Геохимия природных вод - Перельман А.И.
Скачать (прямая ссылка):
В плах соляных озер степей и пустынь есть сульфаты, остатки различных водорослей и мелких животных. Свободного кислорода для окисления органических веществ в илах, как правило, не хватает, и в них развивается де-сульфуризация. Образующийся сероводород восстанавливает гпдроокислы трехвалентного железа, которые, хотя бы в малых количествах, присутствуют почти во всех горных породах. В результате образуется черный коллоидный минерал — гидротроилит, придающий илам черный цвет. Его формула Fe(HS)2 • «Н20. Такие черные, соленые, пахнущие сероводородом, илы характерны для многих соляных озер и солончаков. Они, вероятно, не привлекали бы большого внимания, если бы не замечательная способность вылечивать многие тяжелые заболевания. Под названием «лечебные грязи» они давно уже используются в медицине. Широко известны такие грязевые курорты, как Одесские лиманы, Саки в Крыму, Оксукон в Таджикистане и др.
Сульфатвосстанавливающие бактерии в сотни раз увеличивают скорость коррозии труб и других металлических материалов, зарытых в землю. В Англии ежегодный ущерб от этого достигает 10 млн. фунтов стерлингов.
Много внимания уделяют работе этих бактерий нефтяники, тан как в результате образования бактериями кислот, газор, увеличения пористости пород и т. д. отдача нефти из пласта увеличивается.
Не только десульфурпзация генерирует сероводород. Этот газ образуется в отсутствие кислорода при разложении белков и других органических соединений. Сероводород может образоваться и чисто химическим путем, без участия микроорганизмов. Все же в верхней части зем-яой коры биохимические процессы имеют решающее значение.
На некоторых газовых месторождениях сероводород поступает с глубин, где десульфурпзация невозможна из-за высокой температуры. Такой сероводород обнару-
жен па месторождениях США, Канады, Франции, ФРГ. В СССР он известен на газовых месторождениях Средней Азии и Оренбургской области. Этот газ представляет интерес как источник серы. Встречая по пути миграции подземные воды, сероводород в них растворяется.
В земных глубинах, в областях высоких температур (более 100°С), сероводород образуется, при термическом разложении оргапических веществ, обменных реакциях с сульфидами, химическом восстановлении сульфатов металлами. Например:
CaS04 + СН4 - СаС03 + ПаО + H2S,
Na2S04 + CII4'-> Naa603 + H20 + H2S. '
Эти реакции протекают уже при 100—200°, при 500°С сульфаты восстанавливаются полностью. Некоторые авторы полагают, что сероводород поступает в подземные воды также из магматических очагов по глубинным разломам;
В 1974 г, А. В. Щербаковым и др. составлена газогидрогеохимическая карта СССР, которая позволила установить закономерности размещения - сероводородных вод. Выявилось несколько их типов, закономерно сменяющих друг друга по мере углубления в толщу литосферы и повышения температуры: сероводородно-азотные, сероводородно-углекислые, сероводородно-углекисло-метановые. Температура некоторых вод достигает почти 200°С. Сероводородные воды характерны для артезианских бассейнов — областей прогибания земной коры, где накапливаются мощные толщи осадочных пород* и особенно для нефтегазоносных провинций, содержащих пласты сульфатных пород (Заволжье и Приуралье, предгорные впадины Северного Кавказа и др.). Наоборот, области тектонических поднятий, преобладания изверженных и метаморфических толщ не содержат сероводородных вод (Карелия и Кольский полуостров, Урал, Карпаты, Кавказ, Крымские горы, Украинский кристаллический" щит, Воронежский кристаллический массив и др.) (рис. И, 12).
Сероводородный геохимический барьер. Такой барьер возникает в местах контакта кислородных или глеевых вод, о которых мы расскажем ниже, с сероводородными водами. Этот барьер играет огромную роль в образовании сульфидпых руд, многие крупнейшие месторождения ме-
Рио. 11. Карта распространения подземных вод иа европейской части СССР (по А. В. Щербакову)
J—кислородные; г — азотные; S — сероводородно-азотные; 4 — в верхней . части разреза — сероводородно-азотные, в нижней — сероводородно-углекисло-метановые; 5 — в верхней части разреза — сероводородно-азотные, * нижней — сероводородно-углекислые; s — в верхней части разреза азотные, в нижней — сероводородно-углекислые; 7 — в верхней части разреза— азотные, в низшей —сероводородно-азотные;- 8—в верхней части разреза — сероводородно-углекислые, в нижней — серонодородно-углекисло-ме-тановые; 9 — в верхней части разреза — сероводородно-углекислые, в нижней — сероводородно-азотные; ю — граница кристаллических щитов и горных складчатых сооружений
ди, свинца, цинка и других металлов обязаны своим происхождением данному барьеру. Он существует на Земле не менее 1 млрд. лет.
Сероводородный барьер характерен для многих морских ялов, в которых развивается десульфуризация.
Рнс, 12. Гидрогеохимический разрез Восточного Предкавказья, Формиро вание различных вод связано с изменением глубины и температурой Нагретые сероводородно-углекисло-метановые воды характерны для по груженных на глубину от 4000 до 5000 м сульфатно-карбонатных порол нижнего мела и верхней юры. Водоупорные толщи обеспечивают ес* тественную герметизацию этих вод (по А. В. Щербакову)
