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

31

риллия, лития (пегматитовые) и бора (скарновые) фтороносных провинций Средней Азии, Забайкалья и Д. Вос­ тока, изученные автором совместно с С. Д. Капрановым и Н. Г. Петро­ вой. Фтор является универсальным геохимическим спутником и призна­ ком этих месторождений [153, 154]. Основным минералом фтора на ука­ занных месторождениях является флюорит. Эти месторождения сопро­ вождаются эндогенными ореолами фтора, характеризующимися ло­ кально повышенными концентрация­ ми его в породах, вмещающих ме­ сторождения [27]. Содержания фто­ ра в водах различных месторожде­ ний редких элементов и флюорита приведены в табл. 7, а гистограммы его распределения на рис. 5. Из та­ блицы и рисунка следует, что содер­ жания фтора в водах месторождений, несмотря на различия минерального состава, более или менее однообраз­ ны. Максимальные содержания фто­ ра даже в водах флюоритовых место­ рождений обычно составляют первые единицы миллиграммов на литр. Име­ ются две причины этого. Первой причиной является то, что основным минералом фтора в пределах рас­ сматриваемого типа месторождений является флюорит, растворимость ко­ торого незначительна (см. табл. 4). По растворимости флюорита нетруд­ но подсчитать, что в насыщенном растворе, находящемся в равновесии с CaF2 , должно быть —7,5 мг/л фто­ ра. Порядок обнаруживаемых в во­ дах месторождений содержаний фто­ ра принципиально соответствует этой цифре. Вторая причина — это осо­ бенности химического состава вод месторождений. Воды месторожде­ ний рассматриваемого типа по катионному составу обычно являются кальциевыми, в их анионном составе преобладают НСОз и SO^-HOHEC. МИ-

34

-о.:а: I г -> J j >S

нерализация этих вод даже в арид­ ной зоне (сухостепные и пустынные ландшафты) не превышает несколь­ ких граммов на литр, а их реакция обычно околонейтральная (pH 6—8). Известно отрицательное влияние кальция на водную миграцию фтора [161, 361, 62,423]. Статистическая об­ работка нашего материала показала, что связь фтора с кальцием в разных интервалах различна (рйс. 6). В на­ чальный период формирования хи­ мического состава подземных вод

Рімг/л

30,0^

20.01

Щ

в О! 6,0 4,0

2,0|

Pnc. 6.

Связь между содержаниями фтора и каль­ ция в водах месторождений в кислых маг­ матических и осадочных породах (исполь­ зовано 1700 анализов).

ПР CaF,-

при малой минерализации и малых содержаниях кальцпя наблюдается совместный рост содержаний каль­ ция и фтора. Максимум содержаний фтора приурочен к содержаниям каль­ ция порядка 300—500 мг/л. Затем начинается падение содержаний каль­ ция и корреляция Ca—F приобре­ тает отрицательный характер. По­ скольку в условиях зоны гипергенеза кальций с фтором дает наименее растворимые соединения, то он яв­ ляется основным компонентом, пре­ пятствующим водно й миграции фто ра. Это понятно при миграции фтора в виде простого аниона F". Но фор­ мы миграции фтора в водах место­ рождений, видимо, гораздо сложнее, поэтому необходимо разобрать влия­ ние кальция на эти природные фор­ мы миграции фтора.

Фтор является сильнейшим и уни­ версальным аддендом, а подземные-

36

Т а б л и ц а 9 Средние содержания фтора п алюминия (мг/л) в водах пневматолпто-гпдротер-

гипергенеза отражает формы мигра­ ция элементов в формирующих их растворах [315].

Алюминий с фтором образует це­ лый ряд комплексных соединений. По К. Е. Клейнер [1491, в растворе, содержащем фтор п алюминий, мо­ жет существовать следующее равно­ весие:

A13+ + F - ^ г Г A1F2+ + F -

При увеличении концентраций фто­ ра равновесие в указанном ряду все более сдвигается в правую сторону к конечным членам ряда. Комплекс­ ные соединения в указанном ряду имеют различную устойчивость. Наи­ более устойчивы комплексные сое­ динения первых ступеней комплексо-

Теперь разберем, в чем же кон­ кретно заключается отрицательное влияние кальция на миграцию фтора. Из теории комплексных соединений известно, что устойчивость комплек­

сов в растворе зависит не только от констант нестойкости, но и от свойств и количества других ионов, присутствзаощих в растворах. Например, катионы, образующие с аддендом малорастворнмые соединения, могут раз­ рушать комплексы и переводить адденд в осадок. При этом чем больше концентрация этого' катиона и чем меньше произведение растворимости соединения катиона и адденда, тем сильнее его разрушающее и осажда­ ющее действие. Г. С. Савченко и И. В. Тананаевым [250] экспери­ ментально показано, что при доба­ влении кальция в растворы, содер­ жащие отрицательные комплексы ти­ па MeF*3 "™)- , последние разрушают­ ся с образованием CaF2 . Видимо, именно это и объясняет наличие ра­ нее отмеченной отрицательной кор­ реляции фтора с кальцием. На рис. 6 проведена линия nPcaF2, рассчитан­ ная для средних химических соста­ вов вод в различных интервалах каль­ ция (20, 40, 60 и т. д.). Видно, что с определенного интервала с увеличе­ нием содержаний кальция количество фтора непрерывно падает и практиче­ ски не переходит за линию ПРса га - Таким образом, в маломинералпзованных водах, несмотря на комплекс­ ную форму миграции фтора, его со­ держания по существу определяются nPcaF2- Увеличение концентра­ ций натрия в водах при прочих рав­ ных условиях способствует накопле­ нию фтора. Это связано с тем, что растворимость CaF2 возрастает в при­

Na

возрастают с ростом —— отношения (С. Р. Крайнов и др., 1967 г.).

Рассматривая связь концентраций фтора в водах месторождений с кис­ лотно-щелочными условиями, можно видеть, что максимальные содержа-