Гидрохимия - Крайнов С.Р.
ISBN 5-247-01293-3
Скачать (прямая ссылка):
Отсюда при решении вопроса о происхождении высоких концентраций редких щелочных элементов в подземных водах возможны следующие альтернативы: если источником этих элементов являлись морские воды, то необходимо допустить, что эт/и воды имели большие исходные концентрации редких щелочных элементов; если же этого не было, то причиной дополнительно высоких концентраций редких щелочных элементов является массоперенос «порода — вода» (растворение, выщелачивание, ионный обмен).
В свете современных представлений о формировании седи-ментационных рассолов считают, что образование в них высоких концентраций редких щелочных элементов — это результат геохимических взаимодействий первичных Cl-Na-Mg и Cl-Mg-Na рассолов с вмещающими породами, в результате которых происходит метаморфизация этих рассолов в Cl-Na-Ca и Cl-Ca-Na геохимические типы. В связи со значительной геохимической ролью вмещающих пород в формировании рассолов с высокими содержаниями редких щелочных элементов, существует тяготение таких рассолов к металлогеническим провинциям, специализированным на редкие щелочные элементы, породы которых обогащены этими элементами. Достаточно часто в областях питания гидрогеологических структур, содержащих такие рассолы, имеются пегматитовые месторождения лития, рубидия и цезия. Все эти положения подтверждены экспериментальными исследованиями взаимодействий хлоридных рассолов с различными породами, в том числе и экспериментальными исследованиями при высоких температурах и давлениях.
Мы рассмотрели геохимию редких щелочных элементов в рассольных подземных водах таких геологических структур, запасы которых могут удовлетворить требованиям их использования в промышленных целях. Но важно знать, что существуют и другие генетические и геохимические типы подземных вод с
322
высокими содержаниями редких щелочных элементов. Это прежде всего углекислые (особенно термальные) воды горноскладчатых геосинклинальных областей. Концентрации лития, рубидия и цезия в них могут быть весьма значительны (см. табл. 12.2). Происхождение высоких концентраций редких щелочных элементов в таких углекислых водах связано с взаимодействиями в системе «вода — порода» в условиях высоких значений тепловых потоков. В СССР такие углекислые воды с высокими содержаниями редких щелочных элементов особенно распространены в пределах структур Кавказа, за рубежом — в пределах западных штатов США, Японии.
12.3.2. Бром
Бром — типичный анионогенный элемент, характеризующийся очень высокой растворимостью его соединений с основными катионами химического состава подземных вод (см. табл. 6.1).
Основным концентратором брома в земной коре являются высокоминерализованные подземные воды и хлорндные соли галогенных формаций; при этом основные запасы богатых бромом рассолов связаны с древними солеродными бассейнами, сохранившими свои маточные рассолы. Поэтому геохимическая история накопления брома в подземных рассолах тесно связана с таковой морских и океанических вод и процессами галогенеза. Среднее содержание брома в океанической воде составляет приблизительно 65 мг/л при величине С1/Вг, равной 293—300. В зависимости от геологической истории морских бассейнов содержания брома в их водах могут изменяться. Минимальные содержания брома установлены в водах морских бассейнов, потерявших связь с океаном, в формировании которых существенное значение имеет континентальный сток (Каспийское, Аральское моря). В них водах содержание брома уменьшается до 2 мг/л, а величина CI/Вг возрастает до 2000.
Бром связывается элементами-комплексообразователя (Zn, Cu и др.) в комплексные соединения только в маломинерализованных (<1—5 г/л) водах, в которых концентрации элемен-тов-комплексообразователей соизмеримы с * концентрациями брома, а величина аМеп+/азг-~- больше единицы. В минерализованных водах величина этого отношения становится намного меньше единицы, в них нет таких концентраций элементов-ком-плексообразователей, которые могли бы связать1 бром в комплексные соединения, и поэтому основным состоянием брома в таких водах является Br" Соединения брома с катионами природных вод хорошо растворимы, поэтому при испарительном концентрировании морских вод бром не образует собственных минералов, он накапливается в этих водах лишь частично изоморфно соосаждается с хлоридами, поскольку Ост 1.8Ы0-8 см, Г|вг- 1.96-10"8 см.
21
323
Br, мг/л
2000
5000
4000
7000
3000
О
WO 200
о
о
М, г/Л
Рис. 12.1. Зависимость содержаний брома от минерализации рассолов При-пятской впадины (по А. В. Кудельскому и др.)
* •
Принципиальные закономерности поведения брома при испарительном концентрировании морских вод и галогенезе изучены М. Г. Валяшко с сотрудниками. По данным этих исследо-^ вателей, накопление брома при концентрировании морских, вод идет таким образом, что коэффициент распределения в равновесной системе «соль-г-вода» Д=СТ/СЖ (где Ст — процентное содержание брома в твердой фазе, а Сж —в жидкой фазе) всегда меньше единицы. Это означает, что бром в указанной системе распределяется таким образом, что в твердую фазу его осаждается постоянно меньше, чем остается в растворе. Поэтому, несмотря на соосаждение с хлоридами, содержания брома в растворах при концентрировании увеличиваются. Следовательно, содержания брома в природных водах являются функцией их минерализации (рис. 12.1).
