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

Скачать файл (14,97Мб)

Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 15.10.2024

Просмотров: 86

Скачиваний: 0

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

типа месторождении н встречающих ся только в водах этих месторожде ний. К их числу относятся вольфрам (для вод вольфрамовых месторожде ний), цезий (для вод сподумено-пол- луцитовых месторождений), ниобий (для вод ниобийсодержащих место рождений). В связи с этим целесо образно выделение универсальных и специальных гидро reo химических

259

признаков • месторождений редких элементов. Такое деление признаков было впервые сделано Б . А. Колотовым [152]. Мы считаем это разделе

ние	перспективным для	практи
ки	гидро reo химических	поисков.

В табл. 90 приведены универсальные

испециальные гидроreo химические поисковые признаки основных типов месторождений редких элементов.

17*

ГИДРОГЕОХИМИЧЕСКИЕ

УСЛОВИЯ

КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ РЕДКИХ ЭЛЕМЕНТОВ В ПОДЗЕМНЫХ ВОДАХ

ГЛУБОКИХ ГОРИЗОНТОВ ГОРНОСКЛАДЧАТЫХ ОБЛАСТЕЙ

Настоящее время

характеризуется

Наиболее изученными с точки зре

тенденцией увеличения производства

ния промышленного

извлечения

ред

целого ряда элементов из природных

ких элементов являются озера с вы-

вод. Сейчас из природных вод по

сокоминерализованиыми

водами.

мимо брома и йода уже извлекают

ним относится оз. Серлз в Калифор

литий,

рубидий,

цезий, бор,

уран;

нии,

из

рапы

которого

извлекают

ведутся

технологические

исследова

литий, хлорид калия, сульфат нат

ния по извлечению из вод вольфра

рия, бром, фосфорную кислоту, соду,

ма, германия.

буру и предполагают (если уже не из

дальнейшем

список

элементов,

влекают) извлекать вольфрам. Запасы

извлекаемых из вод, конечно,

будет

редких

элементов в

рапе

оз. Серлз

увеличен. Наиболее интенсивные ис

были

значительны:

лития 81 тыс. т

следования

по

использованию

при

І л 2 0 ,

бора

17,35—30 млн. т

В 2

0 3

родных вод как сырья на редкие

[30,

428];

вольфрама

тыс.

элементы ведутся в США. Еще срав

W 0 3

[30]. В 1964 г. в США начато

нительно недавно вес природных вод

извлечение лития из рапы оз. К лай-

в добыче лития в США не превышал

тон (Невада), содержащей 400 г/т

5—6%

[270].

настоящее

время

лития

[32]. В последние годы в США

получение

лития

из вод

возросло

ведутся

исследования

по

утилиза

во много раз. В недалеком прошлом

ции поверхностной

рапы

Большого

97%

перспективных

запасов

лития

Соленого озера

(Юта),

содержащего

за рубежом приходилось на гранит

•~60 г/т лития. Запасы окиси лития

ные пегматиты. Сейчас около поло

в рапе исчисляются несколькими мил

вины всех запасов лития в зарубеж

лионами тонн [270]. Подземные воды

ных странах приходится на природ

для извлечения редких

элементов ис

ные воды (табл. 91), а в США основная

пользуются пока в гораздо меньшей

масса его ресурсов (—85%) заключена

степени. В

США предполагают

ис

в природных водах. В СССР перспек

пользовать

подземные

рассолы

близ

тивные запасы лития в различных

г. Сильвер-пик, содержащие 0,085%

типах

природных

вод также значи

L i g О и имеющие запасы многие мил

тельно превышают запасы этого ме

лионы тонн. Глубина залегания этих

талла в пегматитовых и других ге

рассолов составляет 90—215 м [270].

нетических

типах

месторождений

Интерес

природным

водам

как

[270].

к сырью для извлечения

редких эле-

261

Т а б л и ц а

Распределение

запасов

редких

щелочных элементов

по типам

месторождений

зарубежных стран (по Н. А. Солодову) [270]

Тшіы

месторождений

Li 2 0

НЪ,0

Cs2 0

тыс. т

Альбит-сподуменовые пегматиты . . .

6080

Альбитовые

пегматиты

со

сподуменом

400

—

Микроклин-альбитовые

пегматиты

лепидолитом,

сподуменом,

петали-

том, эквриптитом

и поллуцитом . .

3420

150

180

Межкристальная рапа

погребенные

1800

—

Воды соляных

озер

7500

3000

—

600

2(?)

19200

100

3750

100

190

100

ментов в настоящее

время

проявля

чески не рассматривались в качестве

ют многие другие страны (Франция,

промышленных.

Это

было справед

Япония, ФРГ, Израиль

и др.).

ливо,

пока из вод извлекали

только

бром и йод. Но сейчас, когда идет речь

ОБЩИЕ

УСЛОВИЯ

о возможном извлечении из вод уже

ФОРМИРОВАНИЯ

УГЛЕКИСЛЫХ

большого

комплекса

редких

элемен

И УГЛЕКИСЛО-АЗОТНЫХ

ВОД,

тов,

пренебрегать

подземными

во

ОБОГАЩЕННЫХ

дами го рно складчатых областей уже

РЕДКИМИ

ЭЛЕМЕНТАМИ

нельзя.

Действительно, при

отно

В настоящее время обычным объек

сительно

малой

минерализации

(обычно

<35 г/л) отдельные

гене

том поисков

промышленных

вод в

тические

типы

этих

вод, особенно

СССР являются

глубокие

минерали

углекислые и углекисло-азотные (тер

зованные

воды

краевых

прогибов,

мальные),

содержат

высокие

кон

межгорных впадин и платформ. Под

центрации катионогенных и анионо-

земные воды

горноскладчатых

обла

генных элементов

L i , Rb, Cs, В, Ge

стей до недавнего

времени практи

(табл. 92).

Т а б л и ц а

Максимальные

содержания редких элементов в

углекислых

углекпсло-азотных

водах

Элементы

Содержания, мг/л

% к минерализации

Коэффициент

концентрации

L i

До

100 и

более

п — п

» 1000

П —71 • 10

ге-10 —п-100

0,2

262

Особенности химического состава и регионального распространения в пределах горноскладчатых областей подземных вод, обогащенных литием, рубидием, цезием, бором, германием, представлены в табл. 93.

Многолетний опыт изучения гидро химии редких элементов и поисков их высоких концентраций в водах прпвел нас к выводу, что формиро вание вод, обогащенных редкими эле ментами, является итогом всего геологоисторпческого развития струк тур, начиная от процессов седпментогенеза (и магматогенеза) и кончая пх современными гидродинамиче скими и геотермическими условиями. При этом без среды, представленной обогащенными редкими элементами породами (и определяемой общими геологопсторическими и металлогеническпмп особенностями региона), углекислые и углекисло-азотные тер мальные воды с высокими концент рациями рассматриваемых редких элементов не формируются. Это — необходимая предпосылка, опреде ляющая основной источник элемента в водах (хотя, принципиально говоря, полностью отрицать эндогенный ис точник для вод активных в текто- но-магматическом отношении рай онов, конечно, нельзя).

В геологическом цикле развития каждого региона существуют эпохи, геолого исторические, палеогеогра фические и металлогенические, осо бенности которых наиболее благо приятны для формирования пород, обогащенных редкими элементами. Именно в этих породах даже в райо нах четвертичного магматизма наи более часто формируются воды, обо гащенные редкими элементами. В раз ных регионах, обладающих сходной историей магматизма, состав и ко личество редких элементов в водах изменяются в зависимости от лито-

лого-геохимических особенностей по род, в которых формируются воды. Так, например, широкое развитие кристаллических и сланцевых по род, обогащенных редкими щелоч ными элементами и германием, в од ном из регионов позднечетвертич ного магматизма Кавказа, обусло вливает значительные концентрации в его водах L i , Rb, Cs, Ge. Совер шенно ішыми перспективами обла дает другой регион Кавказа с анало гичным возрастом магматизма. Спе цифические геологоисторнческие ус ловия, приведшие к формированию здесь мощных толщ нормальноморских и лагунных фаций, обусловли вают значительные концентрации в углекислых водах этого региона бо ра, лития и цезия.

Впределах Приэльбрусья угле кислые воды различных литологогеохимическнх комплексов, прилега ющих к Эльбрусскому очагу и, ви димо, в равной степени испытыва ющих его воздействие *, характери зуются различным составом и кон центрациями редких элементов. Вследствие этого в любом регионе углекислые и углекисло-азотные во ды, максимально обогащенные от дельными редкими элементами, при урочены только к определенным водо носным комплексам.

Вто же время необходимым усло вием для формирования вод, обо гащенных редкими элементами, в лю бом водоносном комплексе является наличие в бассейнах их формирова ния проявлений молодого магма тизма (обычно не древнее плейсто цена), глубинного разрывного нео-

тектонизма и геотермальных ано-

* В настоящее время установлено, что Эльбрус — современный вулкан, нахо дящийся в стадии покоя [150]. По своей тепловой мощности оп близок к современ ным вулканам.

263

малый. Все эти явления объединяет

тичному)

происходит

последователь

одно общее свойство — создание гео

ное уменьшение

количества

элемен

термической напряженности в струк

тов, присутствующих в водах в вы

турах.

соких

концентрациях. Так,

углеки

Сопоставление

данных

по

распро

слые воды районов современного и

странению редких элементов в угле

позднечетвертичиого

(голоцен,

пост-

кислых и

углекисло-азотных

водах

вюрм)

магматизма могут

содержать

с данными в тепловом режиме струк

и обычно содержат высокие концен

тур, в которых они образуются, по

трации

L i , Rb,

Cs, В, Ge. В водах

казало, что

участки

формирования

районов

среднечетвертичного

магма

вод, наиболее обогащенных

редкими

тизма (плейстоцен, миндель — рисе)

элементами,

характеризуются

ано

обнаруживаются высокие

концентра

мальным

геотермическим

режимом.

ции В, L i (иногда Rb, Cs).

И,

нако

Для них характерны высокие зна

нец, комплекс редких элементов, об

чения

геотермического

градиента

(до

наруживаемых

районах

плиоце

3—5° С/100 м) и плотности тепловых

нового интрузивного магматизма, ог

потоков (до 3 и более [х кал/см2

• сек*).

раничен

В,

(иногда

Li),

т. е.

отдельных районах горносклад

элементами,

энергетическом

от

чатых

областей,

воды

которых обо

ношении

наиболее

«непритязатель

гащены редкими элементами, нет про

ными».

Таким

образом

происходит

явлений магматизма, а есть геотер

своеобразное «затухание» ореолов ред

мальные

аномалии.

Классический

ких элементов во времени вокруг

пример в этом отношении — район

очагов

магматизма,

выражающееся

бороносных

вод Тосканы

[368,

412].

как в изменении качественного со

Особенно

высокие плотности

тепло

става элементов,

присутствующих в

вых потоков характерны для участ

ореоле, так и в снижении их концент

ков

подземных

вод,

формиру

раций.

Это

затухание,

в частности,

ющихся в глинистых сланцах, обога

подтверждается

изучением

геохимии

щенных органическим

веществом. В

травертинов, формирующихся

в оча

таких условиях переход редких эле

гах разгрузки углекислых вод [160].

ментов из пород (как вследствие вы

Отмеченную

закономерность

мы

щелачивания, так и вследствие термо-

связываем

изменением

тепловой

метаморфизации пород) максимально

жизни

структур,

подвергшихся

маг

интенсифицируется.

матическим

постмагматическим

При более детальном изучении ус

процессам. По данным Н. А. Огильви

ловий

формирования

углекислых

[219], образовавшиеся в

результате

углекисло-азотных вод установлено,

этих процессов геотермальные анома

что существует связь между возра

лии выравниваются медленно, но маг

стом магматизма и составом редких

матическая

деятельность,

происхо

элементов,

присутствующих

в этих

дившая в дочетвертичное время, уже

водах

(в

повышенных

концентра

практически не сказывается на гео

циях).

увеличением

«древности

термическом

поле,

поэтому

число

магматизма»

(от современного

к тре-

элементов,

обнаруживаемых

вы

соких концентрациях в водах горно

Плотность

теплового

потока

явля

складчатых областей с дочетвертич-

ется

основной

характеристикой

теплового

ным магматизмом, минимально.

поля Земли. Она представляет собой про

Чрезвычайно

большое

значение в

изведение градиента температуры на тепло

проводность

среды.

формировании

подземных

вод,

обо-

Песчано-слаице- вые

Эвгеоспнклп- 1. Артезианские бассейны Галогенно-оса- нальиая и мпо- пластово-трещинных .вод в дочные геосинклпиальная осадочных п вулкано Карбонатные зоны альпийской генно-осадочных породах Вулканогенносистемы осадочные

2. Бассейны трещпнно- Песчано-сланце- жильных вод в кристал вые лических и метаморфи ческих породах

Кристалличес кие (интрузивные)

264

Рубидий, цезий Элементы

Бор

Характеристика основных типов вод горноскладчатых областей,

Структурно-текто	Гидрогеологические	Породы	Газовый
нические зоны	структуры и типы вод	Породы	состав
земной коры

Эвгеосинклп-		1. Бассейны		трещинио-		Интрузивные
нальная и мпогео-		жпльных	вод		массивов
синклинальная зо		кристаллических,			метамор
ны	альпийской	фических	и вулканогенно-
системы		осадочных	пород
		2. Артезианские			бас	Метаморфичес
		сейны	пластово-трещин-			кие
		ных вод в осадочных и
		вулканогенно-осадочных
Зоны	эппплат-	породах.		впадины в		Вулканогенно-
Зоны	эппплат-	Наложенные		впадины в		осадочные
форменного оро		пределах	массивов крис
генеза		таллических и метаморфи
		ческих пород				Галогенно-оса-
						дочные

СО»

C 0 2 - N 2

С 0 2

СОо—СН4

СОо

СОа—СН4

265

						Т а б л и ц а 93
содержащих высокие концентрации редких элементов
Химический	Мине	Темпера	Содержания	Примеры		Типичные
Химический	рализа	Темпера	отдельных	Примеры		Типичные
состав	ция,	тура,	элементов,	типичных		группы
	г/л	° С	мг/л	структур		источников
НСОз—Cl—Na	5-35	ге— п- 10		Дигоро-Осе-		Верхний
				тпнский	бас	Кармадон
				сейн*
Cl—НСОз—Na			Rb 0,га —ге-10	Структуры		Верхний
Cl—НСОз—Na				Прпэльбрусья		Баксан
				Прпэльбрусья		Баксан
		Cs 0,ге — п • 10		Чатминский		Азатаван
				бассейн **
		В	ге-10—ге -100	Арзакаиский		Анкаван
				массив
			As re—re -100	Наложенные		Франтпшковы
				впадины	Чеш	Лазне
				ского массива

HCOg—Cl-Na	15—35	ге—ге • 10	В re-100
Cl—HCOg—Na		Rb O.re—re -10
		Rb O.re—re -10
		Cs	0,re — n • 10
		As re—re• 100
Н С О з - N a	6-35	ге —га • 10 В re-10 —re-100
НСО3—Cl—Na
		Rb 0,re — re
Cl—HCO3—Na		Cs 0,re— re
		As 0,re — re