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

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

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 0,7гп). 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-