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

ром, вообще не имеют водных орео­

дикатором концентраций редких эле­

лов фтора.

ментов в щелочных породах является

Прямыми

гидрогеохимическими

ниобий. Водные ореолы ниобия наи­

поисковыми

признаками

щелочных,

более развиты в пределах массивов

обогащенных

редкими

элементами,

агпаитовых нефелиновых

сиенитов,

пород являются сами редкие элемен­

воды которых обогащены

фтором,

ты L i , Rb, Nb, TR и др. Из них уни­

карбонат-ионом и органическим ве­

версальным

гидро reo химическим ин­

ществом. Эти ореолы обычно фикси-

250

руют не только весь массив нефели­

делах мпаскптовых

комплексов

вод­

новых сиенитов, но и отдельные го­

ные ореолы лития фиксируют кон­

ризонты обогащенных ниобием урти-

тактовые

зоны максимального

про­

тов, фойяптов и малиньитов (см.

явления

метасоматпческих

процес­

рис. 76). В пределах массивов мпас-

сов (см. рис. 74). В

районах

масси­

кптовых

нефелиновых сиенитов, во­

вов нефелиновых сиенитов водные-

ды которых гораздо беднее фтором,

ореолы лития значительно превы­

карбонатами

и

органическим

веще­

шают как площади самих

массивов,

ством, водные ореолы ниобия распро­

так и площади отдельных

участков

странены в меньшей степени. Они тя­

пород, обогащенных редкими элемен­

готеют обычно к контактам массивов,

тами. Протяженность водных орео­

где

развиты

метасоматпческп

изме­

лов лития может достигать несколь­

ненные

породы (фениты), обогащен­

ких километров.

ные ппрохлором (см. рис. 74). Содер­

Несколько

иные

характеристики

жания ниобия в водах

этих участков

имеют водные ореолы рубидия. Рас­

лишь незначительно

возрастают (до

пространение

рубидия в

подземных

15—20 мкг/л), поэтому контрастность

Ii поверхностных водах по площади

ореолов невелика (порядка 5—10).

массивов

щелочных

пород

отражает

Вследствие однообразия

химическо­

специфику его геохимии во вмеща­

го состава

вод

с глубиной

контра­

ющих породах. В пределах массивов

стность водных ореолов в пределах

агпаитовых

нефелиновых

сиенитов

мпаскптовых

комплексов

практи­

рубидий, являющийся типичным рас­

чески не

меняется.

сеянным

элементом,

обнаруживает­

Массивы

карбонатптов

имеют су­

ся практически во всех водопроявле-

щественно

кальциевый

состав

вод.

нпях. Однако его повышенные кон­

В пределах этих массивов ниобий

центрации

(1—5 мкг/л)

отмечаются

обнаруживается лишь в водах соб­

преимущественно в грунтово-тре-

ственно

рудопроявленпй

(обычно

щпнных и трещинно-жнльиых водах

только

в

водах

горных

выработок).

участков,

характеризующихся

раз­

Его содержания в пределах ореолов,

витием обогащенных

редкими

эле­

как

правило,

ие превышают

10—

ментами

полевошпатовых

пород —

15 мкг/л. Контрастность и протяжен­

фойяптов и уртитов.

ность ореолов незначительны.

Таким образом, на фоне общего обо­

Косвенными

гидрогеохимическими

гащения рз^бпдием подземных вод вы­

поисковыми признаками массивов ще­

деляются локальные аномальные уча­

лочных пород, обогащенных редкими

стки с повышенными его концентра­

элементами, являются литий и ру­

циями, связанные с обогащением этим

бидий. Они прекрасно мигрируют в

элементом

уртитовых разностей ще­

водах гумидной зоны, поэтому все гео­

лочных пород

(см. рис. 76).

логические

образования,

обогащен­

Миаскитовые

интрузии

также

со­

ные

этими элементами, фиксируются

провождаются водными ореолами рас­

их

повышенными концентрациями в

сеяния рубидия в подземных и по­

водах. В массивах агпаитовых нефе­

верхностных водах. Поскольку наи­

линовых

сиенитов повышенные со­

более высокие концентрации рубидия

держания лития в водах (до 5 мкг/л)

в районах

мпаскптовых

интрузий

сопровождают

все горизонты

диффе­

отмечаются в фенитах контактово-

ренцированного

комплекса,

обога­

метасоматического ореола,

грунтово-

щенные редкими элементами.

В пре­

трещинные

и

трещннно-жильные

251

воды

этпх участков

характеризуют­

для миграции РЗЭ. В пределах этих

ся повышенными концентрациями ру­

массивов

происходит

интенсивное

бидия; при этом максимальные

зна­

осаждение РЗЭ, поэтому их водные

чения

(до 18—20 мкг/л)

отмечаются

ореолы

должны

обладать

гораздо

в водах глубоких горизонтов феии-

меньшей протяженностью

п

конт­

тового ореола. Водные ореолы руби­

растностью.

дия по своей площади всегда

зна­

Из изложенного ранее о геохимии

чительно превышают площади участ­

бериллия в водах (см. главу IV)

ков, занимаемых

фенитизироваиными

ясно, что его использование в ка­

породами. Протяженность этих орео­

честве

гидрогео химического

поиско­

лов достигает 1—2 км при контраст­

вого

признака

массивов щелочных

ности

3—30.

пород с редкими элементами ограни­

Теперь

разберем возможность ис­

чено. В щелочных водах происходит

пользования

других

элементов

вод

распад

комплексов бериллия

вслед­

щелочных пород в качестве гидрогео-

ствие гидролиза, поэтому его мигра­

химических

показателей

редкоэле-

ционная способность в этих водах

ментной минерализации в щелочных

ограничена. Распределение

бериллия

породах: РЗЭ, бериллия и титана.

в водных ореолах массивов щелочных

Редкоземельные

элементы,

конечно,

пород

характеризуется

спорадич­

являются прямыми поисковыми гид-

ностью и определяется не столько его

рогеохимическимп

признаками

мас­

содержанием в породах, сколько сте­

сивов щелочных пород, обогащенных

пенью благоприятности

химического

редкими

элементами,

но

у

нас нет

состава вод для его водной миграции.

достаточного

количества данных для

В пределах массивов агпаитовых не­

характеристики

их водных

ореолов.

фелиновых

сиенитов

распростране­

Пока мы можем говорить лишь о том,

ние бериллия в водах настолько ог­

что содержания РЗЭ в водах, обога­

раничено, что говорить о его водных

щенных нмп щелочных пород, уве­

ореолах не приходится. Воды миас­

личиваются

и

могут

достигать

зна­

китовых интрузивных комплексов об­

чительных цифр (особенно в водах

ладают меньшей щелочностью, поэто­

агпаитовых

нефелиновых

сиенитов).

му условия для водной миграции бе­

При

этом гидрогео химическими

по­

риллия в них несколько более бла­

исковыми признаками щелочных по­

гоприятные. В пределах этих масси­

род в большей степени являются

вов

существует

тяготение

наибо­

РЗЭ

цериевой

группы.

Поскольку

лее высоких

содержаний

бериллия

миграция РЗЭ в водах щелочных по­

( > 1

мкг/л) к водам

фенитизирован-

род связана с комплексообразова-

ных пород и пегматитов.

нием, среди массивов щелочных по­

Специфическим

элементом

щелоч­

род наиболее

благоприятными

для

ных пород является титан. В водах

формирования

водных ореолов

РЗЭ

этих пород (особенно в водах агпаи­

должны

являться

массивы

нефели­

товых нефелиновых сиенитов)

содер­

новых сиенитов,

особенно

агпаито­

жания титана иногда повышены. Но

вых, воды которых обогащены адден-

использование титана в качестве гид­

дами, необходимыми для водной ми­

рогео химического

поискового

при­

грации РЗЭ

—

карбонатами и ор­

знака

массивов

щелочных

пород

ганическим

веществом. Воды масси­

в большинстве

случаев

ограничено.

вов карбонатитов, обогащенные каль­

Основная

причина

—

относительно

цием,

гораздо

менее

благоприятны

малая контрастность по титану самих

252

щелочных

пород

среди

вмещающих

держания ниобия возрастают до 5—

образований. Вследствие

значитель­

10 мкг/л, что связано с повышенной

ного кларка титана различие между

щелочностью этих пород и ощутимы­

его

содержаниями

в

фоновых

и

ми количествами в них фтора и кар^-

ореольных

водах незначительны (ис­

бонатов.

ключение

составляют

резко

щелоч­

2.

Воды

ультраосновных

пород.

ные

воды

агпаитовых

нефелиновых

Эти воды обычно имеют НС0 3 (С0 3 ) —

сиенитов). Помимо этого значитель­

Mg—Ca состав, а их pH может уве­

ная часть титана в водах мигрирует

личиваться до 9 и более.

Высокая

в

составе механической

взвеси.

щелочность вод

связана

с разложе­

Гидрогеохимическая поисковая ас­

нием магниевых минералов. Накопле­

социация

массивов

щелочных

пород

ние

в

водах

магния

в

сочетании

имеет

много

безрудных

аналогов.

с высоким

значением pH гидролиза

Возникновение водных ореолов ряда

магния

(pH

10—11)

обеспечивает

редких

элементов

(Nb, РЗЭ, Ті) во­

поддержание

высокой

щелочности.

круг массивов щелочных пород яв­

Содержания

ниобия

в

этих

водах

ляется помимо всего прочего след­

достигают

5—10

мкг/л.

ствием развития щелочных вод в пре­

3. Щелочные термальные воды мас­

делах этих массивов. Но поскольку

сивов кристаллических пород (акра-

формирование

щелочных

вод, обога­

то термы).

Эти воды

имеют

обычно

щенных неорганическими (F~, СО|")

НС03 (С03 )—Na и S04 —Na

состав,

п органическими аддендамп, не огра­

их

pH

возрастает

до

9 н

более.

ничено

только

масснвамп

щелочных

Воды

значительно

обогащены

фто­

пород с высокими содержаниями ред­

ром и карбонат-ионом,

вследствие

ких элементов, то и гидрогеохимиче­

чего

содержание

ниобия

и

РЗЭ

ские аномалии по указанным элемен-

в них могут

быть весьма значитель­

там-комплексообразователям

рас­

ными (до десятков мкг/л).

пространены

достаточно

широко.

4.

Щелочные озера, формирующие­

При

увеличении

концентрации

ад­

ся в районах гранитопдных пород

дендов

избирательная

агрессивность

аридной зоны. Воды этих озер имеют

щелочных вод по отношению к поро­

Cl—С08 —Na

и

С 1 - С 0 3 — S 0 4 - N a

дам

с

кларковыми

содержаниями

состав

и

значительную

минерали­

элементов - комплексообразователей

зацию (п-10—п-100

г/л), pH вод воз­

возрастает. Поэтому щелочные воды,

растает до

10.

Щелочная

реакция

формирующиеся

в

пределах

пород

этих вод связана с выщелачиванием

с

о коло кларковыми

содержаниями

натрия из полевых шпатов граннтои-

редких элементов-комплексообразо-

дов и накоплением его в водах в ре­

вателей, часто обогащены этими эле­

зультате испарительного

концентри­

ментами. Назовем типичные примеры

рования. Преобладание

в анионном

таких

щелочных вод.

составе вод слабых кислот обеспе­

1. Воды щелочных пород, лишен­

чивает поддержание

высокой щелоч­

ных

рудной минерализации. Приме­

ности

вод,

которая

возрастает по

ром таких вод являются воды глубо­

мере увеличения их минерализации.

ких

скважин

Хибинского

массива

Понятно, что гидрогеохимические ус­

(табл. 89). Вследствие формирования

ловия

рассматриваемых

озер

чрез­

в

обогащенных

нефелином

породах

вычайно благоприятны

для

концен­

эти воды имеют НСОа (С03 ) —Na со­

трирования

в их водах

многих эле-

став, а их pH возрастает до 9,8. Со­

ментов-комплексообразователей. Со-

П р о ' д о л ж е л и о т а б л . 89

Участки

Компоненты и

Юкспор

Коашва

показатели

453

524а

521

531

Глубина скважины, м

1000

1000

1000-1100

1100

Температура

воды,

°С

3

4

5

3,5

Na+ + K +

14

11

1С

16

С а 2 +

2

2

1

1

M g 2 +

Не обн.

Не обп.

Не оби.

Не обп.

ci-

7

7

9

5

sog-

Не оби.

Не обн.

Не обн.

Не обп.

cor

1

3

4

6

HCO3

21

12

12

18

F -

і

1

1,4

2

Si0 2

7

7

Ü

9

Nb

0,001

0,001

0,001

0,001

T i

0,035

0,025

0,006

0,003

Ai

1,3

1,5

1,0

1,5

P

0.15

0,15

0,25

0,40

pH

9,1

9,3

9,3

9,3

Минерализация, мг/л

55

45

57

57

Формула

хими­

HCO^Cl^COfFv

НСО^СІЗІСО?^

ческого состава . .

C l 5 3 H C O | 7 C O l 0 F 9

„

HCOÎxCO&ClîoFu

Ш о ' ° °

( N a + K ) 8 3 C a 1 7 М о ' 0 6

Ы ° о в

( N a + K ) 8 5 C a 4 5

(Na + K ) 9 3 C a v

М о ' 0 6

(Na + K ) 9 3 C a v .

сульфат-иона

в районе берпллпево-редкоземѳльБО-полиметаллического

месторождения

(по материалам Н. Г. Петровой).

1 — четвертичные отложения; 2 — комплекс метаморфических

пород; Я — субщелочные лейкократо-

вые граниты,

гранодиориты, адамеллиты; 4 — сиенито-диориты; 5 — рудные зоны; б — тектонические

нарушения.

Контуры водных ореолов

рассеяния: 7 — сульфатных вод (по коэффициенту

• „ „ „ — , 4 . „ , ) ;

* — бериллия; 9 — фтора;

10 — молибдена;

11 — редкоземельных элементов и то -

рия; 12 — содержания редкоземельных элементов в водах:

а — не обнаружено;

б — 5 мкг/л; в —

> 5 мкг/л.

обычных 0,п — 7гмгк/л),Іл 300 мкг/л

ваются неблагоприятными для

миг­

(при обычных

п-10 мкг/л), Rb

рации и образования ореолов рассея­

225 мкг/л

(при обычных п • 10 мкг/л).

ния бериллия, редкоземельных

эле­

Содержания

элементов-комплѳксо -

ментов, тория. Набор редких элемен­

образователен (Be, РЗЭ, Ті) в водах

тов, образующих водные ореолы рас­

месторождений

возрастают при уве­

сеяния месторождений, представлен

личении содержаний фтора и их

преимущественно элементами,

обла­

ореолы пространственно 'совпадают

дающими

хорошей

миграционной

с его ореолами

(см. рис. 77). Высо­

способностью в кислых водах. От­

кие содержания кальция в водах,

сюда понятно, что условия для фор­

неблагоприятные для миграции и об­

мирования

водных

ореолов

будут

разования

ореолов фтора, оказы­

улучшаться в случае увеличения кис-