Химические особенности ореольных вод зоны окисления сульфидных месторождений

Тип месторождения	Складчатая область	Тип ландшафта	pH	Минерализация, мг/л	SO2-4, мг/л	Pb, мг/л	Сu, мг/л	Zn, мг/л	Hg, мг/л	Мn, мг/л	Сr, мг/л	Ni, мг/л	Со, мг/л	Мо, мг/л	Ag, мг/л	Sn, мг/л
Оловянно-полиметаллический	Мяо-Чан	Низкогорный таежный	4,7-6,8	80-200	5-50	0,6-5	0,2-3	4-5	–	–	–	–	–	0,2-1	0,2-1	0,1-0,6
Полиметал­лический	Балтийский щит	Холмисто-моренный таежный	4,5-6,5	50-340	4-16	7,5-17,8	1-4	22-153	–	15-85	0,6-2,8	0,8-5,4	0,16-2,1	0,2-2	0,2-0,8	0,1-0,2
То же	Гиссарский хребет	Средне- и высокогорный гольцовый	5,6-6,3	20-200	0-50	1-4,8	0,5-7	12-250	0,2-5	5-35	1,0-4,8	0,6-2,3	0,2-1,5	0,3-30	0,1-0,5	0,1-0,3
-//-	Рудный Алтай	Среднегорный таежный	5,8	700	245	2,1∙103	20,7-103	600	–	–	–	–	–	–	–	–
Медно-колчеданный	Южный Урал	Холмистый степной	2,6	11 103	8,2-103	22,8-103	104	22,5 103	–	–	–	–	–	–	–	–
Медно-никелевый	Нориль­ская	Холмистый тундровый	1,8	148000	102000	-	5-105	4,5 104	–	–	–	–	–	–	–	–

Таблица 7

Ассоциации металлов в ореольных водах разных месторождений [12]

Месторождения	Ассоциации металлов
	сильно окисленных руд	слабо окисленных руд
Медно-колчеданные	Сu, Zn, Pb, As, Ni, Со, Mn, Cd, Se, Ge, Аи, Ag, Fe, Al	Zn, Pb, Mo, As, Ge, Se, Cu
Полиметаллические	Pb, Zn, Си, As, Mo, Ni, Co, Ag, Cd, Sb, Se, Ge, Bi	Pb, Zn, As, Mo, Ni, Ge
Молибденовые Вольфрамо-бериллиевые Ртутно-сурьмяные	Mo, W, Pb, Сu, Zn, Be, F, Li, Mn W, Mo, Zn, Сu, As, F, Li, Be, Rb, Mn Hg, Sb, As, Zn, F, B, Se, Сu, Pb	Mo, Pb, Zn, F, As, Li W, Mo, F, Li, As Hg, As, Zn, Pb, Sb
Золоторудные	Au, Ag, Sb, As, Mo, Se, Pb, Сu, Zn, Bi	Ag, Sb, As, Mo, Zn, Pb
Титано-магнетитовые	Ti, Fe, Ni, Co, Cr	Ti, Ni, Fe
Медно-никелевые Барито-полиметаллические Оловорудные	Ni, Сu, Zn, Co, Ag, Ba, Sn, Pb, U Ba, Sr, Сu, Zn, Pb, As, Mo, Ag Sn, Ni, Pb, Сu, Zn, Li, F, Be	Ni, Zn, Pb, Sn, Ba Ba, Sr, As, Mo, Zn, Pb Sn, Li, F, Be, Zn

В районе развития многолетней мерзлоты Норильского медно-никелевого месторождения минерализация, содержание сульфатов, концентрация металлов во много раз превышают таковые на Южном Урале и Средней Азии. Поэтому совершенно очевидно, что химические процессы имеют более важное значение в накоплении и переносе рудного вещества в районах сульфидных месторождений, нежели другие факторы.

Особенности водной миграции металлов. Рассмотрим роль физико-химических свойств металлов в их водной миграции. Среди них наиболее важное значение имеют размеры атомов и ионов, их валентность, ионный потенциал и электроотрицательность.

Размеры атомов и ионов определяют в значительной мере миграционные способности металлов. Так, чем больше радиус ионов, тем эта способность слабее. Чем меньше разница между радиусами реагирующих ионов, тем более труднорастворимые соединения они образуют.

Соотношения размеров ионного радиуса и валентности обусловливают кислотные и основные свойства элементов (рис. 4). Отношение валентности к ионному радиусу называется ионным потенциалом.

Электроотрицательность элементов представляет собой энергию притяжения атомом валентных электронов при соединении его с другими атомами. Иными словами, она характеризует меру степени ионности – ковалентности связей.

Ионная связь наблюдается при взаимодействии атомов, когда один из них перетягивает от другого электрон. В результате один становится анионом, а другой – катионом. Между разнозаряженными ионами устанавливается электростатическая связь. При этом затрачивается энергия, называемая потенциалом ионизации.

Ковалентная связь возникает между атомами и сопровождается образованием ионов (отдачей или приобретением электронов). Электроны (холостые) спариваются и находятся в поле и того и другого атома.

С.Р. Крайнов [31] по ионному потенциалу и электроотрицательности классифицирует элементы следующим образом (табл. 8).

1. Катионогенные элементы с электроотрицательностью менее 600 кДж/моль.

2. Элементы-гидролизаторы, которые по формам миграции в водах являются по существу комплексообразователями. Их электроотрицательность 600-1100 кДж/моль. Водная миграция этих элементов в зависимости от Eh-pH среды может происходить как в катионной, так и анионной формах. Они могут обладать также и амфотерными свойствами.

3. Анионогенные элементы с электроотрицательностью более 1100 кДж/моль.

Классификация элементов, приведенных в табл. 8, носит несколько условный характер, показывая тенденцию элементов к катионности или анионности. Концентрации отдельных компонентов, значения Eh, рН и других параметров могут сильно изменять состояние элементов и их поведение в воде. Это явление хорошо видно на рис. 5.

Рассмотрим формы водной миграции, знание которых позволяет более целенаправленно вести поиски. По размерам мигрантов их можно разделить на три группы элементов, мигрирующих во взвешенной, коллоидной и растворенной формах.

Таблица 8