

ментов — один из наиболее

важных,

ном плане. В результате комплекса

но недостаточно изученных

вопросов

экспериментальных

и расчетных

ис­

гидрогеологии и геохимии. В каче­

следований мы установили

наиболее

стве основного критерия для оценки

вероятные формы нахождения редких

подвижности в водах многих редких

элементов

в

подземных

водах

элементов в настоящее время часто

(табл. 82).

используется pH гидролиза и оса­

Формы

миграции

редких

элемен­

ждения гидроокисей

элементов. Мы

тов, показанные в табл. 82, не яв­

уже отмечали, что миграция многих

ляются неизменными для всех усло­

редких элементов, особенно элемен-

вий. Они зависят как от гидрогеохи-

тов-комплексообразователей,

далеко

213

не ограничена, да и не может быть

связывать с большей интенсивностью

•ограничена

величиной pH гидролиза

сорбциоиного

извлечения

цезия из

и осаждения элемента. Комплексо-

щелочных вод. Основанием для тако­

•образование

значительно

увеличива­

го

утверждения

служат

следующие

ет

pH

гидролиза элементов, что су­

положения:

а) цезий

является

эле­

щественно

расширяет

диапазон их

ментом, наиболее сорбирующимся из

водной миграции. В зависимости от

редких щелочей, б) в щелочных сре­

физико-химических параметров эле­

дах широко развиваются глины монт-

ментов и условий внешней среды раз­

мориллонитовой

группы

(обладаю­

ные редкие элементы должны иметь

щие- максимальной сорбционной ем­

различный кислотно-щелочной диа­

костью),

в) интенсивность

сорбции

пазон водной миграции. Выделенные

редких

щелочных элементов

возра­

ранее группы элементов (катионоген-

стает при увеличении pH вод. Это

ные, комплексообразователи, анионо-

предположение

подтверждается

сни­

генные) существенно

различаются по

жением в щелочных водах относи­

особенностям

своей

геохимии в раз­

тельных концентраций редких щело­

ных гидрогеохимических средах.

чей в ряду L i >> Rb

> Cs.

К а т и о н о г е н н ы е

э л е ­

Э л е м е н т ы - к о м п л е к с о ­

м е н т

ы

(Li, Rb, Cs) обладают ми­

о б р а з о в а т е л и

(Be,

РЗЭ, T i ,

нимальными значениями ионных по­

Nb), обладают средними

значениями

тенциалов (<2,0 ) и электроотрица-

ионного потенциала (2—9) и электро­

тельностей ( < 1 4 0 ккал/г-атом). Ос­

отрицательности

(140—260

ккал/г-

новной формой нахождения этих эле­

атом). Эти элементы, будучи типич­

ментов в подземных водах являются

ными элементами-гидролизатами, при

простые (гидратированные)

катионы.

отсутствии

достаточных

концентра­

Процесс

гидролиза

для

природных

ций аддендов в подземных водах

концентраций лития, рубидия, цезия

обычно

образуют

гидроокисные

со­

в условиях природных сред не имеет

единения, склонные

к образованию

никакого значения. Исходя из этого

полимерных

форм. При

увеличении

возможно

предположение,

что гео­

концентраций аддендов в водах про­

химия этих элементов независима от

исходит вытеснение ионов ОН" из

кислотно-щелочных

условий. Но это

координационной

сферы

элементов

не так, поскольку в гетерогенной

ионами аддендов и разрушение полп-

•системе,

каковой является

система

мерных форм. Таким образом, ком­

вода — порода, концентрации эле­

плексные соединения

рассматривае­

ментов зависят еще и от агрессив­

мых

элементов

представляют

собой

ности этих вод. В связи с этим литий

системы

Ме"+ —ОН"—Ат ~.

Высокие

и рубидий имеют два максимума кон­

концентрации этих элементов в во­

центраций — в кислых и щелочных

дах могут быть обусловлены ком-

водах (рис. 64), т. е. в водах, наибо­

плексообразованием с F", СО|~ и ор­

лее агрессивных по отношению к си­

ганическим

веществом *.

В

связи

ликатам

—

основным

концентрато­

* Некоторое

значение

в

процессе

на­

рам

редких

щелочей

в

литосфере.

Цезий, несмотря на наличие соответ­

копления этих элементов в водах с pH

выше pH их осаждения, видимо, имеют

ствующего источника в породах, обыч­

явления пересыщения при метастабильных

но не обнаруживается даже в резко

состояниях. Это может быть следствием

щелочных

водах. Причины

этого не

отсутствия условий

для

ядрообразования

совсем

ясны.

Видимо,

это

следует

при

недостижении

критических

пересы­

щений [444].