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

перед выходом гидротерм на поверхность, поэтому не успе­ вает сказаться на перераспределении редких щелочей в при­ родном растворе.

В ы в о д ы

Хотя гидротермальный метаморфизм пород и не исклю­ чает выщелачивания элементов, преимущественная направ­ ленная миграция из пород в раствор установлена только для натрия в зоне парообразования. Редкие щелочи и калий незначительно накапливаются в гидротермально измененных породах по сравнению с породами неводоносного комплекса.

1.2.2. О распределении щелочных элементов между природным раствором и его паровой фазой

Вскипание природных растворов сопровождается пере­ ходом в пар щелочных элементов даже при атмосферном, давлении, однако содержания их в паре низкого давления чрезвычайно малы. Анализировались конденсаты природного пара с ПауЖетской ГеоТЭС, со скв. 4 месторождения Горя­ чий Пляж (о. Кунашир) и с участка подземной газификации углей г. Шатска (табл. 3). Своеобразно отношение Li:Rb:Cs для конденсатов пара: по сравнению с жидкой фазой умень-

Т а б л и ц а 3

Распределение щелочных элементов меж ду паром и природным раствором при кипении на поверхности земли

30

шается значение лития, Cs/Rb выше, чем для термальных вод с самым высоким содержанием редких щелочей. Рас­ сматривая отношение элемент в воде: элемент в паре для: различных элементов, можно определить, какой элемент интенсивнее переходит в пар. Чем ниже отношение, тем выше при данных условиях стремление элемента перейти в паровую фазу. Устанавливаются следующие ряды интен­ сивности перехода щелочных элементов в пар: C s ^ K > R b >

в том, что элементы мигрируют в пар в чисто газовой фазе. Не исключен хотя бы частичный перенос с коллоидными частичками — туман. Поэтому отношение концентраций эле­ мента в жидкости и паре нельзя считать коэффициентом, его распределения.

Вы в о д ы

1.Редкие щелочные элементы переходят в пар при кипе­ нии природных вод уже при атмосферном давлении, однако содержания их в паре низкого давления не выше первых тысячных долей миллиграмма на литр конденсата.

2.Согласно предварительным данным по интенсивности

но-натровых кипящих вод могут содержать не более первых тысячных долей миллиграмма на литр редких щелочных элементов, перенесенных с паром.

1.2.3. Редкие щелочные элементы в растворах грязевых котлов

Грязевые котлы возникают как следствие интенсивного поверхностного гидротермального метаморфизма пород. Они часто образуются на термальных площадках в зонах раз­ грузки кипящих хлоридно-натровых вод (Паужетка, Узон)- и высокотемпературных паровых струй (южнокамбальные фумаролы), а также на кратерах некоторых обводненных активных вулканов (Эбеко). Для того чтобы возник грязевой котел, нужны условия, приводящие к растворению вулкани­ ческих газов или газов, отделившихся от гидротерм (H2S, СОг), в небольшом количестве застойных метеорных вод или к конденсации пара с газами в виде луж и других неболь­ ших водоемов. Если водоем значительный, его можно на­ звать озером. Разница по величине между озером и котлом условна. Продукты превращения сероводорода в горячемрастворе понижают значение pH до 2 и ниже. Это приводит

31

к интенсивному перерождению вмещающих силикатных по­ род в глины и формированию по ним воронкообразных углублений, заполненных тонким глинистым раствором. Кашеобразная масса «кипит» от непрерывно выделяющихся

тонкими вторичными глинами на месте первичных плотных

Т а б л и ц а 4

Содержание редких щелочных элементов в растворах грязевы х котлов

Вулкан Эбско (о. Парамушир), котлы на берегу Горячего озера среднего

* Котел I: Na — 30,0 мг/л, К — 3.0; котел II: Na — 25 мг/л, К — 2,84.

32

Цезий и часто литий не могут быть обнаружены без обога­ щения. Рубидий определяется наиболее часто; иногда опре­ деляется литий, причем обычно рубидия больше, чем лития. Для выяснения влияния сорбции на распределение редких щелочей между глиной и раствором анализировались глины

табл. 2). В рассматриваемые котлы пробулькивает или пере­ носится в капельножидком состоянии вода глубинного корен­ ного потока, богатая редкими щелочами. Судя по результа­ там анализов, явления сорбции очень незначительно сказы­ ваются тогда, когда глины контактируют с кислым раство­ ром: относительно лучше сорбируется литий и практически совсем не сорбируется цезий. Поэтому почти все редкие щелочи, вне зависимости от того, какими путями они попали в раствор котлов, задерживаются в нем почти полностью. Нахождение редких щелочей в растворах грязевых котлов обязано трем процессам: 1) миграции редких щелочей с па­ ром (газовый дифференциат глубинного коренного потока над гидротермальными месторождениями или вулканические газы на действующих вулканах)*; 2) перемещению с ка­ пельками раствора коренного потока (над гидротермальными месторождениями) и 3) выщелачиванию из пород (во всех случаях). С первым процессом в растворы котлов может быть привнесено всего не более первых тысячных долей миллиграмма на литр редких щелочей, но ввиду того, что в котлах происходит постоянное упаривание, растворы кот­ лов, казалось бы, могут накопить и большее количество редких щелочных элементов. Тем не менее процесс переноса редких щелочей с паром не мог определить их накопления в растворах котлов, так как последние фактически содержат мало цезия, а в паровом дифференциате его почти столько же, сколько и лития. Перенос редких щелочей с капельками термальных вод может быть значительным, если грязевой котел образовался в зоне разгрузки глубинных гидротерм, как, например, на Паужетке и, вероятно, в кальдере вулкана Головнина. Выщелачивание— основной источник редких щелочных элементов в растворах котлов на действующих вулканах и в местах выхода на поверхность мощных паро­

* Геохимия редких щелочей в растворах грязевых котлов действую­ щих вулканов разбирается вместе с их геохимией в котлах из зон разгруз­ ки гидротермальных месторождений и парогазовых струй, так как поведе­ ние редких щелочей во всех грязевых котлах сходно.