Месторождения химических осадков из истинных растворов

Осадки, отложившиеся из истинных растворов, образуют месторождения неметаллических полезных ископаемых и прежде всего галогенных: гипса, ангидрита, солей натрия, калия, магния и т.п. Источником для их формирования является морская вода.

Соленость морской воды и кристаллизация из нее солей

Морская вода представляет собой слабый солевой электролитический раствор. Средняя соленость воды океанов составляет 3,5 %, т.е. 35 г солей на 1 л воды. Однако насыщенность морской воды солями подвержена некоторому колебанию при неизменном их качественном составе. Некоторые моря при впадении в них многоводных рек имеют пониженную соленость (в Каспийском море 1,5 %, в Финском заливе Балтийского моря 0,35%). В замкнутых морских водоемах, где наблюдается сильное испарение, превышающее приток пресной воды, отмечается повышенная соленость воды (в Средиземном море 3,9 %, в Красном море 4,2 %).

В растворе морской воды преобладают хлористые сернокислые и углекислые соединения щелочных и щелочно-земельных металлов. Остальные элементы (их всего более 50) содержатся в очень небольших количествах.

Растворенные в морской воде соли могут выпадать из нее при повышении их концентрации вследствие испарения воды. Основным фактором, определяющим последовательность выделения солей, является их растворимость. При испарении морской воды в первую очередь выпадают соли труднорастворимые и легкоосаждаемые, а потом все более и более легкорастворимые. Кроме растворимости, на последовательность выделения солей оказывают влияние их концентрация, температура, давление, величина рН среды и другие факторы.

Исследователями Вант-Гоффа, Н.С.Курнакова и их учеников установлена последовательность кристаллизации солей из морской воды по следующей схеме:

Карбонаты: кальцит CaCO₃ и доломит Ca Mg(CO₃)₂

Сульфат кальция: гипс CaSO₄ 2H₂O

Галит NaCl, ангидрит CaSO₄

Галит, полигалит 2CaSO₄ MgSO₄ K₂SO₄ 2H₂O

Галит, карналлит KCl MgCl₂ 6H₂O

Галит, бишофит MgCl₂ 6H₂O

Условия образования современных и ископаемых соляных месторождений

Современные соляные месторождения представляют соляные озера, заливы или лагуны, в которых осаждение солей началось сравнительно недавно и продолжается до настоящего времени. Образование соляного месторождения является заключительным этапом цикла миграции растворимых солей на поверхности земли. В процессе этой миграции происходит длительный отбор компонентов по их способности удерживаться в растворенном состоянии, в результате чего формируется химический состав природных растворов бассейнов повышенной солености.

Отложение солей в водоемах происходит вследствие повышения концентрации растворов при условии преобладания или равенства испарения воды в бассейне сравнительно с привносом воды и солей в него. Поэтому важнейшим фактором современного солеобразования является наличие жаркого и сухого климата. Порядок кристаллизации солей и их состав определяются химическим составом рапы соляного бассейна к моменту выпадения из раствора галита NaCl.

Среди современных месторожэдений встречаются озера, богатые хлоридами (оз.Эльтон, Баскунчак и др.), сульфатные соляные водоемы (Каспийское море), содовые озера (в Кулундинской степи), водоемы, содержащие бораты.

Современные соляные месторождения по своим размерам и запасам значительно уступают ископаемым месторождениям, но благодаря своей распространенности и более легкой доступности для разработки они представляют промышленный интерес. В зависимости от условий образования месторождения этого типа подразделяются на морские и материковые озера.

Современные месторождения солей на территории СНГ находятся в Средней Азии, в Западной Сибири, в Казахстане, в Крыму.

Ископаемые месторождения солей – это месторождения, образовавшиеся в одну из предшествующих геологических эпох. Они представляют собой мощные пластовые или штокообразные и куполообразные залежи солей, находящиеся на большей или меньшей глубине от поверхности Земли.

Ввиду большой мощности соляных залежей ископаемых месторождений невозможно объяснить их условия формирования простым испарением морской воды.

Ископаемые месторождения солей залегают среди осадочных горных пород различного геологического возраста. Особенно интенсивно солеобразование представлено в отложениях перми. Известны также месторождения солей в третичных, меловых, юрских, девонских и кембрийских отложениях.

Месторождения солей имеют форму пластовых залежей, прослеживающихся в длину и ширину на многие километры. Мощность их определяется сотнями метров. В складчатых областях морфология соляных залежей усложняется, они имеют форму антиклинальных и синклинальных складок и соляных куполов.

Минеральный состав соляных залежей разнообразен. Кроме галита, присутствуют гипс, ангидрит, калийные, магнезиальные соли, которым иногда сопутствуют боросодержащие минералы (ашарит, борацит, бура и др.). Попутно с солями из месторождений извлекаются и более редкие соединения: соли брома, йода, цезия, рубидия и других рассеянных элементов.

На территории СНГ ископаемые месторождения солей широко распространены. Наиболее крупные из них известны в Пермской области (Верхнекамское), в Оренбургской области (Илецкое), на Украине (Славяно-Артемовское, Прикарпатское), в Белоруссии, в Средней Азии, в Иркутской области (Усолье), в Якутии и в Закавказье.

Вопросы для самопроверки:

1. Как образуются месторождения класса химических осадков?

2. Что служит источником для образования месторождений класса химических осадков?

3. Охарактеризуйте морскую воду

4. Какие соли растворены в морской воде?

5. Как происходит кристаллизация солей из морской воды?

6. Что представляют собой современные соляные месторождения?

7. Как происходит отложение солей при образовании современных соляных месторождений?

8. Привести примеры современных соляных месторождений

9. Как образовались ископаемые месторождения солей?

10. Форма соляных месторождений