книги из ГПНТБ / Воротников, Б. А. Водные потоки рассеяния сульфидного оруденения Алтая и их поисковое значение

сульфат- и хлор-ионов (соответственно 76 и 93 мг/л) вызвано рас­ творением солей водовмещающих пород, а в местах с менее глубо­ ким уровнем грунтовых вод — еще и процессами испарительной кон­ центрации. По сравнению с другими типами для этих вод района по содержанию и распространенности более характерны Pb, Al, V. В донных осадках в повышенном количестве обнаружены Ti, Zr, Cu,.

Ва, Sr.

Грунтовые воды рыхлых отложений трансэлювиалъного ланд­ шафта распространены в пределах склонов водоразделов и отли­ чаются высокой скоростью фильтрации. Глубина их залегания обычно превышает мощность зоны капиллярного поднятия (около 3—5 м). Питание этих вод происходит за счет атмосферных осадков, грунтовых вод коры выветривания и элювиального ландшафта,

атакже вод зон тектонических нарушений. Воды отличаются ней­ тральным характером, пониженной минерализацией (около 360 мг/л), углекислым кальциевым (иногда более сульфатным или более натри­ евым) составом, повышенным содержанием кислорода и углекислоты; значительная часть последней (до 57 % проб) нередко является агрес­ сивной. Для этих грунтовых вод более характерны Cd, Mn, Со, Ag,

адля донных осадков — Zn, У, Sr, Ва.

Грунтовые воды рыхлых отложений супераквалъного (надводного) ландшафта отличаются от вод предыдущих ландшафтов близким залеганием к поверхности (всегда в пределах зоны капиллярного поднятия). Обычно они характерны лишь для заболоченных про­ странств нижних частей долин речек и наиболее пониженных уча­ стков котловин. В связи с периодическим колебанием уровня этих вод в пределах супераквальных элементарных ландшафтов разви­ ваются процессы осолонения и рассолонения почв. Все это обусло­ вливает колебание химического состава вод, но, как правило, они остаются углекислыми натриевыми и с высокой щелочностью.

Поверхностные воды

К поверхностным водам района относятся мелкие речки и ручьи, временные водотоки и заболоченности. Источниками питания их могут быть атмосферные осадки, а в основном — грунтовые воды. Необходимость выделения поверхностных вод как самостоятельного типа вызвана тем, что они за счет свободной связи с атмосферой, практически не изменяя своего солевого состава, значительно отли­ чаются от грунтовых вод геохимической обстановкой (газовым соста­ вом, температурой, pH, Eh, содержанием органического и минераль­ ного вещества и т. д.).

П о в е р х н о с т н ы е в о д ы к о р ы в ы в е т р и в а н и я распространены в районе ограниченно. Встречены они главным образом в наиболее приподнятых участках. В целом эти воды имеют pH менее 8 и относительно небольшую общую минерализацию (около

200-250 мг/л).

62

По приуроченности коры выветривания к различным породам (гранитоидам или вулканогенно-осадочным) описываемые воды можно подразделить на две разновидности.

Поверхностные воды коры выветривания гранитоидов имеют реакцию, близкую к нейтральной, и отличаются небольшим содер­ жанием хлор- и сульфат-ионов (около 5 мг/л), гидрокарбонат-иона (около 130 мг/л) и минерализацией, не превышающей 200 мг/л. По сравнению с другими типами вод района в них наблюдаются самые высокие содержания и распространенность таких микрокомпонентов, как Ga, Ti, Cd и Zn (при встречаемости 60—40% их средние содер­ жания соответственно составляют 1,2; 30; 1,2 и 2 мкг/л). Заслуживает внимания и присутствие в этих водах Sn, V и Zr (см. табл. 5). Донные осадки вод относительно обогащены Ва, Sr и РЬ (см. табл. 6).

Поверхностные воды коры выветривания вулканогенно-осадочных пород отличаются от предыдущих вод повышенными щелочностью (pH около 8), содержанием хлор-иона (8 мг/л), минерализацией (300 мг/л) и самым низким среди других типов вод района значением сульфат-иона (около 1 мг/л). Из микрокомпонентов высокие содер­ жания характерны для Ag, Cu, Cr, Fe, Ni. В донных осадках заметно повышено количество Ті и Мп. Малая сульфатность вод является следствием отсутствия в водовмещающих породах сульфидной вкра­ пленности, выщелоченной при их выветривании.

широко. По сравнению с другими типами вод они характеризуются более щелочной реакцией и повышенной минерализацией, а также гидрокарбонатным (часто хлоридным или сульфатным) кальциевым или натриевым составом, содержанием карбонат-иона и пересыщенностью карбонатом кальция. Наиболее характерными микрокомпо­ нентами для них являются А1, Ва, Sr, для донных осадков — Со.

Как и грунтовые воды, описываемые поверхностные воды при­ урочены к элювиальному или трансэлювиальному элементарным ландшафтам.

Поверхностные воды рыхлых отложений элювиального ландшафта отличаются высокой минерализацией (около 740 мг/л) и щелочностью (pH > 8 ), гидрокарбонатно-хлоридным натриево-кальциевым со­ ставом, содержанием карбонат-иона (около 4,1 мг/л) и пересыщенностью карбонатом кальция (около 9,8). В этих водах в высоких содержаниях встречаются А1, Ва, Sr и Мп, для донных осадков характерны Со, Zn, Ва и Sr.

Поверхностные воды рыхлых отложений трансэлювиального ланд­ шафта распространены шире, чем предыдущие воды. От описанных вод они отличаются меньшей минерализацией (около 480 мг/л) и ще­ лочностью, а также пониженным содержанием всех макрокомпо­ нентов. Пересыщенность карбонатом кальция здесь достигает 25,8 (в среднем около 11,3) и является максимальной. Микрокомпонен­ тами данная разновидность вод обогащена слабее. Более заметно содержание Со и Ва, для донных осадков характерны Mn, Ni и Sr.

63

Забегая вперед, отметим, что в районе Березовогорского рудного поля и Степного месторождения общий химический состав фоновых вод в целом по сравнению с другими изученными районами характе­ ризуется повышенной общей минерализацией и температурой (около 600 мг/л и 12° С), очень высоким содержанием натрия и хлориона (около 87 и 65 мг/л соответственно), а также повышенным содержанием сульфат-иона, повышенным значением его отношения к кальцию, пересыщенностью вод карбонатом кальция, содержанием карбонат-иона (см. табл. 5). Преимущественный состав вод гидро­ карбонатный (нередко сульфатный или даже хлоридный) кальциево­ натриевый (до натриево-кальциевого). Для фоновых вод района также характерны относительно частая встречаемость и повышенное содержание большинства из установленных микрокомпонентов: Ва, Mo, Mn, Zn, Pb, Cu, Ag, V, Ni, Со; содержание Ti, Zr, Sn, Cr и Cd,

наоборот, понижено. Донные осадки вне месторождений (фоновые) не отличаются подобной обогащенностыо микрокомпонентами. Так, Sn Ag, Mo в них не обнаружены, Zr и Ga присутствуют в понижен­ ных количествах, и только Мп, а в некоторых типах Zn, Со, Ва, Си, Сг и Sr отмечены в повышенных количествах.

Среди выделенных типов наиболее распространены воды, приуро­ ченные к лёссовидным суглинкам, к рыхлым породам погребенной переотложенной или остаточной коры выветривания. Грунтовые и поверхностные воды остаточной коры выветривания, а также воды зон тектонических нарушений встречаются значительно реже. Высо­ кая минерализация фоновых вод района и содержание в них повы­ шенных количеств большинства макро- и микрокомпонентов связаны с относительно выровненным рельефом, обеспечивающим слабый водообмен и небольшую промытость пород, что также отмечалось в соседних районах рядом исследователей (Бродский, 1964; Удодов и др., 1962j). Формированию подобного состава вод способствуют процессы испарительной концентрации, обусловленные климати­ ческими особенностями: небольшим количеством атмосферных осад­ ков, а в основном значительной величиной радиационного баланса (Бугельский, 1962; Каменский и др., 1959; Ларионов и др., 1969; Черняев, 1966 и др.). Особенно велика роль испарительной кон­ центрации для накопления в водах натрия, хлор- и сульфат-иона, цинка и молибдена. Наиболее интенсивно процесс вторичного соленакопления проявлялся ранее, сингенетично с образованием рыхлых отложений (высыхание озер, лагун и т. п.). Современное соленакопление происходит в основном вследствие капиллярного испарения в засушливые периоды года и в результате действия геохимических барьеров (изменение в растворе Eh, pH и др.), приводящих к переотложению солей (Перельман, 1968). Для образования карбонатов кальция и магния определяющее значение имеет углекислотное выветривание. Заметное влияние на повышение содержания в фоно­ вых водах района (региональный фон) халькофильных элементов, таких, как Cu, Pb, Zn, Ag, а также Ва и S (VI), оказывает развитая в районе полиметаллическая минерализация (см. рис. 5) и реги­

64

онально распространенная сульфидная вкрапленность в поро­ дах.

В водах Березовогорского и Степного участков элементы мигри­ руют в виде комплексных и простых ионов, коллоидов 1 и механи­

вод (Онуфриенок, 1959). Общеизвестно, что высокий окислительно­ восстановительный потенциал приповерхностных вод затрудняет миграцию в ионной форме Fe, Mn, Со и, напротив, способствует

рых других химических элементов в форме коллоидов, особенно органо-минеральных, в таких условиях оказывает обогащенность вод кальцием (Перельман, 1961, стр. 311). Подобное же действие на миграцию элементов в коллоидной форме, а также в виде механи­ ческих частиц оказывает слабый водообмен (Бродский, 1964). Но, несмотря на затрудненную миграцию в ионной и коллоидной формах, а также в виде тонких взвешенных частиц, содержания микроэле­ ментов в водах достигают значительных величин. Отсюда следует что в современных водах района элементы мигрируют главным обра­ зом в форме комплексных соединений. Это обеспечивается высокими содержаниями в относительно минерализованных водах анионов,

возможна в форме гидроксокомплексов (Брусиловский, 1963). Вы­ воды относительно наиболее вероятных форм миграции химических элементов в водах подобного состава подтвердились эксперименталь­ ными исследованиями, результаты которых изложены далее.

Обедненность донных осадков вне месторождений большинством микрокомпонентов (по сравнению с другими районами) объясняется длительным и интенсивно проходящим процессом физико-химиче­ ского выветривания рыхлых пород (включая донные осадки), в ре­ зультате чего из них были выщелочены многие микрокомпоненты, а сорбционная способность пород значительно уменьшилась (Перель­ ман, 1961). Кроме того, сорбция элементов, мигрирующих в ком­ плексной форме, происходит значительно слабее, чем элементов

впростой ионной форме (Рожкова, Серебрякова, 1958; Carrol, 1958).

1Под коллоидами понимаются частицы растворенного вещества, не про­ ходящие через целлофановый фильтр (размер около 1—100 ммк). «Комплекс­ ными соединениями называются определенные молекулярные соединения, при сочетании компонентов которых образуются положительно или отрицательно заряженные сложные ионы, способные к существованию как в кристалле, так

ив растворе. Частным случаем заряда такого сложного иона может быть нуле­ вой» (Гринберг, 1966, стр. 9—10).

Водные потоки рассеяния

Водные потоки рассеяния (включая донные осадки) изучались в пределах месторождений Майского и Тушканихинского (Березово­ горское рудное поле), а также Степного. Основные геолого-минера­ логические сведения по месторождениям приведены в табл. 7.

Часто в выделенных грунтовых и поверхностных водах элементы формируют очень близкие по составу, протяженности и контра­ стности 1 потоки рассеяния. В подобных случаях эти воды описываются нами совместно, условно объединены в «приповерх­ ностные».

Для характеристики состава, контрастности и протяженности потоков рассеяния элементов в водах и донных осадках (табл. 8) использовались данные по содержанию макро- и микрокомпонентов в аномальных и фоновых водах и донных осадках (табл. 9, см. также табл. 5 и 6). При объяснении условий формирования водных потоков рассеяния принимались во внимание взаимодействие вод с водовме­ щающими породами, почвами, особенности климата, растительного покрова, морфологии местности и других компонентов природного ландшафта, относящихся к «внешним факторам миграции химических элементов» (по А. Е. Ферсману, 1953 и А. И. Перельману, 1968). Индивидуальные особенности химических элементов (их так называ­ емые внутренние факторы миграции) определяются положением эле­ ментов в периодической системе, т. е. строением электронных оболо­ чек, числом и расположением на оболочках валентных электронов, размерами атома и ионов различной зарядности и т. и. (по В. В. Щер­ бине, 1972 и В. И. Лебедеву, 1969). Внутренние факторы определяют способность элементов к сорбции, выпадению в осадок их минераль­ ных соединений, к окислению и последующему растворению сульфи­ дов или к непосредственному их электрохимическому растворению. Кроме того, были привлечены результаты определения форм нахо­ ждения элементов в водах и донных осадках, зависящих от общего химического состава вод (табл. 10, см. также табл. 1, 8 и 9).

На Майском месторождении выделены потоки рассеяния элемен­ тов в «приповерхностных» водах в пределах слабо окисленных и зна­ чительно окисленных частей рудного выхода, а также потоки рас­ сеяния в водах зон рудоконтролирующих тектонических нарушений. Последние широко развиты в вулканогенно-осадочных рудовмеща­

формируются на восточном фланге Майского месторождения. Из минералов здесь преобладают карбонаты и сульфаты, которые более

66

5*

70

71

75