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: 98
Скачиваний: 0
231
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 85 |
||
|
Параметры |
распределения редких |
элементов в подземных водах |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Наиболее |
|
|
|
Элемент |
|
Типы вод и месторождений |
|
п |
распро |
X |
s |
|
||||||||
|
|
странен |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ные со |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
держания |
|
|
|
F , мг/л |
Грунтовые |
воды |
месторождений: |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
в кислых и осадочных породах |
722 |
0,2-1,0 0,44 0,73 164 |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
в |
агпаитовых |
|
нефелиновых |
сиени- |
274 |
0,2—1,0 |
1,22 |
1,15 |
95 |
|||||
|
|
|
85 |
1—10 |
1871 |
4027 |
215 |
|||||||||
|
|
в |
галогенно-осадочных |
породах |
||||||||||||
|
|
55 |
0,5-1,5 |
1,5 |
0,9 |
59.8 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
Азотные |
термальные |
воды кристалли |
130 |
|
|
|
|
|||||||
|
|
ческих |
пород |
|
|
|
|
|
|
5 - 6 |
8,4 |
5,9 |
70 |
|||
Nb, |
мкг/л |
Грунтовые |
воды |
массивов |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
агпаитовых |
нефелиновых |
сиепптов |
248 |
0,1-15 |
3,1 |
15,1 |
483 |
|||||||
|
|
|
( Р Н > 7 ) |
|
|
|
|
сиенитов |
||||||||
|
|
миаскптовых нефелиновых |
140 |
0,1—3,2 |
2,8 |
3,7 |
134 |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Be, |
мкг/л |
Грунтовые |
воды |
месторождений |
|
23 |
10 |
46,4 |
165 |
355 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
пневматолито-гидротермальных . . |
|
0,01—1,0 |
0,31 |
0,16 |
130 |
|||||||||
|
|
пегматитов |
(околонейтральные) . . |
55 |
0,05-0,1 |
0,20 |
0,21 |
105 |
||||||||
|
|
массивов |
нефелиновых |
сиенитов |
47 |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
( Р Н > 7 ) |
|
|
|
|
|
|
0,05—0,2 |
0.27 |
0,23 |
85 |
|||
L i , |
мкг/л |
Грунтовые |
воды |
месторождений |
|
183 |
0,5-5,0 |
8,3 |
14,9 |
168 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
Углекислые |
воды |
|
(Большой |
Кавказ) * |
58 |
0,5-25 |
42,4 |
37,2 |
87 |
|||||
|
|
|
230 |
0,5-2,0 |
2,1 |
3,2 |
149 |
|||||||||
Rb, |
мкг/л |
Грунтовые |
воды |
месторождений |
|
183 |
0,1—1.0 |
1,6 ' |
1,14 |
71 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
Углекислые |
воды |
(Большой |
Кавказ) * |
58 |
0,1-5,0 |
5,6 |
7,2 |
127 |
||||||
|
|
224 |
<0,5 |
0.20S |
0,53 |
258 |
||||||||||
Cs, |
мкг/л |
Грунтовые |
воды месторождений . . . |
35 |
<1,0 |
1,4 |
2,1 |
147 |
||||||||
|
|
Углекислые |
воды |
(Большой |
Кавказ) * |
229 |
<0,5 |
0,19 |
0,63 |
319 |
||||||
W, |
мкг/л |
Грунтовые |
воды |
месторождений . . . |
284 |
0 - 5 |
8,7 |
36,8 |
423 |
|||||||
|
|
Азотные |
термальные |
воды кристаллн- |
43 |
20—60 |
79 |
76 |
96 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Ge, |
мкг/л |
Углекислые |
воды |
(Большой |
Кавказ) |
141 |
0—10 |
2,9 |
5,8 |
201.4 |
||||||
|
|
Азотные |
термальные |
воды кристалли- |
53 |
0—10 |
5,2 |
6,03 |
116 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
В, мг/л |
Грунтовые |
воды |
месторожденпй |
|
229 |
1—10 |
54 |
81,9 |
152 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
232 |
0,1—0,25 |
1,2 |
0,82 |
68 |
|
|
Углекислые |
воды |
|
(Малый Кавказ) . . |
167 |
0,1—20 |
23,8 |
44,9 |
146 |
* Содержания элементов в мг/л.
232 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
тельно, как было показано в соот |
грации |
и концентрирования |
элемен |
||||||||||||||||||
ветствующих |
|
главах, |
содержания |
тов. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
бериллия |
в щелочных водах |
лими |
Из изложенного возможен вывод — |
||||||||||||||||||
тируются его гидролизом, и в этих |
логнормальный |
закон, |
являющийся |
||||||||||||||||||
водах |
система |
В е 2 + |
— ОН" |
близка |
основным законом распределения эле |
||||||||||||||||
к |
равновесию. |
|
|
|
|
|
|
|
ментов в земной коре [242, 338], |
||||||||||||
|
В связи с ограниченным ростом |
характерен и для редких |
элементов |
||||||||||||||||||
концентраций |
бериллия |
в |
щелоч |
в подземных водах. Редкие элементы |
|||||||||||||||||
ных водах его коэффициент вариа |
не являются исключением из об |
||||||||||||||||||||
ции |
в них уменьшается |
до |
85. |
Но |
щего правила. Общая закономер |
||||||||||||||||
относительно |
|
низкий |
|
коэффици |
ность |
|
вероятностно-статистического |
||||||||||||||
ент |
вариации |
бериллия |
в |
щелоч |
поведения редких элементов в под |
||||||||||||||||
ных водах — далеко не общее свой |
земных |
водах |
заключается |
в том, |
|||||||||||||||||
ство |
его |
распределения |
в |
водах. В |
что по мере ухудшения условий для |
||||||||||||||||
гидро reo химических условиях, более |
водной |
миграции элементов |
наблю |
||||||||||||||||||
благоприятных |
для |
водной |
мигра |
дается тенденция к переходу от лог- |
|||||||||||||||||
ции бериллия, например в кислых |
нормального распределения с мак |
||||||||||||||||||||
водах, |
его |
распределение |
|
типично |
симальным коэффициентом |
вариации |
|||||||||||||||
логнормальное |
с коэффициентом |
ва |
(в средах, |
наиболее благоприятных |
|||||||||||||||||
риации до |
355%. |
|
|
|
|
|
|
для водной миграции) к распреде |
|||||||||||||
|
Аналогичное |
положение |
характер |
лениям |
с минимальными |
коэффици |
|||||||||||||||
но для фтора в грунтово-трещпнных |
ентами вариации (в средах, наи |
||||||||||||||||||||
сульфатно-кальциевых водах гип |
менее |
|
благоприятных |
для |
водной |
||||||||||||||||
совой |
|
шляпы |
соляно купольных |
миграции, где существует приближе |
|||||||||||||||||
структур, а также в трещпнно-жиль- |
ние к химическому равновесию ред |
||||||||||||||||||||
ных |
термальных |
водах |
кристалли |
ких элементов). Таким образом, под |
|||||||||||||||||
ческих пород, в которых, как уже |
тверждены |
положения |
С. И. Смир |
||||||||||||||||||
было |
ранее |
показано, |
содержания |
нова |
[263], что |
особенности |
вероят |
||||||||||||||
фтора |
лимитируются |
содержаниями |
ностно-статистического |
распределе |
|||||||||||||||||
кальция |
и |
система |
С а 2 + — F " |
так |
ния элементов в подземных водах |
||||||||||||||||
же близка к равновесной (содержа |
тесно |
связаны |
с гидро reo химически |
||||||||||||||||||
ния фтора близки к расчетным, ис |
ми условиями их миграции. Следо |
||||||||||||||||||||
ходя |
|
из |
ПРсаг,)- |
В |
соответствии |
вательно, |
по |
распределению |
частот |
||||||||||||
с этим коэффициент вариации фтора |
редких элементов в водах и по их |
||||||||||||||||||||
в |
этих водах |
уменьшается до 70 %. |
коэффициентам |
вариации |
возможно |
||||||||||||||||
Таким |
образом, |
характер |
распре |
составить |
представление |
о |
степени |
||||||||||||||
деления |
и |
варьирования |
концент |
благоприятности |
гидро reo химиче |
||||||||||||||||
раций |
элементов |
в |
водах |
зависит |
ских условий водной миграции ред |
||||||||||||||||
от их химического состава и сте |
ких элементов и степени удален |
||||||||||||||||||||
пени |
|
его |
благоприятности |
для |
ми |
ности их от химического |
равновесия. |
ГИДРОГЕОХИМИЧЕСКИЕ |
т |
7 Т Т Т |
УСЛОВИЯ |
у |
Х І І |
ВОДНОГО РАССЕЯНИЯ |
|
|
ЭЛЕМЕНТОВ |
|
|
ВОКРУГ |
|
|
МЕСТОРОЖДЕНИЙ |
|
|
Разложение |
минералов, |
содержа |
циевыми, |
|
в |
их |
анионном |
составе |
||||||||||
щих редкие элементы, приводит к |
до минерализации 600—800 мг/л пре |
|||||||||||||||||
рассеянию этих элементов в под |
обладает |
ион Н С 0 3 , |
а при |
большей |
||||||||||||||
земных водах. В связи с этим во |
минерализации — ион S04 |
(рис. 68). |
||||||||||||||||
круг |
скоплений |
минералов, содер |
Специфической особенностью |
хими |
||||||||||||||
жащих редкие элементы, образу |
ческого состава этих вод является |
|||||||||||||||||
ются водные ореолы рассеяния, об |
возрастание содержаний калия и на |
|||||||||||||||||
ладающие различнойпротяженностью |
трия. Содержания натрия |
особенно |
||||||||||||||||
и |
контрастностью. |
|
|
|
|
возрастают |
в случае |
взаимодействия |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
вод |
с альбитизированными |
пегма |
||||||
|
|
|
|
|
ХАРАКТЕРИСТИКА |
титами и гранитами. Изменения об |
||||||||||||
|
|
ВОДНЫХ ОРЕОЛОВ РАССЕЯНИЯ |
щего химического состава вод не |
|||||||||||||||
ОСНОВНЫХ ГЕНЕТИЧЕСКИХ ТИПОВ |
являются достаточно хорошими по |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
МЕСТОРОЖДЕНИЙ |
казателями |
|
пегматитовых |
и пневма |
|||||||||
|
|
|
|
РЕДКИХ |
ЭЛЕМЕНТОВ |
толито-гидротермальных |
месторо |
|||||||||||
П е г м а т и т о в ы е |
и |
п н е в - |
ждений. Некоторым исключением я в |
|||||||||||||||
ляются |
гшевматолито-гидро термаль |
|||||||||||||||||
м а т о л и т о - г и д р о т е р м а л ь - |
ные месторождения, содержащие флю- |
|||||||||||||||||
н ы е |
м е с т о р о ж д е н и я |
л и |
оритовую |
и |
сульфидную |
минерали |
||||||||||||
т и я , |
ц е з и я , |
н и о б и я , |
т а н |
зации. В этом случае |
их |
подземные |
||||||||||||
т а л а |
имеют много общего в форми |
воды |
содержат аномально |
повышен |
||||||||||||||
ровании химического состава и вод |
ные содержания сульфат-ионаифтора. |
|||||||||||||||||
ных |
ореолов. |
|
Общий |
химический |
Гораздо большее значение как гид |
|||||||||||||
состав вод этих месторождений |
изме |
рогеохимические |
показатели |
пнев |
||||||||||||||
няется чрезвычайно слабо. Он опре |
матолито-гидротермальных и особен |
|||||||||||||||||
деляется |
главным образом |
условия |
но пегматитовых месторождений име |
|||||||||||||||
ми |
горизонтальной |
гидроreo химиче |
ют сами редкие элементы. Вокруг |
|||||||||||||||
ской зональности грунтовых вод и |
пегматитовых и пневматолито-гидро |
|||||||||||||||||
конкретными |
условиями |
геохими |
термальных |
месторождений |
обычно |
|||||||||||||
ческого |
ландшафта. |
Реакция |
под |
существуют |
водные |
ореолы |
рассея |
|||||||||||
земных вод близка к нейтральной. |
ния лития, рубидия, бериллия, нио |
|||||||||||||||||
По катионному составу подземные во |
бия. |
Месторождения |
пневматолито- |
|||||||||||||||
ды являются преимущественно |
каль |
гидротермального |
типа (обладающие |
234
I I
м г /л 100000 г
10000
/ / / С Г
/
/ у /
- М,мг/л
мг/л
0000
нг/л
100000,
|
мг/л |
|
1000 г |
нг/л |
|
х нсо3 |
100 |
•СГ
j M. мг/л
|
100 |
|
|
|
|
|
мг/л |
|
|
|
100 |
|
|
|
90 |
|
|
|
SO |
|
|
|
70 |
нг/л |
|
|
60 |
100 |
|
. Н С 0 3 |
50 |
80 |
/ / |
|
40 |
60 |
-Ca |
30 |
|
40 |
20 |
||
20 |
|
|
to / |
|
|
|
|
М,нг/л |
I 400 |
500 60D 700 600 М.нг/л |
|
|
|
Ж
/Na*+ К*"
/ А с
///?/»?
і/
jM,MZ/fl
so;"
iCa2 '
J ,Na'+K' М,нг/л
шо гоо зоо эдо аоо воо
Рис. 68.
Изменение средних содержаний макрокомпонентов химического состава в подземных
водах месторождений редких |
элементов при |
увеличении минерализации этих вод. |
||||
I — вольфрамовые месторождения: |
а — скарновый |
тип, |
б — гидротермальный. I I — пегматитовые |
|||
и пневматолито-гндротермические |
месторождения |
L i , |
Cs, Nb, Та, Be. |
I I I — месторождения |
||
комплекса щелочных пород Nb, Та, Ті, РЗЭ: а — агпаитовые |
нефелиновые сиениты, б — миаскитовые |
|||||
нефелиновые сиениты, в — ультраосновные |
щелочныеіпороды и карбонатнты. |
I V — галогенно-оса- |
||||
|
дочные |
месторождения |
бора. |
|
обычно флюоритовой и сульфидной минерализацией), помимо перечис ленных редких элементов, сопрово ждаются ореоламп рассеяния цинка, молибдена. В случае наличия на пегматитовых месторождениях поллуцита (сподумено-поллуцптовые пег матиты) эти местороялдеиия сопро вождаются отчетливыми водными оре олами рассеяния цезия (рис. 69). Таким образом, цезий в грунтовых водах является хорошим индикато ром цезиевой минерализации. Среди гидрогеохимических показателей пег матитовых и пневматолито-гидротер мальных месторождений особое зна чение имеет ниобий. Этот элемент, будучи геохимическим спутником тан тала, является не только прямым показателем ниобиевой минерализа ции, но и косвенным показателем танталовой (в настоящее время от сутствуют достаточно чувствитель ные методики определения тантала
вводах).
Содержания элементов в ореольных водах зависят от минерального состава руд месторождений. Макси мальные содержания большинства элементов обнаруживаются в водах пневматолито-гидротермальных ме сторождений. Особенно это харак терно для бериллия, содержания ко торого в водах этих месторождений на целый порядок выше, чем в водах пегматитовых (7г — п • 10 мкг/л против 0,7г—п). Последнее связано с нали чием в пневматолнто-гпдротермаль- ных месторождениях сульфидной и флюоритовой минерализации.
Примеры водных ореолов месторо ждений редких элементов рассматри ваемого типа можно видеть на рис. 69, 70, а их основные характеристики приведены в табл. 86. Протяжен ность ореолов достигает нескольких километров, а контрастность п — п -10. Эти параметры в значительной
235
Е З ' |
Г Т Л з C Z r H Е Е 3 5 |
Рпс. 69.
Схема распространения ореолов рассеяния лития, рубидия, цезия, бериллия и ред ких земель в подземных и поверхно стных водах месторождений сподуменополлуцитовых пегматитов; зона грунтовых вод выщелачивания, горнотаежный и голь цовый ландшафт (по материалам С. Д. Ка
пранова).
1 — гранпты; 2 — осадочно-метаморфпческне по роды; 3 — пегматитовые жилы. Контуры вод ных ореолов рассеяния: 4 — лития; 5 — руби дия; 6 — цезия; 7 — бериллия и редких зачель.
степени определяются условиями го ризонтальной гидрогеохимической зональности грунтовых вод. В общей схеме зональности наиболее протя женные и контрастные ореолы ха рактерны для месторождений зоны грунтовых вод выщелачивания. В бо лее минерализованных кальциевых водах зоны континента льного засо ления водные ореолы лития, рубидия, бериллия, ниобия, фтора имеют всегда меньшие протяженности и контраст ности — это следствие меньшей аг рессивности вод зоны континенталь ного засоления и различных процес сов осаждения редких элементов из этих вод. Все эти процессы были рас смотрены в разделах, посвященных гидрогеохимии отдельных элементов. Поэтому здесь обратим внимание лишь на то, что процессы извлече-