4. Метаморфизация химического состава морской воды и продуктов ее упаривания

Прямое направление

¤ Сульфатредукция:

• SO₄ ^2- + 2H₂O + 2C_орг –––> H₂S + 2HCO₃^-;

• SO₄ ^2- + 2H ⁺ + 2C_орг –––> H₂S + 2CO2;

Протекание процесса на стадиях диагенеза (в илах) и катагенеза (в осадочных толщах, обогащенных органическим веществом). Роль температурного фактора: повышение т-ры до 100^о усиливает процесс, выше – ослабляет (смерть сульфатредуцирующих бактерий).

¤ Вторичная доломитизация:

или:

реакция Мариньяка

реакция Гайдингера

Процессы вторичной доломитизации протекают при aСа/aMg > 0,7. Увеличение пористости может достигать 12 % от первоначальной пористости кальцита. Кольматация пор образующимся гипсом начинается при (rSO₄ -rCa) > 14 мг-экв.

Споры о "первичных" и "вторичных" доломитах. Современная садка доломитов (оз. Балхаш). Роль температурного фактора, прослеживающаяся на гидротермальных месторождениях (ореолы вторичных доломитов и доломитизированных известняков вблизи тектонических трещин. Вторичные доломиты на Ленинградском месторождении горючих сланцев.

¤ Альбитизация плагиоклазов (один из вариантов):

Оптимальные условия протекания – кислая среда и повышенные температуры.

¤ Катионный обмен:

2Na ⁺ + Ca _кол <––> Ca ²⁺ + Na _кол

Mg ²⁺ + Ca _кол <––> Ca ²⁺ + Mg _кол

Протекание на стадиях диагенеза (Гломар Челленджер); катагенеза (данные по Волго-Камскому артезианскому бассейну).

Обратное направление

Протекание реакций катионного обмена в обратном направлении. Возвращение в жидкую фазу поглощенного "морского" натрия. В солевой форме это:

СaSO₄ + Na _кол ––> Na₂SO₄ + Ca _кол

Сa(HCO₃)₂ + Na _кол ––> Na₂SO₄ + Ca(HCO₃)₂

При этом, пока из породы не выщелочен весь гипс, протекает процесс

2NaHCO₃ + CaSO₄ ––> Na₂SO₄ + Ca(HCO₃)₂ ,

т.е. происходит стадийное накопление сначала сульфатных натриевых вод, а потом – гидрокарбонатных натриевых.

Общая схема метаморфизации морской вода и продуктов ее упаривания в гидрогеохимических типах Курнакова-Валяшко:

хлоридный ← сульфатный → карбонатный

Тема 7. Гидрогеохимические классификации

1.Классификация по минерализации

1 г/кг = 1000 мг/кг = 1000 ррm = 0,1 % = 1 %о; г/кг = г/дм³ (л)/

< 1 г/ дм³ – пресные воды (зона А)

<0,01 – сверхпресные. ледники, высокогорные снежники; пестрый анионный и катионный состав;

0,01-0,03 – весьма пресные; атмосферные осадки; в изверженных и метаморфических породах области избыточного увлажнения; пестрый анионный и катионный состав;

0,03-0,1 – очень пресные; атмосферные осадки; в изверженных и метаморфических породах области избыточного увлажнения; чаще среди анионов преобладают гидрокарбонаты, катионный состав определяеися составом пород;

Сюда попадают самые крупные водоемы пресных вод, химический состав воды которых в значительной степени определяется развитием изверженных и метаморфических пород.

Озеро Байкал: ;мг/л

Ладожское озеро: ;мг/л

Cульфаты в воде Байкала – р-т окисления сульфидов; хлориды в Ладоге разгрузка артезианских вод в Приильменье.

0,1-0,3 – особо пресные; чаще это гидрокарбонатные кальциевые (магниево-кальциевые) воды выщелачивания карбонатных пород в гумидных областях;

0,3-0,5 – умеренно пресные; чаще те же процессы при более интенсивном испарении; Сюда попадает средний состав подземных вод зоны гипергенеза (по С.Л.Шварцеву):

0-1,0 – пресные; те же процессы и типы вод при еще большем увеличении интенсивности испарения;

Использование пресных вод: хозяйственно-питьевые; м.б. лечебные железистые (Полюстрово, Марциальные воды), м.б. радоновые (Карелия, Ордовикский глинт); редко – углекислые (Баксанский тип).

1-35 г/ дм³ – соленые воды (зона Б)

1-3 – слабо солоноватые; воды выщелачивания гипсов (Пинега, Кунгур); углекислые воды, образующиеся при выщелачивании карбонатных пород в зонах подъема глубинного углекислого газа (Кисловодск); воды зоны континентального засолонения; преобладают воды сульфатного состава;

3-5 – умеренно солоноватые воды; воды выщелачивания гипсов с наложением процессов катионного обмена кальция на натрий; воды зоны континентального засолонения; преобладают воды сульфатного состава;

5-10 – сильно солоноватые; углекислые воды, с активным прояв­ле­­нием процессов катионного обмена кальция на натрий (Боржоми); сульфатные воды выщелачивания гипсов с обменом кальция на натрий (минеральные воды девонских, пермских отложений Русской плиты); преобладают воды хлоридного и сульфатного состава;

10-25 – слабо соленые; разбавленные морские воды; седименто­ген­ные воды артезианских бассейнов (Западно-Сибирский, артезианские бассейны Предкавказья и др.); преобладают воды хлоридного состава;

25-35 – морская вода; седиментогенные воды артезианских бассейнов (Западно-Сибирский, Сахалин); преобладают воды хлоридного состава.

Использование соленых вод: большинство типов лечебных минеральных вод (углекислые, сероводородные и др.); некоторые типы технических вод; до 10 г/л водопой скота в пустынных областях.

35-650 г/ дм³ – рассолы (зона В)

35-50 – весьма слабые (согласно ГОСТ это – еще соленые воды);

50-75 – слабые;

75-140 – умеренно крепкие (140 – начало садки гипса из морской воды);

140-290 – крепкие (290 – начало садки галита);

270-350 – весьма крепкие (350 – начало садки калийно-магнезиальных солей);

выше 350 – сверхкрепкие;

Большая часть рассолов имеет хлоридный состав; сульфатные рассолы – выщелачивания мирабилита; гидрокарбонатные – содовые озера.

Использование рассолов – добыча каменной соли, мирабилита, соды, некоторых металлов; бальнеологические процедуры;