Гидрохимия - Крайнов С.Р.
ISBN 5-247-01293-3
Скачать (прямая ссылка):
290
цню. Углекислые воды имеют низкие положительные значения Eh, поэтому мышьяк находится в них преимущественно в виде
мышьяковистой кислоты H3AsOa0.
Кислые мышьяксодержащие. воды формируются в районах сульфидных месторождений. По своему происхождению это обычно грунтовые и грунтово-трещинные воды, формирующиеся в зонах окисляющейся сульфидной минерализации. Типичным примером являются кислые воды источника Зуби (Грузия), имеющие состав:
As 0,0! Fe 0,6 А! 0, Ш.,, - - - ?Sj (? - „ ; pH 2,2.
Кислые мышьяксодержащие воды широко распространены в районах сульфидных месторождений Урала, Большого и Малого Кавказа. Поскольку геохимический облик кислых мышьяксодержащих вод формируется в результате окисления сульфидных минералов, они имеют низкие (менее 3) значения pH, а также высокие концентрации железа, алюминия, цинка, меди и других элементов, присутствующих в минералах сульфидных месторождений. Кислые мышьяксодержащие воды имеют высокие (более 500H-60? мВ) значения окислительно-восстановительного потенциала, поэтому мышьяк находится в них преимущественно в виде мышьяковой кислоты H3AsO40 и продуктов ее диссоциации H2AsO4-
11.2.4. Азотные термальные воды
Такие минеральные воды формируются в разнообразных геологических структурах. В их газовом составе преобладает N2, а минерализация изменяется от сотен до 30 г/л. Обычно азотные термальные воды формируются в структурах областей новейшей активизации (тектонических зонах эпиплатформенного орогенеза), характеризующихся наличием разрывных дислокаций. В зависимости от литологических особенностей вмещающих пород и гидрогеологических условий геологических структур, на которые накладываются эти дислокации, азотные термальные воды имеют различные геохимические особенности. Наиболее распространены и чаще используются в бальнеологии азотные термальные воды бассейнов трещинно-жильных вод в массивах кристаллических пород. Они приурочены к областям молодых тектонических движений в пределах крупных массивов кристаллических пород, где атмосферные воды проникают по разломам на большую глубину и приобретают высокую (до 1000C и более) температуру. Такие воды широко распространены в зонах эпиплатформенного орогенеза Тянь-Шаня, Памира, Забайкалья,
19'
291
Дальнего Востока. Примером может являться Горячинская минеральная вода в Забайкалье:
м so4g6c»s т54оС Н93
°'в Na 85 Ca 13 г
?
Характерными особенностями этого геохимического типа термальных вод являются относительно малая (менее 1,5 г/л) минерализация, значительные (до 100 мг/л и более) концентрации кремнекислоты, а также высокие содержания таких анионо; генных элементов как фтор, вольфрам, молибден, германий, ре-' ний и др.
Тазонасыщенность азотных вод невелика. Максимальные содержания суммарного (растворенного и спонтанного) азота в этих водах изменяются от нескольких миллиграммов на литр до 50 мг/л.'Помимо азота, эти воды часто содержат в своем газовом составе высокие концентрации гелия (до 5-10~2 мл/л), инертных газов (Ar, Kr, Xe до 2%). Иногда присутствуют O2 и СО2. Eh азотных вод изменяется от -f-ЗОО до —250 мВ. Минимальные значения Eh обнаружены в термальных водах, содержащих H2S и HS-, образующихся в результате восстановления сульфатов. Потенциалзадающими системами для этих вод являются системы кислорода и серы.
Основной геохимический облик азотных термальных вод определяют следующие процессы — гидролитическое разложение силикатов по схеме: Na, К, Са-силнкат+ Н2О каолинит -f +HaSiO4-^-OH--I-Na+, K+» Ca+; растворение и выщелачивание пород (сера этих пород является источником SO42"), растворение СОг с образованием HCO3" (ОН"+СОг=НСОз~), ионный обмен (Na+ породами+ Ca2+ вода); восстановление сульфатов. При формировании азотных терм названные взаимодействия происходят при высоких температурах. Это определяет натриевый состав большинства геохимических типов азотных терм, так как известно, что: а) в условиях высоких температур при взаимодействии «алюмосиликаты — вода» натрий по интенсивности перехода в воду обгоняет кальций; б) растворимость Ca (HCO3)2 и CaSO4 с ростом температуры уменьшается, а растворимость NaHCO3 и Na2SO4-возрастает.
Исходя из геотермических условий конкретных структур, глубина формирования азотных термальных вод может достигать 3000 м и более, при этом величина Не/Ar этих вод и палео-гидрогеологический анализ развития геологических структур показывают достаточно длительное (п-106 лет) время существования термальных вод в этих структурах. Это определяет совершенно необычные свойства их отдельных представителей. Общий химический состав этих вод необычен, часто не соответствует общепринятым представлениям о высоких концентрациях
292 '
в них карбонатов. Проведенные прямые определения карбонатов в высокотемпературных азотных водах показали, что по-химическому составу эти воды являются не только НСОз(СОз)-Na и SQ4-HCO3-Na, но и H3SiO4-Na и SO4-H3SiO4-Na. Они содержат минимальные концентрации карбонатов, а их титруем'ая щелочность определяется не столько карбонатами, сколько гидросиликатными ионами. Их содержания могут быть достаточно велики (сотни миллиграммов на литр), так как растворимость аморфного кремнезема увеличивается с ростом температуры и pH, а полимеризация ?H4SiO4 сдерживается анионами F" и ОН~. Содержание силикатов в химическом составе азотных термальных вод -увеличивается с ростом температуры этих вод. Возрастание концентраций редких анионогенных элементов в щелочных термальных водах обусловлено их общими свойствами. Степень диссоциации кислот этих элементов возрастает с ростом щелочности среды по общей схеме Н2Лч=ьН+-т-НЛ"ч=ь2Н+-т-Л2" Натриевые соли образующихся при этом анионов хорошо растворимы (при 40—500C) растворимость составляет, г/кг; NaF 45,5,•-Na2GeO3 492; Na2MoO4 690; Na2WO4 779; Na2SeO4 822). Поэтому натриевые воды всегда далеки от насыщения их фтором, вольфрамом, молибденом, германием. Эти элементы в натриевых термах, подобно SO42", Cl", являются накапливающимися; их содержания возрастают с ростом минерализации щелочных терм, pH и величины Na/Ca, при этом в водах сохраняются те соотношения элементов (например, Mo/W и др.), которые существуют в водовмещающих породах.
