книги из ГПНТБ / Крайнов, С. Р. Геохимия редких элементов в подземных водах (в связи с геохимическими поисками месторождений)

199

HC03 —Ca происходит снижение

и

их

бороносности. Поэтому

наиболее

бороносные

углекислые

воды

сосре­

доточены в наиболее глубоких, не­

промытых частях структур. В свою

очередь

в

каждой

гидрогеологиче­

ской структуре, в каждой гидрогео­

химической зоне и в каждом водо­

носном комплексе увеличение на-

триевости вод способствует возраста­

нию их бороносности. Наоборот, уве­

личение содержаний кальция с опре­

деленного

предела

(обычно

300—

500 мг/л) приводит к снижению со­

держания бора (рис. 61).

В

заключение

общей

характери­

стики

углекислых

бороносных

вод

приведем

данные

о

газовом

составе

о тяяттѵяттшжѵх <т « а імо

wo

этих вод. Он обладает

рядом

специ­

РИС. 61.

фических особенностей. В этих водах

Связь

средних

содержаний

бора

с

содер­

помимо углекислоты обычно в значи­

жаниями Na+ + K +

и Са 2 +

в

углекислых

тельных

количествах

присутствуют

водах

Большого и

Малого

Кавказа.

углеводороды

—

метан

и

другие,

Связь с

натрием: і

— углекислые воды

Боль­

а иногда

арсин

(табл. 77). Больше

шого

Кавказа;

2 — углекислые

воды

Малого

того, обобщение материалов по газо­

Кавказа. Связь с кальцием: в — углекислые воды

Большого Кавказа; 4 — углекислые воды Малого

вому

составу

углекислых

боронос­

Кавказа.

ных вод сланцевых толщ показало,

что

между

бороносностью

углекис­

четвертичного и современного маг­

лых вод и количеством в них метана

матизма. В

пределах гидрогеологи­

существует прямая связь — с ростом

ческих структур горноскладчатых об­

содержаний метана в газовом составе

ластей исключения из этого

правила

содержания

бора

в них возрастают.

редки (к ним прежде всего относятся

И, наконец, рассмотрим связь боро­

углекислые

воды

некоторых

нефтя­

носности углекислых

вод с магмати­

ных

районов

Крыма

п

Кавказа,

ческими явлениями. В геохимической

а

также

районов

грязевого

вулка­

литературе эта связь обычно подчер­

низма). Наш опыт

изучения

гидро­

кивается многими авторами [92, 220].

геологических

условий

формирова­

Мы

проводили специально

исследо­

ния углекислых бороносных вод мно­

вание

бороносности

углекислых вод

гих районов распространения угле­

во

многих

районах

четвертичного

кислых вод СССР показал, что наи­

магматизма и можем сообщить следу­

более бороносные воды формируются

ющее:

связь

между

бороносностью

в

условиях

наложения

магматизма

углекислых вод и магматизмом безу­

на

формирование

углекислых

вод

словно

существует. Показателем та­

в

вышеуказанных

гидрогеологиче­

кой связи является то, что наиболее

ских структурах. Так, в пределах

бороносные углекислые

воды,

содер­

Большого

Кавказа

углекислые

воды

жащие более 150—200 мг/л, известны

с повышенными концентрациями бора

преимущественно

в районах

поздне-

(в абсолютном и относительном выра-

202

Африка,

Камчатка,

многие

рай­

вом. Для подтверждения защища­

оны

Италии

—

Флегрейские

поля

емой точки зрения приведем резуль­

о. Искпя и пр.) наводят на мысль,

таты

известных

экспериментов

что основным источником бора яв­

В. В. Краспнцевой

[171]. Ею

пока­

ляется не только магма, но

и

оса­

зано,

что

наибольшие

количества

дочные породы, подвергающиеся пост-

бора,

мышьяка

и

хлора

переходят

магматической

обработке.

Известно

из

пород

в

воду

при

воздействии

[59, 439, 385], что осадочные породы

на

породы

нагретого водяного пара

в литосфере служат основными кон­

в присутствии СО2- В результате

центраторами бора.

экспериментов В. В. Красинцевой

Изучение литературы

по

геологпп

было установлено, что при темпера­

районов бороносных эксгаляций скло­

туре 200° С с водяным паром в при­

нило нас к выводу, что происхожде­

сутствии углекислоты отгоняется око­

ние бора в этих эксгаляциях скорее

ло 80% растворимого бора, содержа­

термометаморфическое,

чем

магмати­

щегося в породе; при этом с увеличе­

ческое.

нием

температуры

увеличивается

и

Действительно, обращаясь к рай­

выход бора нз пород. Аналогичную

онам

бороносных

эксгаляций,

на­

интенсификацию

перехода

бора

в

пример

к

Тоскане,

мы видим, что

воду установили А. Эллис и В. Ма­

он сложен мощной толщей эвапорп-

кон [323, 323а] в результате экспе­

товых сланцевых п глинистых обра­

риментов

по

выщелачиванию

пород

зований, а проявления четвертичного

гидротермальных районов Новой Зе­

магматизма

в

районе

отсутствуют

ландии в условиях высоких темпера­

(среди

пород

Тосканского

месторо­

тур п давлений. Таким образом,

ждения, как обнажающихся на по­

целый

ряд

данных

свидетельствует

верхности, так n вскрытых скважи­

о том, что наложение тепловых полей

нами, пока не обнаружены нп вулка­

на формирование подземных вод в бо-

нические,

ни

вообще магматические

росодерлчащпх осадочных

породах,

породы

[61]). В

то

же

время

район

способствует

интенсификации

выще­

Тосканы характеризуется резко

ано­

лачивания бора из этих пород и его

мальным

геотермическим

режимом.

«отгонке» из зон

термометаморфизма.

Мы з^же отмечали, что в настоящее

В пользу этого говорят и данные гео­

время изотопные исследования

[356]

химических исследований Г. Хардера

свидетельствуют о том, что ювениль-

[385]. Им показано, что при метамор­

ная составляющая вулканических экс­

фических

процессах,

вызываемых

галяций и термальных вод районов

внедрением магматических масс в оса­

современного

магматизма

незначи­

дочные

породы,

содержания

бора

тельна. При этом изучение активно­

в

этих

породах резко

снижаются

сти трития в парах Лардерелло

[408]

и

значительная

его

часть

выносится

показало,

что

время

их

циркуля­

с водяным

паром.

ции — не более 40—50 лет.

Аналогичным

образом

мы

подхо­

В

пользу

термометаморфического

дим к происхождению высоких кон­

происхождения

бороносных

эксга­

центраций бора в углекислых

водах.

ляций

свидетельствует

и

их

га­

Вначале

коснемся формирования

уг­

зовый

состав — Н 2

0 ,

С 0 2

и

осо­

лекислых

бороносных вод в районах

бенно СН 4

— обычный

продукт

тер­

галогенных

пород.

Источник

бора

мометаморфизма

осадочных

пород,

здесь не вызывает сомнений -г- это

обогащенных

органическим

вещест­

обогащенные бором галогенные и свя-

203

занные с ншш породы. Гораздо

более

шая распределение бора в термаль­

трудным

является

вопрос

происхо­

ных водах и породах Горячего пля­

ждения углекислых

бороносных

вод

жа (о. Кунашир). Еще меньше осно­

формирующихся в осадочных мета-

ваний считать бор эндогенным в уг­

морфнзованных и вулканогенио-оса-

лекислых и термальных водах райо­

дочных

породах

вне

распростране­

нов позднечетвертпчного

магматизма

ния галогенных пород в районах

(Кавказ и др.).

молодого

магматизма. Касаясь

гене­

При решении вопроса о происхо­

зиса этих вод, многие исследователи

ждении бора в углекислых водах

вулканогенных

месторождений

бора

необходимо прежде всего иметь в

[92], [373, 378, 448] считают эти при­

виду, что

высокобороносные

(содер­

родные растворы

эндогенными,

фор­

жащие более 200 мг/л бора) углекис­

мирующимися

в

результате

процес­

лые воды даже в районах позднечет­

сов дифференциации магмы. Но в на­

вертпчного

и

современного

магма­

стоящее время установлено, что в об­

тизма формируются только при учас­

разовании

углекислых

термальных

тии осадочных

пород. Показательны

вод главная роль принадлежит во­

в этом отношении районы современ­

дам

немагматического

происхожде­

ного

магматизма

Новой

Зеландии.

ния

[356,

447].

Действительно,

Содержания бора в термальных во­

Д.

Уайт

и

С.

Робертсон

[447]

на

дах

этих

районов,

формирующихся,

основании

исследований

изотопного

в магматических

породах,

относи­

состава углекислых бороносных терм

тельно невелики (до 50 мг/л). Но они.

Салфэр-Бэнк пришли к выводу, что

резко возрастают в случае формиро­

по содержанию дейтерия и изотопа

вания термальных вод в осадочных

кислорода

О 1 8

эти воды близки к во­

породах. Так, например,

углекислые

дам седиментацпонного

п метаморфо-

термальные воды Ньява, содержащие

генного происхождения. Аналогичные

> 1200 мг/л бора, формируются в

данные имеются и по бору. Так, А. Эл-

районе, в геологическом разрезе кото­

лис

и И.

Севелл

[369],

изучавшие

рого преобладают песчано-сланцевые

геохимию бора

в термальных

водах

и карбонатные породы мела и палео­

и породах (неизмененных и гидротер­

гена

[366]. Аналогичные

примеры,,

мально измененных) термальных пло­

иллюстрирующие существенную роль,

щадей Новой Зеландии,

установили,

литолого-геохпмпческих

особенно­

что подавляющая часть бора в тер­

стей водовмещающих пород в форми­

мах

обязана своим

происхождением

ровании высокобороносных

углекис­

выщелачиванию

водовмещающих

по­

лых вод, имеются во многих регио­

род, а эндогенная составляющая в

нах

альпийской

reo синклинальной

этих водах ничтожно мала по срав­

системы и особенно в пределах Апен­

нению с количеством бора, извлека­

нин,

Большого

и

Малого

Кавказа.

емого из пород *. К таким же выводам

В магматических породах этих реги­

пришла Л. Л. Леонова

[182], изучив-

онов (при отсутствии осадочных) да­

же вблизи очагов современного и

позднечетвертичного

магматизма уг­

*

Как

показали

исследования

кернов

лекислые высокобороносные воды не

формируются.

Также

общеизвестны

из

гидротермальной

области

Вайракей,

в гидротермально-измененных породах

факты отсутствия

высокобороносных

остается лишь 10—30% от содержания

вод в пределах ряда районов современ­

бора и хлора в окружающих

неизмененных

ного магматизма, сложенных преиму-

породах

[323а],

[369].

204

щественно вулканогенными породами

ра. Известно обогащение

углекислых

(Камчатка,

Исландия).

вод,

формирующихся

в районах это­

Отсюда следует, что сами по себе

го магматизма, хлором.' В общей

схе­

магматические

явления

без

среды,

ме гидрогео химической

зональности

представленной

осадочными

порода­

этих районов уровень хлоридных

вод

ми, неспособны к образованию высо-

резко поднимается, достигая

поверх­

кобороносных

вод

и, следовательно,

ности, и уже в верхних зонах рас­

эндогенный ювеннльный бор в фор­

пространены

относительно

маломи­

мировании этих вод не имеет суще­

нерализованные НС03 —Cl—Na и да­

ственного

значения. Именно

сочета­

же Cl—Na воды. В связи с этим наи­

ние

мощного

комплекса

осадочных

более

высокие

концентрации

бора

пород артезианских бассейнов с явле­

(в мг/л и в %) в районах современ­

ниями

магматизма

дает

появление

ного

и

позднечетвертичного

магма­

высокобороносных

вод.

тизма обычно приурочены к ореолам

Роль

магматических

процессов в

хлоридных вод,

окружающих

очаги

формировании этпх вод сводится глав­

этого магматизма. Но надо специаль­

ным образом к созданию геотермиче­

но отметить, что связь между бором

ской напряженности, в условиях ко­

и хлором в углекислых водах носит

торой

происходит

интенсификация

более сложный характер, чем это

процесса извлечения бора из вмеща­

обычно

представляется.

Как

было

ющих

пород,

являющихся

главным

показано В. В. Красинцевой

[171],

источником

бора

в

высокоборонос­

в минеральных водах с увеличением

ных

водах. Магматические

явления

содержаний хлора бор-хлорное отно­

резко

нарушают температурный

ре­

шение

уменьшается.

Наши

данные

жим

земной

коры,

вследствие

чего

это

подтверждают (см. рпс. 62).

Та­

в

создавшихся

условиях

аномально­

ким

образом,

в

обычных условиях

го

геотермального

режима

происхо­

по интенсивности накопления в во­

дит

интенсификация

выщелачивания

дах бор отстает от хлора. Но в угле­

бора. В значительной степени этому

кислых водах районов молодого маг­

способствует

появление

вблизи

оча­

матизма эта закономерность нару­

гов

магматизма

значительных

коли­

шается. В этих водах бор-хлорное

честв

термометаморфической

угле­

отношение

резко

увеличивается

и

кислоты. Образовавшиеся прп магма­

становится

даже

больше

аналогич­

тических

явлениях

геотермические

ного

отношения

к

земной

коре

аномалии

выравниваются

медленно,

(?г- - Ю - 1

— n - Ю - 2 ) . Типичными

в

этом

вследствие этого до настоящего вре­

отношении являются углекислые бо-

мени может ощущаться тепло корне­

роносные

воды

структур

Большого

вых

частей

эффузивных

излияний

Кавказа, тяготеющих к очагам позд­

верхнечетвертичного

времени

и

ин­

нечетвертичного

магматизма

(Эль-

трузий верхнего неогена. Также дол­

брусскому

и Казбекскому),

районам

го остаются обогащенными термомета­

проявления

неоинтрузивного

(плио­

морфической

углекислотой

и

мета­

цен)

магматизма

теплинского

типа

ном осадочные породы, подвергшиеся

и к зоне Южного глубинного разло­

термометаморфическим

процессам

ма. В этих водах при чрезвычайно

[71].

высоких

содержаниях

бора

(до

В углекислых водах районов моло­

500

мг/л и

более)

бор-хлорное

отно­

шение

возрастает

до

1 и

более, т. е.

дого

магматизма

существует

пара­

при

формировании

углекислых

вод

генезис бора, калия,

аммония и хло­