Файл: Арсанова, Г. И. Редкие щелочи в термальных водах вулканических областей.pdf

вулканизма, однако они никогда не локализуются в связи с аппаратами активных вулканов. Обычное место их проявле­ ния— дно старых кальдер давно не действующих вулканов. Наиболее типичны — источники Узона, Долины Гейзеров, Паужетские, Киреунские.

Вторая группа гидротерм представлена водами повышен­ ной минерализации (более 4 г/л), сложного, но преимуще­ ственно хлоридно-натрового состава. Они менее газонасыще­ ны, чем воды I группы, и состав газов отвечает в основном азоту и углекислому газу, иногда со следами сероводорода. По классификации В. В. Иванова (1961), эти воды отвечают углекислым термам глубинного формирования. Микрокомпонентный состав источников сложный: много бора, мышьяка, иногда ртути и других элементов. На выходе источники рас­ сматриваемой группы часто отлагают травертины. Темпера­ тура их ниже 100° С и дебит значительно меньше, чем у источ­ ников I группы (максимально до 50 л/с). Воды II группы разгружаются на площадях, где активный вулканизм имел место не позднее раннечетвертичного — неогенового времени. Для выяснения их генезиса очень важно установление от­ носительно большинства из них длительного времени суще­ ствования. Пущинские источники, например, по Б. И. Пийпу (1937), возможно, действовали с плиоцена. Подмечено паде­ ние дебита и температур, зафиксированное в историческое время непосредственными наблюдениями (например, для

древними, медленно угасающими ключами. Содержания ред­ ких щелочей в них очень высокие и, будучи выраженные в миллиграммах на литр, оказываются максимальны именно для отдельных представителей гидротерм II группы (напри­ мер, Краеведческие ключи). Однако содержания редких ще­ лочей в процентах минерализации почти одинаковы или не­ значительно ниже, чем у представителей гидротердо I группы; ниже и общий вынос редких щелочей. Представители на Кам­ чатке— Пущинские, Налычевские, Краеведческие, Таловые, Щапинские, источники р. Белой. Аналоги рассматриваемых вод обычны в областях недавнего вулканизма, в частности на Кавказе, в Карпатах, на Балканах, где они, как правило, содержат больше гидрокарбонатов (мг-экв. % ), чем камчат­ ские термы.

Третья группа гидротерм представлена водами сложного состава, но в отличие от вод II группы — растворами низкой минерализации. Температура источников колеблется в широ­ ком диапазоне — от холодных (10°) до теплых, горячих и даже кипящих на выходе (Больше-Банные источники). В со­ левом составе горячих вод преобладают сульфаты, присут­ ствует небольшое количество хлоридов и гидрокарбонатов.

Солевой состав холодных источников представлен в основ­ ном гидрокарбонатами. Главный газовый компонент — азот,

наиболее распространенные воды районов современной вулка­ нической деятельности, но более холодные встречаются и на площадях развития активного вулканизма в раннечетвертич­ ное— неогеновое время. Типичные представители: Паратунские, Начикинские, Ма/шшские холодные и горячие, источ­ ники по р. Шумной и др. (см. рис. 12). По классификации В. В. Иванова, большинство источников III группы соответ­ ствует азотным термам глубинного формирования. Редких щелочных элементов здесь меньше, чем в гидротермах двух первых групп, а диапазон колебаний их количеств очень велик в отличие от устойчиво высоких содержаний в гидро­ термах II и особенно I групп. Микрокомпонентный состав беднее, чем в водах I—II групп, однако в некоторых высоко­ температурных источниках установлено высокое содержание германия.

1.3.2.Общие геохимические закономерности распределения редких щелочных элементов в термальных водах

впределах одного вулканического региона

(на примере вод Камчатки)

Ниже описываются различные закономерности распреде­ ления редких щелочей, подмеченные в основном графическим путем. Нанесенные на графиках линии, вокруг которых рас­ полагаются точки, отвечающие конкретным группам вод, не следует во всех случаях рассматривать как прямые регрессии: линейная корреляция не всегда установлена достоверно, а нелинейная не рассчитывалась. Однако мы сочли нужным оставить объединяющие линии, так как они помогают увидеть деление вод на группы, что представляется важным.

1.3.2.1. Взаимосвязь содержаний редких щелочных элемен тов с минерализацией. Анализировались воды с минерализа­ цией до 8 г/л. Взаимосвязь содержаний щелочных элементов с минерализаций для вод двух совокупностей различная.

В пределах вод III группы (вторая совокупность) содержания лития (мг/л), как видно на графике, прямо связаны с мине­ рализацией, однако коэффициент корреляции +0,43, недосто­ верен; в водах I и II групп (первая совокупность) содержания лития не меняются при увеличении минерализации и остают­ ся на одном самом высоком уровне (рис. 12, а).

Содержания рубидия и цезия (мг/л) не зависят от мине­ рализации, причем в пределах вод III группы они колеблются

50

Рис. 12. Взаимосвязь содержаний редких щелочных элементов с минерализацией вод для гидротерм Камчатки. Условные обозначения к рис. 12— 17.

Банные, Км — Карымшинские, ВП — Верхне-Паратунские, СП — СреднеПаратунские, НП — Нижне-Паратунские, М — Малкинские, Н — Начикинские, Д — Двухюрточные, О — Озерновские, Кл — Курильские, С — Сторожевские, И — Иултайский, Ш — по р. Шумной).

в широком диапазоне, а в водах I и II групп остаются почти на одном самом высоком уровне.

Характер зависимости содержаний редких щелочных эле­ ментов, выраженных в процентах минерализации, от минера­ лизации вод одинаков для лития, рубидия и цезия. В преде­ лах вод III группы содержания растут вне зависимости от минерализации, а по цезию и рубидию графически даже на­ мечается слабая обратная зависимость. Для вод I и II групп

содержания редких щелочей падают с ростом минерализации (коэффициенты корреляции от —0,8 до — 1, значимые; см.

рис. 12, б, в, г ) .

1.3.2.2. Взаимосвязь содержаний редких щелочных элемен­ тов с температурой. При одновременном учете всех вод за­ висимость содержаний редких щелочных элементов от темпе­ ратуры не устанавливается, однако если рассматривать от­ дельно воды II и III групп, то на графиках видно падение со­ держаний редких щелочных элементов е понижением темпе­ ратуры вод (рис. 13). Термальные воды II группы содержат больше редких щелочных элементов (мг/л), чем гидротермы такой же температуры III группы. В гидротермах I группы — самых горячих — редких щелочных элементов (мг/л) меньше, чем в самых богатых гидротермах II группы, но всегда боль­ ше, чем в самых богатых гидротермах III группы. Установить какую-либо зависимость среди представителей I группы вод не представляется возможным, так как на поверхности все они имеют температуру кипящей воды, а на глубине большей частью их температура неизвестна.

Зависимость концентрация щелочного элемента (% мине­ рализации) — температура того же типа, что и зависимость концентрация щелочного элемента (м г/л)— температура, с той лишь разницей, что в первом случае максимальные со­

с хлором, выраженным в мг-экв.% и мг/л. Между содержани­ ем щелочных элементов и долей хлора в солевом составе во­ ды (мг-экв.% хлора) при одновременном учете источников

Рис. 13. Взаимосвязь содержаний редких щелочных элементов с макси­ мальной температурой на выходе гидротерм.

52

всех типов устанавливается прямая зависимость (рис. 14). Линейные коэффициенты корреляции концентрация цезия — мг-экв.% хлора и концентрация лития — мг-экв.% хлора со­ ответственно равны +0,45 и +0,5, значимые. Линейный ко­ эффициент корреляции концентрация рубидия — мг-экв.% хлора положительный, но недостоверный.

При учете вод только I—II групп связи между концентра­ цией редких щелочных элементов и мг-экв. % хлора более тесные — линейные коэффициенты корреляции значимые, по­ ложительные, равные 0,6. Линейные коэффициенты корреля­ ции вод только III группы низкие, незначимые, однако инте­

нием доли хлора (мг-экв.%) при одновременном учете источ-

53

ников всех групп. Коэффициенты линейной корреляции соот­

вечающих всем водам. Коэффициенты линейной корреляции соответственно равны +0,74; +0,71 и +0,80, значимые. Для вод отдельных групп расчеты показали отсутствие корреля­ ции: коэффициент линейной корреляции либо незначим, хотя и имеет значение +0,54 (концентрация лития — концентра­ ция хлора для вод III группы), или близок к нулю (во всех остальных случаях).

1.3.2.4. Взаимосвязь отношений хлора, натрия, калия к ред­ ким щелочным элементам (Cl/Li, Rb, Cs; Na/Li, Rb, Cs; K/Li, Rb, Cs) с хлором, выраженным в мг-экв. %, а также с мине­ рализацией. Разбираемые зависимости принципиально одина­ ковы для лития, рубидия и цезия, поэтому остановимся толь­ ко на зависимости для цезия.

Отношение хлора к цезию минимально для вод I группы и с минимальной долей хлора в химическом составе III груп­ пы, которые оказались еще и наиболее горячими среди вод III группы, например Больше-Банного гидротермального ме­ сторождения. Причем для последних отношение бывает даже несколько ниже, чем для вод I группы.

С падением хлоридности вод в пределах I—II групп отно­ шение Cl/Cs растет — коэффициент корреляции —0,6, значи­ мый. Растет оно и с увеличением минерализации — коэффи­ циент корреляции +0,9, значимый. Для вод III группы умень­ шение отношения Cl/Cs совпадает с падением хлоридности

ляции вод III группы или равен нулю (Na/Cs — минерализа­ ция), или положительный, но незначимый.

1.3.2.5. Взаимосвязь отношений Cs/Li и Rb/Li с долей хлора в солевом составе (мг-экв, %), а также с минерализа­ цией. Отношения Cs/Li и Rb/Li изменяются с падением хло­ ридности вод различно для гидротерм I—II и III групп вод:

54